MSC.ADAMS 初级培训教程 - Shandong University

MSC.Software 公司北京办事处

MSC.ADAMS 初级培训教程

2005年11月

（ADM701 教程讲解及练习）

Part Number: ADAM*V2005*Z*FSP*Z*SM-ADM701-NT1

DISCLAIMER

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目录表章节页码

0.0 简介………………………………………………………………………………………………………………8MSC.ADAMS 的发展简史 ……………………………………………………………………………. ……………. 9MSC.Software公司简介.…………………………………………………………………………………………… 11本教程内容 …...…………………………………………………………………………………………………….. 12如何得到帮助………...……………………………………………………………………………………………… 14

1.0 虚拟样机流程 …………………………………………………………………………………………………..19虚拟样机流程 ………...…………………………………………………………………………………………… 19练习1：邮票机构 …………………………………………………………………………………………….23

2.0 ADAMS/View 界面介绍………………………………………………………………………………………..39模型对象的谱系关系 ……...………...………………………………………….………………………..…………40更改对象名称……...………...………………………………….……………………………..…………………….41ADAMS/View 界面………………………………………………….………………………..……………………..43进行一次简单的仿真……………………………………..…………..…………………………..……….………...44存储模型 …………………………………………..…………..………………………..……...……………………45练习2：配气机构…………………………………………………………………………………………………….48

3.0 ADAMS/PostProcessor界面介绍……………………………………………………………………………68PostProcessing 界面 ………………………………………………….……………………………………………69动画显示 ………………………………………………………………………………….………………………….70绘制曲线…………………………………………………………………………………….………………………..71生成报告 ………………………………………………………………………………….……………………….. 72练习3： ADAMS/PostProcessor 界面…………………………………………………………………………….73

4.0 部件和坐标系 …………………………………………………………………………………………………..96坐标系 ………...…………………..………………………………………….……………………………………..97部件坐标系 ………...………………………………………………………….……………………………………. 99坐标系标记点（Marker） ………...………………………………………………………………………………..100部件和几何外形之间的关系….…………………………………………….…………………….. ………………..102部件、几何外形和标记点 …...……………………………………………………….……….…………………… 104ADAMS/View中部件的类型 …..……………………………………………………….………………………….. 106部件的质量和转动惯量………...…………………………………………………………….…………………….. 107测试 ……………………...…………………………………………………………….……………………………. 109练习 4：下落的石块…………………………………………………………………………………………………111

目录表 (续)章节页码

5.0 初始条件和运动点轨迹………………………………………………………………………………………..129部件运动的初始条件………………………………………………………………………………..……………….130初始速度 ………………………………………………………………………………………..……………………131运动点的轨迹………………………..……………………………………………………………...………………. 132练习 5：弹道轨迹……………………………………………………………………………………………………133

6.0 约束………………………………………………………………………………………………………………150约束 …………….…………………………………………………………….………………………………………151 约束中标记点的使用 …………………………………………………………………………..……………………153自由度 (DOF) ………………………………………………………………………………..……………………...155约束铰链的初始条件 (ICs) …………….……………………………………………………………..……………157固执约束 …………….…………………………………………………………………..………………………….. 158几何外形的合并(Merge)…….………………………………………………………………….………………….. 160角度测试 …………….……………………………………………………………………….………………………162练习 6：单自由度摆 ………………………………………………………………………………………………...164

7.0 转动和摩擦………………………………………………………………………………………………………195欧拉角 …………….………………………………………………………………………………………………….196精确定位：转动 .……………………………………………………………………..……………………………. 197考虑摩擦 ………….………………………………………………………………………………………………….199在局部坐标系下的测试……….………………………………………………………………...…………………..203练习 7: 倾斜平面…………………………………………………………………………………………………….205

8.0 几何外形与精确定位……………………………………………………………………………………………233建立几何外形 …………….………………………………………………………………….………………………234构造几何的属性 ………………………………………………………………………………………..236实体几何 …………….………………………………………………………………………..…………………….. 238精确定位: 移动 (MOVE) …….…………………………………………………………………………………….. 240练习 8: 举升机构 I…………………………………………………………………………………………………...242

9.0 约束驱动和函数 ………………………………………………………………………………………………..259施加驱动 …………….……………………………………………………………………….………………………260约束驱动…………….………………………………………………………………………………………………. 261MSC.ADAMS中的函数 …….……………………………………………………………..………………………..263练习 9: 举升机构 II…………………………………………………………………………………………………..264


10.0 原始约束…………………………………………………………………………………………………………276原始约束的类型……………………………………………………………………...……………………………...277垂直(PERPENDICULAR)约束 ………………………………………………………………….. ………………. 278练习 10: 举升机构 III………………………………………………………………………………………………...282

11.0 点驱动和系统级设计……………………………………………………………………………………………292施加点驱动……………………………………………………..…………………………………………………….293系统级设计…………………………………………………………………………….……...……………………...295练习 11: 悬架系统 I…………………………………………………………………………………………………. 297

12.0 测试、位移函数和CAD几何输入………………………………………………………………………………310测试 …………….…………………………………………………………………..………………………………...311位移函数 …………………………………………………………………………..………..…….. ………………..313输入CAD几何外形 …………………………………………………………………….…………..………………..315练习 12: 悬架系统 II…………………………………………………………………………………………………316

13.0 附加约束、耦合副和装配模型…………………………………………………………………………………331附加约束 …………….……………………………………………………………………...……………………….332耦合副 .………………………………………………………………………………………..…….…..…………...334装配子系统模型 ………….…………………………………………………………..………….. ………………..336练习 13: 悬架转向系统 III…………………………………………………………………………………………...339

14.0 仿真(Simulation)……………………………………………………………………………………………….355装配分析 …………….………………………………………………………………………….……………………356仿真框图 ……………………………………………………………………………………..………………………358仿真类型 …………….……………………………………………………………………….………………………359MSC.ADAMS的载荷 …….…………………………………………………………………..…………..…………362MSC.ADAMS的弹簧阻尼器 .………………………………………………………………………………………363弹簧阻尼器中载荷的计算 ….……………………………………………………………………….……………...365练习 14: 弹簧阻尼器………………………………………………………………………………………………...367

15.0 载荷和样条插值函数……………………………………………………………………………………………379一元力: 作用力-反作用力 ……………………………………………………………..…………………………...380样条插值函数 …………….………………………………………………………………………….……………...382AKISPL 函数 …….………………………………………………………………………….……………...……….384练习 15: 非线性弹簧………………………………………………………………………………………………...386


16.0 衬套力(BUSHING)……………………………………………………………………………………………...397衬套力()BUSHING………………………………..………………………………………………………………….398练习 16: 悬架-转向系统 IV…………………………………………………………………………………………..400

17.0 冲击碰撞…………………………………………………………………………………………..414冲击(Impact) 函数 …………..……………………………………………………………………………………….415速度函数 ……………………………………………..………………………………...…………………………….419练习 17:汽车后备箱打开机构 I……………………………………………………………………………………...420

18.0 光滑过渡(STEP)函数和脚本式仿真……………………………………………………………………………435光滑过渡(STEP) 函数 …….…………..……………………………………………………………………….….. .436脚本式仿真 ……………………………….………………………………………………………….……………….438ADAMS/Solver 命令 ……………………………………………………………..………………….………………440练习 18:汽车后备箱打开机构 II……………………………………………………………………………………..442

19.0 ADAMS/Solver………………………………………………………………………………………………….457ADAMS/Solver 总述 ……….……………………………………………………………………………..…………458ADAMS/Solver的文件 ………………………………………………………………………………..……….…….459ADAMS/Solver 模型描述文件 (.adm)的例子 ………………………………………………………….…………460ADAMS/Solver独立运行 …………………….……………………………………………………………………...461Solver 兼容性 ………………………………………………………………………………………………………..462例子: 2D PENDULUM ………………………….…………………………………………………………………..463动力学方程的构造 …………………………………………………………………...……………………………...466解算的各个步骤 …………………………………………………………………..…………………………………467Debug/Eprint (动力学仿真)………………………..………………………………………………………………..474练习 19:汽车后备箱打开机构 III……………………………………………………………………………………478

20.0 传感器(SENSOR)和设计变量…………………………………………………………………………….......495传感器 …………….…………………………………………………………………………………..…..…………496设计变量 ………..………………………………………………………………………………..……….…………498练习 20:汽车后备箱打开机构 IV………………………………………………………………………….………..500

目录表 (续)

章节页码

21.0 样条线和约束……………………………………………………………………………………………………517从曲线轨迹生成样条线 ……………………….………………………………………………………..…………..518曲线约束 ………………….………………………………………………………………………..………………..519碰撞载荷 …….…………………………………………………………………………..…………………………..521弹性部件 – ADAMS/AutoFlex ….……………………………………………………………………..…………..524练习 21: 凸轮-顶杆-阀门配气机构…………………………………………………………………………………526

22.0 多元力和设计研究(DS)………………………………………………………………………………………...552多元力 …..………………………..………………………………………..……….……………………………….553设计研究 …….…………………………………..…………………………………………….……………………557 练习 22: 打靶模型…………………………………………………………………………………………………..562

23.0 推荐的经验……………………………………………………………………………………………………..587建模过程的一般方法 ………………………………………………………………………………………..…….588建模实践: PARTs ……………………………………..…………………………………………………..………589建模实践: CONSTRAINTs……..……………………………………………….………………………….…….591建模实践: FLEXIBLE CONNECTIONs..…………………………………………………………….……..……593建模实践: RUN-TIME FUNCTIONS …………………………………………………………………………….594调试模型的技巧(DEBUGGING TIPs)……………………..………………………………………….....………597练习 23: 开关机构…………………………………………………………………………………………………604

附录 A 约束及载荷列表…………………………………………………………………………….…………………648

附录 B 练习答案…………………………………………………………………………………….…………………657

欢迎参加 MSC.ADAMS初级培训

0.0 简介

MSC.ADAMS 全仿真包（FSP）提供强有力的建模和

仿真环境，可以用来建模、仿真、细化你的模型，并大限度上的优化任何机械系统，从汽车、火车到电

器设备或工程机械等。

MSC.ADAMS初级培训教授你如何利用MSC.ADAMS的全仿真包功能建模、仿真和细化一个机械系统的模型。

本章内容:MSC.ADAMS的发展简史

MSC.Software 公司简介

本教程内容

如何得到帮助

简介

MSC.ADAMS的发展简史

ADAMS（Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems）：

机械系统自动化动力学仿真软件。

1977年成立，发展史可以追溯到28 年前。

Mechanical Dynamics Incorporated (MDI) 由美国密西根大学的ADAMS 代码开发研究人员发起成立，位于美国密西根州的Ann Arbor，2002年MSC.Software 以1.2亿美金收购了MDI公司。

系统级运动仿真。

机构大位移运动分析代码。

开始只有 ADAMS/Solver ，用来解算非线性的方程组。你需要以文本方式建立模型提交给 ADAMS/Solver 进行求解。

在90年代初，ADAMS/View 发布了，你可以在统一的环境下建立模

型、仿真模型和检查结果。

现在，已经发布了一些基于不同行业的产品，比如： ADAMS/Car、ADAMS/Rail 和 ADAMS/Engine等。

MSC.SOFTWARE公司简介

有关 MSC.Software 公司的系列产品，请查阅：http://www.mscsoftware.com/products/products.cfm

有关 MSC.ADAMS 的相关产品，请查阅：http://www.mscsoftware.com/products/products_detail.cfm?PI=413

有关 MSC.ADAMS 各区的培训，请查阅：http://www.engineering-e.com/training/或你区的办事处

有关 MSC.ADAMS 解算器验证问题，请查阅：http://support.adams.com/kb/faq.asp?ID=kb9587.dasp

本教程内容

参加了本次初级培训后，你可以：通过 MSC.ADAMS/View 建立中等难度的模型。

了解 MSC.ADAMS 产品的有关术语。

了解基本的建模原则，并通过建立更复杂的模型提升你使用MSC.ADAMS 软件的熟练程度。

学会爬-走-跑的建模技巧建立虚拟样机。

调试你模型中容易出现的一些初级的问题（比如：冗余约束、零质量等）。

学会利用 MSC.ADAMS 软件各种技术支持的方法。

使用相关 MSC.ADAMS 产品的帮助。

本教程的框架

本教程采用循序渐进的方式进行。每章都集中关注于某个特定的工程问题，并涵盖了机械系统仿真（MSS）的基本概念，这样有助于你更好的使用 MSC.ADAMS 。开始的一些练习会提供这样的 step-by-step 的过程和指导，而后面的一些会少些，对你这也许是个挑战吧。

每一章分为以下小节：本章内容

基本概念

练习

可选任务

本章小结

如何得到帮助

在线帮助要使用在线帮助：

从界面中的 Help 菜单，选择 ADAMS/View Help，可以显示 ADAMS/View 在线帮助的根文件。

在 ADAMS/View 下任意一个对话窗中，按下 F1 键显示有关该对话窗的帮助。

一旦在线帮助的对话窗打开后，你可以通过浏览或索引或搜索的方式找到你所需要的帮助条目。

如何得到帮助（续）

浏览条目的目录表


技术支持欲找到各地区技术支持，可浏览：http://www.mscsoftware.com/support/contacts/index.cfm欲查找服务协议，可浏览：http://www.mscsoftware.com/support/prod_support/adams/ADM_02ZZZLT_T_SERL_HJ_R6.pdf

知识库（KB）浏览：http://support.adams.com/kb漫游相关网页，请浏览：http://www.adams.com/news/newsletter/vol3/kbtour.htm

咨询服务http://www.mscsoftware.com/services/esg/


MSC VPD（Virtual Product Development）社区MSC.Software 用户欲加入社区，可进入：http://forums.mscsoftware.com。

选择 MSC.ADAMS 浏览有关 MSC.ADAMS 的讨论。

选择 MSC News 浏览产品信息及公司新闻事件。


1.0 虚拟样机流程

建立你的虚拟样机模型:部件

载荷

接触、碰撞

约束

驱动

建模测试检查提高

设计问题节省时间

降低成本提高质量提高效率改进产品

虚拟样机流程（续）

测试你的虚拟样机模型：定义测试

仿真

动画

曲线

验证你的虚拟样机模型：输入实测数据

将仿真数据与之比较





细化你的虚拟样机模型：摩擦

函数

部件弹性

控制系统

对你的设计参数进行迭代计算：参数化

设计变量





改进你的设计：DOEs优化

自动化你的设计过程：个性化菜单

宏

个性化对话窗




练习 1 – 邮票机构

问题描述：通过改进下图所示的邮票机构的设计，达到理解虚拟样机流程的目的。

主动部件（曲柄）邮票

印泥

传送带包裹


模型描述此模型为在沿着传送皮带移动的包裹上贴邮票的机构系统。

在工作循环内，发现邮票不能贴到由皮带支撑的包裹上。

为解决此问题，需要修改主动部件曲柄的长度。


开始练习你所要做的第一步就是从目录 exercise_dir/mod_01_stamper 下启动 ADAMS/View。当你从此目录下启动 ADAMS/View 后，你会发现软件自动地建立了邮票机构的模型和用户化的 ADAMS/View 界面。

在 UNIX 系统和 Windows 系统下我们分别提供了不同的启动方式，你可以根据你所使用的计算机系统平台进行选择。


如果是 Windows 操作系统，按照下面步骤启动 ADAMS/View:1. 开始→程序→ MSC.Software → MSC.ADAMS 2005r2 → AView

然后选择ADAMS – View，则ADAMS/View会启动并且显示一个欢迎(Welcome)对话窗。

2. 从欢迎对话窗中选择 Import a file然后点击启动目录图标，则出现

选择目录的对话窗。

3. 找到并选择目录mod_01_stamper(exercise_dir/mod_01_stamper)。

4. 选择 OK则出现 File Import的对话窗。

5. 在 File Import 的对话窗内设置 File Type 为 ADAMS/View Command File (*.cmd)。

6. 在 File to read 输入内单击鼠标右键并选择 Browse 则会出现选择

文件的对话窗。


7. 选择文件 aview.cmd 然后选择 Open。8. 选择 OK。 ADAMS/View 读入此命令文件并且建立：

名字为 stamp 的模型。

完全用户化的 ADAMS/View 界面。

输入命令文件后，将出现一个信息的窗口。

9. 可以读一下信息窗口中有关模型描述的一些信息，然后在窗口的右上角选择 Close关掉此窗口。


如果是 UNIX 操作系统，按照下面步骤启动ADAMS/View:1. 在命令输入窗口内输入启动 MSC.ADAMS 工具条的命令然后按

Enter键。 MSC.Software 提供的标准命令是 adamsx, 其中x 是版本号，比如 adams05r2 表示 MSC.ADAMS 2005r2。

2. 从 MSC.ADAMS 的工具条中, 右键点击选取 ADAMS/View 。3. 选择 Change Settings for A/View。此项操作可以改变 A/View 对

