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第5章 ADAMS/View

ADAMS/View是ADAMS一个强大的模块，主要是用于前处理（建模）。它除了提供了强大的建模功能，同时也集成了仿真、优化分析的功能。通过对本章的学习，可以对ADAMS/View的主要功能及其操作步骤有一定的了解。

5．1 ADAMS/View简介

ADAMS/View是一个强大的建模和仿真环境,它可以建模、仿真并优化机械系统模型。ADAMS/View可快速对多个设计变量进行分析直到获得最优化的设计。在ADAMS/View中创建模型的步骤与通常创建物理模型的步骤是相同的。尽管列出的创建模型的步骤似乎是一次创建模型成功,然后再对模型进行测试并优化,但建议在创建整个模型之前先建立并测试模型的小的元件或子系统。例如,先创建一些小的模型部件,把它们联系在一起,然后运行简单的仿真以测试它们的运动，确保它们运动正确。一旦模型正确,再在其上添加更复杂的模型。刚开始会进展缓慢,但能在开始下一步之前确保每个子系统工作正常，为后续工作作好铺垫。

5.1.1 建模和仿真的步骤

建模和仿真的步骤大体上可以分为下面几步：

（1） 建模(Build)：创建零件、约束零件、定义作用在零件上的力；

（2） 测试模型(Test)：测试特征、进行仿真、察看动画、察看结果曲线； （3） 验证模型(Validate)：输入测试数据、在绘制的曲线图上添加测试数据； （4） 模型优化(Refine)：添加摩擦、定义柔性体、施加作用力函数、定义控制； （5） 迭代(Iterate)：增加参变量、定义设计变量；

（6） 优化分析(Optimize)：进行设计敏感性研究、完成试验设计、进行优化研究； （7） 宏操作(Automate)：创建用户菜单、创建用户对话框、以宏的形式记录并重新进行模型操作。

5.1.2 创建模型

1. 模型元素类型

复杂机械系统模型主要由部件、约束、力（驱动）、力元等要素组成。ADAMS/View中的模型元素基本由这四类组成。

(1）部件：也称作构件。部件分为刚性部件和柔性部件。刚性部件是几何形体在任何时候都不会发生改变，有质量属性和惯性属性。刚体的一种特殊形式是点质量体，即仅用质量，但没有惯性属性。柔性部件与刚性部件唯一不同的是其几何形体会发生改变；

(2) 约束（驱动）：将不同的部件联接在一起的模型元素。如各种铰、运动副等。驱动有位移驱动和旋转驱动；

(3) 力：力有单分量力和多分量力，还包括力偶； (4) 力元：包括弹簧、梁、衬套等。 2. 创建部件

创建部件有两种方式：

一是通过在创建的机械系统中建立运动部件的物理属性来创建。部件分为刚性部件和柔性体部件，对这两种部件的创建方式有所不同。此外对具有不同几何实体类型的部件其创建方式也有所不同。

刚体—— ADAMS/View提供几何构造工具和固体模型以便于创建刚体。也可以通过增加特性和进行布尔运算合并物体来优化几何形状。

缺省情况下,ADAMS/View使用刚体的几何信息来定义其质量和转动惯量。也可以将质量和转

动惯量以数值的方式输入。

柔性体——使用ADAMS/View,通过创建间断的柔性连接件和输出载荷用来使用有限元工具。也可以通过使用ADAMS/Flex来导入复杂的柔性体工具。ADAMS/Flex以物理模型测试的方式来考察这些物体。

二是在ADAMS/View中导入用三维造型软件建立的模型。ADAMS/Exchange 用来导入CAD几何信息以实际地观察模型的行为。ADAMS/Exchange可从其他使用标准格式如IGES,STEP,DXF/DWGHE Parasolid的CAD软件中导入几何图形。

3. 添加约束和驱动

约束被用来定义零件连接方式以及零件之间相对运动。ADAMS/View提供了一个约束库,其中有:

Idealized joints：如旋转副(hinge铰链)或移动副(sliding dovetail 滑动榫头)；

Joint primitives：在相对运动上设置约束,如一个物体总是相对于另一个物体的平行移动约束；Motions generators：驱动模型以时间为函数运行一段距离,具有一定速度或加速度； Associative constraints：定义约束之间的运动,如配合或齿轮；

Two-dimentional curve constrains：定义点或者曲线怎样沿另一条曲线运动。

4. 增加力来控制零件运动

施加力作用在模型上。这些力将引起零件运动在约束上的反作用力。ADAMS/View提供\作用力力库\，其中包括：

Flexible connectors：如弹性阻尼器和衬套；

Special forces：如空气动力学作用力,提供经常遇见的预定义作用力；

Applied forces：允许写入自己的方程式来代表力之间的关系。为了写好写方程式,它提供了一个功能函数编辑器,它能引导写出方程式,并能在将其添加到模型之前估计其函数值；

Contacts：指出当模型运动中,物体之间在接触时所起的响应。

5.1.3测试并验证模型

在创建模型之后和在创建中的任何时刻,都可以测试模型,以确保所创建模型的正确性,并验证其系统特性。测试和验证模型可以按照以下步骤进行:

1. 定义输出结果（Measure）

通过ADAMS，我们可以得到我们想要了解的信息，如部件上某个点的位移、速度、加速度、所受的力等等，或者是施加在弹簧上的力或物体之间的距离或角度。这些信息的获得是通过定义测量来得到的。

当进行模型仿真的时候，ADAMS自动按加载在模型上的信息进行计算。计算的结果保存在测量中，用户可以实时观测到测量结果。

2. 仿真

在创建模型之后或在创建模型的任何时刻,都可以进行仿真以验证模型。

在仿真时,ADAMS/View给模型提供了MSC公司的分析引擎ADAMS/Solver,它能够解决模型的运动方程问题。ADAMS/Solver进行仿真时,ADAMS/View演示模型的运动动画并显示测量对象的曲线图。

