ADAMS&中的测量
ADAMS 中的测量
&&&& 在用ADAMS模拟仿真过程中或过程之后，可以定义一些测量量。模型中几乎所有的特性量都可以被测量，如弹簧提供的力，物体间的距离、夹角等。在定义了这些测量量后，当进行仿真时，ADAMS/View自动显示出测量量的曲线图，使用户可以看到仿真和测量的结果。在ADAMS中，测量分为两类，一类是ADAMS预先定义好的，一类是用户可以自己定义的。
预定义的测量 Predefined
预定义的测量包括：
&O 对实体对象的测量()——可以测量模型中关于零件、力、约束的各种特征量。
&O 对点的测量()——可以测量关于点的各种特征量，如该点在全局坐标系中的位置，或作用在点上的合力等。
&O 点到点的测量()——可以测量一个点相对另一个点的运动学特征量，如相对速度、相对加速度。
&O 对姿势的测量()——可以测量用已知描述方法描述的不同坐标系下的位姿，已知的描述方法包括绕固定坐标系连续转动的方法、 参数法、 参数法等等。
&O 对角度的测量()——可以测量空间任意三点所组成的角度，也可以测量两个向量间的角度。
&O 范围的测量()——可以测量其它测量量的统计量，如其它测量量的最大值、最小值及平均值。
表、、、 具体列出各种预定义的测量所能测的特征量。
表2-2 可测量的实体特征量
可测量的特征量
质心位置；质心速度；质心加速度；质心角速度；质心角加速度；动能；平动动能；转动动能；平动动量；对质心的转动动量；势能增量
质心位置；质心速度；质心加速度；动能；平动动能；转动动能；势能增量
质心位置；质心速度；质心加速度；质心角加速度；动能；平动动能；转动动能；平动动量；对质心的转动动量；势能增量；应变势能
力，力矩，弹簧阻尼器等
单元力;单元扭矩()；平动位移；平动速度；平动加速度；角速度；角加速度
约束上的力；扭矩；平动位移；平动速度；平动加速度；角速度；角加速度；
曲线曲线约束，点曲线
约束，如凸轮副
压力角；单元力()；接触点位置
功耗()；单元力()单元扭矩()；平动位移；平动速度；
平动加速度；角速度；角加速度
力向量，力矩向量，一般力
单元力()；单元扭矩()
表2-3 可测量的点的特征量
可测量的特征量
刚体坐标系的原点
点上的合力；点上的合力矩；某一位置的合力；某一位置的合力矩；平动位移；平动速度；平动加速度；角速度；角加速度
柔性体上的坐标原点
点上的合力；点上的合力矩；某一位置的合力；某一位置的合力矩；平动位移；平动速度；平动加速度；角速度；角加速度；角应变；角应变速度；角应变加速度；平动应变；平动应变速度；平动应变加速度
表2-4 可测量的点到点的特征量
可测量的特征量
任意两坐标系间，任意两点间
平动位移；平动速度；平动加速度；角速度；角加速度；
表2-5 可测量的姿势的特征量
可测量的特征量
任意模型对象
角； ；；角；按任何顺序绕绝对坐标系或相对坐标系(如， 等)的旋转角度，大写表示、、 绕绝对坐标系旋转，小写、、 表示绕相对坐标系旋转； 参数； 参数；方向余弦
1.2 用户自定义的测量
用户自定义的测量
&O —— 是用户定义的设计表达式，表达式中可含有 中的任意变量， 在仿真中或仿真后对其进行求算。
——是用户自己定义的函数表达式()，表达式中可以使用用户在 中自定义的任何子程序，同时可以使用高效的 描述语言()。 在仿真中进行求算。 是 的分析器。
----------------------------------------
&&&&&&&&&百思论坛转载&
以上网友发言只代表其个人观点，不代表新浪网的观点或立场。当前位置： >>
ADAMS实例教程
前言随着科技的发展，计算机辅助设计技术越来越广泛地应用在各个设计领域。现在，它已 经突破了二维图纸电子化的框架，转向以三维实体建模、动力学模拟仿真和有限元分析为主 线的虚拟样机制作技术。使用虚拟样机技术可以在设计阶段预测产品的性能，优化产品的设 计，缩短产品的研制周期，节约开发费用。本书从最基础的入门讲起，介绍了建立虚拟样机 软件在
工程上的应用，以此推动虚拟样机技术在我国的普及。 机械系统动力学仿真分析软件 ADAMS 可以直接创建完全参数化的机械系统几何模型， 也可以使用从其他 CAD 软件（如：Pro/ENGINEER）传过来的造型逼真的几何模型；然后， 在几何模型上施加约束、 力/力矩和运动激励； 最后对机械系统进行交互式的动力学仿真分析， 在系统水平上真实地预测机械结构的工作性能，实现系统水平的最优设计。 作为一名系统分析工程师，作者参加了多个国家级大型项目的研制工作，深深地体会到 学习 ADAMS 软件的艰辛。 作者希望把这些年来在设计产品中使用 ADAMS 软件的经验感受 贡献出来和大家分享，以使后来者能够更快地进入 ADAMS 软件提供的机械系统动力学仿真 领域。 在本书各个章节中，结合大量的工程实例，通过图形化的说明和具体操作过程，介绍了 ADAMS 软件的设计流程、在动力学仿真分析方面的应用、ADAMS 软件的二次开发以及 ADAMS 软件与控制软件和有限元分析软件的接口等等。通过本书的学习，可以使您熟练地 使用 ADAMS 软件并进行产品的系统分析。 本书的第一章、第二章由郭海涛编写，第三章、第四章和第八章由李军编写，第五章和 第六章由邢俊文编写，第七章由覃文洁编写。在编写过程中，得到了谷中丽教授的指导和 MDI 中国办事处的支持，在此表示感谢。 感谢所有为本书做出贡献的人。 由于时间仓促、作者水平有限，书中错误在所难免，欢迎广大读者批评指正。编 者 第一章 ADAMS 的界面1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6ADAMS 简介 ADAMS 的界面 ADAMS 的零件库 ADAMS 的约束库 ADAMS 的设计流程 ADAMS 的分析和计算方法1.6.1 广义坐标的选择 1.6.2 动力学方程的建立 1.6.3 动力学方程的求解 1.6.5 计算分析过程综述1.6.4 静力学分析、 运动学分析和初始条件分析第二章 ADAMS 应用基础2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 设置工作环境 创建物体 创建约束副 施加力 仿真和动画 输出测量曲线第三章 ADAMS 应用实例3.1 夹紧机构模型3.1.1 创建模型 3.1.2 测试模型 3.1.3 验证模型 3.1.4 细化模型 3.1.5 迭代模型 3.1.6 优化设计 3.1.7 定制界面3.2 汽车前悬架模型3.2.1 创建前悬架模型 3.2.2 测试前悬架模型? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?目 录（1） （2） （4） （6） （10） （12） （12） （13） （13） （15） （18） （19） （23） （36） （46） （49） （50） （53） （54） （65） （68） （73） （74） （77） （80） （87） （88） （95）― I ― 3.2.3 细化前悬架模型 3.2.4 定制界面 3.2.5 优化前悬架模型3.3 汽车整车模型3.3.1 创建底盘模型3.3.2 创建前悬架模型 3.3.4 创建后悬架模型 3.3.6 仿真模型3.3.3 创建转向机构模型 3.3.5 创建轮胎和地面谱第四章 ADAMS 应用中的技巧4.1 静平衡的求法4.1.1 建立模型4.1.2 建立微分方程 4.1.3 定义作用力 4.1.4 求解静平衡 4.1.5 保存模型 4.2.1 建立模型4.2 约束副的失效4.2.2 建立传感器 4.2.4 仿真模型 4.2.5 保存模型 4.3.1 建立模型4.2.3 描述仿真过程4.3 碰撞力的解除4.3.2 创建碰撞力 4.3.3 编辑宏命令4.3.4 创建命令菜单 4.3.5 设置状态变量 4.3.6 解除碰撞力 4.3.7 仿真模型 4.3.8 保存模型第五章 ADAMS/View 的用户化设计5.1 定制用户界面5.1.1 定制菜单5.1.2 定制对话窗5.2 使用宏命令― II ―? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（104） （109） （116） （119） （119） （120） （124） （127） （129） （134） （139） （139） （139） （139） （140） （141） （141） （141） （142） （142） （143） （144） （144） （144） （146） （146） （148） （149） （150） （150） （150） （151） （152） （153） （157） 5.2.1 宏命令参数的用法 5.2.2 创建宏命令 5.2.3 宏命令应用实例 5.2.4 宏命令应用技巧5.3 使用条件循环命令 5.4 综合应用实例5.4.1 基本格式 5.4.2 履带模型对话窗5.4.3 履带模型建立过程第六章 ADAMS 控制系统设计6.1 控制工具箱的使用6.1.2 控制环节的用法 6.1.3 创建控制系统 6.1.4 应用实例 6.2.1 6.2.2 6.1.1 控制系统设计流程6.2 ADAMS/Controls 的应用ADAMS/Controls 的设计流程 ADAMS/Controls 应用实例6.2.3 仿真参数的设置第七章 ADAMS/Flex 柔性分析模块7.1 概述7.1.1 关于 ADAMS/Flex 中的柔性体 7.1.2 使用 ADAMS/Flex 7.2.1 柔性体的表示7.2 ADAMS/Flex 柔性体理论7.2.2 柔性体的运动微分方程 7.3.1 在模型中引入柔性体 7.3.2 对柔性体进行校验 7.3.4 观察仿真结果 7.3.3 设置柔性体进行仿真7.3 在 ADAMS/View 中使用柔性体7.4 使用 ADAMS/Flex 工具箱7.4.1 浏览模态中性文件 7.4.3 优化模态中性文件7.4.2 将模态中性文件转换成矩阵文件7.4.4 运行 MSC/NASTRAN 模态中性文件转换器7.5 在 ADAMS/Solver 中使用 ADAMS/Flex? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（157） （159） （161） （162） （163） （167） （167） （168） （168） （176） （176） （177） （178） （178） （180） （180） （182） （188） （190） （190） （190） （191） （191） （192） （193） （194） （199） （201） （206） （209） （209） （209） （210） （210） （212）― III ― 7.5.1 选择模态和结点 7.5.2 创建矩阵文件 7.5.3 添加注释7.6 模态非线性变形7.6.1 建立由几段短梁组成的柔性梁 7.6.2 建立整梁的模型 7.6.3 建立旋转轴 7.6.4 仿真及结果7.7 利用有限元分析生成模态中性文件7.7.2 设置文件转换选项7.7.1 生成模态中性文件对有限元模型的要求7.7.3 利用有限元分析软件 ANSYS 生成模态中性文件第八章 MECHANISM/Pro 模块简介8.1 MECHANISM/Pro 的设计流程 8.2 应用实例8.2.1 创建装配模型 8.2.2 定义刚体 8.2.3 创建约束副8.2.4 传送模型及仿真分析参考文献? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（212） （213） （214） （216） （216） （217） （217） （218） （218） （218） （219） （220） （222） （223） （223） （223） （225） （226） （229）― IV ― 第一章ADAMS 的界面1.1ADAMS 简介ADAMS （Automatic Dynamic Analysis of Mechanical System） 软件是美国 MDI(Mechanical Dynamics Inc.)公司开发的机械系统动力学仿真分析软件，它使用交互式图形环境和零件库、 约束库、力库，创建完全参数化的机械系统几何模型，其求解器采用多刚体系统动力学理论 中的拉格朗日方程方法，建立系统动力学方程，对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力 学分析，输出位移、速度、加速度和反作用力曲线。ADAMS 软件的仿真可用于预测机械系 统的性能、运动范围、碰撞检测、峰值载荷以及计算有限元的输入载荷等。 ADAMS 软件包括核心模块 ADAMS/View 和 ADAMS/Solver，以及其他扩展模块。 ADAMS/View（界面模块）是以用户为中心的交互式图形环境，它提供丰富的零件几何 图形库、约束库和力库，将便捷的图标操作、菜单操作、鼠标点取操作与交互式图形建模、 仿真计算、动画显示、优化设计、X`Y 曲线图处理、结果分析和数据打印等功能集成在一起。 ADAMS/Solver（求解器）是 ADAMS 软件的仿真“发动机” ，它自动形成机械系统模型 的动力学方程，提供静力学、运动学和动力学的解算结果。ADAMS/Solver 有各种建模和求 解选项，以便精确有效地解决各种工程问题。 ADAMS/Controls（控制模块）可以通过简单的继电器、逻辑与非门、阻尼线圈等建立简 单的控制机构，或者利用在通用控制系统软件（如：MATLAB、MATRIX、EASY5）中建立 的控制系统框图，建立包括控制系统、液压系统、气动系统和运动机械系统的仿真模型。 ADAMS/Linear（系统模态分析模块）可以在进行系统仿真时将系统非线性的运动学或 动力学方程进行线性化处理，以便快速计算系统的固有频率（特征值） 、特征向量和状态空间 矩阵，更快更全面地了解系统的固有特性。 ADAMS/Flex（柔性分析模块）提供 ADAMS 软件与有限元分析软件之间的双向数据交 换接口。利用它与 ANSYS、MSC/NASTRAN、ABAQUS、I-DEAS 等软件的接口，可以方便 地考虑零部件的弹性特性，建立多体动力学模型，以提高系统的仿真精度。 MECHANISM/Pro（Pro/E 接口）是连接 Pro/E 与 ADAMS 之间的桥梁，二者采用无缝连 接的方式，不需要退出 Pro/E 应用环境，就可以将装配的总成根据其运动关系定义为机构系 统，进行系统的运动学仿真，并进行干涉检查、确定运动锁止的位置，计算运动副的作用力 等等。 ADAMS/Car（轿车模块）是 MDI 公司与 Audi、BMW、Renault 和 Volvo 等公司合作开 发的整车设计模块，它能够快速建造高精度的整车虚拟样机，其中包括车身、悬架、传动系 统、发动机、转向机构、制动系统等，可以通过高速动画直观地再现在各种试验工况下（例 如：天气、道路状况、驾驶员经验）整车的动力学响应，并输出标志操纵稳定性、制动性、 乘坐舒适性和安全性的特征参数。― 1 ― ADAMS/Driver（驾驶员模块）是在德国的 IPG-Driver 基础上，经过二次开发而形成的 成熟产品，它可以确定汽车驾驶员的行为特征，确定各种操纵工况（例如：稳态转向、转弯 制动、ISO 变线试验、侧向风试验等） ，同时确定转向盘转角或转矩、加速踏板位置、作用在 制 动 踏 板 上 的力 、 离 合器 的 位 置 、 变速 器 挡 位等 ， 提 高 车 辆动 力 学 仿真 的 真 实 感。 ADAMS/Driver 还可以通过调整驾驶员行为适应各种汽车特定的动力学特性，并具有记忆功 能。 ADAMS/Rail（铁道模块）是由美国 MDI 公司、荷兰铁道组织（NS） 、Delft 工业大学以 及德国 ARGE CARE 公司合作开发的，专门用于研究铁路机车、车辆、列车和线路相互作用 的动力学分析软件。利用 ADAMS/Rail 可以方便快速地建立完整的、参数化的机车车辆或列 车模型以及各种子系统模型和各种线路模型， 并根据分析目的不同而定义相应的轮/轨接触模 型，可以进行机车车辆稳定性临界速度、曲线通过性能、脱轨安全性、牵引/制动特性、轮轨 相互作用力、随机响应性能和乘坐舒适性指标以及纵向列车动力学等问题的研究。1.2 ADAMS 的界面确信 ADAMS 软件已经由 MDI 公司的工程师安装成功，或者按照该软件的安装说明已 经正确安装。双击 ADAMS/View 在屏幕上的快捷图标，或者从“开始”菜单中，选择“程 序” ， 选择 “ADAMS 10.0” （本书以 ADAMS 10.0 为例） ， 再选择 “AView” 中的 “ADAMS-View” ， 即可启动 ADAMS/View 10.0，如图 1 `1 所示。图 1 `1 ADAMS 启动界面ADAMS 启动界面包括三部分：欢迎对话窗（Welcome to ADAMS） 、主工具箱（Main ToolBox）和工作窗口（ADAMS） 。 欢迎对话窗有四个选项：― 2 ― Create a new model ―― 创建新模型； Open an existing database ―― 打开一个已经存在的模型； Import a file ―― 通过读入 ADAMS/View 命令文件或 ADAMS/Solver 数据文件，开始 一个新模型； Exit ―― 退出 ADAMS/View。 选择“Create a new model ^，使用系统默认的文件名 model_1，按“OK” ，就可以创建新 模型 model_1.bin，如图 1`2 所示。图 1 `2 ADAMS 界面在工作窗口的左上角显示有模型的名称（model_1） ，左下角显示有三维坐标系（x、y、z） 的方向，工作窗口还显示重力（Gravity）及其方向（默认为 `y 方向）和工作捕捉点等。 在 ADAMS/View 菜单栏中，选择“File”菜单中的“SaveDatabase”命令，可以保存创 建的模型（图 1`3） 。 选择“File”菜单中的“Exit”命令，可以退出 ADAMS/View（图 1`4） 。图 1 `3 保存模型命令 图 1`4 退出 ADAMS 命令 ― 3 ― 1.3 ADAMS 的零件库在 ADAMS/View 的主工具箱（Main ToolBox）中，选择图标 ADAMS/View 的零件库，如图 1 `5 所示。 下面介绍 ADAMS/View 零件库中常用零件几何模型的属性： （Link） ：创建连杆。创建连杆需要画一条线来确定连杆的长度 （ Length） 。缺省时（图 1 ` 6） ，ADAMS/View 创建的连杆的宽度 （Width）为连杆长度（Length）的 10%，连杆的厚度（Depth）为连 杆长度（Length）的 5%，连杆两端的半径为连杆宽度的一半。创建连 杆前，也可以定义连杆的长度、宽度和厚度。 ，按右键，系统弹出图 1 `6 连杆（Link） 图 1`5 ADAMS 的零件库（Box） ：创建长方体。创建长方体需要画出长方体的长度（Length）和高度（Height） 。 缺省时（图 1 `7） ，ADAMS/View 创建的长方体的厚度（Depth）为长方体长度（Length）和 高度（Height）中较小尺寸的两倍（d=2 × min（l，h） ） 。创建长方体前，也可以定义长方 体的长度、高度和厚度。图 1 `7 长方体（Box）（Cylinder） ：创建圆柱体。创建圆柱体需要画出圆柱体的中心线来确定圆柱体的长度 （Length） 。缺省时（图 1 `8） ，ADAMS/View 创建的圆柱体的半径（Radius）为圆柱体中心 线长度（Length）的 25%。创建圆柱体前，也可以定义圆柱体的长度和半径。 （Sphere） ：创建球体。创建球体需要定义其原点（Center Point）和三个方向的半径 （Radii） ，如图 1`9 所示。― 4 ― 图 1 `8 圆柱体（Cylinder） 图 1`9 球体（Sphere）（Frustum） ：创建截锥体。创建截锥体需要画出截锥体的长度（Length） 。缺省时（图 1 ` 10） ，ADAMS/View 创建的截锥体的顶部半径（Top Radius）为截锥体长度（Length）的 12.5%，底部半径（Bottom Radius）为截锥体长度（Length）的 50%。创建截锥体前，也可 以定义截锥体的长度以及其顶部和底部半径。 （Torus） ： 创建圆环。 创建圆环需要定义圆环的中心 （Centerpoint） 和外径 （Outerradius） ； ， ADAMS/View 创建的圆环的内径 （Innerradius） 为圆环外径 （Outerradius） 缺省时 （图 1`11） 的 25%。创建圆环前，也可以定义圆环的内径和外径。图 1 `10 圆锥体（Frustum） 图 1`11 圆环（Torus）（Extrusion） ：创建拉伸体。创建拉伸体需要画出拉伸体的截面（Profile）并定义其 ，ADAMS/View 创建的拉伸体的生长方向为屏幕 z 轴的正方向，如图 1 `12 长度（Length） 所示。 拉伸体的生长方式有三种： 向前 （Forward） 、 向两边 （AboutCenter） 和向后 （Backward） ， 如图 1`13 所示。图 1 `12 拉伸体（Extrusion）― 5 ― 图 1 `13 拉伸体的生长方式（Revolution） ： 创建旋转体。 创建旋转体需要定义其旋转轴线 （Axis） 和截面 （Profile） ， 如图 1 `14 所示。图 1 `14 旋转体（Revolution）（Plate） ：创建平板。创建平板至少需要定义三个位置，根据需要，也可以定义它的 厚度（Thickness）和圆角半径（Radius） ，如图 1 `15 所示。图 1 `15 平板（Plate）1.4 ADAMS 的约束库在 ADAMS/View 主工具箱 （Main ToolBox） 中， 选择图标― 6 ―， 按右键， 系统弹出 ADAMS 的约束库，如图 1 `16 所示。 下面介绍 ADAMS 约束库中常用的约束副： （Revolute Joint） ：旋转副。旋转副只允许两个物体绕一条共同的轴线旋转，它可以 在旋转轴线的任意位置，旋转副的方向决定旋转轴线的方向，如图 1`17 所示。一个旋转副 可以从模型中去除 5 个自由度。图 1 `16 ADAMS 的约束库 图 1`17 旋转副（RevoluteJoint）（Translational Joint） ：移动副。