话窗显示时的设置。

4. 选择Working directory设置工作目录。

5. 右键点击Working directory 文本窗口然后选择 Select a Directory设置工作目录。设置工作目录的对话窗出现。

6. 选择目录 mod_01_stamper (exercise_dir/mod_01_stamper)。


7. 选择 OK.8. 在 Change Settings for A/View 对话窗, 选择 OK。

9. 在 MSC.ADAMS 工具条中选择 ADAMS/View 。 ADAMS/View 启动并自动地读入命令文件建立：

名字为 stamp的模型。

完全用户化的 ADAMS/View界面。

输入命令文件后，将出现一个信息的窗口。

10. 可以读一下信息窗口中有关模型描述的一些信息，然后在窗口的右上角选择 Close关掉此窗口。


模型修改在这一节中, 你将学习如何改变主动部件曲柄的长度。

要修改模型：1. 在 Stamper 菜单下选择 Setting Up Model 则出现Stamper_Setup

对话窗。

2. 使用箭头按钮修改主动部件曲柄的长度。

箭头按钮可以使得主动部件曲柄的顶部每次向上或向下移动 3 mm 。

当你调整曲柄的长度时，其它与曲柄相连接的部件由于已经参数化了所以会自动的随着运动到相应合适的位置。

3. 当你点击按钮时注意观察模型的改变情况。

4. 要使模型回到初始状态，选择 Reset 。保持 Stamper_Setup 邮票

设置对话窗处于打开状态以备下一步继续使用。


仿真模型现在你可以仿真你的模型看看机构的运动情况。

要仿真模型：1. 在 Stamper 菜单下选择 Simulate，则显示Stamper_Simulate 对话窗。

2. 要仿真当前的设计模型选择 Single 。3. 要解算当前设计系统的运动方程选择 Apply。

注意: 你应该选择 display the model at every output step意味着仿真时在每一个输出步都刷新一下屏幕。如果你选择 Model Update 从 At Every Output Step 为 Never，意味着屏幕上不会再刷新模型的显示，但是仿真的速度会快捷

一些。

当仿真结束 ADAMS/View 会提示仿真过程中压入量是多少，如果压入量

为正值的话表明有压入。

4. 要继续进行选择 OK。

5. 保持 Stamper_Setup 邮票设置对话窗处于打开状态以备下一步继续使

用。


仿真结果调研现在你通过动画和曲线的形式对仿真的结果进行研究。

要调研仿真结果：1. 在 Stamper 菜单选择 Investigate Results 会显示

Stamper_Investigate 的对话窗。

2. 要观察你上一次仿真的动画可以选择 Animate Results。动画显示

过程中你可以使用窗口右下角停止按钮终止动画过程。

3. 要绘制你此次仿真中邮票相对于包裹上表面垂向位移随时间的变化过程选择 Measure Stamp Height above Parcels ，会出现一个包含邮票相对于包裹高度的曲线图。

4. 要存储已经存在的曲线以便于与下一次的仿真曲线进行比较而不被覆盖可以选择Save Curve，这样可以将曲线存储起来，通常该曲线会变成蓝色，图例中会变成Saved1 **等。


人工地找到曲柄合适的长度现在再次改变模型以找到曲柄合适的长度，使得邮票与包裹之间达到小的接触。

要找到合适的长度：重复前面片子里的步骤，使用 3mm 的增量，直到你找到曲柄的长度可以使得邮票与包裹之间能够接触，并回答本章小结中的问题1。如果 stamp_height > 0，邮票与包裹之间不会接触。

如果 stamp_height < 0，邮票与包裹之间才会接触。


进行设计研究现在你将完成一次设计研究的过程。设计研究使用指定的曲柄长度的上限和下限，对模型进行自动的分析，你要进行分析或迭代的次数由缺省值确定，但你可以修改。

要进行设计研究：1. 在 Stamper_Simulate 的对话窗中选择 Design Study。2. 设置 Model Update 为 Never可以使仿真的速度快一些。

3. 选择 Apply 进行设计研究，软件自动地对模型进行分析并生成曲线图，当仿真结束后会显示一个信息窗口。

4. 在信息窗口中，确认一下曲柄的长度的允许范围，使得邮票与包裹之间接触并回答本章小结中的问题。

5. 关闭信息窗口。


进行优化研究现在你将进行一次优化研究，在优化研究过程中，ADAMS/View 将

按照一定的优化策略改变曲柄的长度并运行一系列的仿真过程直到指定的优化目标即邮票与包裹之间的压入深度到了设定的误差范围以内。

要进行优化研究:1. 在 Stamper_Simulate 的对话窗口选择 Optimization。2. 设置 Desired Penetration 为 4 mm。

注意: ADAMS/View 将 4 mm 括起来在 () 中表示表达式，如果你不输入单位，ADAMS/View 使用模型中缺省的单位。

3. 设置 Model Update 为 Never。4. 选择 Apply 进行优化研究后，信息窗口出现，显示满足大4mm的

压入深度对应的曲柄的长度。


5. 据显示窗口中曲柄长度的值，注意大的压入量，回答本章小结的问题 3 。

6. 选择 OK。在 Stamper_Setup 对话窗口的值也同样更新为优化的

值。

7. 退出 ADAMS/View：

在 File 菜单，选择 Exit。在随后出现的对话窗口中选择 Exit, don’t save。


本章小结1. 使用 3 mm 的增量，你发现曲柄的长度为多少时出现首次压入？

__________________________________________________________________________________________________________

2. 在进行设计研究时，曲柄的长度为多少时导致压入？同你以前的结果相比如何？__________________________________________________________________________________________________________

3. 如果你指定需要的大压入深度为 4 mm的话，曲柄优化的长度是多少？实际上大的压入深度与预定的压入深度相差多少？__________________________________________________________________________________________________________


4. 模型中包含多少个可动部件？__________________________________________________________________________________________________________

5. 模型中包含多少个约束？__________________________________________________________________________________________________________

6. 如果你删除皮带传送带会出现什么现象？__________________________________________________________________________________________________________

2.0 ADAMS/VIEW 界面介绍

本章内容:模型对象的谱系关系

更改模型对象名字

ADAMS/View 界面

进行一次简单的仿真

存储模型

模型对象的谱系关系ADAMS/View模型谱系关系

ADAMS/View 按照下图所示的模型谱系命名对象，比如：ADAMS/View对某个几何外形命名为 .model_name.part_name.geometry_name。

要改变一个对象的上层对象，可以对此对象改名。

Model

Analyses

Measures ForcesConstraints Parts

Results Sets

Components

Markers Construction Points

Geometry

Simulations Objects More

Are not saved in model command files (.cmd)

参见: 第13章装配子系统模型

不包含在模型的CMD文件中

更改模型对象名称

ADAMS/View 中对象命名规则:

.mod

.mod.run_1

.mod.meas_1 .mod.spring_1.mod.joint_1 .mod.part_1

.mod.run_1.joint_1

.mod.run_1.joint_1.fx

.mod.part_1.mar_1 .mod.part_1.point_1 .mod.part_1.box_1

Simulations Objects More

Are not saved in model command files (.cmd)不包含在模型的CMD文件中

更改对象名称（续）

对象名称修改，模型的拓扑关系中的名称自动改变：

改名前

改名后

ADAMS/VIEW 界面

工具

箭头代表工具包

主工具窗口模型名称工作网格菜单栏

主工具窗口工具输入区域

坐标架状态栏

ADAMS/View 主窗口

进行一次简单的仿真

仿真与动画仿真是解算描述机械系统的运动方程的过程。

动画只是将前面完成的仿真结果采用图形化的方式进行回放的过程。

仿真时间周期

End Time: 仿真停止时

的绝对时刻Duration: 仿真进行的

相对时间长度

仿真输出

Step Size: 每步的时间长度Steps: 在指定的时间内输出的步数

仿真工具按钮

动画工具按钮

存储模型

存储你 ADAMS/View 模型常用的方式有如下两种：ADAMS/View 数据库文件 (.bin)

包含整个数据库，其中存储模型、仿真结果、输出曲线、用户化界面等等。

通常文件比较大。

除了MSC.ADAMS 11.0 外，都是与仿真平台相关，即不同的操作系统所存

储的文件不能互相读取。

ADAMS/View 命令文件 (.cmd)只包含模型对象及其特征。

相对来说，比较小，并且可以编辑的文本格式文件。

与仿真平台无关。

Administrator

高亮

Administrator

高亮

存储你的模型（续）

ADAMS/View database files (.bin)

ADAMS/View command files (.cmd)

存储你的模型（续）

你可以输入输出的其它文件格式：ADAMS/Solver 的模型文件 (.adm)几何外形文件 (STEP, IGES, DXF, DWG, Wavefront, Stereolithography)试验数据和表格数据文件

仿真结果文件 (.msg, .req, .out, .gra, .res).

练习 2 配气机构

问题描述使用 ADAMS/View 控制、仿真、观察并细化下面的模型：

顶杆(rod)

凸轮(cam)

摇杆(Rocker)

导轨 (大地)Guide(ground)

气门(Vavle)


模型描述此模型为一个配气机构。

凸轮在给定的速度下转动。

顶杆（连杆）相对凸轮直线移动。

摇杆相对于发动机壳体上的销轴转动。

为了保持顶杆与凸轮之间接触，弹簧始终处于受压状态。

当摇杆转动时，气门垂向运动。

气门的运动使得空气可以进入下

面的腔体内（此处未予考虑）。

顶杆

凸轮

摇杆

导轨 (大地)

气门


开始之前要注意的地方：做此练习时，要注意一下一些问题：

鼠标右键的使用。

鼠标左键单击和双击的不同功能。

在状态栏中显示的信息。

动画显示的选项。


开始练习在目录 exercise_dir/mod_02_aview_interface 下启动ADAMS/View 并读入模型命令文件 valve.cmd 。此文件中包含建立一个名为 valve 的 ADAMS/View 的命令。

在Windows 操作系统下启动 ADAMS/View :从开始菜单指向程序再指向 MSC.Software，再指向 MSC.ADAMS 2005 ，再指向 AView ，然后再指向 ADAMS – View。

在UNIX 操作系统下启动 ADAMS/View :在 MSC.ADAMS 工具条内选择 ADAMS/View 。


调入练习文件:1. 在欢迎对话窗口中选择 Import a file。2. 点击文件夹，出现 Find Directory 对话窗口。

3. 找到并选择目录mod_02_aview_interface (exercise_dir/mod_02_aview_interface)。

4. 选择 OK，出现 File Import 对话窗口。

5. 设置 File Type 为 ADAMS/View Command File (*.cmd)。6. 右键点击 File to read 文本窗口并选择 Browse，则出现 Select

File 的对话窗口。

7. 找到并选择文件 valve.cmd 再选择 Open。8. 选择 OK。


熟悉模型现在你将学习如何使用键盘上的快捷键从不同的角度观察模型，比如：放大、缩小、移动、旋转等等。

从不同的角度观察模型:1. 想要查看一下键盘上快捷键的列表，可以将光标从模型上移开，在

ADAMS/View 窗口的空白处点击鼠标的右键，就会出现一个菜单，

菜单中列出了键盘上的快捷方式。要关闭此菜单，将光标从菜单上移开并点击鼠标左键。


2. 在下面的空格上，写上执行下列不同操作的快捷方式。

旋转：

移动：

放大、缩小：

显示某一特别区域：

全模型显示：

正视图显示：

3. 按一下表示不同观察模型的不同的键，并按照状态栏内的提示进行操作。


将部件改名

现在你将对部件的名字进行修改，以使得部件的名称与问题描述中的相匹配。

随着你按照指导做练习，慢慢地会发现鼠标的右键总是会显示一系列的选择列表，而鼠标的左键则选择一个对象。

要将部件改名:1. 将光标移至一个部件上并点击鼠标的右键。（例如，将光标移至摇

杆上）。

2. 再移至 Part:PART_<x>，并选择 Rename，则对象修改名字的对

话窗口显示。

3. 在 New Name 文本窗口内输入 .valve.<part name>后再选择 OK。(比如：对于摇杆，你应当输入 .valve.rocker )。各部件的名称请参考问题描述部分。

4. 再对其它部件进行修改名字。


检查模型现在检查模型以确定模型中约束的数量和类型。检查模型是否验证正确，并回答本章小结中的问题 1 。

要确定模型中约束的类型和数量:1. 右键点击 Information 工具包。在状态栏的右侧选择Model

topology by constraints 工具，即可以显示信息窗口，可以观察模

型中以约束为顶点的拓扑结构关系。


显示的信息窗口如下图所示：

2. 注意约束的数量和类型并回答本章小结的问题 1。3. 选择 Close。


要检查模型校验是否成功：1. 再次鼠标右击 Information 工具包，并选择 Verify 工具。


显示的信息窗口如下图所示：

注意在信息窗口显示的信息表明模型校验成功。

2. 选择 Close。


仿真模型在本练习中，你将进行一次2秒100步的仿真并存储仿真的结果。

要仿真模型:1. 在主工具箱中选择 Simulation 工具。

2. 在主工具箱下面部分的区域内：

选择 Default.选择 End Time，然后在End Time下面的文本窗口内输入2.0。在 Steps下面的文本窗口内输入 100。

3. 选择 Play .4. 当仿真完成后，选择 Reset 。


要存储仿真结果:1. 从 Simulate 菜单选择进行交互式仿真工具 Interactive Controls，

则出现控制仿真的对话窗口。

2. 要以一个新的名字将上一次仿真的结果存储在数据库里，选择Save Simulation 工具。出现存储仿真结果的对话窗口。

3. 在 Name 一栏，输入仿真结果的名字，比如 first_results。4. 选择 OK.5. 关闭控制仿真的对话窗口。


仿真结果的动画回放：在本节中，你将学习如何通过动画回放的方式直观的观察仿真结果，动画回放是仿真结果的动态显示的过程。你可以使用ADAMS/View 中的工具进行动画回放，另外，你也可以使用ADAMS/PostProcessor 中的工具进行动画回放。

在图标（icons）关掉的方式下动画回放（缺省）：1. 在主工具箱内选择 Animation 工具。

2. 选择 Play 工具。

3. 动画回放结束，选择 Reset 工具。


在图标（icons）打开的方式下动画回放：

1. 在 Review 菜单，选择 Animation Controls 。则动画回放控制对

话窗口显示在屏幕上。

2. 在动画回放控制窗口对话窗口的下部选择Icons。3. 选择 Play 工具。

4. 动画回放结束，选择 Reset 工具。

5. 关闭动画回放控制窗口。


存储你的模型

现在你将存储你的模型，并使存储的文件只包含模型的部分。

要存储你的模型:1. 在 File 菜单下选择 Export。2. 设置 File Type 为 ADAMS/View Command File。3. 在 File Name 内输入valve1。4. 在 Model Name 内输入 valve。5. 选择 OK。

6. 如果你想进一步研究模型，继续下节的练习，可以不退出模型，否则，进行下一步。

7. 在 File 菜单下选择 Exit。8. 在出现的对话窗口内选择 Exit, don’t save。


可选任务：继续研究模型：

此练习主要使您熟悉 ADAMS/View 的界面，并增加应用经验。


本章小节1. 在此模型中共有多少个约束？这些约束都是什么类型的约束？

__________________________________________________________________________________________________________

2. 在一个数据库下是否可以有几个模型？__________________________________________________________________________________________________________

3. 几何外形是否是一个模型的子对象？如果不是，那么几何外形是什么对象的子对象？__________________________________________________________________________________________________________


4. 如果你正处在某一个操作的过程中而且又不知道在ADAMS/View 应该输入什么参数，那么你应该怎么做？该如何利用ADAMS/View 中

的提示功能？__________________________________________________________________________________________________________

5. 如果你有问题，并与我们的技术支持人员联系而且想要我们对你的某些检查一下，那你应该发送一个什么格式的文件给我们，是一个 .cmd 文件还是一个 .bin文件? 为什么? __________________________________________________________________________________________________________

3.0 POSTPROCESSING 界面介绍

本章内容:PostProcessing 界面简介

Animating：动画功能

Plotting：绘制曲线

Reporting：报告

更多信息，参见 ADAMS/PostProcessor 在线帮助文档。

POSTPROCESSING 界面

ADAMS/PostProcessor 有以下不同的模式:Animation：动画回放

Plotting：绘制曲线

Report：报告

Plot 3D：绘制3D曲线 (只适合于 ADAMS/Vibration 的分析结果)

例子：当你在不同的模式之间切换时，主工具箱改变，如下面几页所示。

动画回放目录窗口主工具箱显示窗口

模式

属性编辑窗口数据选取窗口

欲知更多信息，请参见 ADAMS/PostProcessor 的在线帮助。

绘制曲线模式目录窗口主工具箱显示窗口

属性编辑窗口数据选取窗口


生成报告

目录窗口主工具箱显示窗口模式


练习 3 ADAMS/POSTPROCESSOR界面

问题陈述使用 ADAMS/PostProcessor 对你前面的配气机构模型的仿真结果

进行处理、观察并修正。

顶杆(rod)

凸轮(cam)

摇杆(Rocker)

导轨 (大地)Guide(ground)

气门(Vavle)


模型描述此模型为一个配气机构。

凸轮在给定的速度下转动。

顶杆（连杆）相对凸轮直线移动。

摇杆相对于发动机壳体上的销轴转动。

为了保持顶杆与凸轮之间接触，弹簧始终处于受压状态。

当摇杆转动时，气门垂向运动。

气门的运动使得空气可以进入下面的腔体（此处未予考虑）内。


开始练习

从目录exercise_dir/mod_03_ppt_interface 下启动 ADAMS/View并输入模型命令文件 valve1.cmd。此文件为你在前面练习中所生成的文件，文件中包含建立名为 valve 的命令。

要开始练习:1. 启动 ADAMS/View。

2. 在欢迎对话窗口内选择 Import a file。3. 点击选取目录的工具。

搜索目录的对话窗口出现。

4. 找到并选择目录 mod_03_ppt_interface (exercise_dir/mod_03_ppt_interface)。

5. 选择 OK。

出现 File Import 的对话窗口。


6. 设置 File Type 为 ADAMS/View Command File (*.cmd)。7. 在 File to read 文本输入窗口内点击鼠标右键并选择 Browse。则

选择文件的对话窗口出现。

8. 找到并选择文件 valve1.cmd，该文件为你在前面练习中所生成的文件，然后再选择 Open。注意模型文件并没有在当前的工作目录下，而是在目录exercise_dir/mod_02_aview_interface内。如果你需要标准的模

型文件，可以从目录exercise_dir/mod_02_aview_interface/completed下选择命令文件 valve1_completed.cmd 即可。