ADAMS/View提供了许多不同种类的仿真,包括动态仿真(计算模型的动态运动)、静平衡仿真等等，甚至能用ADAMS/View组装模型。

3. 查看仿真结果

在仿真完成之后,可重新进行仿真的动画演示,在任何时刻暂停,或改变镜头角度。另外,也可以在ADAMS/PostProcessor中以曲线图的形式显示仿真结果。ADAMS/PostProcessor可对所有指定的测量尺度绘制曲线,也可将仿真中ADAMS/View自动生成的结果以曲线的形式绘制出来。

ADAMS/PostProcessor可对绘制的曲线进行放大操作,查看曲线上数据的统计结果如曲线的斜率或曲线的最大和最小值。

4. 验证仿真结果

通过从机械系统的物理测试中导入数据结果,并将其与ADAMS/View中仿真的结果进行

比较,以验证模型的正确性。也可将测试数据以曲线图的形式在ADAMS/View中绘制以便更直观的比较。

5. 优化模型

在进行完最初的仿真以确定模型的最基本运动之后，可通过在其上增加复杂度来优化模型，如增加物体之间的摩擦，定义线性控制系统或通用状态平衡方程。也可通过将刚体改为柔性体或铰链改为柔性连接件来增加模型的真实性。

为比较替代模型,通过建立随模型一同改变的自变量。自变量定义可以通过: ? 设计点——设计点以参数来表示建立的物体、位置和方向之间的关系。这样有助于探究几何位置和模型机械布局上的影响。但改变设计点的位置时,所有定义与之相关的物体的位置也相应自动改变。 ? 设计变量——设计变量改变模型的某一方面的特征。例如,能为一个连接的宽度或者弹簧的刚度定义一个变量。也可进行通过在一定范围内改变某一参数值来考察因该变量改变所引起的设计敏感性的设计研究。

通过使用MSC公司的ADAMS/Insight能进行更复杂的试验设计。ADAMS/Insight可设计复杂的试验来测试机械系统模型的性能。ADAMS/Insight也提供了一套统计工具以分析试验的结果以便于能更好的理解如何优化并改进模型。

5.1.4优化模型

ADAMS/View提供优化功能，通过这个功能可以找到哪些设计变量对样机具有较大的影响，并且能找到这些变量的值使样机的性能达到最优。它们是：

设计研究——帮助用户分析哪个设计变量对样机的灵敏度比较高。

试验设计——可以同时分析哪些设计变量对样机的影响大小及这些变量之间的联系。 优化分析——对那些对系统影响比较大的设计变量优化，在给定约束条件下找到他们的最优值使系统性能达到用户要求。

5.1.5用户化和宏功能

用户化和宏功能用来定制ADAMS/View需要的方式工作，还可以模拟设定的设计环境。有四种主要的方式来定制ADAMS/View。

（1）定制图形界面：例如,能创建用户自己的菜单和对话框。

（2）使用宏定义来自动化工作：通过使用宏定义来完成复杂或重复性的任务来加速工作。也可编辑包含有设计参数的宏命令以加速定制和自动化建模过程。

（3）创建自己的ADAMS/View可执行命令：创建的可执行命令能以不同的ADAMS/View函数和可执行命令写成。

（4）编制ADAMS/View启动文件：当ADAMS/View启动时,通过编制ADAMS/View能读进的文件。这些文件能自动加载模型,执行命令,或者改变菜单和对话框。

5.1.6启动ADAMS/View

1. 启动ADAMS/View

有两种方式启动ADAMS/View，用户还可以定制启动ADAMS/View的方式以及启动后的工作界面。

在UNIX中启动ADAMS/View

（1）在命令提示符后,输入命令以启动ADAMS工具栏,并按回车键。MDI提供的标准命令是adamsx,其中x是版本号,如adams12,就代表ADAMS12，然后出现ADAMS工具条；

（2）单击ADAMS/View工具。

在Windows中启动ADAMS/View

（1）在“Start”菜单中,指向程序“Programs”,指向“ADAMS12.0”,指向“Aview”,然后选中

“ADAMS-View”；

（2）启动ADAMS/View后,出现ADAMS/View主窗口，如下图5-1所示。如果是定制用户窗口，则出现的窗口会是不同的。

图5-1 ADAMS/View主窗口

在ADAMS/View主窗口中出现的基本元素包括:主工具箱、窗口标题栏、菜单栏、欢迎对话框、坐标系、状态条。

2. 创建新的建模任务

当启动ADAMS/View时,ADAMS/View显示一个欢迎对话框,有四个选项：创建一个新的模型、打开已存在的数据库（模型）、从文件导入、退出。

当使“New Database”命令以创建新的模型数据库以保存模型时,ADAMS/View也显示欢迎对话框。欢迎设置对话框如下图5-2所示:

图5-2欢迎对话框

使用欢迎设置对话框: （1） 按用户需要,选择下列选项之一,然后选择“OK”。

create a new model——以一个新的模型数据库来启动一个新的模型任务。 open an existing database——打开一个已存在的模型数据库。

Import a file——通过读入ADAMS/View命令文件或者ADAMS/Solver数据类型来开创一个新的模型任务。

Exit——退出ADAMS/View而不作任何操作。 （2）设置工作目录。

ADAMS/View将保存所有文件于该目录中，也可以打开保存在该目录中已有的文件。可在任何时刻改变工作目录。

（3） 如果选择创建新模型,按以下步骤操作: 在模型名字“Modal name”文字栏,输入要分配给新模型的名字。最多可输入80个字符。但不包括特殊字符,如空格或句点。

选择新模型的重力设置。可选择: Earth Normal—设置向下的1G重力。 No Gravity--关闭重力。

Other—设置重力。在在欢迎对话框上选择“Ok”后, 出现重力设置对话框。 为模型设置单位。在所有的预置单位系统中,时间单位是秒,角度是度。可设置: MMKS--设置长度为千米,质量为千克,力为牛顿。 MKS—设置长度为米,质量为千克,力为牛顿。 CGS—设置长度为厘米,质量为克,力为达因。

