adams建模与仿真.ppt

1、第5章 ADAMS软件基本操作,ADAMS简介： (Automatic Dynamic Analysis of Mechanlcal Systems)是美国MDI公司(Mechanical Dynamics lnc)开发的非常著名的虚拟样机分析软件。 包括3个最基本的解题程序模块：,ADAMS/View(基本环境) ADAMSSolver(求解器)和 ADAMS/PostProcessor (后处理)。 另外还有一些特殊场合应用的附加程序模块。,附加程序模块,ADAMSCar (轿车模块)、 ADAMSRail(机车模块)、 ADAMSDriver(驾驶员模块)、 ADAMS/Tire(轮胎模

2、块)、 ADAMS/Linear(线性模块)、 ADAMSFLex(柔性模块)、 ADAMSContro1s(控制模块)、 ADAMSFEA(有限元模块)、 ADAMSHydralics(液压模块)、 ADAMS/Exchange(接口模块)、 Mechanism/Pro (与ProEngineer的接口模块)、 ADAMSAnimation(高速动画模块)等。,自ADAMS9.0版本开始ADAMSView采用了Windows风格的操作界面和各种操作习惯，使得ADAMSView9.0版以后的程序操作界面非常友好。,ADAMS/View程序模块,ADAMS/View提供了一个直接面向用户的基本操

3、作对话环境和虚拟样机分析的前处理功能，其中包括：,样机的建模和各种建模工具、 样机模型数据的输入与编辑、 与求解器和后处理等程序的自动连接、 虚拟样机分析参数的设置、 各种数据的输入和输出、 同其它应用程序的接口等。,ADAMS/Solver程序模块,ADAMSSo1ver是求解机械系统运动学和动力学问题的程序.,完成样机分析的准备工作以后，ADAMS/View程序可以自动地调用ADAMSSo1ver模块，求解样机模型的静力学、运动学或动力学问题，完成仿真分析以后再自动地返回ADAMS/View操作界面。因此，般用户可以将ADAMSSolver的操作视为一个“黑匣子”，只需熟悉ADAMS/Vi

4、ew的操作，即可完成建模和整个分析过程。,ADAMS/PostProcessor程序模块,ADAMS通过调用后处理模块ADAMSPostProcessor来完成仿真分析结果的后处理。,ADAMSPostProcessor模块具有相当强的后处理功能：（五个可以）,回放仿真结果； 直接绘制绘制各种分析曲线； 对仿真分析曲线进行一些数学和统计计算； 输入实验数据绘制试验曲线，并同仿真结果进行比较； 进行分析结果曲线图的各种编辑。,51 ADAMS/View界面,5.1.1 ADAMS/View启动,5.1.2 ADAMS/View界面组成,5.1.1 ADAMS/View启动,双击桌面上的图标或选择

5、Program子菜单，再选择ADAMS10.1子菜单，然后选择AView项，最后选择ADAMSView程序项，启动ADAMS/View程序。,启动方式选择和参数设置,启动ADAMS/View程序后，首先出现欢迎对话框。在欢迎对话框中有4种不同的启动方式供用户选择：,重力(Gravity)的设置,1)Earth Normal参数：设置大小为1G的向下的重力加速度 2)No Gravity参数，表示不设置重力加速度。 3)Other参数，表示设置根据用户的需要自行设置重力加速度。此时，在选择OK按钮以后，将显示一个设置重力加速度对话框，可以根据重力加速度对话框的提示，自定义重力加速度。,单位(Un

6、its)设置,ADAMS/View预先设置了4种单位系统： MMKS Millimeter Kilogram Second MKS Meter Kilogram Second CGS Centimeter Gram Second IPS Inch Pound Second 供选择，有关单位系统的定义，可在Settings菜单下选择Units命令，打开单位设置对话框查看和修改。,5.1.2 ADAMS/View界面组成,(1)主工具箱 (2)命令菜单栏 (3)工作屏幕区 (4)工作栅格 (5)状态栏 (6)坐标窗口 (7)视图方向,在View菜单中选择Toolbox and Toolbars项，

7、显示Tool settings对话框，可以设置打开或关闭主工具箱、快捷工具栏和状态栏。,5.2 ADAMS/View命令的基本操作,5.2.1主工具箱 5.2.2命令菜单 5.2.3弹出式菜单 5.2.4对话框 5.2.5鼠标的应用 5.2.6使用命令窗口和命令浏览器,主工具箱的界面有时随命令执行会发生变化, 以便输入命令所需的参数，如图5-3所示。点击选择命令 可恢复原貌。,图5-3 link 参数,5.2.1主工具箱,5.2.2命令菜单,对于主工具箱中不包含的命令，可以在命令菜单中选择输入。有以下几种输入菜单命令的方法： 1) 用鼠标选择菜单中的有关命令。 2) 在按下Alt键的同时，键入

8、菜单标题中下划线的字母, 选择有关菜单，再用同样的方法选择命令。 3）使用命令快捷键。,命令快捷键,5.2.3 弹出式菜单,弹出式菜单是另一种非常方便的选择和输入命令方式，类似于Windows操作风格。弹出式菜单中包含与对象有关的常用命令和参数。弹出式菜单一般有多个层次。 根据对象的不同弹出式菜单的内容也不同。,弹出式菜单的应用场合,典型操作,弹出式菜单的应用场合,1)建模过程中屏幕上的各种对象，例如：构件、标记、约束、运动、力等均设有弹出式菜单，其中包括编辑、修改、命名、删除等各种相关命令。 2)输入对话框中的文本输入栏，可以利用弹出式菜单进行对象或文件名的选择、浏览、复制、修改，输入值的复