9. 选择 OK。


仿真模型运行一次2秒100步的仿真，然后存储仿真结果。

要仿真模型:1. 在主工具箱内，选择 Simulation 工具。

要点: 如果你不知道什么时候将主工具箱关掉的话，你可以点击状态栏内的主对话窗工具再一次的打开主工具箱。

2. 在主工具箱的 container 内：

选择 Default.选择 End Time 并在其下面的文本窗口内输入 2.0 。在 Steps 文本窗口内输入 100。

3. 点击 Play 工具。

4. 当仿真结束时选择 Reset 工具。

5. 以名字 second_results 存储仿真结果，就与练习 2 一样。


仿真结果后处理现在你将使用 ADAMS/PostProcessor 对仿真结果进行处理。

气阀位移随时间的变化过程，ADAMS/View 建立名为valve_displacement 的测试数据。

弹簧力随时间的变化过程，ADAMS/View建立名为force_in_spring的测试数据。


要处理仿真数据：1. 在主工具箱中，选择 ADAMS/PostProcessor 工具或直接按

F8键，

进入 ADAMS/PostProcessor 。2. 在窗口下部的数据选取窗口中，从 Simulation 列选择你刚刚存储的

仿真结果的名字。

3. 设置 Source 为 Measures。4. 在 Measure 列选择 Valve_Displacement。5. 在数据选取窗口的右下角选择 Add Curves，将生成测试的数据与

时间的关系曲线。

ADAMS/PostProcessor tool


6. 在工具栏选择工具 Create a New Page 。下图所示为生成新的页面和其它页面操作的工具的名字和功能。

在 ADAMS/PostProcessor窗口的目录树内，你会发现有两个页面

7. 从 Measure 列选择 Force_in_Spring。8. 选择 Add Curves。9. 要返回到 ADAMS/View，在工具栏的右上角选择工具ADAMS/View

或直接按 F8键。

注意: 如果调整了 ADAMS/PostProcessor 窗口的尺寸，则工具ADAMS/View 可能隐藏掉，要显示此工具，可将POSTPROCESSOR的窗口扩展一下，即可以显示该工具。

Create a New Page

Delete a Page

Previous Page Next Page


处理模型的特性你将首先找到弹簧的刚度系数并将其修改为 200 lbf/foot。

要找到弹簧的刚度系数：1. 在键盘上输入小写字母 w，并在弹簧附近用鼠标画一个矩形的窗口

即可将矩形内的对象全显在屏幕上。

2. 将鼠标移至弹簧上并点击鼠标的右键，再移至 Spring:SPRING_1并选择 Info，则会显示信息窗口。

3. 注意看一下弹簧阻尼系数的大小，并回答本章小结的问题 2 。

4. 选择 Close。


修改弹簧的刚度系数为 200 lbf/foot：1. 将鼠标移至弹簧并点击鼠标右键再移至 Spring:SPRING_1 并选择

Modify。修改弹簧阻尼器力的对话窗口显示出来。

2. 在 Stiffness Coefficient 文本窗口内输入 200 (lbf/foot)。注意: 在你输入中一定要包含括号 ()内的东西，因为你是要输入组合

单位。

3. 选择 OK.4. 通过在键盘上输入小写字母 f 将整个模型全显在屏幕上。

仿真模型再运行一次 2 秒 100 步的仿真并存储仿真的结果 (名为：third_results)，一如你在本练习开始所做的那样。


将两次仿真结果的弹簧力叠加在一起现在你要做的是将两次仿真结果的弹簧力叠加在一起，以观察一下两次仿真下弹簧力的差别。

要叠加两次仿真结果:1. 从主工具箱选择工具 ADAMS/PostProcessor 。

2. 在 Simulation 列选择你刚做的仿真。

3. 设置 Source 为 Measures.4. 从 Measure 列选择 Force_in_Spring。5. 在 Independent Axis项确认 Time 被选了。

6. 选择 Add Curves。注意：数据选取窗口中的设置如下页图所示。



获得曲线的统计数据现在你将学习使用在线帮助找到如何获得曲线的统计数据，然后再获得曲线 force_in_spring 的各种统计数据。

要使用在线帮助知道如何获得曲线的统计数据：1. 在 ADAMS/PostProcessor 下的 Help 菜单，选择

ADAMS/PostProcessor Help。2. 在 Plot 选择 Displaying Plot Statistics。3. 使用曲线统计工具找出第二次仿真中 Force_in_Spring 的大值。

4. 找到大值后，回答本章小结中的问题 3 。


修改曲线图现在你将修改曲线图，使得图上的信息的可读性更好一些。

要给曲线图附一个标题：1. 在目录树窗口，点击 page_2 上的 + 号将其展开。

2. 再展开 plot_2。3. 选择 title。4. 在目录树窗口下面的属性编辑窗口中，清除当前的标题 valve，并

输入标题 Spring Force vs. Time。5. 然后点击键盘上的 Enter键。

要给纵坐标轴加上 Spring Force (lbf):1. 在目录树窗口，选择 vaxis。2. 在属性编辑窗口中选择 Labels 项。

3. 将标题改为 Spring Force (lbf)。


要修改相关图例中的文字及其位置：1. 在目录树窗口选择 curve_1。2. 在下面的属性编辑窗口中将 Legend 文本内容更改为

k=100(lbf/foot)。3. 将 curve_2 下图例的内容修改为 k=200(lbf/foot)。4. 在目录树窗口内，选择对象 legend_object。5. 在属性编辑窗口内设置 Placement 为右上角（ Top Right）。


添加动画ADAMS/PostProcessor 使你可以在显示曲线的同时显示动画。在

这一节中，你将学习如何在你的显示页面上加上动画，你也可以运行动画并观察一下曲线图中数据结果的变化情况。

要在你现在的页面上加上动画：1. 在目录树窗口，选择 page_2。2. 将鼠标移至工具包 Page Layout 上并点击鼠标右键打开此工具包并

通过鼠标左键选择将页面分为左右两个窗口的工具 Split Screen ，即可以将页面分为左右两个窗口。

Split Screen


3. 通过将鼠标移至新开窗口内并点击鼠标右键从弹出窗口中选择 Load Animation ，这样可以将此窗口设为动画窗口。

4. 在数据导航器 Database Navigator内选择一个你想要显示动画的仿

真结果的名称。

5. 选择 OK。


观察动画结果要观察仿真结果的动画：

使用主工具栏内的各种工具改变屏幕上观察模型的角度。下图所示为可以使用的各种工具，你可以试一下各种可以使用的工具，比如：旋转模型、放大/缩小模型和移动模型等等。

SelectDynamic Rotate

Dynamic TranslateCenter

View ZoomView Fit

Front View


要显示一下仿真结果的动画：你可以使用视窗上的主工具栏里的工具，又可以使用在数据选取窗口中的工具对你的模型的仿真结果进行动画显示，试一下 Play 和pause 等工具。

Reset Animation

Play Animation BackwardPause Animation

Play Animation

Record Animation


修改你的动画图形显示设置

要修改你的动画图形显示设置：

1. 在数据选取窗口 dashboard中选择 View 项。

2. 试一下各种可以使用的选项。

要改变凸轮的颜色：

1. 在目录树窗口treeview内，通过点击 + 号显示模型对象下面的内容。

2. 选择 cam。

3. 在属性编辑窗口中设置 Color 为 Coral。


要放大动画显示过程中表示力的几何外形：

1. 在菜单 Edit 下选择 Preferences。则出现PPT Preferences 对话窗

口。

2. 在 Force Scale 文本窗口内输入大于 50 的数值然后选择 Save。注意：在关闭对话窗口以前，确认一定储存了你的修改，如果你没

有储存，你的修改就不会起作用。

3. 选择 Close.要将视图从填充模式改为线图模式：

在主工具箱内，选择 Wireframe/shaded 工具。

现在你可以对你的模型进行动画回放，注意观察反作用力的位置和

方向。


储存你的模型欲储存模型

1. 退回到 ADAMS/View。

2. 储存模型并退出 ADAMS/View。


本章小结1. 阀门的质量是多少？该质量是基于什么方式定义的？

__________________________________________________________________________________________________________

2. 你刚打开模型时弹簧的阻尼系数是多大？__________________________________________________________________________________________________________

3. 当弹簧的刚度系数为 200 lbf/foot 时弹簧的大载荷是多大？__________________________________________________________________________________________________________

4.0 部件和坐标系

本章内容：坐标系

部件坐标系

坐标系标记点

部件和几何外形之间的关系

部件、几何外形和标记点

ADAMS/View 中部件的类型

部件的质量和转动惯量

测试

坐标系

坐标系（coordinate system ）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 (续)

坐标系的类型Global coordinate system (GCS)：全局坐标系

属于大地部件。

定义整个模型的绝对参考点（0，0，0）和坐标轴的方向，用来生成其它

的局部坐标系。

Local coordinate systems (LCS)：局部坐标系

Part coordinate systems (PCS)：部件坐标系

Markers：坐标系标记点

部件坐标系

部件坐标系 (PCS)的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

部件坐标系的位置和方向通过相对于GCS的位置和方向来定义。

初始生成时，每个可动部件的PCS与GCS的位置和方向相同。

坐标系标记点(Marker)

坐标系标记点的定义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。

其位置和方向可以相对于GCS和PCS的位置和方向角度来定义。

Administrator

高亮

坐标系标记点(续)

坐标系标记点的定义(续)当需要一个唯一的位置，比如：

一个部件质心的位置。

几何外形的定位点。

当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。

约束的方向。

施加载荷的方向的定义。

在 ADAMS/View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GCS来定义的。

部件和几何外形之间的关系

部件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：

质量

转动惯量

初始的位置和方向 (PCS)初始的速度

几何外形为了可视化的效果加在可动部件上，比如：

长度

半径

宽度

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，而碰撞力的定义需要依据几何外形来确定碰撞力的大小，有关这个问题，我们将在 Hatchback IV 部分进行讨论。

部件和几何外形之间的关系(续)

.model_1.UCA.cyl_1 (Geometry)

.model_1.UCA.sphere_1 (Geometry)

.model_1.UCA (Part)

部件、几何外形和标记点

MSC.ADAMS中对象的依存关系要理解ADAMS/View中部件、几何外形和标记点之间的关系，有必

要先了解下图所示的对象之间的依存关系：

Marker.mod.pend.mar_2

Marker.mod.pend.mar_1

Geometry.mod.pend.cyl

Marker.mod.pend.cm

Geometry.mod.pend.sph

Part.mod.pend

Model.mod

mar_1

cyl

cm sph

mar_2

部件、几何外形和标记点(续)

单摆

ADAMS/VIEW中部件的类型

刚性体(Rigid body)可以运动，具有六个自由度

具有质量和转动惯量等力学性质

不能变形

弹性体(Flexible body)可以运动

具有质量和转动惯量等力学性质

受到外力时会产生变形

点质量(Point mass)可以运动，但只有三个自由度

具有质量，但不考虑几何外延

大地(Ground part)每个模型中必须存在，且在进入ADAMS/View 后系统会自动生成

定义绝对坐标系(GCS)及坐标原点，并且在仿真过程中始终静止不动

在计算速度和加速度时起着惯性参考坐标系的作用

部件的质量和转动惯量

质量和转动惯量性质ADAMS/View 只对三维的刚性体自动地计算其质量和转动惯量性质

ADAMS/View 依据该部件的几何体积和密度或材料计算该部件的总

质量和转动惯量

你可以手工改变部件的这些性质

ADAMS/View 相对于一个代表部件质心的标记点(cm)来定义部件的

质量和转动惯量，该标记点的三个坐标轴代表该部件转动惯量的三个主惯性轴，因此定义转动惯量Ixx, Iyy, Izz

你可以修改该坐标系的位置和方向。

部件的质量和转动惯量(续)

Part 1

cm marker

cm marker (shifts as new geometry is added to the part)

Part 1

测试

MSC.ADAMS中的测试代表你想要在仿真过程中关注的一些量，比如：

某部件上一点的位移、速度、加速度

约束反力

两个物体之间的夹角

其它使用用户函数定义的数据结果

在仿真过程中捕捉不同时刻点的测试值数据

测试(续)

在对象中可以直接定义的测试对于模型中的部件、载荷和约束可以直接建立一些测试，如：

练习 4 – 下落的石块

问题描述找到一个石块下落 1 秒后的位移、速度和加速度，该石块的初始速度为 0 ，只受重力作用。


练习开始首先在目录 exercise_dir/mod_04_falling_stone下启动ADAMS/View并建立一个模型。在该目录下运行 ADAMS/View 可以保证所有的数据文件都存储在那个目录下。

要开始练习：1. 启动 ADAMS/View。

2. 在出现的 Welcome 对话窗口内：

在标题 How would you like to proceed 下选择 Create a new model将目录设为 exercise_dir/mod_04_falling_stone模型的名称为 projectile。注意 Gravity 是 Earth Normal (-Global Y)注意 Units 使 MMKS - mm, Kg, N, s, deg。

3. 选择 OK.


建立石块（stone）使用工具 Sphere 生成一个球心在坐标原点半径为 50 mm 的石块（Stone）部件。你需要将部件的名称改为stone并设置其质量为 1 kg。

要建立石块：1. 在生成球体时要显示坐标值，这样你可以知道其尺寸，从菜单 View 下选择

Coordinate Window。

2. 将光标移至主工具箱内 Rigid Body 工具包内点击右键，然后选择工具Sphere 。

3. 按照状态栏内的提示先选择球心在坐标原点然后移动鼠标直至生成一个半径为 50 mm 的球体。


要将该部件改名为 stone：1. 将光标移至该球体，点击鼠标的右键，在出现的窗口内指向 Part:PART_2然

后选择 Rename。2. 在 New Name 文本窗口内，输入 .projectile.Stone，然后选择 OK。

要将该部件的质量设置为 1 kg：1. 将光标移至该球体，点击鼠标的右键，在出现的窗口内指向 Part:Stone，然

后选择 Modify。2. 在 Define Mass by 文本窗口内，选择 User Input。3. 如果出现警告的信息窗口，现在 Close。4. 在 Mass 一栏内输入 1.0。5. 选择 OK。


对下落的石块生成测试

要计算石块质心点在ŷg方向即垂直方向的位移、速度和加速度，你将生成三个对部件对象的测试，你将设置测试为 Y 方向的测试。

要计算石块在 ŷg 方向的位移：

1. 将光标移至该球体，点击鼠标的右键，在出现的窗口内指向 Part:Stone，然后选择 Measure。

2. 在 Measure Name 一栏输入 displacement。3. 设置 Characteristic 为 CM position。4. 设置 Component 为 Y。5. 选择 Create Strip Chart。6. 选择 OK。

出现一个测试的曲线图。曲线图中是空的，因为你需要运行一次仿真，以便 ADAMS/View 能够有必要的信息生成曲线。


要计算石块在 ŷg 方向速度的测试：

1. 右键点击 stone, 然后选择 Measure。2. 在 Measure Name 一栏内输入 velocity。3. 设置 Characteristic 为 CM velocity。4. 设置 Component 为 Y.

5. 选择 Create strip chart。6. 选择 OK.

要计算石块在 ŷg 方向加速度的测试：

按照上面的指导，除了在 Measure Name 一栏内输入acceleration 和 Characteristic 为 CM acceleration。


校验模型

现在你将校验你的模型。当你校验模型时， ADAMS/View 将检查错误的初始

条件，比如：不一致的约束，未约束的部件或在动力学系统中无质量的部件并给出模型中可能出现问题的警示。

要校验模型:1. 在状态栏的右下角，右键点击 Information 工具包并选择工具

Verify 。

2. 在出现的信息窗口内，检查一下模型已经被成功的校验。



设置并运行一次仿真

现在你需要将显示区域放大以便在仿真时下落的石块清晰可见。然后进行一次 1 秒 50 步的仿真。

要放大显示区域：

1. 现在选择工具以在工具箱内显示控制视图的工具。

2. 选择工具 Zoom , 并在视窗内点击左键再拖动光标直至整个工作网格全

部可见为止。

3. 选择工具 Translate , 并拖动整个工作网格到屏幕的顶部。


要运行 1 秒 50 步的仿真:1. 在主工具箱内选择工具 Simulation .

2. 在 End Time 一栏内输入 1.0 ，在 Steps 一栏内输入 50.3. 选择工具 Play .