IPS—设置长度为英寸,质量为斯勒格(slug),力为磅。 （4）选择“OK”

ADAMS/View创建一个新模型。如果创建模型时选择了设置重力,就会出现重力设置对话框。

3. 保存模型数据库

通过使用“Save Datebase”命令以ADAMS/View二进制文件保存当前模型数据库。以二进制文件保存模型数据库可以保存所有的模型信息,包括作的定制菜单和修改的界面。

（1） 选择下列操作之一:

在“File”菜单中,选择“Save Database”。 在标准工具栏,选择“Save Datebase”工具。

如果文件早已存在,ADAMS/View出现一个消息框询问是否为当前数据库文件创建一个备份文件。

（2） 进行下列操作之一:

Yes——创建已存在数据库的备份文件并保存数据库。但ADAMS/View创建了备份文件时,它会在文件扩展名后加一个百分号“%”(如:model.bin%)。

No——以当前数据库内容覆盖已存在数据库文件而不作备份。 Cancel—退出命令而不保存数据库。 4. 撤销和重复操作

撤销大部分ADAMS/View命令。ADAMS/View可记住最多10个操作。如,误删了一个节点,通过选择“Undo”来撤销删除。注意不能撤销如“File”菜单中的命令。

撤销操作,下列操作中两者选一:

(1）在“Edit”菜单中,选择“Undo”。

(2）在主工具栏和标准工具栏中选择“Undo”工具快捷键:同时按住Ctrl+z。

重复操作,下列操作中两者选一:

（1）在“Edit”菜单中,选择“Redo”。

。

（2）在主工具栏和标准工具栏中选择“Redo”工具。 快捷键:同时按住Ctrl+Shift+z。 5. 取消操作

取消在ADAMS/View中做的任何操作，如退出对话框或绘图操作,停止动画或仿真。 取消操作,在下列操作中两者选一:

（1）在对话框上选择“Cancel”按钮。

（2）按住“Esc”键或选择在状态条上“Stop”工具。 6. 退出ADAMS/View

（1）在“File”菜单中,选择“Exit”。

（2）如果没有保存工作,ADAMS/View将询问是否保存工作:

保存工作并退出ADAMS/View,选择“OK”。如果想在当前目录中以新的名字保存模型,在“Filename”文字框中输入文件名；

退出而不保存工作,选择“Exit,Don’t Save”； 继续使用ADAMS/View,选择“Cancle”。 注:

如果退出ADAMS/View,而没有保存工作,通过使用aview.log文件来恢复工作。

5.1.7 定义建模环境

当在ADAMS/View中开始一个新的任务时,它会要指明单位系统和重力来定义建模的环境。此外在工作的任何时候,可以重新定义建模环境。

1. 定义坐标系统

当第一次启动ADAMs/View时,在窗口的左下角显示了一个三视坐标轴。该坐标轴为模型数据库的全局坐标系。缺省情况下,ADAMS/View用笛卡儿坐标系作为全局坐标系。ADAMS/View将全局坐标系固定在地面上。

也可将笛卡儿坐标系改为柱面坐标系或者球面坐标系。ADAMS/View对于输入的任何值以及其显示的值都使用缺省坐标系。对于输入和输出数据ADAMS/View也使用缺省坐标系。

2. 坐标系统类型

ADAMS/View以三种不同的坐标系统来定义位置:笛卡儿坐标系(图5-3),柱面坐标系(图5-4),球面坐标系(图5-5)。缺省情况下是笛卡儿坐标系。

? 笛卡儿坐标系

在笛卡儿坐标系中,输入x,y,和z三个数值来指明位置的三个尺寸。它们分别是坐标系统原点沿x轴,y轴和z轴到该点的距离。

图5-3笛卡儿坐标系 图5-4 柱面坐标系 图5-5球面坐标系

? 柱面坐标系

在柱面坐标系中,用户指明r,θ和z来定义物体的位置： r为从原点到该点在xy平面映射点的距离；

θ为x轴到原点和该位置在xy平面映射点连线的夹角。该夹角对z轴适合右手定则且为正值；

z为该位置点沿z轴方向的距离。 ? 球面坐标系

在球面坐标系中,通过定义ρ,φ,θ来指明位置: ρ为坐标系统原点到该位置的距离。

φ坐标系统的z轴与坐标系统原点和该位置连线的夹角。 θ为坐标系统xy平面到该位置的夹角,和柱面坐标一样。 3. 笛卡儿坐标系,柱面坐标系和球面坐标系之间的关系 三个不同坐标系中的数值关系如下所示:

笛卡儿坐标到柱面坐标：x=r cosθ；y=r sinθ；z=z；

柱面坐标到球面坐标： x=ρsinφcosθ；y=ρsinφsinθ；z=ρcosφ； 4. 设置缺省坐标系 （1）按以下步骤操作:

在设置“Setting”菜单中,选择“Coordinate System”。在“Move”工具栏中,选择“Coordinate System”工具，出现坐标系统设置对话框。 （2）选择坐标系统类型。

（3）选择坐标系统定向类型和选择持续。 （4）选择“OK”。 5. 设置测量单位

通过设置ADAMS/View用来定义尺寸的单位。ADAMS/View自带有预定义的单位，在建模的任何时刻都可以 改变单位系统。

（1）在“Setting”菜单中,选择“Units”。 出现单位设置对话框图5-6。 （3） 选择尺寸单位。

MMKS—设置长度为千米,质量为千克,力为牛顿。 NKS—设置长度为米,质量为千克,力为牛顿。 CGS—设置长度为厘米,质量为克,力为达因。 IPS—设置长度为英寸,质量为斯勒格,力为磅。 （3）选择”OK”。 6. 定义重力