移动副只允许两个物体沿一条轴线相互移动，移动副 的位置不影响物体的运动，移动副的方向确定物体滑 移的方向，如图 1 `18 所示。一个移动副可以从模型 中去除 5 个自由度。 （Cylindrical Joint） ：圆柱副。圆柱副允许两 个物体沿一条轴线既可以滑动又可以旋转，圆柱副可 以在轴线的任意位置， 圆柱副的方向确定轴线的方向， 如图 1`19 所示。一个圆柱副可以从模型中去除 4 个 自由度。 （SphericalJoint） ：球副。球副允许两个物体 相对于一点自由转动，但是，没有平移，球副的位置 确定旋转点的位置，如图 1`20 所示。一个球副可以 从模型中去除 3 个自由度。 图 1 `18 移动副（Translational Joint）― 7 ― 图 1 `19 圆柱副（CylindricalJoint） 图 1`20 球副（SphericalJoint） （Fixed Joint） ：固定副。固定副就是把两个物体固结在一起，两个物体没有相对运动， 固定副的位置和方向都不影响仿真结果。因此，可以将其放在容易看见的位置，如图 1 ` 21 所示。一个固定副可以从模型中去除 6 个自由度。 （Hooke/Universal Joint） ：万向节副。万向节副允许一个物体把旋转运动传递给另一 个物体，并且两个物体的旋转轴线可以有夹角，万向节副的位置确定两个物体的连接点，万 向节副的方向如图 1`22 和图 1`23 所示。一个万向节副可以从模型中去除 4 个自由度。图 1 `21 固定副（FixedJoint） 图 1`22 万向节副（HookeJoint）图 1`23 万向节副（UniversalJoint） ― 8 ― （Constant-Velocity Joint） ：恒速度副。恒速度副允许两个物体以相等的速度旋转，恒 速度副的位置确定两个物体的连接点，恒速度副的方向如图 1 `24 所示。一个恒速度副可以 从模型中去除 4 个自由度。图 1 `24 恒速度副（Constant-VelocityJoint）（Planar Joint） ：平面副。平面副允许一个物体在另一个物体的平面内滑动和转动， 平面副的位置确定约束平面通过的点， 平面副的矢量方向垂直于约束平面， 如图 1 `25 所示。 一个平面副可以从模型中去除 3 个自由度。 （ScrewJoint） ：螺纹副。螺纹副允许一个物体相对于另一个物体的轴线旋转，并且有 轴向移动。确定螺纹副时，还需要定义螺距值，正的螺距值创建右手螺纹，负的螺距值创建 左手螺纹，如图 1`26 所示。图 1 `25 平面副（PlanarJoint） 图 1`26 螺纹副（ScrewJoint）（Gear Joint） ：齿轮副。齿轮副允许两个物体在共同的速度点以相同的速度运动，它 通过耦合两个约束副连接两个物体，约束副可以为移动副、旋转副或圆柱副。根据约束副的 不同，可以创建齿轮传动、螺旋传动、齿轮 `齿条传动等，如图 1`27 所示。 （CouplerJoint） ：耦合副。耦合副可以把两个或三个约束副连接在一起，它以一定的 比例关系定义约束副之间的平移和/或旋转运动，如图 1`28 所示。― 9 ― 图 1 `27 齿轮副（GearJoint） 图 1`28 耦合副（CouplerJoint）（Pin-in-Slot Cam） ：销 `槽凸轮副。销`槽凸轮副允许一个物体上的固定点在第二个 物体的曲线上自由翻转和滑动， 固定在第二个物体的曲线可以是开口曲线也可以是闭合曲线， 如图 1`29 和图 1`30 所示。一个销`槽凸轮副可以从模型中去除 2 个自由度。图 1 `29 销`槽凸轮副 图 1`30 销`槽凸轮副 （Pin-in-SlotCam，开口曲线） （Pin-in-SlotCam，闭合曲线）（Curve-on-Curve Cam） ：曲线 `曲线凸轮副。 曲线`曲线凸轮副要求第一个物体的曲线必须和第二 个物体的曲线接触，定义的这两条曲线必须在同一个 平面内，两条曲线可以为开口曲线，也可以为闭合曲 线，如图 1`31 所示。一个曲线`曲线凸轮副从模型 中去除三个自由度。1.5 ADAMS 的设计流程ADAMS 的设计流程，如图 1`32 所示，它包括 以下几个方面：― 10 ― 图 1 `31 曲线`曲线凸轮副 （Curve-on-CurveCam） 图 1 `32 ADAMS 的设计流程（1）创建（Build）模型 在创建机械系统模型时，首先要创建构成模型的物体（Part） ，它们具有质量、转动惯量 等物理特性。创建物体（Part）的方法有两种：一种是使用 ADAMS/View 中的零件库创建形 状简单的物体（Part） ，另一种是使用 ADAMS/Exchange 模块从其他 CAD 软件（如：Pro/E） 输入形状复杂的物体（Part） 。 使用 ADAMS/View 创建的物体一般有三类：刚体、点质量和弹性体。其中：刚体拥有 质量和转动惯量，但是不能变形；点质量是只有质量和位置的物体，它没有方向；使用 ADAMS/View 还可以创建分离式的弹性连杆，并且可以向有限元分析软件（如：ANSYS） 输出载荷。 创建完物体（Part）后，需要使用 ADAMS/View 中的约束库创建两个物体之间的约束副 ，这些约束副（Constraint）确定物体之间的连接情况以及物体之间是如何相对 （Constraint） 运动的。 最后，通过施加力（Force）和力矩（Torque） ，以使模型按照设计要求进行运动仿真。 （2）测试（Test）和验证（Validate）模型 创建完模型后，或者在创建模型的过程中，都可以对模型进行运动仿真，通过测试整个 模型或模型的一部分，以验证模型的正确性。 在对模型进行仿真的过程中，ADAMS/View 自动计算模型的运动特性，如：距离、速度 信息等。使用 ADAMS/View 可以测量这些信息以及模型中物体的其他信息，例如：施加在― 11 ― 弹簧上的力、两个物体之间的角度等等。在进行仿真时，ADAMS/View 可以通过测量曲线直 观地显示仿真的结果。 将机械系统的物理试验数据输入到 ADAMS/View 中，并且以曲线的形式叠加在 ADAMS/View 的仿真曲线中，通过比较这些曲线，就可以验证创建的模型的精确程度。 （3）细化（Refine）模型和迭代（Iterate） 通过初步地仿真分析，确定了模型的基本运动后，就可以在模型中增加更复杂的因素， 以细化模型。例如：增加两个物体之间的摩擦力、将刚性体改变为弹性体、将刚性约束副替 换为弹性联接等等。 为了便于比较不同的设计方案，可以定义设计点（Design Point）和设计变量（Design Variable） ，将模型进行参数化，这样就可以通过修改参数自动地修改整个模型。 （4）优化（Optimize）设计 ADAMS/View 可以自动进行多次仿真，每次仿真改变模型的一个或多个设计变量，帮助 找到机械系统设计的最优方案。 （5）定制界面（Automate） 为了使 ADAMS/View 符合设计环境，可以定制 ADAMS/View 的界面，将经常需要改动 的设计参数定制成菜单和便捷的对话窗，还可以使用宏命令执行复杂和重复的工作，提高工 作速度。1.6 ADAMS 的分析和计算方法ADAMS 采用世界上广泛流行的多刚体系统动力学理论中的拉格朗日方程方法，建立系 统的动力学方程。它选取系统内每个刚体质心在惯性参考系中的三个直角坐标和确定刚体方 位的三个欧拉角作为笛卡尔广义坐标，用带乘子的拉格朗日方程处理具有多余坐标的完整约 束系统或非完整约束系统，导出以笛卡尔广义坐标为变量的运动学方程。ADAMS 的计算程 序应用了吉尔（Gear）的刚性积分算法以及稀疏矩阵技术，大大提高了计算效率。1.6.1 广义坐标的选择动力学方程的求解速度很大程度上取决于广义坐标的选择。研究刚体在惯性空间中的一 般运动时，可以用它的连体基的原点（一般与质心重合）确定位置，用连体基相对惯性基的 方向余弦矩阵确定方位。为了解析地描述方位，必须规定一组转动广义坐标表示方向余弦矩 阵。第一种方法是用方向余弦矩阵本身的元素作为转动广义坐标，但是变量太多，同时还要 附加六个约束方程；第二种方法是用欧拉角或卡尔登角作为转动坐标，它的算法规范，缺点 是在逆问题中存在奇点，在奇点位置附近数值计算容易出现困难；第三种方法是用欧拉参数 作为转动广义坐标，它的变量不太多，由方向余弦计算欧拉角时不存在奇点。ADAMS 软件 用刚体 i 的质心笛卡尔坐标和反映刚体方位的欧拉角作为广义坐标，即 q i = [ x , y , z ,ψ ,θ ,? ] i T ，q = [q1 T , q 2 T ,? ? ?, q n T ] T 。由于采用了不独立的广义坐标，系统动力学方程虽然是最大数量，但却是高度稀疏耦合的微分代数方程，适用于稀疏矩阵的方法高效求解。― 12 ― 1.6.2 动力学方程的建立ADAMS 程序采用拉格朗日乘子法建立系统运动方程：d ?T T ?T T ( ) ? ( ) +? q T ρ +θ qT ? = Q dt ?q ?q完整约束方程 非完整约束方程? (q , t ) = 0 θ ( q, q, t ) = 0（1 `1）其中 T ――系统动能； q ――系统广义坐标列阵； Q ――广义力列阵； ? ――对应于完整约束的拉氏乘子列阵； ? ――对应于非完整约束的拉氏乘子列阵。1.6.3 动力学方程的求解把(1 `1)式写成更一般的形式：F ( q, u , u , λ , t ) = 0 G (u , q) = u ? q = 0F (q,t) = 0 其中(1 ` 2）q ――广义坐标列阵； q, u ――广义速度列阵； λ ――约束反力及作用力列阵；F ――系统动力学微分方程及用户定义的微分方程（如用于控制的微分方程、非完整 约束方程） ； F ――描述约束的代数方程列阵。如定义系统的状态矢量 y = [q T , u T , λ T ] T ，式（1`2）可写成单一矩阵方程：g ( y , y ,t ) = 0(1 `3)在进行动力学分析时，ADAMS 采用两种算法： （1）提供三种功能强大的变阶、变步长积分求解程序：GSTIFF 积分器、DSTIFF 积分器 和 BDF 积分器来求解稀疏耦合的非线性微分代数方程， 这种方法适于模拟刚性系统 （特征值 变化范围大的系统） 。 （2）提供 ABAM 积分求解程序，采用坐标分离算法来求解独立坐标的微分方程，这种 方法适于模拟特征值经历突变的系统或高频系统。 1．微分`代数方程的求解算法 用 Gear 预估 `校正算法可以有效地求解式（1 `2）所示的微分 `代数方程。首先，根 据当前时刻的系统状态矢量值，用泰勒级数预估下一时刻系统的状态矢量值：y n +1 = y n +2 ?y n 1 ? yn 2 h+ h + ??? 2! ?t 2 ?t(1 `4）― 13 ― 其中，时间步长 h = t n +1 ? t n 。 这种预估算法得到的新时刻的系统状态矢量值通常不准确，式(1 `2)右边的项不等于零， 可以由 Geark+1 阶积分求解程序（或其他向后差分积分程序）来校正。如果预估算法得到的 新时刻的系统状态矢量值满足式(1`2)，则可以不必进行校正。 