随着石块的下落， ADAMS/View 同时显示相应的位移、速度和加速度

的数据及曲线图显示。

4. 当仿真结束，通过选择工具 Reset 将模型复位至初始的输入位置或设计

位置。

5. 动画回放仿真结果，无须再进行仿真。


找出位移、速度和加速度的值

现在你将利用 ADAMS/PostProcessor找出石块下落 1 秒后的位移、速度和加速度。

要运行 ADAMS/PostProcessor:在曲线图 .projectile.displacement内空白处点击鼠标右键，指向 Plot:scht1 ，然后选择 Transfer to Full Plot。出现的ADAMS/PostProcessor 的窗口替代 ADAMS/View 窗口。

要找出石块的位移值:1. 在 ADAMS/PostProcessor 窗口内，在主工具栏内选择工具 Plot Tracking 。

2. 因为你想要知道 1 秒时的结果，将光标移至曲线的终点处。

3. 在这工具栏下面的区域内， X 栏内显示为 1。注意 Y 栏内的数值，该数值即为你的

答案。

4. 将该值与本练习后面的理论解进行比较。

5. 用此值回答本章小结中的问题 1 。


要找出石块下落 1 秒后的速度：

1. 选择 Surf。选择该功能可以让你无须使用 Add Curves button 就可以快速

浏览各数据曲线。

2. 设置 Source 为 Measures。3. 从 Measure 列选择 velocity。4. 因为你想要知道 1 秒时的结果，将光标移至曲线的终点处。

5. 在这工具栏下面的区域内， X 栏内显示为 1。注意 Y 栏内的数值，该数值

即为你的答案。




要找出石块下落 1 秒后的加速度：

1. 设置 Source 为 Measures。2. 从 Measure 列，选择 acceleration。3. 要显示加速度曲线，选择 Surf。4. 因为你想要知道 1 秒时的结果，将光标移至曲线的终点处。

5. 在这工具栏下面的区域内， X 栏内显示为 1。注意 Y 栏内的数值，该数值

即为你的答案。



8. 要退回到 ADAM/View 界面，选择工具 ADAMS/View 。


存储你的模型

现在存储你的模型，此文件只包含模型信息，你将在下面的练习中使用此模型。

提示: 存储为一个 CMD文件。

要存储你的模型:1. 在 File 菜单内选择 Export 然后选择 OK。

2. 如果你想进一步研究该模型，如下节建议那样，可以不退出模型，否则进行下一步。

3. 退出 ADAMS/View。


可选任务

在进行下面这些练习之前存储你的模型而不要在作完练习后再存储，因为你要在后面的练习中使用该模型。如果你一定要存储模型，建议换一个名字存储。

改变一下石块的质量，看看结果有什么不同：

1. 将石块的质量变为 2 kg。2. 仿真模型。

3. 将此结果与石块的质量为 1 Kg的结果进行比较。

4. 质量改变是否影响位移、速度和加速度？

5. 测试石块的动能（ kinetic energy ）。这些结果与质量有关系么？

K.E. = (1/2)m*v2



本章小结1. 石块下落 1 秒钟后的位移是多少?

__________________________________________________________________________________________________________

2. 石块下落 1 秒钟后的速度是多少? __________________________________________________________________________________________________________

3. 石块下落 1 秒钟后的加速度是多少? __________________________________________________________________________________________________________


4. 在 MSC.ADAMS 中，什么建模对象在定义部件、约束、载荷和测试时为常用？__________________________________________________________________________________________________________

5. 大地部件为什么要自动生成?__________________________________________________________________________________________________________

6. ADAMS/View 能够自动的计算具有二维几何外形的部件的质量性质么？__________________________________________________________________________________________________________


MSC.ADAMS 结果

1 秒后的位移 = -4903.3 mm1 秒后的速度 = -9806.6 mm/sec1 秒后的加速度 = -9806.6 mm/sec2


理论解

s = ½ (at2) = 4903.325 mmv = at = 9806.65 mm/seca= g = 9806.65 mm/sec2

KE = (1/2)*1kg *(9806.65mm/sec)2 = 4.8085e7(kg*mm2/s2)conversion to N: 1 N = 1 (kg*m/s2)KE = 4.80852e7[(kg*mm/s2)(1m/100mm)]*mm = 48085.2 N*mm

其中:s = Distance (mm)a = Acceleration (mm/sec2)t = Time (sec)v = Velocity (mm/sec)m = mass (kg)

5.0 初始条件和运动点轨迹

本章内容部件的初始条件

初始速度

运动点轨迹

部件运动的初始条件

初始位置和方向模型中所有的部件（其部件坐标系）的设计位置定义它们的初始的位置和方向。

你可以使一个部件的位置和方向固定，这样的话，在装配分析过程中其位置和方向保持不变（后面章节专门讲述）。

初始速度

初始速度在 MSC.ADAMS中，一个部件的初始运动(在 t = 0 时刻)按照下面的程序框图确定:

运动点轨迹

运动点轨迹的定义在动画回放过程追踪一个标记点位置。

能够用来直观的显示运动过程中两个部件之间是否有干涉发生？。

运动点轨迹的例子抛射球体的弹道

练习 5 – 弹道轨迹

问题描述一个石块，发射角度为60º，以 6 m/s 的速度发射着陆，计算射程, R。如下图所示。


模型描述在本章中，你使用练习 4 – 下落的石块中所建立的模型。


练习开始开始本练习，输入你在前面一章中所生成的模型。

要开始练习:1. 在 Welcome 对话窗内标题 How would you like to proceed 的下面选择 Import a

file。2. 设置目录为 exercise_dir/mod_05_projectile。在此目录下运行 ADAMS/View 将存储

所有的数据文件在该目录下。

3. 选择 OK。

4. 找到并选择你在前面练习中所生成的模型文件 projectile.cmd。注意该模型文件并不在当前目录下，而在目录 exercise_dir/mod_04_falling_stone。如果你需要一个该模型的标准文件，可以输入目录exercise_dir/mod_04_falling_stone/stone_completed 下的文件stone_completed.cmd。

5. 选择 OK.


建立基准平面

在本章中，你将使用工具 Box 。该基准平面的尺寸如下：

Length: 3500 mmHeight: 100 mmOn ground

在建立该基准平面之前，你需要先设置工作网格大小 4000 mm x 3000 mm及网格间距为50 mm ，并设置显示，使屏幕上显示完整的工作网格。


欲设置显示:1. 从 Settings 菜单中选择 Working Grid。2. 在 Size: X 一栏内输入 4000。3. 在 Size: Y 一栏内输入 3000。4. 在 Spacing 一栏内输入 50 然后选择 OK。

5. 在键盘上输入小写字符 z 然后点击鼠标左键并拖拉光标以放大视图区域，直

至可以看到整个工作网格为止。


欲建立基准平面:1. 打开坐标窗口 (从 View 菜单选择 Coordinate Window).

2. 在主工具箱，将光标移至 Rigid Body 工具包上点击鼠标右键打开工具包并选择工具 Box 。

3. 选择或输入下列参数：

选择 On Ground.

设置 Length ，并在 Length 一栏内输入 3500 mm。

选择 Height 和 Depth 选项，并在 Height 和 Depth 栏内输入 100 mm。

4. 使用鼠标选择该基准平面的角点坐标为 0, -150, 0，如下页图所示。


显示正视图，石块（小球）应该在该基准平面的左上角处。


设置初始速度

现在设置石块的速度初始条件如下：

Vx0 = 6000*cos(60o) = 3000 mm/secVy0 = 6000*sin(60o) = 5196 mm/sec

要设置初始速度:1. 在主工具箱内选择工具 Select 使模型复位。

2. 将光标移至石头上点击鼠标右键并指向 Part:Stone然后选择 Modify。3. 设置 Category 为 Velocity Initial Conditions。4. 在 Translational velocity along 下选择 X axis并在 X axis 一栏内输入

(6*cos(60d)(m/sec)) 或 (3000(mm/sec))。5. 在 Translational velocity along 下选择 Y axis并在Y axis一栏内输入

(6*sin(60d)(m/sec)) 或 (5196(mm/sec))。6. 选择 OK。

生成弹道轨迹的测试

下一步，生成一个部件对象的测试以计算石块抛出后质心点的水平位移xg 。

要生成该测试:1. 右击石块并指向 Part:Stone 然后选择 Measure。2. 在 Measure Name 一栏内输入 R_displacement。3. 设置 Characteristic 为 CM position。4. 设置 Component 为 X。5. 选择 Create Strip Chart。6. 选择 OK。



运行仿真

运行 1.5 秒采样步长为 .02 的仿真。

要运行仿真:1. 在主工具箱内选择工具 Simulation 。2. 在 End Time 一栏内输入 1.5。3. 在 Step Size text box enter 0.02。4. 选择 Play。

ADAMS/View 将进行仿真并显示相应的曲线数据和曲线图。

5. 仿真结束选择工具 Reset 。


找到射程 R使用动画回放工具确定石块落地，即小球与基准平面相接触的时间，使用此值回答本章小结中的问题1。

要找到射程 R :1. 在主工具箱内选择工具 Animation 。

2. 选择工具 Play 。3. 当石块与基准平面相接触时选择工具 Stop 。

4. 使用单步前进 Step Forward 和 Step Backward 工具以得

到石块与基准平面相接触准确的时间点。

5. 注意石块与基准平面接触的时间（时间显示在ADAMS/View 窗口内左上角）。

6. 选择工具 Select 。


生成运动点轨迹

生成运动点轨迹以便观察动画过程中的弹道轨迹。

要生成运动点轨迹:1. 从 Review 菜单选择 Animation Controls。

动画回放控制对话窗口出现。下面生成运动点轨迹的步骤都在此对话窗口内

完成。

2. 选择 Icons.

3. 设置 No Trace 为 Trace Marker。4. 在出现的空输入栏内点击鼠标右键并选择 Marker 然后再选择 Browse。5. 在 Database Navigator 内选择 Stone.cm。

6. 注意标记点的名字显示在该栏内，然后选择工具 Play 。

7. 关闭动画回放控制对话窗口。

Administrator

高亮


找到水平位移

在 ADAMS/PostProcessor 中使用数据跟踪工具得到相应前面确定的时刻的水平位移，用此值回答本章小结中的问题 2 。

要找到水平位移:1. 在曲线图 R_displacement 内的空白处点击鼠标右键并指向 Plot:

scht1 然后选择 Transfer to Full Plot。出现的ADAMS/PostProcessor 窗口替代 ADAMS/View的窗口。

2. 选择工具 Plot Tracking 。

3. 因为你想要知道石块与基准平面接触时刻的水平位移，在曲线图上移动光标直到 X 栏内的数值等于石块与基准平面接触的时刻为止。

4. 注意位移 Y 的值，以此值回答本章小结中的问题 2 。




存储模型

存储你的模型，使用该种存储方式的文件中不仅仅包含模型的信息，同时也包含仿真结果和生成的曲线图。

要存储模型:1. 从 File 菜单选择 Save Database As。2. 在 File Name 一栏内输入 projectile 然后选择 OK。

ADAMS/View 生成一个二进制格式的文件，该文件中不仅仅包含模型的信

息，同时也包含仿真结果和生成的曲线图。

3. 如果你想进一步研究该模型，如下节建议那样，可以不退出模型，否则进行下一步。



可选任务

在进行下面这些练习之前存储你的模型而不要在作完练习后再存储。如果你一定要存储模型，建议换一个名字存储。

要在动画回放过程中跟踪石块:1. 显示石块。

2. 从 Review 菜单选择 Animation Controls。现改变动画回放过程中的参考坐标系。

3. 在动画回放控制对话窗口内改变 Fixed Base 为 Base Part 选择你想要固定

摄像头的部件。

4. 进入 ADAMS/View 的在线帮助并浏览一下动画回放控制对话窗口其它可以

使用的功能。


本章小结1. 在什么时间石块与基准平面相接触?

____________________________________________________________________________________________________________________

2. 在问题描述中，射程, R, 是多少? ____________________________________________________________________________________________________________________

3. 如果一个部件的初始速度与系统中约束发生矛盾时，在 ADAMS 进行仿真时那一个条件优先？____________________________________________________________________________________________________________________

4. 要将石块变成一个单摆模型需要做哪些必要的修改？__________________________________________________________________________________________________________________________________

练习 5 – 弹道轨迹MSC.ADAMS 结果

R = 3180 mm (可能有几个因素会导致出现不同结果，通常情况下与解算步长有关)

理论解：射程 R 的理论解如下：

6.0 约束

本章内容:约束

约束中标记点的使用

自由度 (DOF)约束的初始条件 (ICs)一个小球沿着斜面无滑动滚动下去，你将使用什么约束？

角度测试

约束

约束的定义限制部件之间的相对运动。

表示理想化的连接关系。

从系统中移去或者转动或者移动的自由度。

约束的例子

约束中标记点的使用

MSC.ADAMS 中的约束方程在 ADAMS/Solver 中约束表示为代数方程.这些方程以两个标记点之间的关系来描述.约束参数，是指两个标记点，分别为： I 和 J 标记点, 定义位置、方

向和连接的部件。

第一个标记点, I 标记点, 是固定在第一个部件上。

第二个标记点, J 标记点,是固定在第二个部件上。

约束中标记点的使用(续)

MSC.ADAMS 中约束的涵义

自由度 (DOF)

约束和 DOF在机械系统仿真 (MSS) 中每一个自由度对应于至少一个运动学意义上的方程.一个在三维空间完全自由浮动的刚性体有六个自由度.约束依据其约束类型移去一个或多个自由度。

自由度 (DOF)(续)

系统自由度 (DOF) 的计算ADAMS/View 通过格瑞伯勒 (Gruebler) 公式估算系统的自由度数：

ADAMS/View 也在检查下面各种情况后再给出系统实际的自由度数：

每个约束连接的部件是否合适。

每个约束指定的方向是否正确。

每个约束所移去的自由度（或移动的或转动的）。

系统中存在的冗余约束。

参见：附录 A 中各约束所移去的自由度。

∑=

⋅−

⋅=

typeiaint)]DOF(Constr#sConstraint[#

DOF/part)partsmovableof(numberDOFSystem

约束铰链的初始条件 (ICs)

约束初始条件你可以指定回转副、移动副和圆柱副( revolute, translational, 和cylindrical joints) 的位移和速度的初始条件。

ADAMS/View 在进行仿真时使用这些约束中所指定的初始条件，而

忽略加在约束上其它的力。

如果你不指定约束的初始条件， ADAMS/Solver 在进行仿真时根据

加在约束上的其它力来计算约束所连接的部件的初始条件。

问题: 如果模型中所定义的约束的初始条件与部件的初

始条件不一致的话，会怎样呢？

固执约束 (GCON)

允许你定义完整的固执约束和非完整的固执约束。

用户定义的只在C++ Solver中支持的约束。

对一个模型定义的单一约束方程。

固执约束以 FUNC = 0 的方式定义，可使用ADAMS C++ Solver 中任何的仿真过程的函数来定义 FUNC.

固执约束 (GCON) 的例子

例子

一个球铰, JOINT/1, SPHERICAL, I=1,J=3, 可以通过下面三个固执约束来替代:

GCON/1, I=2, FUNC=DX(2,3)GCON/2, I=2, FUNC=DY(2,3)GCON/3, I=2, FUNC=DZ(2,3)

I 标记点被用来作为你想要测试约束反力的标记点。

一个小球沿着斜面无滑动滚动下去，你将使用什么约束？

几何外形合并（Merge）

将多个几何外形附与一个部件的方法使用固定副（Fixed）约束几何对象。

几何外形合并（Merge）(续)在一个已经存在的部件上增加新的几何外形。

注意: 相对于将多个部件“固结”在一起的方式而言，ADAMS/Solver 对于将多个几何外形合并在一个部件上的方式则更为好些。

问题: 当你合并的几何外形有交叠的情形下怎么办？

角度测试

角度测试的定义: 通常用于测试一个内角, θ:两个矢量之间的夹角

通过三个标记点来定义

在整个仿真过程起作用

角度测试(续)

注意:用于角度测试的单位是当前 ADAMS/View 所用的角度单位 (度，degrees 或弧度，radians).角度的符号 (+/-) 是由起始值定义为正来定义的。

练习 6 – 单自由度摆

问题描述找到一个杆件在垂直平面内相对于 A 点转动的初始反作用力，给定初始角位移 (θ0) 和初始角速度 (θ0) 。另外，找到单摆的摆动频率。


开始练习

首先你在目录 exercise_dir/mod_06_pendulum 启动ADAMS/View ，然后生成一个新模型。

要开始练习并生成一个新模型:启动 ADAMS/View:

设置目录为： exercise_dir/mod_06_pendulum。

生成一个名为 pendulum的新模型，设置 Gravity 为 Earth Normal (-Global Y)，设置Units 为 MMKS - mm, Kg, N, s, deg。


建立单摆的连杆

现在，使用下面的参数建立单摆的连杆部分：

Width: 20 mmDepth: 27.5mmEndpoints: (0, 0, 0) and (450, 0, 0)


要建立单摆的连杆:1. 激活坐标窗口。

2. 在主工具箱，在 Rigid Body 工具包上点击鼠标的右键然后选择工具Link 。

3. 输入或选择下面的参数：

选择 New Part.选择 Length，并在 Length 一栏内输入 450 mm然后点击 Enter键。

选择 Width，并在 Width 一栏内输入 20 mm 然后点击 Enter键。

选择 Depth，并在 Depth 一栏内输入 27.5 mm 然后点击 Enter 键。

4. 使用鼠标，先选择 0, 0, 0 作为一个端点，再选择 450,0,0 作为另外一个端点。

提示: 可以使用工具 Location Event (在屏幕上模型以外的地方点击鼠标的右键) 帮助你选择端点，当你在屏幕上模型以外的地方点击鼠标的右键后，就会在ADAMS/View窗口的右下角出现 Location Event 窗口，直接在该窗口内输入坐标，然后点击 Enter键即可。


建立小球外形

下一步，使用下面的参数建立单摆的小球外形：

Add to PartRadius: 25 mmCenterpoint: 450, 0, 0


要建立小球外形:1. 从主工具箱，在 Rigid Body 工具包上点击鼠标右键然后再选择 Sphere .