定义重力加速度的大小和方向。对于每个有质量的零件,重力作用点在其质心处。 （1） 按下列方式打开重力定义对话框: 在“Setting”菜单中,选择“Gravity”；

在“Create Forces”工具栏,选择“Gravity”工具。出现重力设置对话框如图5-7。 （2）按需要设置重力。

参照全局坐标系,在x,y和z方向设置重力加速度； （3）选择“OK”。 7. 设置工作目录

缺省情况下,ADAMS/View在运行ADAMS/View的目录中搜寻和保存文件，也可改变工作目录。

（1）在”File”菜单中,选择“Select Directory”； （2）选择ADAMS/View将要保存文件的目录； （3）选择“OK”。

在UNIX系统中改变目录:

（1）在ADAMS工具栏,右击ADAMS/view工具,并选择“Change Settings”。 （2）在注册编辑栏,选择“WorkingDirectory”,然后选择工作目录。 在Windows中改变工作目录:

（1）在桌面上,右击ADAMS/View快捷键,然后选择“Properties”。 （2）在“Start in”文字栏,输入工作目录。

图5-6单位设置对话框图 5-7重力设置对话框

8. 局部坐标系

当创建零件时,ADAMS/View给每个零件分配一个坐标系,也就是局部坐标系。零件的局部坐标系随着零件一起移动。

局部坐标系可以方便地定义物体的位置,ADAMS/View也可返回如零件的位置——零件局部坐标系相对于全局坐标系的位移的仿真结果。

9. 零件自由度

创建的每个可移动的刚体都有六个自由度；点质量有三个自由度。可通过以下方法定义零件自由度:

（1）将它们固定在地面上,这样就意味着它们与地面固定，而且不能向任何方向运动。每创建一个几何体,ADAMS/View就会让你选择:将其添加到地面上,创建一个新的零件或者将其添加到已存在的零件上。

（2）添加约束,比如铰链,来定义零件之间怎样联系和它们之间相对运动。 10. 在开始创建零件之前所需做的其他工作

（1）打开栅格点这样鼠标就容易捕捉栅格点,ADAMS/View可将绘制的物体平行于当前工作栅格这样立刻更清楚看到物体怎样被绘制。

（2）打开坐标系窗口,以便于查看绘制点的坐标值。 （3）为当前模型设置所需的单位。 （4）熟悉绘制和布局地不同工具。 11. 创建刚体的方法

在创建刚体的时候,可按以下方式操作: （1）创建包含几何体的新零件； （2）在已存在的零件上增加几何体； （3）在地面上增加几何体。如果几何体不移动或者对模型的仿真没有影响,将几何体添加到地面上。例如,如果仿真沿着轨道运行的汽车,定义成轨道的几何体就可以添加到地面上。另外,在空间中指明几何体的位置：

（1）屏幕上直接选择位置或在屏幕上合适位置选择物体； （2）通过输入坐标值来精确地定义。

5.2几何建模工具

与很多的CAD软件类似，ADAMS/View提供了丰富的几何建模工具库，我们可以通过主工具箱上的建模工具面板选择模型工具图标，或通过菜单选择几何建模工具命令来几何建模。

5.2.1建模工具调用的两种方式

在ADAMS下建模工具的调用有两种方式： 通过主工具箱调用建模工具

在主工具箱中，几何建模按钮上点击鼠标右键，出现如图5-8界面，接住右键不放，将鼠标拖至所选的建模工具图标，然后松开右键，选择有关建模工具。主工具箱下部显示所选建模工具基本参数设置对话栏。如果希望显示更详细的浮动建模工具和基本参数设置对话框，如图5-9，可以选择图标

。

图5-8 几何建模工具集 图5.-9参数设置对话框

（2）在Build菜单中，选择Bodies/Geometry项，如图5-10所示，显示建模工具对话框(图5-9)，从中选择绘制几何形体工具，再选择输入建模参数并绘制模型。

图5-10 命令菜单建模

5.2.2基本几何形状的绘制

ADAMS/View中的基本几何形状为点、直线、曲线和Marker等。这些基本几何形状主要用于定义其他的几何形状和形体。点和Marker是最常用的几何建模辅助工具。几何建模

时，通过事先设置的若干三维空间关键点，确定不同Part的连接点和位置。Marker具有位置和方向，可用于定义力的作用位置，定义Part的几何形状和方向、形心的位置，定义Part的约束位置和方向，定义运动的方向等。例如：连杆有三个标记坐标，如图5-11所示，两个标记坐标定义连杆的两个端点，一个标记坐标定义连杆的质心。以下简要说明绘制点的过程：

（1）用鼠标右键显示几何建模工具集，将鼠标移至图标

，状态栏显示为Construction

Geometry：Point。选择绘制点工具。

（2）在主工具箱的参数设置栏，选择绘图参数。 选择点是放置到Ground上(Added to Ground)，或者放置到另一个对象上(Added to Part)。 选择是否要将附近的对象同点关联，Don't Attach参数表示不关联，Attach Near参数表示关联。

（3） 如果选择了将点放置到另一个Part上，则选择要放置点的对象，状态栏显示：Select the Body。此时状态栏显示：Point：Select the point location。根据状态栏提示，选择绘制点的位置。屏幕上出现显示产生的点。

如果需要将点放置在另一个对象上，而在该对象周围有许多其他对象而不便选择，可以将鼠标置于该对象上，按右键显示鼠标周围所有对象的列表，然后在列表中选择要放置点的对象。其他基本几何形体工具的用途及参数设置见下表5-1。

表5-1 基本几何形体工具表 图标 用途 定义点 定义Marker 绘制样条曲线 绘制直线和多义线 绘制圆弧和园 参数设置 定义点到：Ground或另一Part。 与邻近的对象是否同点关联。 定义标记坐标到：Ground或另一Part。 标记Marker的方向。 定义直线和多义线到：Ground或另一Part。 线型和线段的长度。 定义圆弧和圆到：Ground或另一Part。 圆/圆弧的半径、夹角。 定义样条曲线到：Ground或另一Part。 样条曲线是否封闭。 5.2.3简单形体的建模