9、制、修改和参数化处理等操作。 3)后处理图标中的各种对象，例如：曲线、标题、坐标、符号标记等。,ADAMS/View在许多场合都设计有弹出式菜单。包括：,典型操作（四步）,1)将鼠标放置在要输入命令的对象上，点击鼠标右键，即可出现与对象有关的弹出式菜单。 2)首先出现的菜单是该对象的类型或名称列表，例如：构件名、约束名等，供用户选择。 3)移动鼠标到某对象上，自动弹出下一层菜单，一般是所选对象的有关命令，例如Modify，再将鼠标拖至所选的命令上，然后点击鼠标左键。 4)显示与所选对象和命令对应的输入参数对话框，供选择输入。,524 对话框,对话框中可以包含文本框、工具图标、选择栏、滚动条、单

10、选按钮、复选按钮和命令按钮等数据输入和选择方式。,修改零件属性对话框,文本输入框,在文本输入框可以直接用键盘输入有关内容，也可以使用弹出式菜单进行有关的命令操作。 根据输入的不同对象和内容，文本输入框的弹出式菜单也不同。一般文本输入框的弹出式菜单中包含有与输入参数有关的主要命令，例如：复制、剪切和粘贴命令，浏览命令，管理和参数化命令，显示信息命令等.,在对话框中还设有一些工具图标，选择这些工具图标可以启动相应的命令 例如：,对话框的工具图标,表示编辑注释命令，可以显示编辑注释对话框。,表示移动和旋转命令，可以显示移动和旋转对象对话框。,表示测量命令，可以显示产生测量对话框。,525 鼠标的应用

11、,鼠标是最常用的程序操作工具，ADAMS/View的鼠标应用有两种方式： 鼠标左键和鼠标右键。,使用鼠标左键，选择样机模型中的各种对象、选择菜单栏中的命令、快捷工具图标命令和对话框中的有关命令。,鼠标右键的应用,1)显示建模过程中屏幕上的各种对象的弹出式菜单，例如：构件、标记、约束、运动、力等。 2)在各种输入对话框中的参数文本输入栏，显示输入参数的弹出式菜单。 3)在后处理过程中，显示曲线图中各种对象的弹出式菜单，例如：曲线、标题、坐标、符号标记等。 4)在主工具箱、快捷工具栏等有工具图标集的场合，显示所选择的工具图标集的所有图标命令。,鼠标右键主要应用于激发各种弹出式菜单和工具集，使用鼠标

12、右键的场合主要有：,526使用命令窗口和命令浏览器,对于高级用户，可以在命令窗口使用ADAMSView命令语言，采用文字的方式输入命令。也可以利用命令浏览器输入命令。,在View菜单，选择Command window命令，可以显示命令窗口。,ADAMSView命令语言,采用文字方式输入的命令，由命令名和命令参数组成，其格式如下：,keywords表示命令名称，对应于命令菜单中的各种命令； parameters表示命令参数，对应于命令输入对话框中的各种选择。 values表示命令参数，对应于命令输入对话框中的各种输入或选择值。,keywordsparametersvalues,命令语言示例,定义

13、一个旋转副。其中：“！”以后的内容为注释内容。在命令行的结尾添加一个“”符号，表示该行没有结束，输入的下一行仍然是本行的内容。,关于使用命令窗口输入命令的详细操作方法可以参见用户手册。,使用命令浏览器,在浏览器窗口中可以浏览显示所有的ADAMSView命令。如果需要输入某个命令的参数值，可以用鼠标双击命令名称，程序将显示该命令的输入对话框。在命令输入对话框中输入有关参数，然后选择0K按钮，即可输入该命令。如果希望了解命令的详细说明， 可以先在浏览器窗口中选择命令，然后选择Help按钮，程序将显示命令的帮助窗口。,53 ADAMS/View数据库,新建数据库，建立构件、运动副和力等各种对象，以及

14、进行仿真分析时，ADAMSView自动地配置一个名字。命名由两部分组成：对象的性质和序号，中间用“”连接。例如，Model_1是一个构件名，PART_1是一个构件名，J0INT_l是一个运动副名，MOT_2是一个运动名等。,ADAMSView将样机模型的所有操作和设置信息存放在样机模型数据库中，并且提供了许多管理数据库的方法。,主要内容,主要内容,531 ADAMSView命名层次和规则 532 打开新数据库 533 保存当前数据库 534 后退一步操作 535 取消操作 536 退出ADAMSView 537 指定保存文件位置,531 ADAMSView命名层次和规则,对象的全名以根符号“”

15、或“”开头，并包括该对象所属的全部上层名称，上下层名称之间用“”或“”隔开。 例如：MODEL机构中PART_1构件上的点PTl，其全名为 “MODELPART_1PTl”或 ”MODELPART_1PTl”。,532 打开新数据库,首次启动ADAMS/View时，程序将根据欢迎对话框中的选项，自动产生一个新的数据库或者打开个保存的数据库。ADAMS/View在操作过程中只能打开一个数据库，但是在一个数据库中可以储存多个样机模型的所有信息，包括：样机几何模型、各种约束、仿真结果、分析图、自定义的菜单和对话框等。 如果希望在启动ADAMS/View后再打开新数据库或已保存的数据库，操作方法如下：