2. 输入或选择下列参数：

选择 Add to part.选择 Radius 并在 Radius 一栏内输入 25 mm，然后点击 Enter键。

3. 使用鼠标选择 PART_2，即连杆，作为要添加几何外形的部件。

4. 使用鼠标选择 450,0,0 作为位置。


给单摆重名名

现在你将单摆的名字从 PART_2 改为 Pendulum。

要给单摆重名名:1. 在 link上点击鼠标右键再指向 Part:PART_2，然后选择 Rename。

显示给对象改名的对话窗口。

2. 在 New Name 一栏内输入 .pendulum.pendulum，然后选择 OK。


设置单摆的质量

现在将单摆的质量设置为 2 kg，再将三个转动惯量 (Ixx, Iyy, Izz) 设为 0，并

改变质心标记点的位置。

要设置单摆的质量:1. 在单摆 pendulum上点击鼠标右键再指向 Part: pendulum,然后再选择

Modify。2. 设置 Define Mass by 为 User Input。3. 在 Mass 一栏内输入 2.0。4. 在 Inertia (Ixx, Iyy, Izz) 栏内输入 0。5. 在 Center of Mass Marker 一栏内点击鼠标右键并指向

pendulum.pendulum.cm 然后选择 Modify。


6. 在修改标记点的对话窗口内 Location 一栏内输入 450, 0, 0。7. 选择 OK ，再选择 OK 。

此时会出现信息窗口 (Message Window) ，在该窗口中会出现一条警告的信

息，读一下该信息。

8. 选择 Close 关闭信息窗口 ( Message Window) 。

现在你的模型如下图所示 (填充描式):

建立转轴在这部分，你将通过建立回转副在位置 A 处定义大地和单摆之间的转轴，如前面图所示，并将其改名为 Pivot。

要建立转轴:1. 在主工具箱，在约束工具包 Joint 上点击鼠标右键再选择添加回转

副的工具 Revolute joint 。

2. 在下面的区域内选择 2 Bod-1 Loc 和 Normal to Grid。3. 选择单摆 pendulum 作为第一个部件 (first body)。4. 选择 ground 作为第二个部件 (second body).5. 选择 0, 0, 0 作为约束的位置。


Joint stack tool


要将约束改名:1. 在回转副 (revolute) 上点击鼠标右键再指向 Joint:JOINT_1然后再选择

Rename。2. 在 New Name 一栏内输入 .pendulum.pivot 并选择 OK。


生成测试

对约束 (joint) 对象生成两个测试，以跟踪在转轴上力，这两个力为在绝对坐标系 xg和 ŷg 方向的分量。

要生成测试:1. 在约束 pivot 上点击鼠标右键再指向 Joint:pivot 然后选择 Measure。2. 在出现的对话窗口内：

在 Measure Name 一栏内输入 pivot_force_x。设置 Characteristic 为 Force，并选择 X 分量。

确认 .pendulum.MARKER_4 和 Create Strip Chart 被选。

选择 Apply。

此后会出现一个曲线窗口，显示仿真和动画过程中横向力随时间的变化曲线。

3. 在对话窗口内：

在 Measure Name 一栏内输入 pivot_force_y。设置 Characteristic 为 Force并选择 Y 分量。

确认 .pendulum.MARKER_4 和 Create Strip Chart 被选。

选择t OK。

此后会出现另一个曲线窗口，显示仿真和动画过程中垂向力随时间的变化曲线。


生成一个参考标记点

在大地上定义一个标记点，用于你将在后面定义角度测试的参考点。此次不使用点击鼠标右键的方式对其改名，而是要使用 Edit 菜单。

要生成一个参考标记点:1. 在主工具箱，在生成刚体的工具包 Rigid Body上点击鼠标右键再选择生成

标记点的工具 Marker 。

2. 在参数栏内确认 Add to Ground 和 Global XY 被选。

3. 使用鼠标选择 450, 0, 0 作为该标记点的位置。

4. 此时该标记点仍然处于被亮显状态，从 Edit 菜单选择 Rename。5. 在 New Name 一栏内输入 .pendulum.ground.angle_ref 并选择 OK。


生成角度测试

现在生成一个角度测试以跟踪单摆在摆动过程中的角位移，θ。

要生成角度测试:1. 从 Build 菜单选择 Measure 再选择 Angle 然后再选择 New。

2. 在 Measure Name 一栏内输入 pend_angle。3. 在 First Marker 一栏内点击鼠标右键并选择 Marker 然后再选择 Pick。4. 在屏幕上选择一个在单摆端点的标记点（比如：cm 标记点）

提示: 可以在单摆的端部点击鼠标的右键再选择 cm 标记点。

5. 在 Middle Marker一栏内点击鼠标右键并选择 Marker 然后再选择 Pick。6. 选择在转轴处的一个标记点。


7. 在 Last Marker一栏内点击鼠标右键并选择 Marker 然后再选择 Pick。8. 选择单摆端部大地上的标记点 (此标记点即为你在前面所生成的标记

点 .pendulum.ground.angle_ref )。

注意: 由于标记点 .pendulum.ground.angle_ref 和 cm 标记点重合，因此测试的初始值应为 0 。

9. 选择 OK。


设定约束的初始条件

你将按照下面设定约束的初始条件：

位移初始条件 θ0 = 30º速度初始条件 θ

.0 = 300º/sec

要设定约束的初始条件:1. 在约束 pivot 上点击鼠标右键再指向 Joint:pivot 然后再选择 Modify。2. 选择 Initial Conditions。

3. 在约束初始条件对话窗口中：

选择 Rot. Displ 并在 Rot Displ. 一栏内输入 -30。

选择 Rot. Velo. 并在 Rot Velo. 一栏内输入 -300。

4. 选择 OK ，再选择 OK 。


校验模型

在运行仿真之前，首先校验模型。

要校验模型:1. 选择 Verify 工具 (在状态栏，右键点击 Information 工具包 ).

会出现如下图所示的信息窗口：

你同时会受到一条警告的信息，告诉你约束的初始条件与你的设计

位置不一致。这正是我们想要的结果。



仿真你的模型

运行一次 2 秒钟的仿真。

要仿真你的模型:就像练习 3 那样，运行一次 2 秒 100 步的仿真。


确定绝对分量

确定转轴处初始反力的绝对分量 (x, y)。用此值回答本章小结中的问题 1 。

要确定绝对分量:1. 在曲线图 pend_angle 的空白处点击鼠标右键再选择 Plot: scht1再选择

Transfer to Full Plot。出现ADAMS/PostProcessor 窗口并替代 ADAMS/View的窗口。

2. 选择工具 Plot Tracking 。

3. 将光标移至曲线 t =0 处。

4. 在主工具栏下面的区域，注意 Y 栏的值。

5. 在数据生成窗口内选择 Clear Plot。6. 设置 Source 为 Measures。7. 在 Measure 列选择 pivot_force_x。8. 选择 Surf。


9. 将光标移至曲线 t =0 处。

10. 在主工具栏下面的区域，注意 Y 栏的值。

11. 在 Measure 列选择 pivot_force_y。12. 将光标移至曲线 t =0 处。

13. 在主工具栏下面的区域，注意 Y 栏的值


确定单摆的频率

通过测算周期（秒）再估计单摆的频率 (Hertz) ，据此回答本章小结问题2 。

要确定单摆的频率:1. 从 Measure 列选择 pend_angle。

2. 估计一下曲线的周期。

3. 转换为频率 Hertz。4. 退回 ADAMS/View。

5. 存储结果名字为 Joint_res。6. 在每个曲线图的曲线上点击鼠标右键再选择 Save curve ，将三条曲线存储

起来。


使用固执约束

先要修改部件：

1. 将约束 Joint:pivot 以及相应的测试 pivot_force_x 和 pivot_force_y 都失效。

2. 修改部件单摆以指定初始条件。在 Part:pendulum 上点击鼠标右键再选择Modify。

3. 选择 Category 为 Name and Position。4. 在 Orientation 一栏内输入 -30d,0,0 再选择 Apply。5. 选择Category 为 Velocity Initial Conditions。6. 设置 Angular velocity about 为 Marker。7. 在出现的栏目中点击鼠标右键并选择 pendulum.Marker_1。8. 选择 Z axis。9. 在相应的栏目中输入 -300d。10. 选择 OK。


要定义固执约束:1. 从主工具箱，在约束工具包 Joint 上点击鼠标右键再选择固执约束工具

General Constraints 。

2. 在 General Constraint Name 一栏内输入 trans_X。3. 在 f(q)= 一栏内输入 DX(Marker_1)。4. 在 Report forces on Marker 一栏内输入 Marker_1。

5. 按照下面的选项，生成其它四个固执约束：

trans_y DY(Marker_1)trans_z DZ(Marker_1)rot_x AX(Marker_1)rot_y AY(Marker_1)


6. 仿真模型。

7. 比较两次仿真的结果。

8. 比较约束反力 trans_x 和 trans_y 与 pivot_force_x 和 pivot_force_y。


存储模型

要存储模型：

1. 使用 Save As 选项将你的模型存为一个二进制文件，此文件中不仅仅包含

模型的信息，还包含仿真的结果和曲线图。

如果你想进一步研究该模型，如下节建议那样，可以不退出模型，否则进行

下一步。



可选任务

在进行下面这些练习之前存储你的模型而不要在作完练习后再存储。如果你一定要存储模型，建议换一个名字存储。

通过对摆角 vs. 时间曲线进行傅立叶变换 (FFT) 自动的找出该单

摆的频率

1. 按照下面的设置运行仿真：

End time = 1.65 (约为一个循环周期)

Steps = 127

2. 在 ADAMS/PostProcessor 中从 Plot 菜单选择 FFT。进行 FFT的对话窗口

出现了。


3. 准备进行 FFT 操作前，我们推荐：

输出的数据点数为2的 n 次幂（比如：128, 256, 512, 等等）。通过设置要求输出比如127步来解算模型的话，你将得到128个数据点，即127 + 1 步初始条件分

析。

设置窗函数 Window Type 为 Rectangle。选择 Detrend Input Data。

4. 要进行 FFT 选择 Apply。欲知更多介绍，点击 F1。在曲线中峰值点的横坐标即为其固有频率。你将得到与你前面手工计算结果相同的频率值。




本章小结1. 转轴处初始的约束反力的绝对分量是多少？

__________________________________________________________________________________________________________

2. 使用问题描述中所给定的初始条件得到的单摆的固有频率是多少？__________________________________________________________________________________________________________

3. 一个部件的初始条件可以通过连接的约束和部件本身设定，那么当模型中二者都存在时，ADAMS/View 使用哪一个? __________________________________________________________________________________________________________


4. 如果一个模型 (比如：human_hip) 存在两个部件 (比如：femur and hip_bone) ，通过一个约束将其连接， MSC.ADAMS 中将生成两个标记点，I 和 J 标记点. 如果 I 标记点被命名为 MAR_1，而 J标记点被命名为 MAR_2，那么 I 和 J 标记点的全名应该是什么? __________________________________________________________________________________________________________

5. 一个约束的 I 标记点和 J 标记点可以属于同一个部件么？为什么？__________________________________________________________________________________________________________


MSC.ADAMS 结果在转轴处水平方向的约束反力为： A = -An cos 30.在转轴处垂直方向的约束反力为： A = An sin 30.

理论解


当θ0 = 30º 和 ω0 = 300 degrees/sec 时转轴处约束反力的数学解

为：

7.0 转动和摩擦

本章内容：欧拉角 (旋转顺序)精确定位: 转动（Rotate）摩擦问题

定义相对于局部坐标系的测试

欧拉角 (旋转顺序)

欧拉角的定义空间的一个坐标系的方向可以相对于另外一个坐标系经过三次不连

续的旋转来描述。

旋转的方式可以是空间固定 (space-fixed) 或物体固定 (body-fixed) 的，并且分别表示为 Body [3 1 3] 和 Space [1 2 3] 等，其中：

1 = x axis2 = y axis3 = z axis

ADAMS/View 中是使用三个角度来描述坐标系的方向，缺省的旋转方式为 Body [3 1 3]，三个角度分别为：进动角、章动角和自转角

相对轴旋转，方向按照右手定则

即：逆时针为正，顺时针为负

欧拉角 (旋转顺序)(续)例子：body [3 1 3]: [90°, -90°, 180°]:

例子： space [3 1 3]: [90°, -90°, 180°]:

精确定位: 转动

在 ADAMS/View 要相对于某坐标轴旋转一些对象，

需要指定：要旋转的对象。

要旋转的对象相对旋转的坐标轴。

要旋转的对象相对旋转的角度

注意: 一定要注意旋转角度的符号。ADAMS/View 中使用右手定

则。此外，相对于同一个坐标轴你可以一次旋转多个对象。

摩擦问题

约束摩擦能够加在：移动副 (Translational Joint)回转副 (Revolute joints)圆柱副 (Cylindrical joints)虎克铰/万向节 (Hooke/Universal joints)球铰 (Spherical joints)

摩擦力 ( Ff)与两个部件之间的接触面积无关。

方向与两个部件之间相对运动速度方向相反。

与正压力 (N) 成正比，比例系数为摩擦系数常数 (μ)。Ff = μN

摩擦问题(续)

摩擦力定义的三个阶段粘着摩擦 (Stiction)过渡摩擦 (Transition)动摩擦 (Dynamic)

摩擦问题(续)理想情况

粘着摩擦 (Stiction)：|Vrel| = 00 < μ < μs

过渡摩擦 (Transition)：0 < |Vrel| = V1μd < μ < μs

动摩擦 (Dynamic)：V1 < |Vrel|μ = μd

ADAMS/Solver 处理方式粘着摩擦 (Stiction)：|Vrel| < ΔVs

0 < μ < μs过渡摩擦 (Transition)：Vs < |Vrel| < 1.5ΔVs

μd < μ < μs动摩擦 (Dynamic)：1.5ΔVs < |Vrel|

μ = μd

摩擦问题(续)大位移对摩擦的影响

摩擦中考虑的输入载荷始终包含预载荷和约束反力。

弯矩和扭矩为可选项 (有关约束摩擦的应用超出本教程的范围).

在局部坐标系下的测试

测试可以表示为:相对于全局坐标系 (GCS) (缺省方式)相对于一个标记点的局部坐标系 (LCS)

例子当一个小球受到重力作用下落:

在局部坐标系下的测试(续)

由于受到重力作用引起的加速度在绝对坐标系 (GCS) 下的分解，使用符号 xg, ŷg, zg 代表各分量:

由于受到重力作用引起的加速度在MAR_1坐标系下的分解，使用符号 x1, ŷ1, z1 代表各分量:

练习 7 – 倾斜的平面

问题描述

找到斜块沿倾斜的平面向下滑动小倾斜角度，模型参数如下图所示：

or 386.4 in/sec2


开始练习首先，你将从目录 exercise_dir/mod_07_inclined_plane 启动ADAMS/View，并建立一个新的模型。

要开始练习:启动ADAMS/View:

设置工作目录为： exercise_dir/mod_07_inclined_plane。建立一个名为： inclined_plane的模型，将 Gravity 设为 Earth Normal(-Global Y) ，及 Units 设为 IPS - inch, lbm, lbf, s, deg。


调整工作网格现在调整工作网格的大小和网格间距。

欲调整工作网格的大小和方向：1. 从 Settings 菜单选择 Working Grid。2. 设置 Spacing 在x 和 y 的方向为 1 in 。3. 确认工作网格的方向为全局 XY 方向 (你打开 ADAMS/View 时缺省的设置)。

选择网格方向的下拉式菜单可以选择全局的 XY、 YZ、 XZ 或用户设定的其

它方向。

4. 选择 OK。


建立部件使用倾斜角为 0º 建立一个在大地上斜面的几何外形，你将在后面的练习中

将斜面倾斜到指定的角度。

要建立部件:1. 使用下面的选项或参数建立斜面：

On GroundLength: 46 inHeight: 2 inDepth: 8 in

2. 使用下面的选项或参数建立滑块：New PartLength: 10 inHeight: 4 inDepth: 8 in


3. 将滑块放在斜面靠近端部的地方，如下图所示：

Ramp

Crate


要修改部件:1. 将部件改名为 crate ，将斜面的几何外形改名为 ramp ，如前面图所示。

注意: 确认你所改名的对象只是斜面的几何外形，而不是大地部件本身。

在大长方体上点击鼠标右键，然后指向 Block: BOX_1再选择 Rename。输入 Ramp。选择 OK。

重复上面的步骤，将 PART_2 改名为 Crate。2. 设置滑块的质量 Mass 为 100 lbm：

在滑块上点击鼠标的右键再指向 Part:Crate 然后选择 Modify。将 Define Mass by 设置为 User Input。在 Mass 一栏内输入 100 lbm。

选择 OK。


设置模型的倾斜角度现在你将整个模型旋转15º。因为斜面是在大地上，而且你不能直接旋转大

地，因此你应该旋转斜面的几何外形。你将改变斜面的角上的定位标记点的方向角为 15, 0, 0 ，该标记点的方向角直接决定该标记点的方向，进而决定斜面的定位方向。由于滑块不是在大地上，你可以使用 Rotate 的工具相对于你刚才旋转斜面的标记点的同一个 Z 轴进行旋转。

Administrator

高亮


要将斜面旋转 θ = 15º:1. 在斜面的角上的标记点上点击鼠标的右键再指向 MARKER_1 然后选择

Modify。2. 在 Orientation 一栏内，删除 0,0,0，输入 15,0,0。

Corner marker

Ramp

Crate


将滑块旋转 15º:1. 在主工具箱内，从工具包 Move 内选择工具 Align & Rotate 。

2. 在输入区域内，在 Angle 一栏内输入 15 作为滑块旋转的角度。输入该值后，点击一下 Enter 键，以确保已经接受你刚刚输入的数据。

3. 选择滑块 crate 作为要旋转的对象。

Move Tool Stack


4. 选择MARKER_1 (在斜面 ramp上) 的 z 轴作为旋转轴。

提示 : 想要更容易的选择 z 轴，一个好办法是将整个视图稍稍的旋转一下。

Select the z-axis


完成旋转后的模型


建立约束现在你将在滑块和斜面之间建立一个移动副的约束。

要建立约束:在主工具箱内在工具包 Joint 上点击鼠标的右键再选择建立移动副的工具 Translational Joint 。

设置相应的选项为 2 Bod-1 Loc 和 Pick Feature。选择移动副的位置在滑块几何外形的定位标记点 MARKER_2 上。

选择一个沿着斜面的矢量方向，比如： MARKER_2 的 X 轴。


建立测试要建立测试:

象你在上一章所建立的测试一样，生成一个基于对象 ( 滑块部件 ) 沿着斜面方向的加速度测试。

Characteristic: CM accelerationComponent: XRepresent coordinates in: MARKER_1


验正模型 (爬 – 走 – 跑)要验正模型:1. 运行一个 1 秒钟 50 步的仿真。

2. 找出滑块的加速度的值（为一个常数）。

检验一下该值，与后面没有摩擦情况下的解析解比较一下。

如果此值与解析解不符，检查一下是否是由于单位的原因。


修改模型在这一节中，你将按照前面的参数 μs, μd 的值在移动副上增加摩擦，然后进行仿真，

看一看滑块是否沿着斜面滑下。

提示: 一定要确认你所定义的摩擦力中只考虑约束反力。

要增加摩擦力并进行仿真:1. 显示约束修改对话窗口 (在移动副上点击鼠标右键再指向 Joint:JOINT_1 然后再选择

Modify)。2. 在约束修改对话窗口的下面选择添加摩擦的工具 Friction 。

3. 将按照前面的参数 μs, μd 的值填充摩擦系数。

4. 其它参数按照缺省方式不变。

5. 在 Input Forces to Friction 部分清除 Bending Moment 和 Torsional Moment选项。

6. 仿真该模型，看一看滑块是否滑下斜面。

7. 在曲线图的曲线上点击鼠标右键并选择 Save Curve。


将斜面和滑块的倾斜角度改为 θ = 20º。要旋转斜面和滑块，你首先建立一个包含滑块部件、约束和斜面几何外形在内的组（Group）, 然后你再选择整个组并

进行旋转。

要建立组:1. 从 Build 菜单选择 Group。2. 建立一个名为 rotated_objects 的组，包含：

滑块部件

约束

所有的几何外形 (包含在斜面上的标记点) ，但是不包含大地部

件本身，因为，记住，你不能旋转大地，如下页图所示。


提示: 在 Objects in Group 一栏内点击鼠标右键并选择 browse ，找到你所要的对象，你可以通过按住键盘上的 Ctrl 键一次选择多个对象，选择如上图所示的对象。


要旋转该组:1. 在主工具箱，从 Move 工具包选择 Precision Move 工具。

2. 设置 Relocate the 为 group。3. 在 Relocate the 右侧一栏内输入组的名字 rotated_objects。4. 设置 About the 为 marker。5. 在相应的栏目内输入 MARKER_1。你可以直接输入，也可以选择浏览的方

式。

在 Precision Move 工具对象中旋转增量一栏为你要相对于你选择的标记点

的坐标轴旋转的角度。

6. 在一栏内输入 5。


7. 点击 Z 按钮。注意你可以选择不同的轴 (可以是 X，又可以是 Y 或 Z) 以使你将选定的组按照相应的坐标轴进行旋转。

下图为你要完成的 Precision Move 对话窗口。

8. 不要选择 OK 或 Apply，只选择 Close 即可。

因为你已经旋转了 15 deg, 而现在你要旋转到 20deg, 因此输入 5 deg 作为即将旋转的角度。


找到倾斜角要找到滑块沿着斜面打滑的倾斜角：

1. 仿真模型，看看滑块是否滑下斜面。

对于 0.5 秒的仿真，验证一下滑块加速度相对于时间的曲线与下页的图是否一致。图中的峰值是由于在 t=0 秒时刻由于重力引起的加

速度。

2. 通过手工研究的方式（即： trial 和 error）的过程，找出近似角度（在0.5º 以内），以此回答本章小结中的问题 1。


sec


存储模型存储你的模型。如果你想进一步研究该模型，如下节建议那样，可以不退出模型。


可选任务在进行下面这些练习之前存储你的模型而不要在作完练习后再存储。如果你一定要存储模型，建议换一个名字存储。

要同时观察动画和相应的输出曲线:1. 打开 ADAMS/PostProcessor。2. 通过右键点击工具包 Window layout 并选择工具 2 Views, side by

side ，可以在显示的页面上同时显示两个窗口。

3. 选择左侧的窗口。

4. 绘制加速度对于时间的曲线。

5. 选择右侧的窗口，并改变 Plotting 菜单为 Animation。6. 在右侧的窗口内点击鼠标右键并选择 Load Animation。7. 执行动画回放。


本章小结1. 滑块开始沿着斜面向下打滑的近似的角度(在 0.5º范围内) 是多少?

____________________________________________________________________________________________________________________

2. 你可以在什么类型的约束上自动添加摩擦? ____________________________________________________________________________________________________________________

3. 什么是 I 和 J 标记点? ____________________________________________________________________________________________________________________

4. 如果考虑摩擦的约束中相对速度超过粘着摩擦的临界速度(ΔVs) ，那么大粘着位移 (ΔXs) 对系统有什么影响？____________________________________________________________________________________________________________________


解析解

不考虑摩擦:


考虑摩擦:



MSC.ADAMS 的计算结果

8.0 几何外形和精确定位

本章内容:建立几何外形

构造几何外形基本元素的属性

实体几何外形

精确定位: 移动（Move）

建立几何外形

几何外形的属性几何外形只能从属于一个部件并且随该部件一起运动。

通常情况下添加几何外形只是为了加强部件的可视化效果，但部件的质量等力学特性可能与几何外形相关联，关键看你如何定义。

在进行仿真时几何外形不是必须的，除了你在模型中定义了体-体（Solid-to-Solid）的碰撞。

几何外形的位置和方向不是由部件直接定义，而是由一个或多个定位的标记点（ anchor marker ）来确定。

注意: 如果你移动定位标记点（ anchor marker ），所有与之相关的几何外

形都将移动；反过来，如果你移动了几何外形的话，那么与之相关的定位标记点（ anchor marker ）也将移动；二者是相互关联的。

建立几何外形(续)

ADAMS/View中几何外形的种类几何外形基本构造元素

包含一些没有质量的对象，如：样条线(spline) 、圆弧(arc)等。

常用于定义其它的几何外形。

实体几何外形

包含一些具有质量的对象，如：长方体(Box) 、连杆(Link)等。

可以基于几何基本构造元素。

可以用来自动地计算其父对象 —— 部件的质量等力学特性。

构造几何的特征

坐标系标记点定位标记点：是其本身

父对象: 部件（part）位置和方向

设计点定位标记点：没有

父对象: 部件（part）位置

构造几何的特征(续)多义线

定位标记点：没有

父对象: 部件（part）单个或多段线

开口或封闭

长度、顶点和角度

圆弧定位标记点

父对象: 部件（part）起始角、结束角和半径

样条线定位标记点

父对象: 部件（part）段数、开口/封闭、点坐标

实体几何

长方体定位标记点：角标记点（corner marker）父对象: 部件（part）相对于角标记点的长度(Length x), 高度(height y), 厚度(depth z)

圆环定位标记点：中心标记点(center marker)父对象: 部件（part）圆环半径 (xy 平面)，圆环截面半径

拉伸体定位标记点：参考标记点(reference marker)父对象: 部件（part）开口/封闭的截面，长度，向前/向后/中心对称/沿路经

实体几何外形(续)

圆柱定位标记点：中心标记点(center marker, placed at first end)父对象: 部件（part）长度 (z), 半径

精确定位: 移动(MOVE)

在 ADAMS/View 要移动对象，需要指定：被移动或复制的对象。

以及:或者一个移动的起始点及目标点。

或者一个矢量方向及相对于该矢量想要移动的距离。

被移动的对象保持其原来的方向不变。

精确定位: 移动(MOVE)(续)

练习 8 – 举升机构 I

问题描述利用 ADAMS/View 建立如下图所示举升机构中的每一个可动部件:

Bucket

Boom

Shoulder

Base

Mount


自我挑战

如果你喜欢有点自我挑战，可根据第247幅片子所提供的尺寸直接建立模型：

生成 base生成 mount生成 shoulder生成 boom对 mount 进行倒圆角

生成 bucket对 bucket 的下底边倒角

将 bucket 挖空

否则按照后面具体的详细的步骤完成模型。


机构的背景信息后面第247页片子给出建立举升机构的尺寸。

单位是 meters。

开始练习前的提示定期检查模型的三维视图，以保证所有的部件都安放在合适的位置上。

建立完部件后建议马上修改其名字。

在建模过程中你应该定期地存储模型，这一点在建立较为复杂的模型时尤为重要。我们称之为爬 — 走— 跑的建模方法。


开始练习首先在目录 exercise_dir/mod_08_lift_mech_1 下启动ADAMS/View 并建立一个新的模型。

要开始练习:启动 ADAMS/View：

设置目录为 exercise_dir/mod_08_lift_mech_1。建立一个名为 lift_mech 的新模型，将 Gravity 设为 Earth Normal (-Global Y) ，将 Units 设为 MKS - m, kg, N, s, deg。


设置模型工作环境现在设置MSC.ADAMS模型的工作环境，以便建模。

要设置模型工作环境:1. 根据 247页片子中所给出的尺寸图调整工作网格，工作网格应该比模型中

大的高度和宽度稍微大一点点。 (此处一个 20 m x 20 m 网格间距为 1 m 的工作网格应该是比较好。)

2. 由于工作网格比缺省的大很多，你应该将视窗放大，以便整个工作网格全部显示在屏幕内。


练习 8 – 举升机构 I建立除了料斗（bucket）之外所有的部件

在这节中你将建立除了料斗之外所有的部件。建立部件所需要的信息可以参考247页的片子中的几何图中的尺寸参数。

要建立这些部件:1. 建立部件 base

提示: 注意长方体的方向为相对于 XY 平面。要取得定位标记点的坐标值的信息，可

以在建立长方体时所选取的第一个点上点击鼠标的右键，然后指向该标记点的名字，再选择 Info 即可。

2. 缺省设置，屏幕上的图标是按照 mm 来设置的。因为你模型的单位为：米（meters），因此你需要调整图标的尺寸, 这样使你能够看见各图标。要调整图标的尺寸大小，从菜单 Settings 下选择 Icons 然后将 New Size 一栏设置为 1。

3. 通过建立另一个长方体建立部件 mount 的主结构。

4. 观察一下你的模型，看看部件 mount 的位置是否在部件 base 的中心处，如果不在，可以使用工具 Point-to-Point (即所谓的精确移动工具包) 中沿矢量移动的选项进行操作，将部件 mount 的几何外形相对于部件 base 在绝对坐标系的 z 轴方向移动 2.25 m。


5. 在建立部件 shoulder 之前，设置工作网格在部件 mount 长方体的中心面上，通过选择 Settings Working Grid Set Location Pick，并选择该长方体的 cm 标记点。

6. 将工作网格的间距设置为 .5 m。如果你不改变网格间距，你会发现当你建立部件 shoulder 时， ADAMS/View 会捕捉到附近的网格点，这样建出来的部件 shoulder 就不与部件 base 平行。

7. 使用工具 Cylinder 建立部件 shoulder 。8. 建立部件 boom 。

提示：可以使用工具 Location Event，就像你建立单摆连杆一样。


使用倒圆角工具 Fillet 将部件 mount 的几何外形倒圆角:在 Radius 和 End Radius 栏内都输入 1.5 m。

使用鼠标左键选取上面的两条边后再点击鼠标的右键，参考下图进行选取你所要倒圆角的边。


倒好圆角的部件 mount 的几何外形应该如下图所示。


建立部件 bucket现在建立部件 bucket。

要建立部件 bucket :1. 按照下面的参数建立一个长方体作为部件 bucket的几何外形:

Length: 4.5 mHeight: 3.0 mDepth: 4.0 m

2. 使用倒角工具Chamfer 将该长方体下部的前后两条边进行倒

角，如下页的图所示：

在 Width 栏内输入 1.5 m。

使用鼠标左键选取两条边再点击鼠标右键即可。



倒好角的部件 bucket 的几何外形应该如下图所示：


3. 使用挖空的工具 Hollow 将 bucket挖空：

在 Thickness 一栏内输入 0.25 m。

选择部件 bucket的上表面。

挖空后的部件 bucket 的几何外形看起来应该如下图所示:


检查模型的拓扑结构关系要检查模型的拓扑结构关系:

检查模型中部件之间的拓扑结构关系 (在 Status 栏内在工具包Information 上点击鼠标右键再选择工具 Model topology by parts ) 。信息窗口中应该显示包括大地在内有六个部件。

存储你的模型存储你的模型为 cmd 文件，这样的文件中只包含模型的拓扑结构关系，而不包含结果。 (File Export).


可选任务再进一步增加举升机构中的几何外形:1. 使用工具 Torus ，增加轮胎。

2. 使用倒圆角工具 Fillet 对部件 base 上增加一些圆角。


本章小结1. 构造几何元素和实体几何外形之间有什么区别?

__________________________________________________________________________________________________________

2. 本章中介绍了定义部件位置的四种方式，至少写出其中三种。__________________________________________________________________________________________________________

9.0 约束驱动和函数

本章内容:添加驱动

在约束上定义驱动

MSC.ADAMS 中的函数

施加驱动

ADAMS/View 中提供两种类型的驱动约束驱动 (Joint motion)点驱动 (Point motion)

约束驱动有两种类型:

移动方式：适用于移动副 (translational) 或圆柱副 (cylindrical) ，移去

一个移动的自由度。

转动方式：适用于回转副 (revolute) 或圆柱副 (cylindrical) ，移去一个

转动的自由度。

你需要定义一个要添加驱动的约束。

MSC.ADAMS 自动的使用该约束的 I 和 J 标记点及其所属的部件和

一个自由度来定义驱动。

使用函数来定义驱动的量值。

问题: 驱动移去自由度么？这是否意味着驱动是按照约束来考虑的?

约束驱动

约束驱动中标记点的运用约束中的 I 和 J 标记点 (以及这两个标记点所属的部件) 彼此按照下面的方式相对运动:

约束驱动(续)

约束的 I 和 J 标记点在初始时刻θt = 0，即重合。

在仿真过程中两个标记点的 z 轴始终重合。

你可以定义驱动的量值为：位移的时间函数

速度的时间函数

加速度的时间函数

MSC.ADAMS 中的函数

在MSC.ADAMS 中定义函数你可以使用函数定义一个输入矢量的量值，可以用于：

驱动的定义

外加的载荷

函数可以是时间的函数，也可以是系统状态变量的函数，比如：位移、速度或反作用力。

函数在每个时间点上计算一个值。

驱动的函数只能是时间的函数:M = f(time)

注意:你可以利用 Function Builder 生成并校验 ADAMS/View 中的函数。要打开 Function Builder，可以在任何需要定义函数的栏目

内点击鼠标右键。

按 F1 查看有关 Function Builder 方面的帮助。

练习 9 – 举升机构 II

问题描述如下图所示，对举升机构添加约束和驱动:


自我挑战

如果你喜欢有点自我挑战的话，可以不按照后面片子的内容进行，而是直接添加约束和驱动。

部件 mount 相对于部件base 的回转副驱动函数 D(t) = 360d*time。部件 shoulder 相对于部件mount 的回转副驱动函数 D(t) = STEP(time, 0, 0, 0.10, 30d)。部件 boom 相对于部件 shoulder 的移动副的驱动函数 D(t) = STEP(time, 0.8, 0, 1, 5)。部件 bucket 相对于部件 boom 的回转副的驱动函数为： D(t) = 45d*(1-cos(360d*time))

否则，按照下面的片子进行练习。


模型描述在本章中，你将使用练习 8 中 – 举升机构 I 进行后面的练习。

开始练习前的提示利用第264页的图找到你所需要添加的约束类型。

定期仿真模型以检查所添加的约束是否正确。

一生成约束，马上对其改名，方便查询。

必要时调整模型显示中图标的尺寸。 (参见练习 8 中 — 举升机构 I 中的第248 页的内容。)


开始练习

注意本练习中要使用的文件不在当前工作目录。

要开始练习:启动 ADAMS/View:

设置工作目录为 exercise_dir/mod_09_lift_mech_2。从目录下 exercise_dir/mod_08_lift_mech_1，输入你在前面练习中所生成

的模型文件。

如果你需要一个上一个练习终的模型文件，则输入目录exercise_dir/mod_08_lift_mech_1/ completed 下的文件lift_mech_I_completed.cmd 。


在部件之间添加约束在本节中，你将对你在前一练习中所生成的模型中的部件施加约束。在本章模型描述部分的图中表明了你应该添加什么类型的约束。

要在部件之间添加约束:1. 使用固定副约束工具将部件 base 固结到大地上。

2. 将部件 mount 与部件 base 之间以回转副进行连接( ):选择 2 Bod-1 Loc 和 Pick Feature。将约束方在部件 mount的质心 (cm) 标记点上。

选择 + y 轴作为回转的方向。

3. 将部件 shoulder 与部件 mount之间以回转副进行连接( ):选择 Normal To Grid.右键选择圆柱的定位标记点。


4. 将部件 boom 与部件 shoulder之间以移动副进行连接( ):选择 Pick Feature。选择 x- 轴作为移动轴的方向。

5. 将部件 bucket 与部件 boom之间以回转副进行连接( ):选择 Normal To Grid。选择圆柱的端部的圆心点。


验证模型 (爬 – 走 – 跑)在进行下面的步骤前，检查你的模型的拓扑结构关系并进行仿真看看你所做的工作是否正确。

要验证模型 :1. 检查你的模型中以约束为定点的拓扑结构关系 (在状态栏 Status bar,

内的工具包 Information 上点击鼠标右键并选择工具 Model topology by constraints ) 以保证模型中所有的部件都被按照

预先指定的方式进行约束好了。

2. 进行仿真。

从动画回放的视觉效果来看，模型是否按照预先设计的运动那样进

行动作？


在你的模型中的约束上添加驱动

要添加约束驱动时，按照窗口下面状态栏内的提示进行操作。状态栏内的提示会指导你一步步的完成操作，比如你要添加一个驱动，状态栏内会提示你选择合适的约束类型(如果你要添加一个转动的驱动，会提示你选择一个回转副或圆柱副)，当你的光标移动到可能的

或者说是合适的约束上时，该约束的名称就会在工作窗口内显示出来，要在该约束上添加驱动，你只需轻轻的点一下鼠标的左键就可以了。

建立约束驱动，使用主工具箱内缺省的表达式，然后使用相应的驱动修改对话窗口进行驱动表达式的修改。在 ADAMS 中很多对象修改的对话窗口会包含更多的修改选项。 (在约束上点击鼠标右键，指向约束的名字然后再选择修改 Modify)。

练习 9 – 举升机构 II要添加约束驱动:1. 使用工具 Rotational Joint Motion 在部件 mount 和部件

base 之间的约束上添加驱动，其表达式为：

D(t) = 360d*time2. 在部件 shoulder 和部件 mount 之间的约束上添加驱动：

D(t) = -STEP(time, 0, 0, 0.10, 30d)注意: 由于是按照 Normal to Grid 的方式建立的约束，你所添加的驱动可能会出现与模型描述部分(按照右手定则)相反的方向，如果

出现这种情况，只须在修改驱动的表达式的前面加上一个负号即可。

我们将在后面的章节举升机构 III 中专门讨论 STEP 函数。

3. 在约束 boom-to-shoulder 上添加如下的移动的驱动：

D(t) = -STEP(time, 0.8, 0, 1, 5)4. 在约束 bucket-to-boom 上添加如下的转动驱动：

D(t) = 45d*(1-cos(360d*time))


运行一次仿真要运行仿真:

运行一次仿真，使部件 mount 相对于部件 Base 转动一圈。

存储模型要存储模型:

存储模型为 ASCII 格式的文件，只要包含模型即可，无需仿真结果。 (File Export).