ADAMS/View提供了若干常用基本形体图库，利用这些参数化图库，可以非常方便地建立一些几何模型，简单形体几何建模的一般步骤如下：

（1）在几何建模工具集中选取三维实体建模工具图标，如：，等。在参数设置栏，设置是产生新Part，或者添加几何体到已有的Part之上，或者是添加几何体到Ground。

（2）参数设置栏，选择输入有关尺寸参数。按照屏幕下方状态栏的提示，用鼠标确定起始绘图点。通常，起始绘图点定义了几何形体的位置，ADAMS/View自动在起始点设置一个Marker，而有关尺寸参数均参照起始点标记坐标定位。

（3）在绘图区域按住鼠标左键不放，拖动鼠标，此时可以看见几何形体将随鼠标拖动按一定比例变化，直至希望绘制的形体尺寸。如果在参数设置栏设置了根据输入的尺寸数值产生形体，则已设置数值的尺寸将不随鼠标拖动而变化。松开鼠标键，完成简单形体建模。

以下通过长方体简要说明简单形体的建模过程：

（1）在几何建模工具集中选取连杆建模工具图标

。在主工具箱的下方显示长方体

建模参数的输入对话框，如图所示。在参数设置栏，设置是产生新Part，还是将长方体添加到现有Part之上，或者是添加到Ground上。

图5-11建模工具属性的修改

（2）若在连杆的长(Length)、宽(Width)、深(Depth)参数设置栏没有选择输入数据，此时，状态栏将提示选择一顶点，并拖动鼠标绘制长方体。

（3）若在连杆的长(Length)、宽(Width)、深(Depth)参数设置栏输入数据，并确定，状

态栏只提示选择一个顶点，鼠标只需在绘图区选择一点，便可绘制好所定义的长方体

5.2.4复杂形体的建模

1. 线段的连接

运用连接线段功能，可以把一些简单的线段连接起来，形成复杂形状的面，然后可以利用回转等建模功能形成形状复杂的形体。

连接线段的过程如下：

（1）绘制所需形状的线段，如：直线、圆弧等。并将这些被连接的线段两端接触，但不是封闭图形。在几何建模工具集中选取连接(Chain)工具图标。

（2）用鼠标左键依次选取需要连接的线段，选取所有线段以后，按鼠标右键完成连接工作即可。

2. 实体之间的布尔运算

形状复杂的几何形体可以由若干个基本形体通过一定的方式组合形成。在ADAMS/View建模过程中，一个Body可以由多个不同的几何形体组成，在几何建模工具集，选取合并两个相交的实体工具图标ADAMS/View提供的几种组合功能。

图标 合并两个不相交的实体 取两个实体的融合部分 用一个实体去切另一个实 体 还原被组合的形体 功能 合并两个相交的实体 ，对所选择的实体进行布尔运算。下表列出了

表5-2 形体间的布尔运算 使用说明 实体2并入实体1，然后实体2被删除 实体2并入实体1，然后实体2被删除 实体1成为两实体相交部分的形状，实体2被删除 用实体1切割实体2，实体2中与实体1相交部分被删除 将经过以上布尔运算处理过的实体还原为原先的基本实体 5.2.5几何形体的修改

修改几何形体有3种方法：拖动热点、利用对话框和编辑位置表。

（1）拖动关键点：完成几何体建模后，在所绘几何图形上，会出现若干亮点及关键点。用鼠标拖动这些关键点，可以修改几何体的形状，如图5-12所示。

图5-12 拖动几何体关键点修改几何形体

（2）利用对话框：如果需要精确修改几何体尺寸，可以利用弹出式对话框输入尺寸，方法如下：

在需修改的几何体对象点击鼠标右键选择需要修改的几何对象，在下一层的弹出式菜单中，选择Modify命令，显示对象的修改对话框。例如，长方体的修改对话框(如图5-13)，

图5-13长方体模型修改对话框

根据修改对话框的提示，修改和输入有关参数。例如，对于长方体可以输入或修改长方体名称、注释、中心标记Marker、长、宽、高等。 选择OK按钮。

（3）编辑位置表：通过编辑位置表可以非常方便地修改直线、多义线、拔出形体、回转体的形状。在弹出式修改对话框中，选择More快捷键，可以显示如图5-14所示的位置表。在位置表中列出了所有关键点的坐标，以及编辑位置表的若干工具。

图5-14 位置表

鼠标选择表格中的单元，可以输入或修改单元值。 使用Tab、Shift+Tab、?、?键可以分别向前，向后、向上、向下移动所选的单元。 按住Shift或Ctrl键，可以同时用鼠标选择多个单元。 在选择的单元中，显示弹出式菜单，可以从中选择切割、复制和粘贴单元值

的命令。

如果希望在多个单元内同时输入某个值，可以在Set Selected输入框输入参数值，然后选择需要输入参数值的单元，最后选择Set Selected按钮。

选择一个单元，然后在Row栏中可以执行如下操作：

a、选择lnsert按钮，可以在所选单元所在行的前面插入一行。 b、选择Append按钮，可以在所选单元所在行的后面插入一行。 c、选择Delete按钮，可以删除所选单元所在行。

d、如果需要读取表格数据文件，或者将表格中的位置数据输入到一个ASCII文件中，可以在File栏，选择Write或Read按钮。

5.2.6 Body特性的修改

1. Body特性修改对话框

Body除几何形状以外，分析时所需的Body特性还包括：质量、转动惯量、惯性积、初始速度、初始位置和方向等。在ADAMS/View几何建模时，程序根据默认值自动确定Body的有关特性，若需要修改Body特性，可以通过Body特性修改对话框进行，如图所示。

