机械原理操作指导书(adams)

温州大学机械原理课程设计参考材料1常用机构的计算机建模与仿真虚拟样机技术是随着计算机技术的发展而迅速发展起来的一项计算机辅助工程（CAE）技术。利用该技术，工程技术人员在计算机可以创建各种样机模型，对样机的性能进行动态分析，并提出修改方案，这将大大缩短了产品的开发周期，节约产品的开发成本。目前，支持计算机动画演示、验证的软件很多，如UG、Pro/E、Solidworks等，它们都可以实现参数化仿真。此外，还可以用户AutoCAD建模，再用3Dmax渲染，但这种方法仅能作动画演示，而不能实现仿真。下面集中介绍ADAMS在常用机构仿真分析中的应用。机械系统动力学自动分析软件ADAMS（AutomaticDynamicAnalysisofMechanicalSystem）由美国MDI公司开发，是目前世界上应用最广泛的一种机械系统动力学和动力学仿真软件。从简单的齿轮结构、连杆机构到复杂的车辆、飞机、卫星、甚至人体，都可以利用ADAMS进行仿真。ADAMS软件具有以下特点：●形象直观：利用交换互式图形建立机械系统三维参数化模型。●功能强大：分析类型包括运动学、动力学、线性、非线性、刚体、非刚体，还可以进行变参量设计和优化设计。●求解迅速：具有先进的数值分析技术和强有力的求解器，使求解快速准确。●输出自动：仿真结果可自动显示动画和曲线图形。ADAMS软件的核心模块主要由用户界面模型（ADAMS/View）、求解器模块（ADAMS/Solver）和专业后处理模块（ADAMS/Postprocessor）组成。ADAMS/View是一个强大的建模和仿真应用环境，应用ADAMS/View可以建立和修改机械系统的样机模型，并进行仿真和动画显示。ADAMS/Solver用来自动形成样机的各种数学方程，并提供计算结果和输出相应的信息。ADAMS/Postprocessor用来对ADAMS/View的仿真结果进行处理，输出各种数据曲线、高性能动画等，使用户可以方便迅速地处理ADAMS的仿真结果。一般ADAMS/View自动调用ADAMS/Solver进行分析求解，求解完成我后再自动返回到ADAMS/View操作界面，因此只须应用ADAMS/View和ADAMS/Postprocessor这两个模块及可以进行样机的建模和仿真分析。1ADAMS/View的样机建模1.1启动ADAMS/View和设置工作环境双击ADAMS/View图标或从Windows的开始菜单中启动ADAMS/View后，首先出现欢迎对话框，如图1.1所示。ADAMS/View窗口主要包括标题栏、菜单栏、主工具箱、工作区、状态栏等。它们的功能如下：（1）标题栏显示ADAMS/View主窗口的标题（2）菜单栏包括ADAMS/View的全部命令，如文件操作、编辑、视图、建模、仿真、回防、绘制曲线和帮助等。（3）主工具箱包括各种常用命令各种的快捷图标，如几何建模、添加约束、施加载荷、设置色彩、设置视图、仿真分析、播放动画、视图变化等。（4）工作区显示样机模型的区域。（5）状态区显示操作过程中的各种信息和提示。温州大学机械原理课程设计参考材料2图1.1ADAMS/View启动窗口ADAMS/View启动窗口有四种不同的启动方式可供须选择：（1）选择【Createanewmodel】项，可以创建一个新的样机模型。（2）选择【Openanexistingdatebase】项，可以打开已经保存的样机模型数据库。（3）选择【Importafile】项，可以通过输入ADAMS/View命令文件或ADAMS/Solver数据文件的方式，建立一个新模型。（4）选择【Exit】项，退出ADAMS/View程序。另外在ADAMS/View启动窗口还有三个选项栏，即模型名称栏（ModelName）、重力设置栏（Gravity）和单位设置栏（Units）。在模型名称栏中可以输入模型的名称。