16、 在File菜单，选择New Database 命令。 在File菜单，选择Open Database命令。,533 保存当前数据库,在File菜单，选择Save Database命令。,将当前计算机中的数据库保存到一个二进制文件中。该文件中保存所有的建模信息，包括所有的自定义屏幕界面信息。,在File菜单，选择SaveDatabase As命令。以其他的文件名保存数据库。,在默认条件下，所有文件均存放在c盘的根目录下。,.bin文件,保存备份文件,在保存提示对话框中，有3种选择： 如果选择Yes，则产生一个原有的数据库文件的备份文件，并保存数据库。ADAMSView在原来的数据库文件名后面加

17、一个号。例如，如果数据库文件名为model.bin，则备份文件名为model.bin。 如果选择No，表示保存数据库，但是不产生备份文件。 如果选择Cancel，表示不保存数据库。,534 后退一步操作,如果不小心删除了一个有用的构件，可以使用放弃操作命令，取消已经做出的误删除操作,可找回已删的构件。 ADAMSView提供了可以放弃绝大多数已经执行的命令操作，向后退一步的功能。ADAMSView总共可以记住多达100步的操作。 第一次放弃操作，即放弃最后一步操作，依次前推。,在Edit菜单中，选择undo命令或者点击快捷工具栏undo图标。 如果要再次放弃操作，在Edit菜单中，选择Redo

18、命令或者在快捷工具栏中选择Redo图标。,操作命令：,535 取消操作,取消操作经常发生，例如，从一个对话框中退出，从正在进行的绘图操作中退出，或者终止一个正在进行的仿真分析。 可以取消在ADAMSView中进行的任何操作。有两种取消操作的方法： 在对话框中选择Cancel按钮。 按Esc键，或者选择ADAMSView窗口状态栏中的停止工具。,536 退出ADAMSView,退出ADAMSView的方法：,1)在File菜单，选择Exit命令。 2)如果没有保存过当前的数据库, ADAMSView会显示保存文件对话框，要求选择保存方式 选择OK按钮，表示保存数据库并退出，如果需要改变数据库名称

19、，在Filename栏，输入数据库文件名。 选择Exit, Dont Save表示不存盘退出。 选择Cancel表示放弃退出。,如果不小心退出了ADAMSView程序，而没有将有用的样机模型(数据库)存盘，可以尝试着从aViewlog文件恢复数据库。,小技巧：,537 指定保存文件位置,在默认条件下，ADAMSView将所有的保存文件存放在C盘的根目录下，可以通过以下的方法，改变ADAMSView的默认存盘位置。 1)在File菜单, 选择Select Directory命令，显示选 择目录对话框。 2)选择默认的存盘目录。 3)选择OK按钮。,54 定义操作环境,选择视图窗口 改变窗口中的视

20、图方向 正侧投影图和透视图 设置背景颜色 设置工作栅格 设置图标 设置模型显示方式,动态移动视图 动态旋转视图 缩放视图 定量操作 设置视图中心 设置窗口中显示的对象 显示视图辅助信息,541 定义地面坐标542 视图窗口设置,543 控制视图,541 定义地面坐标系,首次启动ADAMS/View时，在屏幕的左下方，显示了一个表示当前采用的地面坐标系类型和方向的坐标图标。在默认条件下，ADAMSView采用笛卡尔坐标系作为地面坐标系。也可以将笛卡尔坐标系的地面坐标转变为圆柱坐标系或者球面坐标系，以适应不同的建模需要。,动坐标系的旋转,ADAMSView采用3个方向角来确定绕坐标轴的旋转，有两种

21、类型的转动: 一是定位于空间的旋转(Space-Fixed rotation)， 二是定位于构件的旋转(Body-fixed rotation)。,如果选择定位于空间的旋转，在旋转过程中坐标轴是固定不动的。如果选择定位于构件的旋转，在旋转过程中坐标轴同时随构件一起旋转。,区别：,定义对象的旋转,定义对象的旋转（Orientation),定义对象的旋转，除了需要确定绕坐标轴旋转的3个方向角以外，还必须指出绕坐标旋转的先后次序。 ADAMSView采用l，2，3分别表示x、y、z轴。例如， 旋转顺序312表示，首先绕Z轴旋转，然后绕X轴旋转，最后绕Y轴旋转。旋转顺序313表示首先绕Z轴旋转，然后绕

22、X轴旋转，最后绕Z轴旋转。 ADAMSView总共提供了24种不同的旋转系列供选择。在默认状态下，ADAMSView采用313旋转系列。 在定义旋转时，使用右手规则确定旋转的正方向。,设置默认坐标系的方法,1)在Settings菜单，选择Coordinate System命令集， 显示设置坐标系对话框。 2)在Location Coordinates栏，选择坐标系类型。 3)在Rotation Sequence栏，选择坐标的旋转系列。 4)选择方向坐标类型，定位于空间的旋转 (Space-fixed)或定位于构件的旋转(Body-fixed)。 5)选择OK按钮。,设置视图窗口、视图方向,选择