y n +1 = ?hβ 0 y n +1 + ∑ α i y n ?i +1 (1`5)i =1 k其中 y n +1 ―― y (t ) 在 t = t n +1 时的近似值； β 0 ,α i ――Gear 积分程序的系数值。 整理式(1`5)得： y n +1 =k ?1 [ y n +1 ? ∑ α i y n ?i +1 ] (1 ` 6) hβ 0 i =1将式(1`2)在 t = t n +1 时刻展开，得： F (q n +1 , u n +1 , u n +1 , λ n +1 , t n +1 ) = 0 G (u n +1 , q n +1 ) = u n +1 ? q n +1 = u n +1 ? (k ?1 )(q n +1 ? ∑ α i q n ?i +1 ) = 0 (1 ` 7) hβ 0 i =1Φ (q n +1 , t n +1 ) = 0 ADAMS 使用修正的 Newton`Raphson 程序求解上面的非线性方程， 其迭代校正公式为： Fj + Gj +Φj +?F ?q qj + ?F ?u uj + ?F ?u uj + ?F ?λλj = 0?G ?G u j = 0 (1 ` 8) qj + ?u ?q ?Φ ?q qj =0其中， j 表示第 j 次迭代。 q j = q j +1 ? q j , u j = u j +1 ? u j , λ j = λ j +1 ? λ j (1 ` 9)由式(1`6)知： u j = ?( 1 h0) u j (1`10)由式(1`7)知： ?G 1 =( )I , ?q hβ 0 ?G = I (1`11) ?u将式(1`10)和式(1`11)代入式(1`8)，得： ? ?F ?F ?Φ T ? 1 ?F ? ( ) ( ) ? ? ?u hβ 0 ?u ?q ? ? q ? ?? F ? ? ?q 1 ? ? ? ? ? ? ?( )I I 0 ? u ? = ?? G ? (1`12) ? hβ 0 ? ? ? ? ? ? ? λ ? j ?? Φ ? j ?Φ? ( ) ? ? ?q 0 0 ? ? ?j― 14 ― 式(1 `12)左边的系数矩阵称系统的雅可比矩阵， 其中 ?F ――系统刚度矩阵； ?q?F ――系统阻尼矩阵； ?u ?F ――系统质量矩阵。 ?u通过分解系统雅可比矩阵（为了提高计算效率，ADAMS 采用符号方法分解矩阵）求解 q j , u j , λ j ，计算出 q j +1 , u j +1 , λ j +1 , q j +1 , u j +1 , λ j +1 ，重复上述迭代校正步骤，直到满足收敛 条件，最后是积分误差控制步骤。如果预估值与校正值的差值小于规定的积分误差限，接受 该解，进行下一时刻的求解。否则拒绝该解，并减少积分步长，重新进行预估`校正过程。 总之，微分`代数方程的求解算法是重复预估、校正、进行误差控制的过程，直到求解时间 达到规定的模拟时间。 2．坐标缩减的微分方程求解算法 ADAMS 程序提供 ABAM（Adams-Bashforth andAdams-Moulton）积分程序，采用坐标 分离算法，将微分`代数方程减缩成用独立广义坐标表示的纯微分方程，然后用 ABAM 程 序进行数值积分。 坐标减缩微分方程的确定及其数值积分过程按以下步骤进行： q}分 （1）坐标分离 将系统的约束方程进行矩阵的满秩分解， 可将系统的广义坐标列阵 { 解成独立坐标列阵 q i 和非独立坐标列阵 q d ，即 { q}= ?{}{ }i ? ?q ? ? 。 d? ? q ? ? ?（2）预估 用 Adams-Bashforth 显式公式，根据独立坐标前几个时间步长的值，预估 t n +1 时刻的独立坐标值 q i ，p 表示预估值。 （3）校正 用 Adams-Moulton 隐式公式对上面的预估值，根据给定的收敛误差限进行校 正，以得到独立坐标的校正值 q i 他系统状态变量值。 （5）积分误差控制 与上面预估`校正算法积分误差控制过程相同，如果预估值与校正 值的差值小于给定的积分误差限，接受该解，进行下一时刻的求解。否则减小积分步长，重 复第二步开始的预估步骤。{}p{ } ， c 表示校正值。c（4）确定相关坐标 确定独立坐标的校正值之后，可由相应公式计算出非独立坐标和其1.6.4 静力学分析、运动学分析和初始条件分析1．静力学分析 对应于上面的动力学分析过程，在进行静力学、准静力学分析时，分别设速度、加速度 为零，则得到静力学方程：― 15 ― ? ?F ? ?q ? ? ?Φ ? ? ?q(?Φ T ? ) ?? F ? ?q ? ? q ? ? ? ? =? ? λ 0 ? ? ? j ?? Φ ? j ? ?j(1 `13)2．运动学分析 运动学分析研究零自由度系统的位置、速度、加速度和约束反力，因此只需求解系统的 约束方程： Φ (q , t n ) = 0 (1`14)任一时刻 t n 位置的确定，可由约束方程的 Newton-Raphson 迭代求得： ?Φ q j = ?Φ (q j , t n ) (1`15)?qj其中， q j = q j +1 ? q j ， j 表示第 j 次迭代。t n 时刻速度、加速度的确定，可由约束方程求一阶、二阶时间导数得到： ?Φ ?Φ )q = ? ( (1`16) ?t ?q (?Φ ? 2Φ n n ? 2Φ ? ?Φ ? ?Φ )q = ?{ 2 + ∑ ∑ )q + ( )q} (1`17) qk ql + ( ?q ?t ?q ?q ?t ?t k =1 l =1 ?q k ?q lt n 时刻约束反力的确定，可由带乘子的拉格朗日方程得到： ( ?Φ T ) ?q = {? d ?T T ?T ( ) + ( ) T + Q} (1 ` 18) dt ?q ?q3．初始条件分析在进行动力学、静力学分析之前，ADAMS 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置、速度、加速度的目标函数的最小值得到。 （1）对初始位置分析，定义相应的位置目标函数 L0 L0 =m 1 n Wi (q i ? q 0i ) 2 + ∑ λ0jΦ j (1`19) ∑ 2 i =1 j =1其中 n――系统总的广义坐标数；m――系统约束方程数； Φ j , λ0j ――分别是约束方程及对应的拉氏乘子；q 0i ――用户设定的准确的或近似的初始坐标值或程序设定的缺省坐标值； Wi ――对应 q 0i 的加权系数。如果用户指定的 q 0i 是准确坐标值， Wi 取大值；如果用户指定的 q 0i 是近似坐标值， 如果是程序设定的 q 0i 坐标值， 则 Wi 取 Wi 取小值； 零值。L0 取最小值，则由?L ?L = 0, = 0 得： ?q ?λ― 16 ―? ? ? ? m ?Φ j 0 =0 ? Wi ( q i ? q 0 i ) + ∑ λ j ?q i ? j =1 ? Φj =0i = 1,2,, j = 1,2,,m(1 ` 20)对应的函数形式： f i (q k , λ0 l ) = 0 , g j ( q k ) = 0 k = 1,2,? ? ?, l = 1,2, 其 Newton-Raphson 迭代公式为： n m m ?Φ ? ? ? 2Φ j j ?(Wi + ∑ ∑ λ 0j ? ) ∑? ? ? ? ?k =1 j =1 n ?Φ, m (1`21)?q k ?q i∑ ?qk =1jkm ? ?Φ j 0 ? ? ? W q q ( ) λ q ? ? ? ? q ∑ i ip i j , p 0 k ? i j =1 ?q i j =1 ? ? λ0 ? = ? l ?p ? ? ? Φ j ( q kp ) 0 ? ? ? ?p? ? p? ? ?其中 (1`22) 0 0 q k , p = q k , p +1 ? q k , λ0 l , p = λ l , p +1 ? λ l , p ，下标 p 表示第 p 次迭代。（2）对初始速度分析，定义相应的速度目标函数 L1 m dΦ j 1 n (1`23) L1 = ∑ Wi′(q i ? q 0i ) 2 + ∑ λ ′j2i =1 j =1dt其中 q 0i ――用户设定的准确的或近似的初始速度值或程序设定的缺省速度值； Wi′ ――对应 q 0 i 的加权系数； n ?Φ dΦ j ?Φ j j =∑ qk + = 0 ――速度约束方程； dtk =1?q k?t λ ′j ――对应速度约束方程的拉氏乘子。L1 取最小值，则由?L1 ?L = 0, 1 = 0 得： ?q i ?λ ′jm ?Φ j ?L1 = Wi′(q i ? q 0i ) + )=0 λ ′j ( ? ?q i ?q i ? j = 1 ? ? i = 1,2 ,? ? ?, j = 1,2, n ? ?L1 ?Φ j ?Φ j ( )q k + =0 ? ? ?λ ′ = ?q k ?t j k =1∑,m ∑ (1 ` 24) 写成矩阵形式为： m ?Φ ? ? j? Wk′ ? n ? ?Φ j ?∑ ?k =1 ?q k ?∑ ?qj =1k0上式是关于 q k ,λ ′j 的线性方程，系数矩阵只与位置有关，且非零项已经分解（见式(1 ` 22)） ，因此，可以直接求解 q k , λ ′j 。 （3）对初始加速度、初始拉氏乘子的分析，可直接由系统动力学方程和系统约束方程的 两阶导数确定 将矩阵形式的系统动力学方程（1`1）写成分量形式： ― 17 ―?W k′ q 0 k ? ? q ? ? ? ?? k ? = ? ? ? ? ? k = 1,2,? ? ?, j = 1,2,? ? ?, m (1 ` 25) ? λ ′j ? Φ j ? ? ?? ? ? ? ?t ? ? ? ? ? n m ?Φ j ? ∑ (mik (q k ))q k + ∑ λ j = Qi ( q k , q k , t ) ? ?q i j =1 ? k =1 ? 2 n ?Φ ? d Φj j = ∑( )q i ? h j (q k , q k , t ) = 0 ? 2 ? dt ? q i i =1i = 1,2,? ? ?, j = 1,2,? ? ?, m(1 ` 26)2 n n n n ? ? ? 2Φ j ? ?Φ j ? ?Φ j ?? Φ j ? h j = ?? 2 + ∑ ( )q i + ∑ ( )q i + ∑ ∑ ( )q k q i ? ?t ? ? i =1 ?t ?q i i =1 ?q i i =1 k =1 ?q k ?q i ? ?t ?将其写成矩阵形式，为：?n ?∑ mik (q k ) ? k =1 ? n ?Φ j ? ∑ ? k =1 ?q k ?∑?Φ j ? ? q ? k ? ?Qi ? j =1 ?q i ? = i = 1,2,? ? ?, j = 1,2,? ? ?, m (1 ` 27) ? ?λ j ? ?h j ? ? ? ? ? 0 ? ? ?m上式中的非零项已经分解，见式 (1`22) 和 (1`25)，因此，可以求解 q k 和 λ j 。1.6.5 计算分析过程综述利用 ADAMS 软件中提供的零件库、约束库、力库等建模模块，按照所要分析的系统的 物理参数，建立起多刚体系统模型。