在重力设置栏中，有EarthNomal、NoGravity、other共3个选项，它们分别表示设置大小为1g的向下的重力加速度、不设重力加速度和自行设置重力加速度。绝大多数机械都是在有重力场的，因而可以选择【EarthNomal】选项。在单位设置栏，有四种单位制可以选择，即MMKS(mm,kg,N,s,deg)、MKS(m,kg,N,s,deg)、CGS(cm,g,dyne,s,deg)和IPS(inch,lb,lbf,s,deg)。在ADAMS/View中创建模型，首先要设置工作环境。除了在启动窗口可以设置重力和单位外，还可以在ADAMS/View的设置（Setting）菜单中更全面地设置模型工作环境，如：设置工作栅格、单位、重力及方向、图标和大小等。1.2创建样机模型1.创建样机几何模型在完成了ADAMS/View的工作环境的设置后，就可以创建样机的几何模型了。创建的方法是用鼠标右键点击工具箱中的连杆工具箱图标，显示几何模型工具库，如图1.2所示。机械原理课程设计中涉及的几何元素主要有两类。第一类是几何作图元素，主要有设计点、标记点、样条曲线等，它们没有质量，主要用于定义其他的几何形体的形状和位置。例如设计点可以定义机构的位置，标记点可以定义运动副的位置和运动方向，样条曲线可以定义凸轮的外型轮廓等。第二类是几何实体元素，只要有连杆、长方体、圆柱体等，它们是空间立体几何，主要用于连杆、齿轮、滑块等机械构件的三维造型的。创建几何元素的步骤简单如下：温州大学机械原理课程设计参考材料3（1）在几何模型工具库中，选择几何元素图标如或等，主工具箱下部显示相应的参数设置对话框。（2）在参数对话框，设置是添加新的几何元素（NemPart）还是将几何元素添加到现有机构上（AddtoPart）,或是将几何元素放置在地基上（AddtoGround）。（3）如果创建的是几何实体元素，则在参数对话框中还需选择输入相关的几何参数。(4)根据状态栏的提示，用鼠标在屏幕工作区选择适当的位置，创建几何元素。如要改几何元素的几何特征，可以将光标放置在该元素上，按鼠标右键，在弹出菜单中一次选择几何元素的类型名称（如Point、Marke、Link等）、Modify，系统将弹出几何特征修改对话框，在对话框中可以修改几何元素的尺寸、位置或方向等参数。对于有质量的几何元素，如要修改它们的物理特性如材料、密度、质量等，可在弹出菜单中依次选择【Part】→【Modify】，系统将弹出物理特性修改对话框，在对话框中可以修改它们的物理特性参数。2.添加样机约束副完成几何模型创建后，需要用约束副将它们连接起来，以确定构件之间的相对运动。ADAMS/View提供了低副、高副等多种类型的约束。图1.2几何模型工具箱用图形工具库添加约束副的方法是，用鼠标右键打开主工具箱中的约束工具库图标，系统弹出如图1.3所示的完整约束库。如果想添加哪种约束，可用鼠标左键选择相应的图标。（1）创建低副的步骤如下：①用鼠标左键选择约束库中的低副图标或，主工具箱下部显示低副设置对话框。②设置低副连接方式。●1Locaion：通过一个位置点创建构件和大地之间的低副约束。●2Bod–1Loc：通过选择两个构件和一个位置点确定两个构件之间的低副约束。●2Bod-2Loc：通过选择两个构件和两个位置点确定两个构件之间的低副约束。温州大学机械原理课程设计参考材料4图1.3约束库③设置低副约束的方向●NormaltoGrid：低副约束的轴线垂直于工作网络所在的平面。●PickFeature：选择一个方向作为低副约束轴线的方向。④根据状态栏提示，在屏幕工作区完成低副的创建。⑵创建齿轮副需要有两个相切的节圆表示啮合的齿轮和一个支撑的机架（可以是地面），还要有两个转动副，分别是两个齿轮和机架之间的约束副，以及一个具有共同速度的Marker点，这个Marker点在机架上，并且其z轴方向为两个齿轮共同的速度方向。创建齿轮机构的步骤如下：①用鼠标左键选择齿轮副图标，系统弹出创建齿轮副对话框。②在对话框的JointName栏中输入两个约束副的名称。