23、视图窗口,ADAMSView提供了7种预先设置好的视图方向，即：前视、后视、左视、右视、俯视、仰视，和正等轴侧投影。,正侧投影方式绘制模型图形，模型各部分的尺寸均按相同的比例绘制，就如在图纸上进行机械制图那样。 人眼观察获得的视图为透视图，根据样机各部分到人眼的距离，各部分的比例也有所不同。,改变窗口中的视图方向,正侧投影图和透视图,设置视图类型、背景颜色等,设置是否显示图标,设置背景颜色,Depth按钮设置模型显示方式是正侧投影图或透视图,设置模型显示方式,设置是否显示栅格平面,设置工作栅格,通常，ADAMS/View显示一个栅格平面，绘制物体的操作将在此平面上进行，故称为工作面。它带有自己

24、的坐标系，其原点和方位可根据用户建模的进展，随时调整。同时，在绘制，移动和修改几何形体时，几何形体的实际尺寸将自动圆整到栅格上。因而工作栅格是一个非常重要的操作环境。,工作栅格设置对话框,设置工作栅格,除了工作栅格的尺寸和是否可见以外，还有以下4种显示方式可供选择： 1)Dots参数表示是否显示栅格的交点，同时也可以设置栅格交点的颜色和尺寸。 2)Axes参数表示是否显示栅格的轴线，同时也可以设置栅格轴线的颜色和粗细。 3)Lines参数表示是否显不栅格线，同时也可以设置栅格线的颜色和粗细。 4)Triad参数表示是否在工作栅格中心设置坐标图标。,图5- 11工作栅格设置对话框,设置工作栅格的

25、方法,1) 在Settings菜单中选择Working Grid命令；或者，在主工具箱中的Move工具集中，选择Workmg Grid工具。屏幕将显示工作栅格设置对话框 2) 在选择框内，选择是否要显示工作栅格。 3) 选择栅格的类型。 4) 选择和输入栅格平面的尺小(Size)、栅格的间距(Spacmg)。 5) 选择显示对象，及其颜色(Co1or)和宽度(Weight)。 6) 设置栅格平面的位置和方向。,工作平面操作示例,543 控制视图,缩放视图 动态改变视图显示比例 动态放大区域,动态移动视图 动态旋转视图,显示整体视图 设置视图中心 定量操作 设置窗口中显示的对象,设置窗口中显示的

26、对象,用户可以设置窗口显示当前样机数据库中的 某一个样机或显示样机中的一个特定构件。,1) 激活显示样机的窗口。 2) 在View菜单中选择Model命令，或者在Bui1d菜单中Model, 然后选择Display命令。数据库浏览器将显示数据库中的所有样机。 3) 选择要显示的样机，然后按OK按钮。,1)激话显示构件的窗口。 2)在View菜单中选择Part only命令，数据库浏览器将显示当前样机中的所有构件。 3)选择要显示的构件，然后按OK按钮。,定量操作,ADAMSView提供了移动视图、旋转视图、缩放视图等功能，并能精确地控制视图的移动，旋转和缩放等。 具体操作方法相同。例如，如果要

27、定量地放大或缩小视图，可以在主工具箱的增量文本栏Increment，输入视图的放大倍数，然后按住shift键不放并拖动鼠标，此时，视图将按照给定的增量变化。,55 信息,坐标窗口操作 设置屏幕和打印字体 保存和重新设置 帮助信息,坐标窗口操作,坐标窗口显示当前光标在坐标系中的位置坐标。在几何建模过程中，显示坐标窗口可以有助于准确地绘制模型，例如：可以使用坐标窗口确定任何位置的坐标值，进行模型的精确定位。也可以利用坐标窗口来确定两点之间的距离。,显示坐标窗口方法及测量距离,显示坐标窗口方法及测量距离,1 在View菜单，选择Coordinate Window命令，或者按F4键。 2 在主工具箱的

28、切换工具集，选择坐标窗口图标命令。 如果需要测量两点之间的距离，可以按以下的方法操作： 1)用鼠标选择第一点。 2)拖动鼠标至第二点。此时，坐标窗口显示x, y, z, dx, dy,dz, Mag。其中，dx、dy、dz分别表示两点间x、y、z方向的坐标差，Mag表示两点之间的直线距离。 3)释放鼠标结束测量。,设置屏幕和打印字体,ADAMS/View可以显示操作系统支持的各种字体为12号。 屏幕和打印字体的设置方法如下： 1)在Settings菜单，选择Fonts命令，显示选择字体对话框。 2)在Screen Font文本输入框，输入希望使用的字体名称。此时，也可以利用弹出式菜单，选择浏览

29、命令Browse，利用浏览器选择字体。如果Windows操作系统支持显示和打印中文，ADAMS/View也可以显示中文。 3)在Postscript Font文本选择框，选择打印文本的字体。 4)选择0K。,保存和重新设置,ADAMSView提供了保存当前的屏幕显示设置和其他任何设置的功能，以便以后使用用户定义的风格。也可以在建模过程中放弃当前新的屏幕设置和其他设置，返回到启动时的设置状态。 ADAMSView将设置要求保存在ADAMSView启动目录的aviewBScmd文件中。在启动ADAMSView程序时，程序首先到启动目录读取aviewBS.md文件，如果aviewBs.cmd存在并成