可选任务

如果你在练习举升机构 I 中没有做的话，你可以：

1. 使用工具 Torus ，增加轮胎。


练习 9 – 举升机构 II本章小结1. 一个约束所参考的标记点的名称是什么?

__________________________________________________________________________________________________________

2. 当在一个约束上添加驱动时，什么决定其运动的方向的正或负？__________________________________________________________________________________________________________

3. 驱动是按照约束来考虑的么? 为什么? __________________________________________________________________________________________________________

4. 确定要在一个约束上达到一个指定运动所需要的驱动力或力矩的大小是否可能？如何得到？__________________________________________________________________________________________________________

10.0 原始约束(Joint Primitives)

本章内容:原始约束的类型

垂直约束

原始约束的类型

原始约束的类型(续)

参见: 附录 A ，原始约束所移去的自由度

垂直 (PERPENDICULAR) 约束

使用点线 (inline) 和平行 (parallel)原始约束的例子

Administrator

高亮

垂直 (PERPENDICULAR) 约束(续)

垂直约束中 I 和 J 标记点的例子

垂直 (PERPENDICULAR) 约束(续)

I 标记点:父对象: Bucket其 yz 平面与大地平面一致。

J 标记点:父对象: ground其 z 轴与 I 标记点的 Z 轴垂直

添加此约束，意味着 I 和 J 标记点的 Z 轴在仿真过程

中始终是垂直的关系。

建立此约束时使用 2 Bod-2 Loc 的方式。

问题: 如果举升机构中 J 标记点的父对象是部件 Base 的话，整个机构的动作会有不同么?

练习 10 – 举升机构 III

问题描述约束部件 bucket 以使部件 bucket 的下底面始终保持水平方向 (这样可以保证部件 bucket 中乘客或货物的安全) ，如下图所示:


模型描述在本练习中，你将使用练习 9 中所存储的模型举升机构 II。


开始练习

注意本练习中要使用的文件不在当前工作目录。

要开始练习:1. 从目录 exercise_dir/mod_10_lift_mech_3 下启动 ADAMS/View 。

2. 从目录 exercise_dir/mod_09_lift_mech_2 输入你在前面练习中所生成的

模型文件。

如果你需要一个上一个练习终的模型文件，则输入目录exercise_dir/mod_09_lift_mech_2/ completed 下面的文件lift_mech_II_completed.cmd 。

练习 10 – 举升机构 III约束部件 bucket

现在你将部件相对大地使用合适的约束类型进行约束。

要约束部件 bucket :1. 删除加在约束 bucket-to-boom 上的驱动。

2. 校验模型。该模型应该只有一个自由度。

3. 从菜单 Build 下选择 Joints。4. 选择合适的原始约束，用来约束部件 bucket：

选择 2 Bod-2 Loc ，参考280页中有关垂直原始约束中 I 和 J 标记点的方向。

选择部件 bucket 再选择部件 ground。选择标记点时注意 I 标记点可以是部件 bucket 上任意一个标记点，而 J 标记点可以是部件 ground 上任意一个标记点。

选择方向时，选择绝对坐标系的 X 方向为 I 标记点的方向，再选择绝对坐标系的Y 方向为 J 标记点的方向。


验证约束的方向

现在你要通过验证你刚刚添加的垂直约束的 I 和 J 标记点的方向来验证你所添加约

束的正确性。

要验证约束的方向:1. 取得你刚添加的垂直原始约束的信息。在该约束的图标上点击鼠标的右键然后选择

Info。2. 注意 I 和 J 标记点的名称，然后选择 Close。

I 标记点名称：_______________________________J 标记点名称：_______________________________

3. 选择 I 标记点 (在部件 bucket 上) 并检查一下其 Z 轴方向是指向绝对坐标系的 X 方

向（或正方向或负方向）。

4. 选择 J 标记点 (在部件 Ground 上) 并检查一下其 Z 轴方向是指向绝对坐标系的 Y方向（或正方向或负方向）。

如果你所添加的原始约束的 I 和 J 标记点的 Z 轴方向与步骤 3 和4 不符的话，意味着你所定义的约束有错误，可以将其删掉再重新定义。（如果你是使用 ADAMS 高手的话可以直接修改这两个部件点，使其 Z 轴方向正确）。


校验模型，然后运行仿真

本节中，你将进行一次使图标处于打开状态的仿真。

要校验模型并运行仿真:1. 校验模型，该模型应该有 0 个自由度。

2. 从菜单 Settings 选择 Solver 再选择 Display。3. 设置 Icons 为 On。4. 仿真模型。


存储模型

要存储模型：

1. 以 ASCII 格式存储模型， (File Export)。2. 如果你不想进行后面的练习，可以直接退出 ADAMS/View。


可选任务

如果你在练习举升机构 I 中没有做的话，你可以：

1. 使用工具 Torus ，增加轮胎。


设置模型中部件 bucket 的显示模式:1. 从菜单 View 下选择 Render Mode 然后再选择 Shaded。2. 在 bucket 上点击鼠标的右键，然后指向 Part: bucket，再指向

Appearance。3. 使用滑条设置该部件的透明程度：

0%: 完全可见， 100%: 完全透明（不可见）


要检查模型图形化的拓扑关系:1. 从菜单 Tools 下选择 Database Navigator。2. 设置 Database Navigator 顶部的选项为 Graphical Topology。3. 浏览部件 bucket 并看看有多少个约束加在在部件 bucket上。


本章小结1. 当你使用 2 Bod-2 Loc 方式建立约束时，你选择部件的顺序与你选

择位置和方向的顺序的关系如何? __________________________________________________________________________________________________________

11.0 点驱动和系统级设计

本章内容:添加点驱动

系统级设计

施加点驱动

点驱动有两种类型:

单个 – 点驱动 (移去 1 个自由度)一般 -点驱动 (移去 1 到 6 个自由度)

你需要定义:驱动对应的 I 和 J 标记点 (通过两个部件、位置和方向)。驱动约束的自由度 (移去 1 到 6 个自由度)。驱动的运动函数。

施加点驱动(续)

系统级设计

爬 – 走 – 跑的思路不要一开始就建立整个模型。

当你新增一个对象，一定要确认其正确性。

定期检查模型。

系统级设计(续)

尽量避免调试复杂的模型，而是采用爬 – 走 – 跑的方

法或思路逼近实际的模型

练习 11 – 悬架系统 I

问题描述研究一下当车轮在垂直方向做上下跳动 ±80mm时悬架前束角的变

化情况。


模型描述所给定的模型为采用简单几何外形表示的长短臂结构 (SLA) 的悬

架系统。

模型中转向拉杆 (steering_rack) 和车身部件 (body_ground) 的约束关系如下图所示：

转向拉杆 (steering_rack) 和车身部件 (body_ground) 之间的约束

为移动副

车身部件 (body_ground)和大地之间的约束为固定副。


模型中下臂 (lower_arm) 和下支柱 (lower_strut)的约束关系如下图所示:下臂 (lower_arm) 和下支柱 (lower_strut)之间的约束关系为球铰。

下臂 (lower_arm) 和车身部件 (body_ground) 之间的约束关系为回转副。

练习 11 – 悬架系统 I模型中上臂 (upper_arm) 和上支柱 (upper_strut)的约束关系如下图所示:

上臂 (upper_arm) 和车身部件 (body_ground) 之间的约束关系为

回转副。

上支柱 (upper_strut)和车身部件 (body_ground) 之间的约束关系

为一个虎克铰。


开始练习要开始练习:1. 从目录 exercise_dir/mod_11_suspension_1 下启动 ADAMS/View 。

2. 输入模型文件 suspension_parts_start.cmd。此文件中包含建立一个名为suspension的模型和下列带有几何外形的部件：


观察一下模型

在这一节中，你将观察一下模型，注意模型运动的情况和拓扑结构关系，尤其要注意部件 (tie_rod)。

要观察模型:1. 仿真模型，注意部件 (tie_rod) 的运动情况。

2. 从菜单 Tools 下选择 Database Navigator。

3. 设置 Database Navigator 上顶部的下拉菜单为 Graphical Topology。

4. 双击一下 suspension 然后再选择 tie_rod。


在悬架子系统模型中添加约束如下图所示建立部件 (tie rod) 的约束 :

建立部件 (tie_rod) 的约束时，使用 ADAMS/View 模型中提供的硬点 (hardpoints) 。


要约束模型:1. 生成球铰：

选择 2 Bod-1 Loc 和 Normal to Grid。

First body: Spindle_Wheel

Second body: tie_rod

选择位置在 HP8 上。

注意: 硬点 (HP8) 属于部件大地。我们只是在生成或定义约束时参照其位置而已，即表示此约束的新的标记点 (I 和 J) 的位置。

练习 11 – 悬架系统 I2. 使用生成虎克铰工具 (Hooke joint) 生成虎克铰：

选择 2 Bod-1 Loc 和 Pick Feature。

First body: tie_rod

Second body: steering_rack

设置约束的位置为 HP7。

设置第一个方向为从硬点 HP7 指向硬点 HP8 的空间矢量方向。

设置第二个方向为从硬点 HP7 指向硬点 HP13 的空间矢量方向。

提示: 在设置方向时，向硬点(分别为 HP8 和 HP13)方向移动光标直

至它们的名字出现在屏幕上，名字一出现，只要轻轻的点一下鼠标的左键即可。

3. 再次使用工具 Database Navigator 检查一下 tie rod 的图形化的拓扑结构关系，并注意其与部件 steering_rack 和 spindle_wheel 的连接关系。

4. 仿真模型。


添加驱动

要添加驱动：

1. 在标记点 .Spindle_Wheel.Center 添加点驱动，其方向为标记点Spindle_Wheel.Center 的 Y 方向。

提示: 确认选择 Construction 为 1 Location 和 Pick Feature。2. 使用函数 Displacement(time) = 80*sin(360d*time) 修改此驱动。

3. 将部件 steering_rack 和部件 steering_rack 之间的移动副rck_body_joint修改为固定副，这样的话，在仿真过程中，转向拉杆 (steering_rack)保持

固定不动。


校验并仿真模型

现在，仿真一下模型，并观察一下模型的运动情况。

要校验并仿真模型:1. 校验模型

2. 运行一次 1 秒钟 50 步的仿真。

存储你的模型

要存储你的模型:

1. 存储你的模型为 suspension_parts.cmd。

2. 如果你不想继续进行后面的可选练习，直接进入下一步。



可选任务要修改硬点的位置:1. 从菜单 Tools 中选择 Table Editor。2. 从出现的对话窗口Table Editor内下部的可选按钮选择Points 。

3. 将硬点HP3 的 Loc Y 项的值从 351.05 改为 400。当你做了如上的修改后，注意观察一下上臂部件 upper arm 与车轮转轴 spindle 之间连接位置的变化。


本章小结1. 点驱动和约束驱动之间的不同之处是什么?

__________________________________________________________________________________________________________

12.0 测试、位移函数和CAD几何输入

本章内容:进行测试

位移函数

输入基于 CAD 软件生成的几何外形

测试

点对点的测试测试一个点相对于另外一个点的运动学数据，比如：相对位移、速度和加速度等。

要点对点的测试，你需要定义:特征量 (位移、速度或加速度)矢量终点标记点的位置 (I 标记点)矢量起点标记点的位置 (J 标记点，缺省为绝对坐标系的原点)参考坐标系标记点 (R标记点，缺省为绝对坐标系)返回的分量 (x、y、z 或幅值 magnitude)

ADAMS/View 使用位移、速度或加速度函数来描述。

测试(续)

函数测试可以用来评估一个用户指定的在仿真过程中感兴趣量的表达式，比如：

流速

气动压力

应力，等

你可以使用函数发生器 Function Builder 定义。

与其它测试不同之处在于函数测试可以指定生成的曲线图的属性。

位移函数

位移函数对于移动位移，返回一个矢量的标量分量 (测试为从 J 标记点到 I 标记点的空间矢量在 R 标记点坐标系下的分解)，如下页所示。

对于转动位移，返回一个特定转动顺序的相对角度。

位移函数(续)

例子:

输入基于 CAD 软件的几何外形

练习 12 – 悬架系统 II

问题描述研究一下当车轮在垂直方向做上下跳动 ±80mm时悬架前束角的变

化情况。


模型描述在本练习中，你将使用练习 11 —悬架系统 I 中所生成的模型。


开始练习注意本练习中要使用的文件不在当前工作目录。

要开始练习:1. 从目录 exercise_dir/mod_12_suspension_2 下启动

ADAMS/View 。

2. 输入目录 exercise_dir/mod_11_suspension_1 下你在前一个练习

中所生成的模型。

如果你需要一个上一个练习终的模型文件，则输入目录exercise_dir/mod_11_suspension_1/ completed 下的文件suspension_1_completed.cmd 。

3. 仿真模型，注意观察一下机构的运动情况。


生成测试要生成测试:1. 生成一个点对点的测试，测试名为 .suspension.Wheel_Height, 该

测试为车轮在绝对坐标系 YG 方向的相对位移:To Point: Spindle_Wheel.CenterFrom Point: ground.WH_ref

提示: 从菜单 Build 下选择 Measure再选择 Point-to-Point 再选择New。

2. 运行一个 1 秒钟 50 步的仿真。

ADAMS/View 将显示如下页所示的车轮在绝对坐标系 YG 方向的相

对位移。

^


3. 使用一个 ADAMS/Solver 的函数测试生成前束角 toe angle 的测试，所用的标记点为 Spindle_Wheel.Center 和Spindle_Wheel.TA_ref (参见第322页的图):

从菜单 Build 下选择 Measure再选择 Function然后选择 New。

在函数发生器 Function Builder 中按照下页图进行。


注意: 在生成函数测试后，你需要运行一次仿真才能观察到其曲

线。

要取得帮助，可以按一下 F1 键。

Use the Assist option to help you define the DZ and DX functions

在选择 OK 按钮之前，你可以选择此工具校验一下函数的语法是否正确。

练习 12 – 悬架系统 II用于前束角 (Toe Angle) 测试的标记点


4. 在 ADAMS/PostProcessor 中绘制前束角对于车轮高度的曲线。

设置 Source 为 Measures。设置 Independent Axis 为 Data。选择 Wheel Height。选择 OK。

从 Measure 列选择 Toe_Angle。选择 Add Curves。

5. 退回 ADAMS/View。


输入基于 CAD 软件的几何外形文件现在你将输入更为逼真的基于 CAD 软件的车轮轴/车轮的几何外形

文件，如下图所示。

车轮轴/Knuckle

车轮/ Wheel


构造车轮轴 spindle 和车轮 wheel的两个几何外形文件分别为：

knuckle.slpwheel.slp

这两个文件为 render 格式的几何外形文件，其后缀的扩展名为 .slp。他们是由 Pro/ENGINEER生成的。缺省情况下，当你输入几何外形文件时，ADAMS/View 会基于其在它们所来自的Pro/ENGINEER 下装配的名字，而不是其文件的名子。本练习中，CAD 几何外形文件来自一个名为 suspensn 的模型，因此，ADAMS/View 将其几何外形对象命名为 suspensn和suspensn_2。当你输出你的模型(以 ASCII 格式)时，ADAMS/View 会输出一个 .cmd 文件 (suspension.cmd) 和对应于每个 CAD 几何外形的若干个 .shl 文件 (suspensn.shl 和 suspensn_2.shl)。


要输入几何外形文件:输入位于目录 exercise_dir/mod_12_suspension_2/suspension_cad下的几何外形文件:

从菜单 File 下选择 Import 。设置 File Type 为 Render。将该几何外形附给名为 Spindle_Wheel 的部件。

输入一个文件后选择 Apply ，再输入另外一个。


2. 关闭 ADAMS/View 部件 spindle 几何外形的显示，这样只保留输入的 CAD 几何外形显示在模型中。

从菜单 Edit 选择 Appearance。选择如右图所示的部分。

选择 OK。

将 Visibility 一项设置为 Off。选择 OK。


存储你的模型要存储你的模型:1. 存储模型为 suspension_parts.cmd。

如果你不想继续进行后面的可选练习，直接进入下一步。



可选任务将 ADAMS/View 中其它的几何外形用 CAD 下的几何外形替换:1. 从目录

exercise_dir/mod_12_suspension/suspension_cad/more_susp_cad下导入其它的几何外形文件。

提示:这些几何外形文件为 render 格式的文件，有通用的扩展名 .slp，对每个 ADAMS/View 中的部件都有一个对应的几何外形文件。一定要注意在导入每个几何外形文件时一定要附给对应的合适的 ADAMS/View 模型中的部件。不是所有的几何外形都要附给部件 Spindle_Wheel 。