ADAMS 软件进行运算时，首先读取原始的输入数据， 在检查正确无误后，判断整个系统的自由度。如果系统的自由度为零，进行运动学分析。如 果系统的自由度不为零，ADAMS 软件通过分析初始条件，判定是进行动力学分析还是静力 学分析。在确定了分析类型后，ADAMS 软件通过其功能强大的积分器求解矩阵方程。如果 在仿真时间结束前，不发生雅可比矩阵奇异或矩阵结构奇异（如位置锁死） ，则仿真成功。此 时， 可以通过人机交互界面再输入新的模拟结束时间， 或者进行有关参数的测量及绘制曲线。 如果在仿真过程中，出现雅可比矩阵奇异或矩阵结构奇异，则数值发散，ADAMS 软件显示 为仿真失败，这需要检查系统模型（特别是运动机构的位置锁死点以及约束的类型） ，或者重 新设置时间步长、系统阻尼、数值积分程序中的控制参数等，直到得出正确的仿真结果。― 18 ― 第二章 ADAMS 应用基础使用 ADAMS/View 可以直接创建机械系统模型，并对其进行全方位的运动学和动力学 仿真分析。 本章将介绍 ADAMS/View 的基础应用知识， 包括设置工作环境、 创建物体 （Part） 、 创建约束副（Constraint） 、施加力（Force）和力矩（Torque） 、进行仿真（Simulation）和播 放动画（Animation） 、输出测量曲线等等。2.1 设置工作环境在 ADAMS/View 中创建模型时， 首先要设置工作环境。 在欢迎对话窗中， 有两个选项栏： 重力选项（Gravity）和单位选项（Units） ，如图 2 `1 所示。重力选项（Gravity）用于设置重 力的有无及其方向，本例中的重力方 向 为大 地坐 标 系 Y 轴的负 向（ － GlobalY） ；单位选项（Units）用于设 置模型的单位， 本例中的长度、 质量、 力、时间和角度的单位分别为毫米 （mm） 、千克（kg） 、牛顿（N） 、秒 （s）和度（deg） 。 除了在开始菜单可以设置重力 和模型的单位外， 使用 ADAMS/View 中的设置（Settings）菜单，可以更全 面地设置模型的工作环境，如：设置 工作网格、单位、重力及方向、图标 的大小等等。 图 2 `1 欢迎对话窗 （1）设置工作网格 工作网格的设置是为了便于创建模型，例如：在创建物体、约束、力等元素时，系统会 自动捕捉这些网格点以确定元素的位置或方向。因此，工作网格的大小一般要大于模型的实 际尺寸，工作网格的间距一般要能保证模型的精度。 在 ADAMS/View 的菜单栏中，选择设置（Settings）菜单中的工作网格（WorkingGrid） 命令，如图 2`2 所示。 系统弹出设置工作网格对话窗，如图 2`3 所示。 通过点击设置工作网格对话窗顶部的显示工作网格（ShowWorkingGrid）选项，可以显 示或关闭工作网格。 选择 “Rectangular” 选项，可以将工作网格设置为长方形网格，如图 2`3 所示，尺寸 （Size）栏中的“750mm”表示工作网格在 X 方向的长度为 750 毫米， “500mm”表示工作― 19 ― 图 2 `2 设置工作网格命令图 2`3 设置工作网格对话窗网和 Y 方向的间距，如图 2 ` 4 所示。这四个数值 可以根据模型的实际情况重新设置。 选择 “Polar” 选项，可以将工作网格为圆形 网格， 如图 2`5 所示。 最大半径 （MaximumRadius） 栏中的“750mm”表示工作网格的最大半径为 750 毫米， 捕捉圆间距 （CircleSpacing） 栏中的 “50mm” 表示捕捉圆的半径间距为 50 毫米， 径向份数 （Radial Increments）栏中的“32”表示一个圆周有 32 个捕 捉点， 如图 2`6 所示。 这三个数值可以根据模型的 实际情况重新设置。图 2`4 长方形工作网格图 2 `5 设置工作网格对话窗图 2`6 圆形工作网格设置工作网格对话窗底部的设置位置（Set Location）栏和设置方向（Set Orientation）栏， 分别用于确定工作网格原点的位置和工作网格的方向。― 20 ― 设置位置（Set Location）栏中有两个选项，如图 2 `7 所示，使用“GlobalOrigin”选项 可以将工作网格的原点设置在大地坐标系的原点上（系统默认的工作网格的原点在大地坐标 系的原点） ，使用“Pick”选项可以用鼠标选择适当的位置作为工作网格的原点。 设置方向（SetOrientation）栏中有多个选项，如图 2`8 所示，其中： “GlobalXY”表示 将大地坐标系的 XY 平面作为工作网格的平面， “View Plane”表示将视图平面作为工作网格 的平面， “X－Y－Axes”表示通过选择 X 轴和 Y 轴确定工作网格的平面。图 2 `7 设置工作网格对话窗 图 2`8 设置工作网格对话窗（2）设置模型的单位 模型的单位与系统的设计是密切联系的，只有正确地设置模型的单位，才能建立正确的 模型和得出正确的仿真结果。 在 ADAMS/View 的菜单栏中，选择设置（Settings）菜单中的单位（Units）命令，如图 2 `9 所示。图 2 `9 设置单位命令图 2`10 设置单位对话窗 ― 21 ― 系统弹出设置单位对话窗， 如图 2 `10 所示， 分别点击对话窗底部的 “MMKS” 、 “MKS” 、 “CGS” 、 “IPS”四个按钮，可以设置不同的单位组合，例如：点击“MMKS”按钮可以将模 型的长度（Length）单位设置为毫米（Millimeter） 、将模型的质量（Mass）单位设置为千克 （Kilogram） 、将模型的力（Force）的单位设置为牛顿（Newton） 、将模型的时间（Time）单 位设置为秒（ Second ） 、将模型的角度（ Angle ）单位设置为度（ Degree ） 、将模型的频率 （Frequency）单位设置为赫兹（Hertz） 。如果这四种单位组 合不能满足使用要求，可以单独地设置每个物理量的单位， 方法是点击需要更改的单位栏尾部的图标 ，在弹出的下拉 菜单中选择所需的单位，如图 2`11 所示。 （3）设置重力及其方向 对于绝大多数的机械系统都是在有重力场的情况下进行 的仿真，ADAMS/View 可以设置和关闭重力场，并且还可以 设置重力场的方向，以保证模型在真实环境下进行仿真。 在 ADAMS/View 的菜单栏中，选择设置（Settings）菜 单中的重力（Gravity）命令，如图 2`12 所示。 图 2`11 设置单位对话窗 系统弹出设置重力对话窗，如图 2`13 所示。对话窗顶 部的“Gravity”选项用于设置或关闭重力场，其前面的小窗口中有对号标记，表示模型中存 在重力场。系统默认的重力方向为大地坐标系 Y 轴的负方向，其数值与模型的单位有关，如： `9806.65 mm/s2。通过点击对话窗中的六个按钮： 、 、 、 、 、 ，可以将重力的方向设置为大地坐标系 X 轴的负方向、X 轴的正方向、Y 轴的负方向、Y 轴的正 方向、Z 轴的负方向和 Z 轴的正方向。 模型中重力的标记，如图 2`14 所示。图 2 `12 设置重力命令图 2`13 设置重力对话窗图 2`14 模型中的重力（4）设置图标的大小 设置图标的大小是为了使模型显示的更加清晰，这些图标包括：定义物体特征的 Marker 点、确定物体质心的 Marker 点、约束副、力、驱动等等，图标太大使模型显得紊乱，图标太― 22 ― 小又不便于观察模型的建立情况。因此，应该将图标的大小设置为合适的程度。 在 ADAMS/View 的菜单栏中，选择设置（Settings）菜单中的图标（Icons）命令，如图 2 `15 所示。 系统弹出设置图标对话窗， 如图 2`16 所示。 在设置图标对话窗上半部分的 “NewValue” 栏中有两个选项： “On”和“Off” ，分别表示打开和关闭整个模型的所有图标。在“NewSize” 栏中输入合适的值，可以改变整个模型的图标的大小。图 2 `15 设置图标命令图 2`16 设置图标对话窗设置图标对话窗下半部分用于设置不同类型对象（如：Parts、Joints、Forces、Motions 等）的图标的打开或关闭，以及图标的大小。首先在“Specify Attributes for”栏中选择对象 的类型。例如：选择“Joints” ，在“Visibility”栏中选择“Off”就可以关闭模型中所有约束 副的图标；在“Visibility”栏中选择“On”就可以打开模型中所有约束副的图标；在“Size of Icons” 栏中输入合适的值， 就可以改变模型中所有约束副的图标的大小； 在 “Name Visibility” 栏中选择“On”或“Off”就可以打开或关闭模型中所有约束副的名称。2.2 创建物体设置了工作环境以后，就可以开始创建构成模型的物体（Part） 。ADAMS/View 提供有零 件库，可以创建各种基本形状的物体。对于复杂形状的物体，一种方法是使用 ADAMS/Exchange 模块从其他 CAD 软件（如：Pro/e）中输入零件模型，另一种方法是使用 ADAMS/View 创建出包含零件特征点的简单物体，然后重新定义物体的质心、质量、转动惯 量等物理特性。下面介绍 ADAMS/View 中可以创建的物体，用鼠标右键点按主工具箱中的― 23 ― 零件库图标 ，系统打开零件库，如图 2 `17 所示，如果想创建哪个物体，只需用鼠标左键 选择相应的图标。 （1）创建连杆 用鼠标左键选择零件库中的连杆（Link）图标 ，主工具箱中显示出连杆的选项，如图 2`18 所示。第一个栏中有三个选项： “NewPart” 、 “AddtoPart”和“OnGround” ，分别表 示创建一个新物体、在一个已经存在的物体上创建连杆（此时连杆并不是一个独立的物体， 而是参考物体上的一部分） 、创建一个与大地固结的连杆。长度（Length）栏中可以定义连杆图 2 `17 ADAMS/View 的零件库 图 2`18 连杆选项的长度，宽度（Width）栏中可以定义连杆的宽度，厚度（Width）栏中可以定义连杆的厚度。 具体使用方法是：首先在相应的栏中输入数值，然后点击其上面的小窗口，使其出现一个小 对号，则在创建的连杆中选用此值。如果不定义连杆的尺寸值，系统会按照本书第一章所述 的默认比例创建连杆。 选择“New Part” ，连杆的长度、宽度、厚度均不定 义，首先用鼠标左键在绘图区选择一个点（系统会自动 捕捉工作网格）确定连杆的位置，然后再用鼠标左键在 绘图区选择一个点（系统会自动捕捉工作网格）确定连 图 2 ` 19 创建连杆 杆的大小和方向，创建一个连杆，如图 2 `19 所示。 选择 “NewPart” ， 定义连杆的长度、 宽度和厚度分别为 40cm、 8cm 和 3cm， 如图 2`20 所示，用鼠标左键在绘图区选择一个点（系统会自动捕捉工作网格）确定连杆的位置，然后 再用鼠标左键在绘图区选择一个点（系统会自动捕捉工作网格）以确定连杆的方向，创建一 个连杆，如图 2`21 所示。点选主工具箱中的旋转按钮 ，按着鼠标左键在绘图区拖动，可 以旋转模型；点击主工具箱中的前视图按钮 ，可以将模型调整到前视图状态。 将光标放置在创建的连杆上，按鼠标右键可以修改连杆的物理特性和几何特性。