30、功读取，ADAMS/View将不再使用模型数据库中的各种设置.,保存和重新设置,在Settings菜单，选择save Settings命令，可以保存当前的设置。如果要放弃当前新的设置，返回到启动时的设置状态。可以在Settings菜单，选择Restore Settings命令。,帮助信息,在建模过程中获得帮助信息的方法主要有： (1)在Help菜单中，选择Tips On/Off命令，可以打开或关闭显示工具标签。工具标签是一个文本框，它可以显示光标所指的工具和命令的简单信息。 (2)在线ADAMS程序用户手册，可以通过Help菜单查看用户手册。 (3)随机的ADAMS用户手册 在ADAMS的安装

31、目录中，有一个名为pdtdocs的子目录，在该目录中保存有ADAMS所有程序模块的PDF格式用户手册，可以直接到该目录中打开显示有关用户手册。 (4)在命令窗口，选择Help按钮，获得所选命令的使用说明。,第五章结束,第六章 虚拟样机几何建模与参数化,主要内容,6.1 几何建模基本知识 6.2 几何建模工具和操作 6.3 简单样机几何建模 6.4 复杂机构的几何建模(自学） 6.5 构件特性修改,6.6 使用参数表达式 6.7 参数化点坐标 6.8 关联移动工具 6.9 使用设计变量 6.10 设计示例,几何体类型 几何体坐标系 几何体的命名 几何建模的准备 参数化建模,6.1几何建模基本知识

32、,几何体类型,构件是机械系统运动的最小单元,构件的形状、尺寸和特性（刚性）直接影响仿真数学模型的参数，如质量、惯性矩等，从而影响仿真的精度。 几何体类型决定了构件的类型，它必须与实际相符，否则会产生较大的仿真误差。 ADAMSView可以产生4种类型的几何体：,刚性形体、柔性形体、点质量和地基形体。,几何体类型的确定,在机械系统中，将受力变形较小的形体近似作为刚性构件，它有质量和惯性矩，且几何形状在任何时候都不会发生变化。 将受力变形较大的形体作为柔性构件。它有质量和惯性矩。 点质量的体积为零，它仅有质量而没有惯性矩。 地基形体没有质量和速度，其自由度为零，在任何时候都保持静止。地基形体与地面

33、坐标系的固连，在默认状态下，地基形体还是所有构件的速度和加速度的惯性参考坐标。,几何体坐标系,每一个新产生的几何体都设有一个参考坐标系，可称为构件局部坐标系。几何体局部坐标确定了它在地面坐标系中的位置和方向 在仿真分析过程中，几何体的尺寸和形状相对于该坐标系静止不变，ADAMS/View用专用的图标表示几何体的参考坐标。 当关闭Icon图标后，鼠标左键点击几何体后，将单独显示该几何体的局部坐标。,几何体的命名,产生几何体时，ADAMSView自动地为几何体取一个名称，例如：当产生第一个点质量时，ADAMSView命名为POINT_MASS_1；产生第二个点质量时，命名为POINT_MASS_2

34、。 将各种形状的刚性形体统一用PART命名。例如：如果首先产生一个矩形形体，ADAMS/View命名为PART_1。接下来，如果再产生一个圆柱形体，将命名为PART_2。 取名的规则是几何体的类型+序号。 用户可以根据需要，对构件和几何形体重新命名。,几何建模的准备,建议在几何建模前作以下准备工作： 1)显示工作栅格平面。ADAMSView绘制的物体平行于当前的工作栅格平面，显示工作栅格平面有利于绘图。 2)显示坐标窗口，以便可以了解点的坐标值。 3)确认当前的单位设置是否符合要求。 4)确定当前所绘几何形体属于：新的构件、向现有构件添加的几何形体、还是加到地基上的几何形体。,参数化建模,目的

35、： 预先设置可变参数，自动地进行一系列的仿真分析，研究一个或多个参数变化对样机性能的影响，获得最危险的操作工况以及最优化的设计结果。 直接利用ADAMSView提供了参数化建模和分析功能，可大大地提高样机建模和分析的效率。,参数化建模方法,参数化建模（Parameterizing Model）是将样机的建模参数设置为可以改变的变量、表达式和函数，在分析过程中，只需改变样机模型中有关参数值，程序就可以自动地更新整个样机模型，获得新的样机模型。,参数化建模方法,(1) 使用参数表达式 参数化的表达式是使用最广泛的一种参数化方式，在建模过程中，许多要求输入参数值的场合，都可以使用参数表达式。 (2)

36、 参数化点坐标 在建模过程中，点坐标主要用于定位几何形体、约束点和载荷作用点。将点坐标参数化，可以自动地修改与参数点有关联的有关对象。 (3) 关联移动 通过指定参考对象和参数化对象建立关联表达式，可以方便地改变参数化对象的位置和方向。 (4) 使用设计变量 通过使用设计变量，可以方便地改变样机的任何对象。例如：将连杆构件的宽度设置为设计变量，将弹簧的刚度设置为设计变量等。当设计变量值改变时，所有同设计变量相关联的对象都随之改变。,6.2几何建模工具和操作,ADAMSView提供了丰富的基本形体建模工具库，调用几何建模工具通常有两种方法：在主工具箱上的建模工具集选择工具图标，或通过菜单选择几何