图5-15 Body特性修改对话框

有两种修改Body特性对话框方法：

（1）用鼠标右键激发弹出式菜单，选择需修改的Body，再选择Modify命令。

（2）在Edit菜单中选择Modify命令。如果在选择Modify命令时己经选择了Body，直接显示该Body的特性修改对话框。或者，通过数据库浏览器，在数据库浏览器中选择对象然后进行修改。

2. Body质量、转动惯量和惯性积的修改

对几何建模的Body，ADAMS/View能自动计算它的体积，并根据体积和材料密度自动计算出Body的质量、转动惯量和惯性积。也可以对这些特性进行修改。

由于转动惯量和惯性积与质心的位置等因素有关，在用户输入质量和惯性矩时，还要求输入Body质心标记坐标(CM)和惯性标记坐标，惯性标记坐标定义了计算惯性矩时的参考坐标。如果不输入惯性标记坐标，ADAMS/View将使用质心标记坐标(CM)为Body的惯性标识坐标。还应注意不能将Body的质量设置为零，因为根据牛顿定律：a?F/m，零质量

将会导致无穷大的加速度。因此，建议为所有的Body都设置一定的质量和惯性矩，例如可以设置一个非常小的值。选择Show calculated inertia按钮，可以显示Body质量和惯性矩的计算结果。

图5-16 修改Body质量属性对话框

可以在Body特性修改对话框中选择以下3种方法之一，修改质量和惯性矩：

（1）选择Geometry and Material type选项。程序要求输入Body材料的名称，ADAMS/View根据输入的材料名称，自动到材料数据库中查找该材料的密度，然后根据Body的材料密度和几何形状，计算质量和惯性矩。可以在材料输入栏显示弹出式菜单，从中选择Material，然后再选择Browse命令，显示材料数据库浏览器，从中选择材料。

（2）选择Geometry and Density选项。程序要求输入材料密度，ADAMS/View根据输入的密度和Body几何形状，计算质量和惯性矩。

（3）选择User Input选项。由用户输入质量和惯性矩。 3. Body初始速度的修改

ADAMS/View可根据相邻Body的情况，自动计算出Body的初始速度，用户也可以自行设定初始速度。在Body特性修改对话框中选择Velocity ICs按钮，显示初始速度设置对话框。根据对话框的提示，设置Body初始速度和初始角速度。

初始速度和角速度设置包括3项内容：参考坐标、速度值、方向。

这里定义的初始速度为Body质心的速度，定义的初始角速度为相对于质心标记坐标轴的旋转速度。

图5-17 初始速度设置对话框

4. Body初始位置和方向的修改

在Body特性修改对话框中选择Position ICs按钮，可以显示初始位置和方向设置对话框，在对话框中设置初始位置和方向，如图5-18所示。

图5-18 初始位置设置对话框

5．材料的设置

ADAMS/View设有常用材料物性数据库，包括材料的摩擦系数、弹性模量、泊松比、密度等。在默认状态下，Body材料设置为钢材。用户可以在材料库中选择其他材料，也可以自行输入材料特性。表5-3列出了ADAMS/View材料物性数据库中的标准材料及其物性，ADAMS/View利用公式材料 铝 黄铜 铸铁 青铜 玻璃 铅 G?E2(1??)计算Body的切变模量G。

表5-3 ADAMS/View的标准材料库 2弹性模量E(N/mm) 7.1705E+004 1.06E+005 1.00E+005 1.19E+005 4.62E+004 3.65E+004 泊松比? 0.33 0.324 0.211 0.326 0.245 0.425 密度?(kg/mm) 2.74E-006 8.545E-006 7.08E-006 8.906E-006 2.595E-006 1.137E-005 3

镁 镍 不锈钢 钢 钛 钨 4.48E+004 2.07E+005 1.90E+005 2.07E+005 1.0204E+005 3.4470E+005 0.35 0.291 0.305 0.290 0.3 0.28 1.795E-006 7.75E-006 7.75E-006 7.801E-006 4.85E-006 1.9222E-005 1.10E+004 0.33 4.38E-007 木材 设置材料物性的方法如下： （1）在BuiId菜单，选Materials项，然后选择New或Modify命令。如果以上选择Modify命令，会出现材料库列表，从中选择需修改的材料。

（2）出现新定义或修改材料特性对话框。修改默认材料名，输入弹性模量、泊松比、密度。

（3）按OK按钮。

6. 使用特性修改对话框工具图标

在Body特性修改对话框中还有4个工具图标，选择这些工具图标可以产生Body注释、移动和旋转Body、产生Body有关分量的测量，具体操作解释如下：

（1）图标工具（2）图标工具旋转Body。

（3）图标工具（4）图标工具

，显示编辑注释对话框，可以编辑输入Body的注释。

，显示移动和旋转Body对话框，选择和输入有关参数，可以移动和

，显示产生测量对话框，可以定义Body有关分量的测量。 ，显示定义摩擦力对话框，可以定义有些运动副中的摩擦力。

（5）图标工具，修改几何体属性对话框，可以定义几何体的渲染属性，如颜色、可视性和透明程度等等。

5.3约束建模

5.3.1 约束简介

1. 约束分类

约束是用来连接两个部件使他们之间具有一定相对运动关系。通过约束，使模型中各个独立的部件联系起来形成有机的整体。

在ADAMS/View中，有各种各样的约束，大体上将其分为四类： 基本约束：

点重合约束（ATPOINT）、共线约束（INLINE）、共面约束（INPLANE）、方向定位约束（ORIENTATION）、轴平行约束（PARALLEL_AXES）、轴垂直约束（PERPENDICULAR）等

常用铰约束： 球铰（SPHERICAL）、虎克铰（HOOKE）、广义铰（UNIVERSIAL）、常速度铰（CONVEL）、固定铰（FIXED）、平移副（TRANSLATIONAL）、圆柱副（CYLINDER）、旋转副（REVOLUTE）、螺旋副（SCREW）、齿轮副等

