《机电系统与仿真技术》课件4Adams仿真方法与基本操作.ppt

1、ADAMS基本应用程序ADAMS/ViewADAMS/SolverADAMS/PostProcessor 基本环境 求解器 后处理/Driver/Hydraulics/Driveline/Control/Flex/Linear/Tire/Exchange/Rail/Car/Animation Mechanism/Pro ADAMS附加程序模块附加程序模块 零件静联接构件运动副机构零件零件零件零件零件构件静联接机构机器 ADAMS中自由度（DOF）计算公式为 DOF=其中n 系统的部件数目（包括地面）；系统内各约束所限制的自由度数目。iin-1)-6(nin 坐标系（坐标系（coordinate

2、 system）的意义）的意义 坐标系是定义运动学和动力学分析量必要的测试对象。坐标系是定义运动学和动力学分析量必要的测试对象。11全局坐标系全局坐标系也就是绝对坐标系，固定在地面（也就是绝对坐标系，固定在地面（Ground Part）上，是）上，是ADAMS中所有中所有零件的位置、方向、速度的度量基准坐标系。零件的位置、方向、速度的度量基准坐标系。零件的局部坐标系零件的局部坐标系也称零件坐标系。在建立零件的同时产生，随零件一起运动，它在全局坐也称零件坐标系。在建立零件的同时产生，随零件一起运动，它在全局坐标系中的位置和方向决定了零件在全局坐标系中的位置和方向。标系中的位置和方向决定了零件在全

3、局坐标系中的位置和方向。标记坐标系标记坐标系可以把标记分为固定标记和浮动标记两类。固定标记相对零件静止，可用可以把标记分为固定标记和浮动标记两类。固定标记相对零件静止，可用于定义零件的形状、质心位置、作用与约束的位置与方向等。浮动标记相于定义零件的形状、质心位置、作用与约束的位置与方向等。浮动标记相对零件运动，某些情况下要借助浮动坐标系来定义作用与约束。对零件运动，某些情况下要借助浮动坐标系来定义作用与约束。部件或零件坐标系部件或零件坐标系(PCS)的定义的定义 生成可动部件时自动定义。生成可动部件时自动定义。每个部件只有一个部件坐标系每个部件只有一个部件坐标系 部件坐标系的位置和方向通过相对

4、于部件坐标系的位置和方向通过相对于GCS的位置和的位置和方向来定义。方向来定义。坐标系标记点的定义（用来建立坐标系）坐标系标记点的定义（用来建立坐标系）属于一个可动部件并随部件一起运动。属于一个可动部件并随部件一起运动。一个可动部件上可以包含若干个标记点。一个可动部件上可以包含若干个标记点。其位置和方向可以相对于其位置和方向可以相对于GCS和和PCS的位置和方向的位置和方向角度来定义。角度来定义。坐标系标记点的定义坐标系标记点的定义 当需要一个唯一的位置，比如：当需要一个唯一的位置，比如：一个部件质心的位置。一个部件质心的位置。几何外形的定位点。几何外形的定位点。当需要一个唯一的方向，比如：当

5、需要一个唯一的方向，比如：可动部件的转动惯量的相对坐标轴的方向。可动部件的转动惯量的相对坐标轴的方向。约束的方向。约束的方向。施加载荷的方向的定义。施加载荷的方向的定义。在在 ADAMS/View中，按照缺省的方式，所有的标中，按照缺省的方式，所有的标记点的位置和方向都是相对于记点的位置和方向都是相对于GCS来定义的。来定义的。以 Euler角 系统定义部件的旋转方式，同时区分为Body-fixed,Space-fixedADAMS/View缺省值为缺省值为Body3,1,3 1-X axis 2-Y axis 3-Z axisPage 16 部件部件 定义可以相对于其它的物体运动的可动物体（

6、刚性定义可以相对于其它的物体运动的可动物体（刚性体或弹性体），该对象包含以下特性：体或弹性体），该对象包含以下特性：质量质量 转动惯量转动惯量 初始的位置和方向初始的位置和方向(PCS)初始的速度初始的速度 几何外形几何外形 为了可视化的效果加在可动部件上，比如：为了可视化的效果加在可动部件上，比如：长度长度 半径半径 宽度宽度 对于大多数的仿真分析来说，几何外形是不需要的对于大多数的仿真分析来说，几何外形是不需要的注意：某些分析中包含碰撞问题，而碰撞力的定义需注意：某些分析中包含碰撞问题，而碰撞力的定义需要依据几何外形来确定碰撞力的大小，有关这个问要依据几何外形来确定碰撞力的大小，有关这个问