37、建模工具命令。,利用ADAMS/View提供的参数化三维造型工具，可以非常方便地设计构件的几何形体。,6.3 简单样机几何建模,基本几何形体（Construction） 实体几何形体（Solids） 形体操作（Booleans and Features）,基本几何形体（Construction）,基本几何形体包括：点、直线、曲线和标记坐标等。,这些基本几何形状没有质量，主要用于定义其它的几何形状和形体。,点和标记坐标是最常用的几何建模辅助工具。,几何建模时，通常设置三维空间点，确定不同构件的连接点和位置，以有利于精确建模。 移动点或对点坐标进行修改，可以动态修改样机的参数，而保持拓扑关系不变。

38、所以，定义点是进行参数化仿真分析的基础。,点的使用,定义点时，需要确定点加到地基上，还是另一个构件上。另外，也可指定将点与附近的对象关联。 如果构件与点关联，当关联点位置变化时，这些构件的位置将随之改变。,例如：三铰构件有4个标记坐标，三个标记坐标定义构件的三个端点，一个标记坐标定义连杆的质心。,标记坐标的使用,自定义标记坐标：对于系统不能自动建立标记坐标的地方，需要采用标记坐标工具来定义力的作用位置，定义构件的约束位置和方向，定义运动的方向等。,自动定义标记坐标：ADAMS/View自动在所有实体的质心和几何热点设置标记坐标，用于定义构件在空间的位置。也自动为约束构件创建标记坐标，定义构件的

39、约束位置和方向。,标记坐标是一个样机构件或地基上的局部坐标系，具有位置和方向。,绘制基本几何形体的一般步骤,上机练习,自学,6.4复杂机构的几何建模,几何建模时，ADAMS/View能自动计算出构件的体积和质心位置坐标，并根据体积和材料密度自动计算出构件的质量和相对于质心坐标的转动惯量和惯性积。当修改质心位置时，系统将给出警告不能自动计算相对于质心坐标的转动惯量和惯性积。 精确建模时，一般不需要修改构件的质量和相对于质心坐标的转动惯量和惯性积，可获得满意的仿真结果。 初步设计时，需修改构件特性，来获得满意的仿真结果。,6.5 构件特性修改,构件特性直接影响机构样机运动和动力仿真的结果。,仿真分

40、析时，构件特性包括：几何形状、质量、转动惯量和惯性积，初始速度，初始位置和方向等。,注意：不能将构件的质量设置为零，零质量的可移动构件将会导致分析失败，因为根据牛顿定律：“aFm，零质量将会导致无穷大的加速度。,6.5.1 修改构件质量、转动惯量和惯性积,652 修改初始速度、初始位置和方向,几何建模时，ADAMSView根据相邻构件的情况，自动计算构件的初始位置、方向和初始速度。,用户选择Position Ics和Velocity Ics按钮可以改变初始设定。,这里定义的初始速度为构件质心的速度，初始角速度为相对于质心标记坐标轴的旋转速度。 初始速度和角速度设置包括3项内容： 参考坐标、速度

41、值和方向。 在构件特件修改对话框中选择Position Ics按钮， 将显示初始位置和方向设置对话框。,改变初始设定,653 设置材料,ADAMSView设有常用材料特性数据库，其中包括材料的摩擦系数、泊松比、密度等：在默认状态下，构件材料设置为钢材。用户可以在材料库选择其它材料，也可以自行输入。,ADAMSView利用公式 G0.5E/(1+) 计算构件的切变模量G。,654 使用特性修改对话框工具图标,在构件特性修改对话框中还安置了4个工具图标，选择这些工具图标依次可以产生构件的注释、移动和旋转构件、产生构件有关分量的测量和定义有些运动副中的摩擦力。 如果选择其中一图标，将弹出对应的对话框

42、,65小结,6.5.1 修改构件质量、转动惯量和惯性积 6.5.2 修改初始速度、初始位置和方向 6.5.3 设置材料 6.5.4 使用特性修改对话框工具图标,ADAMSView中的绝大多数模型对象（例如：构件特性、力、运动、变量、传感器、测量等的定义）都可以用常数或表达式两种方式来表示，例如： 用表达式(3*.model_1.part_1.mass)表示构件2的质量, 如果part_1构件的质量发生变化，构件2的质量也随之变化。其中 .model_1.part_1.mass是引用样机中的参数，每当引用数据发生变化时，ADAMS自动计算并更新表达式的值。 这种用表达式定义样机模型的参数，保证所

43、有样机参数随某些主要参数变化而自动变化的过程，称为样机模型的参数化。,6.6 使用参数表达式,表达式必须置于前后两个圆括号之中，可以包括： 1) 常数。 2) 标准的数学运算符。 3) ADAMSView定义的设计过程函数。 4) 样机模型中的其他对象，例如： part_1构件的质量（model_1.part_1.mass）， ADAMSView的变量对象等。,6.6.1 表达式语法,通常在建模期间构造表达式，当ADAMSView读入时，它会立即检查表达式的语法，求表达式的值，并储存结果在数据库中或只储存表达式。,设计过程函数(Designtime functions)用于表达式中构造参数化的