高副约束：

曲线－曲线约束（CVCV）、点－曲线约束（PTCV）。 驱动：

按驱动加在对象类型上分：有点驱动和铰驱动；按驱动特点来分有：平移驱动和旋转驱动。

2. 常用约束

ADAMS/View提供了多种约束，但经常用到的有12种，通过这些运动副，可以将两个部件连接起来。被连接的构件可以是刚体构件、柔性构件或者是点质量。下表列出了这常用的12种约束。

表5-4 常用运动副工具 图标 名称 功能 固定副 旋转副 平移副 圆柱副 球面副 平面副 恒速副 万向副 螺旋副 齿轮副 关联副 构件1相对于构件2固定 约束3个旋转和3个平移自由度 构件1相对于构件2旋转 约束2个旋转和3个平移自由度 构件1相对于构件2平移 约束3个旋转和2个平移自由度 构件1相对于构件2即可平移又可旋转 约束2个旋转和2个平移自由度 构件1相对于构件2可在球面内旋转 约束3个平移自由度 构件1相对于构件2可在平面内运动 约束2个旋转和1个平移自由度 构件1相对于构件2恒速转动 约束1个旋转和3个平移自由度 构件1相对于构件2相对转动 约束1个旋转和3个平移自由度 构件1相对于构件2每旋转一周的同时将上升或下降一个螺矩?提供一个相对运动自由度 构件1相对于构件2定速比啮合转动 提供定比传动关系 提供构件1和构件2的相对旋转或平移运动 两构件的旋转轴或平移轴可不共面 5.3.2 创建约束

（1）创建约束。创建约束有两种方法：在主工具箱中点快捷图标，见图5-19，右键点击按钮选择约束类型；第二种是进入主菜单Build，选择Joints…，这时会出现约束类型更为详细的对话框，如图5-20所示，然后选择约束工具。主工具箱的连接和驱动工具集中包含大部分常用的约束命令，而由Build菜单获得的连接对话框中包含所有约束工具命令。

图5-19连接副工具集 图5-20运动约束工具集 图5-21 约束设置对话框

（2）选择好约束后（以旋转副为例），主工具箱下部会出现设置对话框（图5-21）。有两个下拉菜单，解释见表5-5。

表5-5 创建约束设置含义 第一个下1-location 表示选择一个点来定位铰位置 拉菜单 2 body-1 loc 选择约束的两个部件和一个定位点 2 body-2 loc 选择两个约束部件和两个点来定位 第二个下Normal to Grid 表示约束的Z轴为与系统工作平面垂直的轴 拉菜单 Pick feature 表示Z轴需要用户选择一点来确定 （3）设置好后，按照设置的在图形区选择点和部件建立约束。 假如约束建立好后需要修改，可通过下列步骤完成：

（1）在图形区选择约束，按右键，在弹出菜单中依次选择需要修改的约束名和Modify（图5-22），弹出修改对话框（图5-23）。

（2）修改约束名称、被约束的两个部件；

（3）Force Display下拉菜单中有 None、On First Body、On Second Body三个选项，表示是否显示连接力及显示在哪个约束部件上；

（4）Impose Motion按钮表示施加一个驱动在这个铰上； （5）Initial Conditions表示定义约束的初始条件； （6）按钮表示定义约束的位置，表示给铰定义一个测量，点击钮表示可以对类型为铰约束的约束施加动态或者静态摩擦力。

，该按

图5-22 选择修改命令 图5-23 约束修改对话框

5.3.3 定义驱动

1. 驱动的类型和大小 （1）驱动类型

驱动表明了一个部件的运动是时间的函数，例如要求平移副沿Z轴以5mm/s的速度运动。通过定义驱动可以约束机构的某些自由度，另一方面也决定了是否需要施加力来维持所定义的运动。

ADAMS/View提供了以下两种类型的驱动：

铰驱动：定义旋转副、平移副和圆柱副中的移动和转动，每一个连接运动约束了一个自由度，使系统自由度减少一个。

点驱动： 点驱动定义两点之间的运动规律。定义点规律时，还需指明运动的方向。点驱动可以应用于任何典型的运动副。通过定义点驱动以在不增加额外约束或构件的情况下，构造复杂的运动。

（2） 驱动的值

驱动可以是与时间有关的位移、速度和加速度。在默认状态下，驱动的速度定义为常数，用户可以通过以下3种任一种方法自定义驱动大小：

输入移动或旋转的速度值。在默认状态下，输入的转速单位为度/单位时间，输入的移动速度单位为长度单位/单位时间。

使用函数表达式。ADAMS/View提供了很多时间函数，用户可以运用这些时间函数来定义驱动。

自编子程序来定义非常复杂的驱动，此时，在参数栏输入的是传递给子程序的有关参数。 在定义约束时，以下几点需要注意：

驱动值可以为零，表示两个部件没有相对运动；

如果在某个铰上施加了驱动，则不要设置驱动方向的初始条件；

定义的驱动如果导致初始加速度不为零，如果用户设置了同初始加速度有关联的加速度或力传感器，则可能会发生错误，此时应修改初始条件，使初始加速度为零。

如果使用速度或加速度定义驱动，则进行动力学仿真时，不能使用ABAM积分方式。 对一个包含了函数表达式为速度或加速度驱动的零自由度的模型，ADAMS不能对该模型进行运动学仿真，可以进行动力学仿真。

2. 铰驱动的创建

（1）铰驱动类型

铰驱动有两种类型，分别如下：

移动类：一个部件的Z轴为另外一个部件移动的方向；移动类驱动用于平移副和圆柱副；

转动类：部件1按右手规则绕部件2的Z轴旋转，转动过程中两部件的Z轴必须保持平行，转动类驱动用于旋转副和圆柱副。

（2）创建铰驱动

按照下列步骤创建驱动：

在主工具箱中选择图标

（转动驱动）或者

（平移驱动），见图5-24。

在主工具箱下面出现初始值设置编辑框。对于转动驱动，缺省值为30°/s（图5-25 a)）,平移驱动为10mm/s(图5-25(b))。用户也可以输入自己定义的值。