7、题，我们将在题，我们将在 Hatchback IV 部分进行讨论。部分进行讨论。ADAMS 动力学分析动力学分析如图所示，单摆的质量为如图所示，单摆的质量为M、惯量为、惯量为I，杆长为，杆长为2L,并在并在O点以转动副与大地相连接约束在大地的点以转动副与大地相连接约束在大地的OXY 平面内。平面内。在单摆质心处建立单摆的跟随坐标系在单摆质心处建立单摆的跟随坐标系局部构件参考局部构件参考坐标系坐标系OpXpYp，其坐标在地面坐标系，其坐标在地面坐标系OXY 中为（中为（x，y），单摆的姿态角为），单摆的姿态角为。Page 18欧拉欧拉-拉格朗日法拉格朗日法凯恩法凯恩法 在进行动力学、静力学分析之

8、前，在进行动力学、静力学分析之前，ADAMS 会自动会自动进行初始条件分析，以便在初始系统模型中各物体的坐进行初始条件分析，以便在初始系统模型中各物体的坐标与各种运动学约束之间达成协调，这样可以保证系统标与各种运动学约束之间达成协调，这样可以保证系统满足所有的约束条件。初始条件分析通过求解相应的位满足所有的约束条件。初始条件分析通过求解相应的位置、速度、加速度的目标函数的最小值得到。置、速度、加速度的目标函数的最小值得到。AdamsAdams求解过程求解过程 对于微分代数方程的对于微分代数方程的求解，求解，ADAMS 采用两种采用两种方式求解，第一种为对方式求解，第一种为对DAE（微分代数）方

9、程的（微分代数）方程的直接求解，第二种为直接求解，第二种为DAE 方程利用约束方程将广义方程利用约束方程将广义坐标分解为独立坐标和非坐标分解为独立坐标和非独立坐标然后化简为独立坐标然后化简为ODE（常微分）（常微分）方程求解。方程求解。DAE 方程的直接求解将方程的直接求解将二阶微分方程降阶为一阶二阶微分方程降阶为一阶微分方程来求解，通过引微分方程来求解，通过引入广义速率入广义速率u，将所有拉，将所有拉格朗日方程均写成一阶微格朗日方程均写成一阶微分形式。通常来说，微分分形式。通常来说，微分方程的阶数越少，其数值方程的阶数越少，其数值求解稳定性就越好。求解稳定性就越好。积分程序逻辑积分程序逻辑牛

10、顿牛顿-拉夫森（拉夫森（Newton-Raphson）复杂机器仿真时要循序渐进完成几个零件的约束添加后就进行一次仿真 1.1.机械系统建模，添机械系统建模，添加约束。加约束。2.2.仿真初步分析，建仿真初步分析，建立测量。立测量。3.3.仿真结果详细分析，仿真结果详细分析，绘制曲线。绘制曲线。4.4.验证结果，与试验验证结果，与试验数据和理论对比。数据和理论对比。5.5.如果不一致，调整如果不一致，调整摩擦、载荷、和控摩擦、载荷、和控制等参数。制等参数。6.6.如果一致，重复仿如果一致，重复仿真分析和优化设计。真分析和优化设计。视图方向主工具箱窗口名称栏菜单栏欢迎窗口工作屏幕区状态栏快捷工具栏

11、1234567891011121314151612345678910111213141516几何建模几何建模测量恢复/重做运动连接色盘移动动态浏览建构力元素前后视图动态旋转上下视图左右视图背景顏色视窗布置其他表3-2 快捷工具栏表数据库（数据库（/或）或）视图视图 机构机构 图标图标 XY图图 用户界面用户界面运动副运动副 构件构件 运动运动 力力 分析分析 曲线曲线 菜单菜单 对话框对话框标记标记 几何形状几何形状 结果数据结果数据 结果数据分量结果数据分量 例如：例如：Model_1 构件构件JOINT_1JOINT_1运动副运动副.MODEL.MODEL.PART_1.PT1 PART_1.PT1 MODEL MODEL PART_1 PT1PART_1 PT1 图3-5坐标视窗如图3-6所示。图3-8力工具命令集图3-9重力设置对话框图3-11设置信息窗口图3-10信息窗口