44、样机模型，以便进行设计研究、优化和试验研究。 ADAMSView仅在样机的建模设计阶段才计算设计过程函数的值。除优化和设计研究以外，设计过程函数的值在仿真分析过程中是不变化的。 设计过程函数它们可分为两大类：一类是ADAMSView程序提供的系统函数，另一类是用户自定义的函数。,6.6.2 设计过程函数,ADAMSView提供了二百多个设计过程函数，在函数构造对话框中可以列出所有系统支持的函数。 系统提供的设计过程函数包括8大类：,系统函数,附录A列出了所有系统提供的设计过程函数。,数学函数(Math Functions)、 位置和方向函数(Location0rientation)、 模型函数

45、(Modeling Functions)、 数组和矩阵函数(MatrixArray Functions)、 字符串函数(String Functions)、 数据库函数(Database Functions)、 其他函数(Miscellaneous Functions)等。,用户可以自定义两种函数：解释函数和编译函数。 解释函数在ADAMS的命令窗口产生。产生解释函数时，必须详细说明函数的语句和参数名称。例如：,自定义函数,function create function_name = MID_PT text_of_expression =“LOC_ALONG_LINE (P1,P2,DM(P

46、1,P2)/2)” 速度是常数。如果选择速度为运动值，将出现Displacement Ic栏，用于输入相对运动的初始位移；如果选择加速度为运动值，则又增加Velocity Ic栏，供用户输入初始速度。运动仿真过程中，系统根据设定值计算构件的相对位置。,744 约束点的运动,约束点运动和约束连接运动的比较： 约束连接运动是在两个具有连接约束的构件之间确定它们的相对运动。 约束点的运动则可以在两个没有连接约束的构件之间定义它们的相对运动。 有两种类型的点运动，单点运动和一般点运动。 单点运动指定两个构件沿着一个轴移动或转动，在默认条件下为z轴。它也可以应用于两个具有连接约束的构件上，此时的作用与约

47、束连接运动的功能相同。 一般点运动具有很大的灵活性，可以指定两个构件在空间分别沿着3个轴的移动或绕3个轴的转动，以及它们的任意组合。,约束点运动的方法与约束连接运动的基本相同。,75 高副约束与凸轮机构,ADAMSView提供了两种高副约束：点-线(Point-Curve)约束和平面曲线(2D curve curve)约束。 利用点-线(Point-Curve)约束，可以建立销-槽机构（pin-in slot mechanism）和简单的凸轮机构（cam follower mechanism）。,76 力约束与施加载荷,力约束是构件之间力的作用关系，它可能是定值，也可能是时变的；可能是运动的函

48、数，也可能是构件变形的函数。 应用力约束可以构建构件之间的相互作用模型，如与变形无关的作用力、柔性连接和接触力等。 根据力的计算方法和作用方式不同，ADAMSView将力分为4种类型：作用力(Applied Forces)、柔性连接力(Flexible Connections)、特殊力(Special Forces)和接触力(Contact Forces)。 施加载荷是对构件施加作用力。,作用力,作用力有5种不同的作用方式： 1）单方向作用力 2）单方向作用力矩 3）力矢量（用3个坐标方向分量表示的作用力） 4）力矩矢量（3个转动方向的作用力矩） 5）组合矢量(3个力的分量，3个力矩的分量)。

49、 当作用力约束中一构件是地基时，反作用力作用在地基上，对样机没有影响；作用力可作为机器的动力输入或工作阻力,柔性连接,柔性连接是按照某一力学模型计算作用力和反作用力，分别作用于两个连接的构件上，模拟两构件的相互作用。 与几何约束不同的是，柔性连接不是刚性的，不会绝对限制构件的任何运动，因而它不会影响机构的自由度。 系统提供了五种力学模型供用户选择，它们分别是：,轴套（bushings） 拉压弹簧阻尼器(translational spring-dampers) 扭转弹簧阻尼器(torsional spring-dampers) 无质量梁(massless-beams) 力场(force fie

50、ld),特殊力（Special Forces）,在默认状态下，ADAMS/View设置大小为1G向下(一Y方向)的重力加速度，然后根据设置的重力加速度，对所有构件自动施加一个重力。如果要重新设置重力加速度，可选择图标，显示重力设置对话框进行修改，可以施加或取消重力。,轮胎与路面的作用力 流体作用力 重力 分布力,特殊力（Special Forces）是指：,接触力（Contact Forces）,接触力是一种作用在构件上的特殊力，当两个构件相互接触发生变形时，产生接触力，接触力的大小与变形的大小和变形的速度有关。如果两个构件相互分开不接触，则接触力为零。,力学模型的共同特点,这些力学模型的共同

51、特点是根据两连接件之间设定的刚度系数和阻尼系数，相对位移和相对速度，以及预作用力自动计算连接件之间的作用力和反作用力。 因此，在刚性构件的虚拟样机中，增加合适的柔性连接约束，可实现刚-弹性系统的动力分析与仿真。,力约束类型与工具,作用力(Applied Forces)、 柔性连接力(Flexible Connections) 特殊力(Special Forces) 接触力(Contact Forces)。,图7-14 力约束类型与工具图标,施加作用力,1) 单击单向力图标 或 单向力矩图标 。 2) 选择力方向确定预案： Space Fixed, Moving with body or Two