假如希望通过函数表达式或子程序来表示驱动，可将光标移至Speed编辑框，单击右键，依次选择Parameterize、Expression Builder命令（图5-26）。

设置好后，在图形区选择铰完成创建。

图5-24 选择驱动类型 图5-25（a）定义驱动值 图5-25（b）定义驱动值

图5-26定义驱动函数

（3）修改铰驱动

假如想修改定义好的铰驱动，可以通过以下步骤进行：

a、将鼠标移至驱动处，右击鼠标，在弹出菜单中选择需要修改驱动的名字，在其子菜单中选择Modify。这时弹出修改铰驱动对话框（图5.3-9），修改驱动名称、铰。

b、 在Define using下拉菜单中有两个选项：Function，表示可以用系统提供的函数定义驱动；Subroutine，表示为用户自己编写的子程序表示驱动。

c、 在Type栏中为驱动选择类型。下拉菜单中有三个选项：Displacement；velocity，选择该项后，在下面Displacement IC编辑栏从灰变亮，这个时候用户可以定义位移初始条件；Acceleration，选择该项后，Displacement IC和Velocity IC变亮。用户可以设置位移和速度初始条件。

d、 需要注意的是：假如铰类型为旋转副或者平移副，Direction一栏是不能改动的。 e、 点击OK，完成修改。

1 2 3 4 5 6 7 －250，250，0（mm） －240，250，0（mm） －230，240，0（mm） －240，200，0（mm） －230，100，0（mm） －200，50，0（mm） －230， 0，0（mm） 图5－71 创建样条曲线

（2）建立折线段。

在主工具箱中用鼠标右键点击几何建模按钮，展开所有的几何建模工具（Rigid Body）图标，点击折线段建摸工具按钮，工具箱中的“Closed”选项不被选中，一定注意选中“Add to Part”选项以确保折线段和样条曲线是属于同一个物体。完成以上设置后，将鼠标移到主窗口上，这时窗口下的提示栏会提示你选择一个“body”，将鼠标移动到样条曲线上，点击鼠标选择与样条曲线相同的“body”（PART_6），然后依次点取如下坐标点，点取完成最后一个坐标点后，点击右键以结束创建样条曲线，ADAMS/View将建立折线段，如图5-72。这时ADAMS也会弹出消息窗口给出警告，提示所创建的物体不具有质量，关闭消息窗口忽略警告。

表 5-9 折线段点X、Y、Z坐标值 编号 1 2 3 4 坐 标 －250，250，0（mm） －260，250，0（mm） －260，0，0（mm） －230，0，0（mm） 图 5-72 建立折线段

（3）建立旋转坐标。

球瓶是一个旋转体，必须为其创建一个旋转坐标。为此，在主工具箱中用鼠标右键点击几何建模按钮，展开所有的几何建模工具（Rigid Body）图标，点击创建坐标系工具按钮，在主工具箱中选中“Add to Part”选项和“Z_Axis”，即创建坐标系时指定Z轴方向。完成以上设置之后，在主窗口中选择曲边多边形所在物体（PART_6），在坐标点（－260，250，0（mm））处创建旋转坐标，坐标Z轴方向竖直向上，如图5-73所示。

图5-73 创建旋转坐标

（4）生成旋转体。

球瓶是由曲边多边形绕以上坐标的Z轴旋转而成，具体创建过程为：首先，通过如下菜单路径Tools—>Command Navigator调出Command Navigator窗体，如图5-74；展开命令集geometry—>creat—>shape，双击命令revolution，打开如图5-75所示的创建旋转体对话框。在对话框的Reference Marker栏中点击鼠标右键，点击弹出的浮动菜单命令Marker—>Pick，在主窗口中点击旋转坐标；在Profile Curve栏中点击鼠标右键，点击弹出的浮动菜单命令Wire_Geometry—>Pick，在主窗口中点击样条曲线，继续右击鼠标，再次通过菜单命令Wire_Geometry—>Pick在主窗口中点击折线段；在Relative To栏中点击鼠标右键，点击弹出的浮动菜单命令Reference Frame—>Pick，在主窗口中点击旋转坐标。完成以上操作后，对话框中应显示图5-76所示的信息。点击OK按钮，ADAMS自动生成球瓶旋转体，

如图5-77所示。

图5-74 Command Navigator窗体

图5-75 创建旋转体对话框

图5-76 生成球瓶实体

（5）调整球瓶位置。

在本例中，打算使小球和球瓶之间发生斜碰，为此将球瓶位置沿Z轴正向移动2cm。为此，在主窗口空白区域点击鼠标右键，在弹出的浮动菜单上选择“Right”将视图转换为右视图。在球瓶上点击鼠标左键选中它，然后在主工具箱中点击移动按钮

，在Distance

栏中填入（2cm），点击向左的移动按钮，将球瓶向左（Z轴正向）移动2cm，如图5-77所示。

5. 曲柄建摸

（1）调整工作栅格方位。

本例的曲柄滑块机构是一个空间机构，曲柄转动平面与滑块滑动方向垂直，也与当前工作栅格平面垂直。为了交互式建摸方便，必须先改变工作栅格方位。为此，首先将视图还原为前视图（Front），通过菜单路径：Settings＝＝》Working Grid??打开Working Grid Settings对话框，在对话框下部有两个选项栏，分别用于设定工作栅格原点位置和栅格平面方位，分别调整栅格原点到坐标（300，0，200（mm））及方向到全局坐标的YZ平面，如图5-78所示。

5-77 球瓶移动后的位置

（2）创建曲柄。将视图转换为右视图（Right），点击主工具箱的创建连杆工具按钮，然后在主窗口的栅格原点按下鼠标左键不放，拖动鼠标至坐标点（0，200，2（mm））处松开左键，创建曲柄如图5-79所示。

图5-78 调整过后的工作栅格位置

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