③在CommonVelocityMarker栏中输入共同速度的标记点。④单击【OK】按钮，完成齿轮副的创建。⑶创建凸轮副ADMAS/View提供了两种凸轮副：点–线凸轮副和线-线凸轮副。点-线凸轮副定义一个点线约束，限制固定在一个零件上的点沿着固定在另一个零件的曲线运动。应用点-线凸轮副，可以模拟尖顶从动件凸轮机构的运动。线-线凸轮副定义一个线-线约束，限制固定在一个零件上的曲线与固定在一个零件上的曲线始终保持接触，线-线凸轮机构可用于模拟两个零件的接触点随着运动不断变化的机构，如滚子从动件凸轮机构。创建凸轮机构的步骤如下：①在约束工具集中选择点线工具图标，或线-线凸轮工具图标。②若是尖底凸轮，选择从动件上的触点，若是曲底凸轮选择从动轮上的曲线。③选择凸轮的轮廓曲线，完成创建。3.创建样机运动和动力⑴施加运动在ADAMS/view主工具箱中用鼠标右键打开图标，系统弹出如图5.4所示的完整运动工具库。其中约束副的运动有两种，移动和转动。设置它们的方法如下：①在图1.4的运动工具库中选择移动运动图标，或转动运动图标。②在主工具箱下部的设置栏，输入速度值。③在屏幕工作区选择要设置运动的运动副，完成运动设置。要修改运动，可将光标放置在所创建的运动上，点击鼠标右键，选【Modify】命令，系统将弹出运动修改对话框，在对话框中可以修改运动的类型、大小、方向和名称等。⑵施加载荷ADAMS/view提供了多种类型的力，如作用力、柔性作用力、特殊力和接触力等，用鼠标右键打开主工具箱中的力工具库图标，即可见到完整的力工具库，如图1.5所示。在多种类型的力中，单向力和单向力矩是机械原理中最常用到两种类型的力，施加单向力或单项力矩步骤如下：①在ADAMS/view力工具库中选择单向力工具图标，或单向力矩工具图标。主工具箱的下部显示相应的力和力矩设置对话框。温州大学机械原理课程设计参考材料5②在Run-timeDirection设置栏中进行力的方向设置。图1.4运动工具箱图1.5力工具库●SpaceFixed(OnOneBody,Fixed):相对空间固定。●BodyMoving（OnOneBody,Moving）：随物体移动。●TwoBodies（betweenTwoBodies）:相对两个物体。③如果将力施加到一个零件上，要在Construction设置栏中设置以下方向选项：●NormaltoGrid:垂直于工作网格所在平面。●PickFeature:选择一个方向作为作用力的方向。④在Characteristic选项栏中选择力的性质。●Constant:恒力。●Spring-Damp-like:定义弹性力和阻尼力。●Custom：自定义。⑤在屏幕工作区完成力的创建。要修改作用力，可将光标放置在所创建的运动上，点击鼠标右键，选择【Modify】，系统将弹出力的修改对话框，在修改对话框中可以修改力的名称、大小、方向和力所作用的零件等。4.样机仿真完成创建样机模型后，ADAMS/view可以自动调用内部求解器对模型进行仿真求解。在主要工具箱中选择仿真按钮，系统将显示如图1.6所示的与仿真有关的按钮和仿真选项。（1）各按钮功能如下：:开始仿真或继续仿真按钮，按此按钮开始进行仿真。：停止仿真按钮可在进行仿真过程中，按此按钮可以停止仿真可：复位按钮，停止仿真后，按此按钮可以使模型返回到开始仿真时的位置。温州大学机械原理课程设计参考材料6图1.6方针设置对话：静平衡按钮，按此按钮可以对模型进行平衡求解。：重新播放按钮，在进行仿真后，按此按钮可以重新播放上一次的仿真动画。（2）仿真设置的步骤如下：①在第一栏中设置仿真类型。●Default:缺省选项。●Dynamic:动力学仿真选项。●Kinematics:运动学仿真。●Static:静平衡仿真。②在第二栏中设置仿真时间。●EndTime:需要输入的仿真停止时间。例如在EndTime栏中输入“5.0“即表示本次仿真的停止时间为5s。●Duration:每点击一