52、 bodies 3) 如果选择前两项，则在Construction选项 栏中选择力方向确定方法： Pick Feature or Normal to Grid。 4）Characteristic选项栏中选择力值特性： Constant or Custom 5）根据提示，选择作用零件，作用点，指定力的方向。 6）输入力参数，若力值特性为Custom,则弹出力修改对话框。,在定义作用力约束时，需要说明力或力矩的作用构件、作用点、大小和方向。,力方向确定预案,Space fixed (On One Body，fixed)：力的方向相对空间固定。将单向力(单向力矩)施加到一个零件上，ADAMS/Vie

53、w将反作用力自动施加到大地上。由于方向参考标记点固定在大地上，在仿真过程中作用力方向始终不变。 Body Moving (On One Body，Moving)：随物体移动。 将单向力单向力矩施加到一个零件上，ADAMS/View将反作用力自动施加到大地上。由于方向参考标记点固定在所选择的零件上，在仿真过程中作用力方向随零件运动而改变。 Two Bodies (Between two Bodies)：相对两个物体。将单向力(单向力矩)施加在两个不同的物体，选择的第一个物体将作为施力物体，第二个物体将作为受力物体。ADAMS/View通过两个零件上的作用点定义力的方向。,力值特性,Constan

54、t：恒力，ADAMS/View允许指定一个恒定值作为力的大小。 Spring-Damp-Like：输入弹性阻尼器线性刚度系数K和阻尼系数c值，ADAMS/View用指定的线性刚度系数和阻尼系数生成一个函数表达式，用来定义弹性力和阻尼力。 Custom：自定义，施加过程中施加一个大小为0的作用力，然后通过定义构造方程式或创建力表达式，定义力的大小。,力修改对话框,利用修改力对话框，输人自定义函数或自定义子程序的传递参数。ADAMS/View提供的函数有（见附录）： (1)位移、速度和加速度函数，用以建立力和各种运动之间的函数关系； (2)力函数，用以建立各种不同的力之间的关系，例如：正压力和摩擦

55、力的关系; (3)数学运算函数，例如：正弦、余弦、指数、对数、多项式等函数； (4)样条函数，借助样条函数，可以由数据表插值的方法获得力值。,图7-16 修改力对话框,如果用户选择了使用自定义选项，将显示修改单向力对话框。,77 柔性连接（自学）,自学,78 接触力（自学）,79运动和力的表达式,无论是运动表达式，还是力表达式，它们的语法、构造方法和参数化建模一节中参数表达式的基本相同，只是使用的系统函数和函数构造对话框的某些功能不同。 由于运动表达式和力表达式中使用的函数是随仿真状态变化的，所以，它们被称为运行过程函数表达式（Run-time function expressions），其中

56、使用的系统函数是运行过程函数，函数构造对话框的标题也有所不同，函数构造对话框进入了所谓的运行过程工作方式。,在约束运动副和点的运动时，为了建立构件之间的相对运动关系，所使用的函数表达式，称为运动表达式。 在施加载荷时，为了建立力和各种运动之间的关系、各种不同力之间的关系，所使用的函数表达式，称为力表达式。,791进入构造函数对话框,1) 在文本输入框，用鼠标右键，显示弹出式对话框。 2) 选择Function Builder命令，显示构造函数对话框。,另一种操作是在Build菜单，选择Measure项，在下层菜单选择Function，再选择New，显示构造函数对话框。,一种操作是从文本输入框进

57、入构造运行过程函数对话框：,792 构造函数对话框的操作,793 运行过程函数,位移函数(Displacement Functions) 速度函数(Velocity Functions) 加速度函数 (Acceleration Functions) 接触函数(Contact Functions) 样条函数(Spline Functions) 对象函数中使用的力(Force in Object Functions) 合力函数(Resultant Force Functions) 数学函数(Math Functions) 数据单元存取(Data Element Access) 用户自编子程序(Us

58、er-written Subroutine Invocation) 常数和变量(Constants Variables)等。,ADAMS提供的运行过程函数包括：,710 约束机构的技巧1-4,1)在样机建模时，应该逐步地对构件施加各种约束，并且经常对施加的约束进行试验，检查是否有约束错误，通过这种方法可以比较容易地发现约束错误。 2)在设置运动约束时要注意选择对象的顺序，正确的选择对象。ADAMSView设定在两个被连接的构件中，先选中的构件1被连接到后选中的构件2上面 3)应该注意约束的方向是否正确。错误的约束方向，会导致某些自由度没有被约束，或者约束了不应该约束的方向。 4)注意检查约束类

59、型是否正确。,710 约束机构的技巧5-7,5)尽量使用一个运动副来完成所需的约束，如果用多个运动副来约束两个构件，每个运动副实现的自由度约束有可能会重复，这样会导致无法预料的结果。 6)定期地检查样机系统的自由度。在Tools菜单，选择Model verify命令，可以显示当前样机系统自由度的信息。 7)在没有作用力的状态下，通过运行系统的运动学分析来检验样机。如果可能的话，建议在进行样机的动力学分析之前，先进行运动学分析。通过进行运动学分析，可以确定样机在施加作用力之前，各种约束是否正确。有时，为了进行运动学分析，需要添加些临时约束。,710 约束机构的技巧8-11,8)在样机模型中去除多余的约束，即使在进行仿真分析时程序运行良好，也应该将多余的约束除去。 9)对于任何已经设置了运动的运动副，不要设置初始条件。对已经设置了运动和初始条件的运动副，ADAMSSolver在求