选择 “Part：PART_1”中的“Modify”命令，如图 2`22 所示，可以修改连杆物体的物理特性， 如：连杆物体的材料、密度、质量、转动惯量等。系统弹出的修改物体对话窗，如图 2 ` 23 所示。― 24 ― 图 2 `20 连杆选项图 2`21 创建连杆图 2`22 修改物体命令在修改物体对话窗的“Mass & Inertia defined by ” 栏 中 ， 选 择 “ Geometry and Material Type”选项，可以修改物体的材料。 具体方法是：将光标放在“Material Type” 栏中，按鼠标右键，在弹出的菜单中所需的 材料，如图 2 `24 所示。 在修改物体对话窗的“ Mass & Inertia defined by ” 栏 中 ， 选 择 “ Geometry and Density”选项，可以直接在“Density”栏中 修改物体的密度，如图 2`25 所示。 图 2`23 修改物体对话窗图 2 `24 修改物体材料对话窗 图 2`25 修改物体密度对话窗― 25 ― 在修改物体对话窗的“Mass & Inertia defined by”栏中，选择“User Input”选项，可以 重新输入物体的质量和转动惯量，如图 2 `26 所示。在“CMRefCoordSysName”栏中需要 输入质心的参考坐标系，在“InertiaRefCoordSysName”栏中需要输入转动惯量的参考坐标 系。图 2 `26 修改物体对话窗将光标放置在创建的连杆上，按鼠标右键，选择“Link：LINK_1”中的“Modify”命令， 如图 2 `27 所示，可以修改连杆的几何特性。 在修改连杆对话窗中，如图 2`28 所示，可以通过修改“Width”和“Depth”栏中的数 值修改连杆的宽度和厚度。图 2 `27 修改连杆命令 图 2`28 修改连杆对话窗（2）创建长方体 用鼠标左键选择零件库中的长方体（Box）图标 ，主工具箱中显示出长方体的选项， 如图 2 `29 所示。第一个栏中的三个选项： “NewPart” 、 “AddtoPart”和“OnGround” ，分 别表示创建一个新物体、在一个已经存在的物体上创建长方体、创建一个与大地固结的长方 体。长度（Length）栏中可以定义长方体的长度，高度（Height）栏中可以定义长方体的高 度，厚度（Depth）栏中可以定义长方体的厚度。具体使用方法是：首先在相应的栏中输入数 值，然后点击其上面的小窗口，使其出现一个小对号，则在创建的长方体中选用此值。如果 不定义长方体的尺寸值，系统会按照第一章所述的默认比例创建长方体。― 26 ― 选择“New Part” ，长方体的长度、高度、厚度均不定义，用鼠标左键在绘图区依次选择 两个点（系统会自动捕捉工作网格）作为长方体的两个顶点，就可以创建长方体，如图 2 `30 所示。 将光标放置在创建的长方体上，按鼠标右键可以修改长方体的物理特性和几何特性。图 2 `29 长方体选项 图 2`30 创建长方体（3）创建圆柱体 用鼠标左键选择零件库中的圆柱体 （Cylinder） 图标 ， 主工具箱中显示出圆柱体的选项， 如图 2 `31 所示。第一个栏中的三个选项： “NewPart” 、 “AddtoPart”和 “OnGround” ，分别表示创建一个新物体、在一个已经存在的物体上创建 圆柱体、创建一个与大地固结的圆柱体。长度（Length）栏中可以定义圆 柱体的长度，半径（Radius）栏中可以定义圆柱体的半径。具体使用方法 是：首先在相应的栏中输入数值，然后点击其上面的小窗口，使其出现一 个小对号，则在创建的圆柱体中选用此值。如果不定义圆柱体的尺寸值， 系统会按照本书第一章所述的默认比例创建圆柱体。 选择“NewPart” ，圆柱体的长度和半径均不定义，用鼠标左键在绘图 区依次选择两个点 （系统会自动捕捉工作网格） 作为圆柱体两端面的圆心， 就可以创建圆柱体，如图 2`32 所示。图 2 `31 圆柱体选项 图 2`32 创建圆柱体― 27 ― 将光标放置在创建的圆柱体上，按鼠标右键可以修改圆柱体的物理特性和几何特性。 （4）创建球体 用鼠标左键选择零件库中的球体（Sphere）图标 ，主工具箱中显示出球体的选项，如 图 2 `33 所示。第一个栏中的三个选项： “NewPart” 、 “AddtoPart”和“OnGround” ，分别 表示创建一个新物体、在一个已经存在的物体上创建球体、创建一个与大地固结的球体。在 半径（Radius）栏中可以输入球体的半径，如果不预先设置球体的半径，可以在创建球体时 确定球体的半径。 选择“NewPart” ，不定义球体的半径，用鼠标左键在绘图区选择一个点（系统会自动捕 捉工作网格）作为球体的中心，再用鼠标左键在绘图区选择一个点确定球体的半径，就可以 创建球体，如图 2`34 所示。 将光标放置在创建的球体上，按鼠标右键可以修改球体的物理特性和几何特性。图 2 `33 球体选项 图 2`34 创建球体（5）创建截锥体 用鼠标左键选择零件库中的截锥体（Frustum）图标 ，主工具箱中显示出截锥体的选“NewPart” 、 “AddtoPart”和“OnGround” ， 项，如图 2 `35 所示。第一个栏中的三个选项： 分别表示创建一个新物体、在一个已经存在的物体上创建截锥体、创建一个与大地固结的截 锥体。长度（Length）栏中可以定义截锥体的长度，底面半径（Bottom Radius）栏中可以定 义截锥体的底面半径，顶面半径（Top Radius）栏中可以定义截锥体的顶面半径。如果不定 义截锥体的尺寸值，系统会按照第一章所述的默认比例创建截锥体。 选择“NewPart” ，截锥体的长度和半径均不定义，用鼠标左键在绘图区依次选择两个点 （系统会自动捕捉工作网格）作为截锥体两端面的圆心，就可以创建截锥体，如图 2`36 所 示。将光标放置在创建的截锥体上，按鼠标右键可以修改截锥体的物理特性和几何特性。― 28 ― 图 2 `35 截锥体选项图 2`36 创建截锥体（6）创建圆环 用鼠标左键选择零件库中的圆环（Torus）图标 ，主工具箱中显示出 圆环的选项， 如图 2 `37 所示。 第一个栏中的三个选项： “NewPart” 、 “Add to Part”和“On Ground” ，分别表示创建一个新物体、在一个已经存在的 物体上创建圆环、创建一个与大地固结的圆环。内径（InnerRadius）栏中 可以定义圆环截面的半径，外径（OuterRadius）栏中可以定义圆环的轮廓 半径。如果不定义圆环的尺寸值，系统会按照第一章所述的默认比例创建 圆环。 选择“NewPart” ，圆环的内径和外径均不定义，用鼠标左键在绘图区 选择一个点（系统会自动捕捉工作网格）作为圆环的中心，再用鼠标左键 在绘图区选择一个点确定圆环的外径， 就可以创建圆环， 如图 2`38 所示。 将光标放置在创建的圆环上，按鼠标右键可以修改圆环的物理特性和 几何特性。图 2`37 圆环选项图 2 `38 创建圆环― 29 ― （7）创建拉伸体 用鼠标左键选择零件库中的拉伸体（Extrusion）图标 ，主工具箱中显示出拉伸体的选项， 如图 2 `39 所示。 第一个栏中的三个选项： “New Part” 、 “AddtoPart”和“OnGround” ，分别表示创建一个新物体、在一 个已经存在的物体上创建拉伸体、创建一个与大地固结的拉伸体。如果 选择“Closed”选项，ADAMS/View 将创建一个由截面拉伸一定的距离 而形成的实体；如果不选择“Closed”选项，ADAMS/View 将创建一个 开口的没有质量的薄壁物体。长度（Length）栏中用于定义拉伸体的厚 度； “Forward” 、 “AboutCenter”和“Backward”选项分别表示拉伸体的 生长方式为：向截面的前方生长、向截面的两侧生长和向截面的后方生 长。 选择“NewPart” 、 “Closed”和“Forward” ，在“Length”栏中输入 拉伸体的厚度为 10 cm，用鼠标左键在绘图区选择七个点（系统会自动 捕捉工作网格）形成拉伸体的截面，按鼠标右键完成拉伸体的创建，如 图 2 `39 拉伸体选项 图 2`40 所示。 选择“New Part”和“Forward” ，不选择“Closed” ，在“Length”栏中输入拉伸体的厚 度为 10 cm，用鼠标左键在绘图区选择七个点（系统会自动捕捉工作网格）形成拉伸体的截 面，按鼠标右键创建薄壁物体，如图 2`41 所示。图 2 `40 创建实体拉伸体 图 2`41 创建开口拉伸体（8）创建旋转体 用鼠标左键选择零件库中的旋转体（Revolution）图标 ，主工具箱中显示出旋转体的选项， 如图 2 `42 所示。 第一个栏中的三个选项： “NewPart” 、 “AddtoPart” 和 “OnGround” ， 分别表示创建一个新物体、在一个已经存在的物体上创建旋转体、创建一个与大地固结的旋 转体。如果选择“Closed”选项，ADAMS/View 将创建一个由截面旋转而成的实体；如果不 选择“Closed”选项，ADAMS/View 将创建一个没有质量的薄壁物体。 选择“NewPart”和“Closed” ，首先用鼠标左键在绘图区选择两个点（系统会自动捕捉 工作网格）确定旋转体的旋转轴线，然后用鼠标左键在旋转轴线的一侧选择若干个点确定旋 转体的截面，按鼠标右键完成旋转体的创建，如图 2`43 所示。 ― 30 ― 图 2 `42 旋转体选项图 2`43 创建旋转体（9）创建平板 用鼠标左键选择零件库中的平板（Revolution）图标 ，主工具箱中显示出平板的选项， 如图 2 `44 所示。第一个栏中的三个选项： “NewPart” 、 “AddtoPart”和“OnGround” ，分 别表示创建一个新物体、在一个已经存在的物体上创建平板、创建一个与大地固结的平板。 厚度（Thickness）栏中用于确定平板的厚度，半径（Radius）栏用于确定平板的圆角半径， ADAMS/View 创建的平板向截面的两侧生长。 选择“New Part” ，确定平板的厚度（Thickness）和圆角半径（Radius）分别为：50 cm 和 2cm， 用鼠标左键在绘图区选择若干个点， 按鼠标右键就可以创建平板， 如图 2`45 所示。 图 2 `44 平板选项 图 2`45 创建平板― 31 ― （10）创建设计点 用鼠标左键选择零件库中的设计点（Point）图标 ，主工具箱中显示出设计点的选项， “AddtoGround”和“AddtoPart” ，分别表示在 如图 2 `46 所示。第一个栏中的两个选项： 大地上创建设计点和在已经存在的物体上创建设计点；第二个栏中的“Don\tAttach”选项， 表示创建的设计点与物体不关联， “AttachNear”选项表示创建的设计点与物体关联，即通过 修改设计点的位置可以修改物体中特征点的位置。 首先在绘图区创建一个连杆， 然后确定设计点的选项为： “AddtoPart” 和 “AttachNear” ， 用鼠标左键选择连杆为参考物体，再用鼠标左键选择连杆的一个特征点为设计点的位置，创 建设计点，如图 2`47 所示。图 2 `46 设计点选项 图 2`47 创建设计点将光标放置在创建的设计点上，按鼠标右键，选择修改设计点的命令： “Modify” ，如图 2 `48 所示。图 2 `48 修改设计点命令― 32 ― 系统弹出编辑设计点对话窗，如图 2 `49 所示，更改设计点的坐标值（本例将 Y 坐标增 加了 50mm） ，按“OK” 。图 2 `49 编辑设计点对话窗由于设计点是与连杆关联的，因此，设计点变化后， 连杆也做了相应的修改， 如图 2 `50 所示。图 2 `50 修改设计点（11）创建 Marker 点 用鼠标左键选择零件库中的 Marker 点图标 ，主工具箱中显示出 Marker 点的选项，如 图 2 `51 所示。第一个栏中的两个选项： “AddtoGround”和“AddtoPart” ，分别表示在大 地上创建 Marker 点和在已经存在的物体上创建 Marker 点；第二个栏中的用于确定 Marker 点的方向， “Global XY”表示 Marker 点的 X、Y 轴在大地坐标的 XY 平面， “X，Y Axis”表 示通过指定 Marker 点的 X、Y 轴方向确定其方向， “X－Axis”表示通过指定 Marker 点的 X 轴 方向确定其方向。 对于已经创建的 Marker 点， 通过按鼠标右键可以修改它的位置和方向， 如图 2`52 所示。 系统弹出的修改 Marker 点对话窗， 如图 2`53 所示。 在 “Location” 栏中可以修改 Marker 点的 X、 Y、 Z 坐标； 在 “Orientation” 栏中可以修改 Marker 点的方向， 栏中的三个值是按 “3-1-3” 原则定义 Marker 点的方向，即第一个值表示 Marker 点绕其 Z 轴旋转的角度，第二个值表示 Marker 点绕其 X 轴旋转的角度，第三个值表示 Marker 点又绕其 Z 轴旋转的角度。― 33 ― 图 2 `51 Marker 点选项 图 2`52 修改 Marker 点命令图 2`53 修改 Marker 点对话窗（12）创建多义线 用鼠标左键选择零件库中的多义线 （Polyline） 图标 ， 主工具箱中显示出多义线的选项， 如图 2 `54 所示。第一个栏中的三个选项： “NewPart” 、 “AddtoPart”和“OnGround” ，分 别表示创建一条新的多义线、在一个已经存在的物体上创建多义线、创建一条与大地固结的 ，分别表示多义线由一条线段组成 多义线。第二栏中的两个选项： “OneLine”和“Polyline” 和由多条线段组成。如果选择“ Closed”选项，表示创建一条闭合的多义线；如果不选择 “Closed”选项，表示创建一条开口的多义线。长度（Length）栏和角度（Angle）栏表示可 以定义多义线中每条线段的长度和角度。 创建多义线时，用鼠标左键选择构成多义线的轮廓点，按鼠标右键完成多义线的创建， 图 2`55 为创建的闭合和开口的多义线。― 34 ― 图 2 `54 多义线选项图 2`55 创建多义线（13）创建圆弧线 用鼠标左键选择零件库中的圆弧线（Arc）图标 ，主工具 箱中显示出圆弧线的选项，如图 2 `56 所示。第一个栏中的三个 选项： “NewPart” 、 “AddtoPart”和“OnGround” ，分别表示创 建一条新的圆弧线、在一个已经存在的物体上创建圆弧线、创建 一条与大地固结的圆弧线。 选择 “Circle” 选项可以创建一个整圆。 半径 （Radius） 栏中可以定义圆弧的半径， 起始角度 （StartAngle） 栏和终止角度（EndAngle）栏用于确定圆弧的起始角度和终止角 度。 （14）创建样条曲线 用鼠标左键选择零件库中的样条曲线（Spline）图标 ，主 工具箱中显示出样条曲线的选项，如图 2`57 所示。第一个栏中 的三个选项： “NewPart” 、 “AddtoPart”和“OnGround” ，分别 表示创建一条新的样条曲线、在一个已经存在的物体上创建样条 曲线、创建一条与大地固结的样条曲线。如果选择“Closed”选 图 2 `56 圆弧线选项 项，表示创建一条闭合的样条曲线，这时至少需要选择 8 个点； 如果不选择“Closed”选项，表示创建一条开口的样条曲线，这时至少需要选择 4 个点。在 “Createbypicking” 栏中选择 “Points” 选项， 表示通过选择轮廓点创建样条曲线； 在 “Create bypicking”栏中选择“Curve”选项，表示通过一条曲线拟合出一条样条曲线。 创建样条曲线时，用鼠标左键选择构成样条曲线的轮廓点，按鼠标右键完成样条曲线的 创建，创建闭合的样条曲线时至少要选择 8 个轮廓点，创建开口的样条曲线时至少要选择 4 个轮廓点。图 2`58 为创建的闭合和开口的样条曲线，图 2`59 为通过一条多义线拟合出一 条样条曲线。― 35 ― 图 2 `57 样条曲线选项图 2`58 创建样条曲线2.3 创建约束副创建了构成模型的物体后，就需要使用约束副将它 们连接起来，以定义物体之间的相对运动。 ADAMS/View 提供的约束副有：理想约束（ Idealized joint） 、虚约束（Joint primitive） 、高副约束（Contact） 和运动驱动（ Motions generator ）等类型。理想约束 （Idealized joint）是通常的具有物理意义的约束副，如： 旋转副（Revolute Joint） 、移动副（Translational Joint） 、 图 2 `59 拟合出的样条曲线 齿轮副（Gear Joint）等；虚约束（Joint primitive）用于 限制物体之间的相对于运动，如限制一个物体的运动轨迹与另一个物体的运动轨迹必须平行 等；高副约束（Contact）用于定义两个物体在运动过程中的接触情况；运动驱动（Motions generator）用于驱动模型按一定的规律运动。本节主要介绍在建模过程中经常使用的理想约 束（Idealized joint）和运动驱动（Motions generator） 。 用鼠标右键点按主工具箱中的约束库图标 ，系统打开约束库，如图 2 ` 60 所示，用鼠标左键点击按钮 ，可以打开 ADAMS/View 的完整的约束库，如图 2 ` 61 所示。如果想 创建哪个约束，需要用鼠标左键在约束库中选择相应的图标。 ― 36 ― 图 2 `60ADAMS/View 的约束库图 2`61ADAMS/View 完整的约束库（1）创建旋转副 用鼠标左键选择约束库中的旋转副（Revolute Joint）图标 ，主工第一个栏中的三个选项： 具箱中显示出旋转副的选项， 如图 2 `62 所示。 “1Location” 、 “2Bod－1Loc”和“2Bod－2Loc” ，分别表示通过确定一 个位置点创建物体和大地之间的旋转副、通过选择两个物体和一个位置 点确定两个物体之间的旋转副、通过选择两个物体和两个位置点确定两 和 “Pick 个物体之间的旋转副。 第二个栏中的两个选项： “NormalToGrid” Feature” ， 分别表示旋转副的旋转轴线垂直于工作网格所在的平面、 选择 一个方向作为旋转副旋转轴线的方向。 ，如图 2 ` 63 所示。在旋 创建两个连杆： “PART_1”和“PART_2” 转副的选项中，选择“1Location”和“NormalToGrid” ，用鼠标左键选 择连杆 PART_1 左边的 Marker 点作为旋转副的位置点， 创建连杆 PART_1 和大地之间的旋转副 JOINT_1； 选择 “2Bod－1Loc” 和 “NormalToGrid” ， 用鼠标左键依次选择连杆 PART_1 和连杆 PART_2，再用鼠标左键选择 两个连杆连接处的 Marker 点作为旋转副的位置点， 创建两个连杆之间的 旋转副 JOINT_2，如图 2`64 所示。 图 2 `62 旋转副选项― 37 ― 图 2 `63 创建连杆 图 2`64 创建旋转副（2）创建移动副 用鼠标左键选择约束库中的移动副（Translational Joint）图标 ，主工具箱中显示出移动副的选项，如图 2 `65 所示。第一个栏中的三个选项： “1Location” 、 “2Bod－1Loc”和“2 Bod－2Loc” ，分别表示通过确定一个位置点创建物体和大地之间的移动副、通过选择两个物 体和一个位置点确定两个物体之间的移动副、通过选择两个物体和两个位置点确定两个物体 之间的移动副。第二个栏中的两个选项： “NormalToGrid”和“PickFeature” ，分别表示移动 副的移动轴线垂直于工作网格所在的平面、选择一个方向作为移动副移动轴线的方向。 创建一个圆柱体，在移动副选项中选择“1Location”和“PickFeature” ，用鼠标左键选 择圆柱体的质心作为移动副的位置点。此时随着鼠标的移动，系统通过显示一个箭头指示移 动副的方向。用鼠标左键确定圆柱体轴线的方向为移动副的方向，即创建了圆柱体和大地之 间的移动副，如图 2`66 所示。图 2 `65 移动副选项 图 2`66 创建移动副 ― 38 ― （3）创建圆柱副 用鼠标左键选择约束库中的圆柱副（Cylindrical Joint）图标 ，主工具箱中显示出圆柱副的选项， 如图 2 `67 所示。 第一个栏中的三个选项： “1Location” 、 “2Bod－1Loc” 和 “2Bod－2 Loc” ，分别表示通过确定一个位置点创建物体和大地之间的圆柱副、通过选择两个物体和一 个位置点确定两个物体之间的圆柱副、通过选择两个物体和两个位置点确定两个物体之间的 圆柱副。第二个栏中的两个选项： “NormalToGrid”和“PickFeature” ，分别表示圆柱副的移 动和旋转轴线垂直于工作网格所在的平面、 选择一个方向作为圆柱副移动和旋转轴线的方向。 创建一个圆柱体，在圆柱副选项中选择“1Location”和“PickFeature” ，用鼠标左键选 择圆柱体的质心作为圆柱副的位置点，用鼠标左键确定圆柱体轴线的方向为圆柱副的方向， 创建圆柱体和大地之间的圆柱副，如图 2`68 所示。图 2 `67 圆柱副选项 图 2`68 创建圆柱副（4）创建球副 用鼠标左键选择约束库中的球副（Spherical Joint）图标 ，主工具箱中显示出球副的选项，如图 2 `69 所示。第一个栏中的三个选项： “1Location” 、 “2Bod－1Loc”和“2Bod－2 Loc” ，分别表示通过确定一个位置点创建物体和大地之间的球副、通过选择两个物体和一个 位置点确定两个物体之间的球副、 通过选择两个物体和两个位置点确定两个物体之间的球副。 第二个栏中的两个选项： “NormalToGrid”和“PickFeature” ，分别表示球副 Marker 点的 Z 轴垂直于工作网格所在的平面、 选择一个方向作为球副 Marker 点 Z 轴的方向。 指定球副的方 向主要是为了方便测量球副中的力、力矩、位移、速度等的分量，由于球副在三个空间方向 可以自由转动，因此一般情况下通常使用“NormalToGrid”选项以简化球副的创建。 创建一个连杆，在球副选项中选择“1Location”和“NormalToGrid” ，用鼠标左键选择― 39 ― 连杆左边的 Marker 点作为球副的位置点，创建连杆和大地之间的球副，如图 2 `70 所示。图 2 `69 球副选项 图 2`70 创建球副（5）创建固定副 用鼠标左键选择约束库中的固定副（Fixed Joint）图标 ，主工具箱中显示出固定副的选项，如图 2 `71 所示。第一个栏中的三 个选项： “1Location” 、 “2Bod－1Loc”和“2Bod－2Loc” ，分别表 示通过确定一个位置点创建物体和大地之间的固定副、通过选择两 个物体和一个位置点确定两个物体之间的固定副、通过选择两个物 体和两个位置点确定两个物体之间的固定副。第二个栏中的两个选 项： “Normal To Grid”和“Pick Feature” ，分别表示固定副 Marker 点的 Z 轴垂直于工作网格所在的平面、选择一个方向作为固定副 Marker 点 Z 轴的方向。在创建固定副时，它的位置和方向对整个机 械系统的运动仿真没有影响，因此可以将其放置在任意位置，其方 向选项一般选择： “NormalToGrid” 。 创建一个连杆，在固定副选项中选择“1Location”和“Normal ToGrid” ，用鼠标左键选择连杆左边的 Marker 点作为固定副的位置 点，创建连杆和大地之间的固定副，如图 2`72 所示。 （6）创建万向节副 图 2 `71 固定副选项 ADAMS/View 约束库中的万向节副（Hooke/UniversalJoint）有 两种方式： “Hooke”和“Universal” ，这两种万向节的功能完全相同，区别在于确定万向节― 40 ― 图 2 `72 创建固定副方向时选用的轴线不同，见第一章。用鼠标左键单击万向节副的图标选择“Hooke”万向节，用鼠标左键双击万向节副的图标可以选择“Universal”万向节，本节以“Hooke”万向 节为例介绍万向节副的使用方法。 用鼠标左键选择万向节副的图标 ，主工具箱中显示出万向节副的选项， 如图 2 `73 所示。 第一个栏中的三个选项： “1Location” “2Bod－1 、 Loc”和“2Bod－2Loc” ，分别表示通过确定一个位置点创建物体和大地 之间的万向节副、通过选择两个物体和一个位置点确定两个物体之间的 万向节副、通过选择两个物体和两个位置点确定两个物体之间的万向节 副。第二个栏中的两个选项： “NormalToGrid”和“PickFeature” ，分别 表示万向节副的两条旋转轴线均垂直于工作网格所在的平面、选择两个 方向作为万向节副两条旋转轴线的方向。 创建两个圆柱体： “PART_1”和“PART_2” ，如图 2 ` 74 所示。在 万向节选项中选择： “2Bod－1Loc”和“PickFeature” ，用鼠标左键依次 选择圆柱体 PART_1 和圆柱体 PART_2，用鼠标左键选择两个圆柱体的 连接处的 Marker 点作为万向节副的位置点，再分别选择圆柱体 PART_1 的轴线和圆柱体 PART_2 的轴线作为万向节副的两条旋转轴线的方向， 创建两个圆柱体之间的万向节副，如图 2`75 所示。 图 2`73 万向节副选项图 2 `74 创建圆柱体 图 2`75 创建万向节副（7）创建恒速度副 恒速度副（ConstantVelocity Joint）的创建方法与万向节副（Hooke Joint）的创建方法完― 41 ― 全相同。用鼠标左键选择恒速度副的图标，主工具箱中显示出恒速度副的选项，如图 2 `“1Location” 、 “2Bod－1Loc”和“2Bod－2Loc” ，分别表 76 所示。第一个栏中的三个选项： 示通过确定一个位置点创建物体和大地之间的恒速度副、通过选择两个物体和一个位置点确 定两个物体之间的恒速度副、 通过选择两个物体和两个位置点确定两个物体之间的恒速度副。 第二个栏中的两个选项： “NormalToGrid”和“PickFeature” ，分别表示恒速度副的两条旋转 轴线均垂直于工作网格所在的平面、选择两个方向作为恒速度副两条旋转轴线的方向。 创建两个圆柱体： “PART_1”和“PART_2” ，在恒速度副选项中选择： “2 Bod－1 Loc” 和“PickFeature” ，用鼠标左键依次选择圆柱体 PART_1 和圆柱体 PART_2，用鼠标左键选择 两个圆柱体的连接处的 Marker 点作为恒速度副的位置点， 再分别选择圆柱体 PART_1 的轴线 和圆柱体 PART_2 的轴线作为恒速度副的两条旋转轴线的方向，创建两个圆柱体之间的恒速 度副，如图 2`77 所示。图 2 `76 恒速度副选项 图 2`77 创建恒速度副（8）创建平面副 用鼠标左键选择平面副（Planar Joint）的图标 ，主工具箱中显示出平面副的选项，如图 2 `78 所示。第一个栏中的三个选项： “1Location” 、 “2Bod－1Loc”和“2Bod－2Loc” ， 分别表示通过确定一个位置点创建物体和大地之间的平面副、通过选择两个物体和一个位置 点确定两个物体之间的平面副、 通过选择两个物体和两个位置点确定两个物体之间的平面副。 第二个栏中的两个选项： “NormalToGrid”和“PickFeature” ，分别表示平面副的方向垂直于 工作网格所在的平面、选择一个方向作为平面副的方向。 创建两个长方体： “PART_1”和“PART_2” ，在平面副选项中选择： “2 Bod－1 Loc”和 “PickFeature” ，用鼠标左键依次选择长方体 PART_1 和长方体 PART_2，用鼠标左键选择长― 42 ― 方体 PART_1 上表面的 Marker 点作为平面副的位置点， 再选择垂直向上的方向为平面副的方 向，创建两个长方体之间的平面副 JOINT_1，如图 2 `79 所示。图 2 `78 平面副选项 图 2`79 创建平面副（9）创建螺纹副 用鼠标左键选择螺纹副（Screw Joint）的图标 ，主工具箱中显示“ 1 出螺纹副的选项，如图 2 ` 80 所示。第一个栏中的三个选项： Location” 、 “2Bod－1Loc”和“2Bod－2Loc” ，分别表示通过确定一个位 置点创建物体和大地之间的螺纹副、通过选择两个物体和一个位置点确 定两个物体之间的螺纹副、通过选择两个物体和两个位置点确定两个物 体之间的螺纹副。第二个栏中的两个选项： “Normal To Grid”和“Pick Feature” ， 分别表示螺纹副的旋转方向和移动方向均垂直于工作网格所在 的平面、选择螺纹副的旋转方向和移动方向。螺纹副一般与圆柱副组合 使用。 创建一个长方体和一个圆柱体，在螺纹副选项中选择： “ 2 Bod－1 Loc”和“PickFeature” ，用鼠标左键依次选择长方体和圆柱体，用鼠标 左键选择长方体质心作为螺纹副的位置点，确定螺纹副的旋转方向和移 动方向均为垂直向上的方向，创建长方体和圆柱体之间的螺纹副，如图 2`81 所示。 将光标放置在创建的螺纹副上，按鼠标右键，选择“Modify”命令， 系统弹出修改螺纹副对话窗，如图 2`82 所示。在“Pitch”栏中输入 图 2 `80 螺纹副选项 新数值就可以修改螺纹副的螺距，输入正的螺距值表示螺纹副为右旋螺纹，输入负的螺距值― 43 ― 表示螺纹副为左旋螺纹。图 2 `81 创建螺纹副图 2`82 修改螺纹副对话窗（10）创建齿轮副 创建齿轮副首先要有三个物体：第一个物体、第二个物体和支撑物体（可以为大地） ， 还要有两个约束副：第一个物体与支撑物体之间的约束副和第二个物体与支撑物体之间的约 束副，以及一个共同速度的 Marker 点，这个 Marker 点在支撑物体上，并且其 Z 轴方向为两 个物体共同运动的方向。用鼠标左键选择齿轮副（Gear Joint）的图标 ，系统弹出创建齿轮副对话窗，如图 2 `83 所示。在“JointName”栏中输入两个约束副，在“CommonVelocity Marker”栏中输入共同速度的 Marker 点，按“OK” ，就可以完成齿轮副的创建。图 2 `83 创建齿轮副对话窗创建两个圆柱体： “PART_1”和“PART_2” ，在两个圆柱体的质心位置创建两个与大地 连接的旋转副： “JOINT_1”和“JOINT_2” ，在大地上创建一个 Marker 点，并保证 Marker 点 Z 轴的方向与工作网格所在的平面垂直，如图 2 `84 所示。 在创建齿轮副对话窗的“JointName”栏中，按鼠标右键，在弹出的菜单中选择“Pick” 命令，用鼠标左键选择旋转副： “JOINT_1” 和“JOINT_2” ，系统会自动用逗号将它们隔开； 在“Common Velocity Marker” 栏中，按鼠标右键，在弹出的菜单中选择“Pick”命令，用 鼠标左键选择共同速度的 Marker 点。按创建齿轮副对话窗的“OK” ，创建两个圆柱体之间的 齿轮副，如图 2`85 所示。 （11）创建耦合副 ADAMS/View 提供的耦合副（CouplerJoint）是在两个或三个约束副之间建立一个运动― 44 ― 图 2 `84 创建圆柱体和旋转副图 2`85 创建齿轮副比例关系。用鼠标左键选择耦合副的图标 ，然后在模型中选择作为驱动的约束副和作为耦 合的约束副，即可创建耦合副约束。 创建两个圆柱体： “PART_1” 和 “PART_2” ， 在圆柱体的质心位置创建旋转副： “JOINT_1” 和 “JOINT_2” 。 选择耦合副的图标， 用鼠标左键依次选择旋转副： “JOINT_1” 和 “JOINT_2” ， 创建两个约束副之间的耦合副 COUPLER_1，如图 2 `86 所示。图 2 `86 创建耦合副将光标放置在创建的耦合副上，按鼠标右键，从弹出的菜单中选择“Modify”命令，系 统弹出修改耦合副对话窗，如图 2 `87 所示。 “Scale”栏中的数值为 1，表示这两个旋转副的 旋转速度相等，可以通过修改这个值满足约束副之间传递增速或减速的运动关系。图 2 `87 修改耦合副对话窗 ― 45 ― （12）创建凸轮副 ADAMS/View 提供两种凸轮副：一种是销 `槽凸轮副（Pin-in-Slot Cam） ，它的图标为 ， 创建这种凸轮副时需要选择一个物体上的 一个点和另一个物体上的一条曲线；另一种是 曲线 ` 曲线凸轮副（Curve-on-Curve Cam） ， 其图标为 ，创建这种凸轮副时需要选择两个物体上的相互接触的两条曲线。 创建两个连杆： “PART_1”和“PART_2” ， 创建两个连杆与大地连接的旋转副： “JOINT_1”和“JOINT_2” ，如图 2`88 所示。 在 连 杆 PART_2 上 创 建 一 条 样 条 曲 线 ： “SPLINE_1” 。 选择创建销 ` 槽凸轮副， 首先 用鼠标左键选择连杆 PART_1 上与样条曲线 SPLINE_1 重合的 Marker 点，然后用鼠标左键 选择连杆 PART_2 上的样条曲线 SPLINE_1， 即在两个连杆之间创建了一个销 ` 槽凸轮副 PTCV_1。 （13）创建驱动图 2`88 创建凸轮副在 ADAMS/View 中通常使用的驱动有两种：直线驱动（TranslationalJointMotion）和旋转驱动（Rotational Joint Motion） ，它们配合约束副使用。直线驱动应用在移动副、圆 柱副等约束副，旋转驱动应用在旋转副、圆柱副等约束 副。创建驱动时，首先选择驱动的图标，然后用鼠标左 键选择相应的约束副，即在这个约束副上创建了一个驱 动。 将光标放置在创建的驱动上，按鼠标右