2. 关闭 ADAMS/View 中几何外形的显示，只保留所导入的 CAD 下的几何

外形。


本章小结1. 点对点的测试方法和使用位移函数 (比如 DX(I, J, R)) 的测试方法之

间有什么区别么 ? __________________________________________________________________________________________________________

2. 在模型的谱系关系中 CAD 几何外形在什么位置? CAD 几何外形是什么对象的子对象? __________________________________________________________________________________________________________

13.0 附加约束、耦合副和装配模型

本章内容:附加约束

耦合副

装配子系统模型

附加约束

附加 (复合)约束设置系统中已经存在的约束之间的关系。

可以直接的或间接的连接部件。

附加约束的类型

附加约束(续)

附加约束的类型 (续)

耦合副

耦合副的定义耦合副通过耦合两个或三个约束间接的连接多个部件。

耦合副去除 1 个自由度。

耦合副能够按照如下几种方式定义:通过位移 displacements通过比例系数 scales用户自定义

要定义一个耦合副需要两个约束 (可选的类型为移动副translation、回转副 revolute 和圆柱副 cylindrical)

耦合副 (续)

耦合副的例子

预知如何通过位移和用户自定义的方式定义耦合副，按一下 F1 键。

装配子系统模型

当你装配子系统模型时可以装配若干个子系统模型。

装配子系统模型将生成一个新的模型。

所有被装配的模型 (model1, model2) 将与新模型 (model3) 一起都存在同一数据库 (database) 下。

装配子系统模型(续)

装配子系统模型(续)

装配模型中的部件保持原来绝对坐标系下的位置和方向不变，除非用户指定了其它相关的设置。

如果在不同的子系统模型中有相同名称的部件，ADAMS/View 将进

行：

或者将其合并为一个部件。

或者将其改名，存储在合并后的模型中。

参见：第二章模型的谱系关系

练习 13 – 悬架转向系统 III

问题描述装配一个悬架转向系统模型，并研究一下当方向盘转角分别为45º, 0º 和 -45º时悬架前束角的变化情况。


模型描述本练习中你将使用下面两个模型：

一个长短臂 (SLA) 的悬架子系统模型。

一个齿轮齿条 (rack-and-pinion) 转向子系统模型。

齿轮齿条 (rack-and-pinion) 转向子系统模型中的约束关系如下图

所示：


开始练习注意本练习中要使用的文件不在当前工作目录。

要开始练习:1. 从目录 exercise_dir/mod_12__suspension_2 下启动

ADAMS/View 。

2. 从此目录下导入你在前一练习中所生成的模型文件。

如果你需要一个上一个练习终的模型文件，则输入目录exercise_dir/mod_12_suspension_2/completed 下的文件suspension_2_completed.cmd。


改变工作目录改变工作目录为：exercise_dir/mod_13_susp_steer。

要改变工作目录:1. 从菜单 File 下选择 Select Directory。2. 改变到 exercise_dir/mod_13_susp_steer 下。


导入转向子系统模型导入如下图所示的转向子系统模型，文件 steering_parts_start.cmd中包含一个名为 rack_and_pinion_steering的模型。

要导入模型:输入 ADAMS/View 的模型文件 steering_parts_start.cmd。


在转向子系统模型中添加约束现在你将在转向子系统模型中添加约束。每次添加新的对象后，应该仿真一下模型以验证其正确性。

要在转向子系统模型中添加约束:1. 在回转副 strwheel_body_rev 上添加一个转动的约束驱动 ( ) 。


2. 在驱动的图标上点击鼠标的右键再选择 Motion: MOTION_1再选择Modify。

3. 在 Function (time) 一栏内输入下面的函数: 45d*sin(360d*time) (确认 Type 是设置为 Displacement)。

4. 运行一个 1 秒钟 50 步的仿真。

5. 使用耦合副工具 Coupler 将部件 steering_shaft 的转动运动(strshft_body_cyl) 与部件 steering_rack 的移动运动(rck_body_trans) 耦合起来。


6. 在耦合副的图标点击鼠标右键再选择 Coupler: COUPLER_1再选择Modify。

Coupler


7. 修改耦合副，使得每转 7º ，部件 steering_rack 就移动 1 mm:

8. 仿真一下模型，检验部件 steering_rack 是否像预期的那样运动。


装配悬架子系统模型和转向子系统模型要装配模型:1. 将转向子系统模型 rack_and_pinion_steering 和悬架子系统模型

suspension 装配在一起:从菜单 Tools 下选择 Command Navigator。在 Command Navigator 双击 model 再双击 assemble。将新模型起名为： steering_suspension。在 Model Names 一栏内点击鼠标右键并选择 Guesses ，然后选择*。在 ADAMS/View 中，选择 * 意味着包含在 Guesses 条目下的所有

对象。

2. 要显示装配好的模型，从菜单 View 下选择 Model。3. 双击 steering_suspension。


校验模型校验模型以保证模型中没有冗余约束。要保证模型中没有冗余约束，即是要找出重复约束，请参考下面的解释。

要校验模型:1. 从菜单 Tools 下选择 Database Navigator。2. 将 Database Navigator 中顶部的下拉式菜单选择为 Graphical

Topology。3. 双击一下新模型的名字 steering_suspension 然后再选择

body_ground。


4. 通过右键点击再选择 Delete (确认 Highlight 没有被选)的方法删除

不想要的约束。

删除部件 body_ground 和部件 ground 之间的固定副约束。

删除部件 body_ground 和部件 steering_rack 之间的固定副约束。

提示: 保留部件 body_ground 和部件 steering_wheel_column之间的回转副和转动驱动，因为二者都是需要的。

5. 欲再显示你所生成的测试，从菜单下 Build 选择 Measure 再选择Display 。

6. 选择两个测试 Wheel_Height 和 Toe_Angle。


运行并比较一系列的仿真在本节中，你将以不同的转向角运行三次仿真并比较三次仿真的结果。

要运行并比较一系列的仿真1. 将方向盘上的驱动修改为恒定的 45º 转角 (Displacement(time) = 45d。2. 仿真模型。

3. 存储仿真结果名为 right_turn。存储的方法与第二章中的方法一样。

4. 在方向盘上的转角为 0º (Displacement(time) = 0d) 时再次仿真模型。

5. 存储仿真结果名为 straight。6. 在方向盘上的转角为 -45º (Displacement(time) = -45d)时再次仿真模型。

7. 存储仿真结果名为 left_turn。8. 启动 ADAMS/PostProcessor。


9. 在同一页面上绘制前束角 toe_angle 相对于车轮高度 wheel height 的曲线，如下图所示。


存储模型要存储模型:1. 存储整个数据库 database 为二进制格式的文件，这样存储的文件

中包含你的仿真结果。



本章小结1. 要在ADAMS/View生成一个耦合副 (coupler), 你需要提供什么样信

息？__________________________________________________________________________________________________________

2. 在 ADAMS/View 中分析结果自动设定的的名字是什么？__________________________________________________________________________________________________________

14.0 仿真 (SIMULATIONS)

本章内容:装配分析

分析过程的框图

仿真的类型

MSC.ADAMS 中的载荷

MSC.ADAMS 中的弹簧阻尼器

装配分析

装配分析的定义在装配分析中主要处理模型中所定义的初始条件中相矛盾或不匹配之处 (比如：分开的约束).也称作初始条件分析 (initial conditions simulation).

部件的初始位置和方向生成部件时可以指定其初始位置和方向。

在装配分析中可以让一个部件保持固定，你可以指定多三个方向的位置 (xg, ŷg, zg) 和多三个方向的转动 (psi, theta, phi)。

装配分析(续)

注意: 需要谨慎的使用初始条件的设定，如果你对太多

的部件设定了初始位置的话，装配分析可能会失败。

仿真框图

注意: 通常来说，线性化分析要在进行静力学分析或动力学分析之后进行。

Assemble Simulation

Default* Static*

Kinematic* Dynamic*

Nonlinear

Motion Study Equilibrium

Nonlinear

DOF = 0 DOF > 0

* Automatically performs an assemble simulation

Linear

Eigensolution or State Matrices

Linear

Calculation(s)

Assemble

在 ADAMS/View 中如果你打开了一个对话窗，按一下 F1 键可以

显示相关的在线帮助。

仿真的类型

静力学分析 (Static)系统自由度 DOF > 0.系统中所有部件的速度和加速度都设置为 0。如果静力学的解与初始的位置相

距很远的话，分析会出现失败。

动力学分析 (Dynamic)系统自由度 DOF > 0.由一系列的外载荷和激励所驱动。

求解非线性的微分代数方程组 (DAEs) 。

仿真的类型 (续)

运动学分析 (Kinematic)系统自由度 DOF = 0。由约束(驱动)使系统运动。

只求解约束(代数)方程。

计算 (测试) 约束中的反力。

线性化分析 (Linear)ADAMS/Solver 可以将非线性系统的方程在某个特殊的状态点上进

行线性化。

从线性化的方程中，你可以进行线性化系统的特征值分析，得到系统的特征值和特征矢量以便:

你的系统的固有频率和模态振型的可视化。

与实际试验数据或 FEA 分析结果进行比较。

仿真的类型 (续)

线性化分析的例子必须是在某个状态点上线性化 (通常是静平衡位置)。抽取出系统的固有频率。

固有频率 =

MSC.ADAMS 的载荷

载荷的定义试图 (Try) 使部件按照一定的方式运动。

与定义约束连接部件的方式不完全一致。

与驱动方式的不同之处在于载荷不是描述的绝对的运动。

对系统而言既不增加也不减少系统的自由度。

载荷的属性包括：

MSC.ADAMS 中的弹簧阻尼器

弹簧阻尼器的定义它们为预定义的载荷，大小与作用点之间的距离和相对速度有关。

它们表示一种柔顺性联结:作用在两个部件之间。

在一段距离上起作用。

沿着或相对于一个特定的方向。

MSC.ADAMS 中的弹簧阻尼器(续)

弹簧阻尼器的属性

参见: 附录 A 中有关弹簧阻尼器的属性部分

弹簧阻尼器中载荷的计算

基于弹簧的刚度和阻尼系数确定弹簧力的大小线性弹簧阻尼器力的大小可以表示为:

ForceSPDP = -k(q – q0) – cq + F0

其中:q – 定义弹簧阻尼器两个标记点之间的距离。

q -定义弹簧阻尼器两个标记点之间的沿着连线方向相对的速度。

k – 弹簧阻尼器的刚度系数 (始终 > 0)。c – 弹簧阻尼器的粘性阻尼系数 (始终> 0)。F0 -弹簧阻尼器的预载荷 (preload)。q0 -弹簧阻尼器的预载荷时的长度 (始终> 0)。t – 时间 (Time)。

弹簧阻尼器的幅值大小(续)

在 ADAMS/Solver 中所表示的方程为:-k * (DM(I, J) – q0) – c * VR(I, J) + F0

在仿真过程中，当定义弹簧阻尼器的两个标记点的位置重合时，由于无法确定方向，系统会出现病态，因此，定义弹簧阻尼器的两个标记点永远都不应该重合。

练习 14 – 弹簧阻尼器

问题描述生成并研究如下图所示的线性弹簧阻尼系统，使用MSC.ADAMS 中各种不同的仿真类型。


开始练习要开始练习：

1. 在目录下exercise_dir/mod_14_spring_damper启动 ADAMS/View。

2. 生成一个名为 spring_mass 的新模型。

建立并约束模型要建立并约束模型：

1. 建立一个方块，并给定其质量。

提示: 在部件上点击鼠标右键并选择 Modify 然后设置 Define Mass By为 User Input 。

2. 将方块进行约束，使其只能在绝对坐标系的 ŷg 方向运动。

提示: 加一个移动副。

3. 要校验模型是否正确，可以仿真一下。


增加一个弹簧阻尼器要增加一个弹簧阻尼器:1. 为保证弹簧阻尼器是在绝对坐标系的 ŷg 方向，将工作网格的中心移至方块

的质心标记点 (cm) 上 (参见练习 8)。2. 使用工具 Translational spring damper 在方块的 CM 标记点和大地

上距离此点上方 400 mm的位置生成弹簧阻尼器， (确认使用本章问题描述中刚度 K 和阻尼系数 C 的值). 要设置第二个点的位置，可以借助 Location Event (参见练习 6):

在大地上任何的空白处点击鼠标右键以显示 Location Event。改变 Rel. to Origin 为 Rel. to Grid.输入 0, 400, 0。选择 Apply。

3. 为保证弹簧阻尼器在预载荷为时的自由长 (q0) 为400 mm ，可以从菜单Tools 下选择 Measure Distance 测试一下弹簧的长度。


找出弹簧阻尼器在静平衡时的受力大小要找出弹簧阻尼器在静平衡时的受力大小:1. 使用静平衡求解工具 Static Equilibrium 运行一次静力学分析。

2. 注意弹簧力的值。

提示: 要显示弹簧力的值，可以从菜单 Settings 下选择 Force Graphics，设置 Display Numeric Values。

3. 放大直至你看到显示力的数值。

方块的质量为 187.224 kg，因此为平衡重力，弹簧阻尼器力的大小应该为: 187.224kg*9806.65mm/s2(=1836.04 N)


运行一次仿真并生成测试要运行一次仿真并生成测试：

1. 生成一个点对点的测试，名为 Spring_Length，一个点为弹簧上面

的定位点，另外一个为方块的质心标记点。

测试的值在 t=0 时应该为 400 mm。

2. 要看看颤动的情况，运行一个 2 秒钟 50 步的仿真。


找出系统的固有频率要找出系统的固有频率：

1. 再次运行静力学分析 ( )。2. 选择 Close 但不使模型复位。

3. 从菜单 Simulate 下选择 Interactive Controls。4. 选择 Compute Linear Modes 。

5. 观察结果。

6. 注意一下固有频率的大小并与解析解的值进行比较。


存储模型要存储模型:1. 存储模型。




可选任务在模型中增加一个自由度：

1. 将移动副改为圆柱副。

2. 在静平衡位置进行线性化求解。结果有什么变化么？

3. 增加一个扭转弹簧阻尼器，起到给圆柱副转动方向增加阻尼的作用。

4. 再次在静平衡位置进行线性化求解。这次结果有什么变化么？

5. 不要存储你的模型。


MSC.ADAMS 结果


本章小结1. 在设计位置，一个回转副所参考的标记点的是否必须一致？在进

行校验(Verify)时是否会得到相应的信息提示？

__________________________________________________________________________________________________________

z


解析解检查系统的固有频率:

在平衡状态下:

进行 Laplace 变换为:


因此:

15.0 载荷和样条插值函数

本章内容:一元力(Single-Component Forces): 作用力与反作用力

样条函数

AKISPL 函数

一元力: 作用力与反作用力

作用力-反作用力：一元力 (Sforces) 的属性

参见: 附录 A 中一元力的属性。

注意: MSC.ADAMS 将作用力和反作用力加在其自动生成的 I 和 J 标记点上。

一元力: 作用力与反作用力(续)

在仿真模型中可以考虑试验数据，包括：来自供应商或标准中的试验数据：

非线性的柔性联结 (力与速度的关系)。力矩与电机或发动机的转速关系曲线 (力矩与角速度的关系)。

来自物理样机的数据：

加速度计数据 (加速度与时间的关系)。轮胎的侧向力与正压力 (normal force) 和滑动角 (slip angle) 之间的关

系曲线。

要在仿真中考虑试验数据首先，是生成样条数据：

或者在 Spline Editor 中手工输入数据点

或者通过输入文件的方式。

样条插值函数

其次，在定义一个驱动 (motion)或载荷 (force)中参考此样条数据。有几种可以使用的插值方法 (使用下列函数):

Cubic-fitting method (CUBSPL)Akima-fitting method (AKISPL)B-spline method (CURVE)

样条函数 (续)

AKISPL 函数的语法AKISPL (x, z, spline, iord)x – 独立变量，指定沿着 X 方向的值。

z – 可选项，第二个独立变量，指定插值曲面沿着 Z 方向的值。

spline – 样条曲线（面）的名称，在独立变量 (x 或 z) 值上相应的变量 Y 的值。

iord – 一个整型变量，指定在插值点处插值的求导阶数 (通常为 0，但可以为 1 或 2，表示是 1 阶或 2 阶导数插值)。

AKISPL 函数

AKISPL 函数的例子AKISPL (DM(I, J), 0, spline_1, 0)

注意: 你可以像生成 AKISPL 函数那样生成CUBSPL 函数和 CURVE 函数，其语法是完全相似的。

AKISPL 函数 (续)

练习 15 – 非线性弹簧

问题描述研究线性弹簧和使用样条函数定义的非线性弹簧之间的区别之处。


开始练习导入你在上一章练习中所生成的模型文件，注意该文件不在当前工作目录。

要开始练习:1. 从目录 exercise_dir/mod_15_spring下启动 ADAMS/View 。

2. 从目录 exercise_dir/mod_14_spring_damper 导入你在上一章练

习中所生成的模型文件。

如果你需要一个上一个练习终的模型文件，则输入目录exercise_dir/mod_14_spring_damper/ completed 下的文件spring_damper_completed.cmd 。


替换原来的弹簧阻尼器现在你将你原先在模型中已经定义的弹簧阻尼器替换为一个用户自定义的线性弹簧。

要替换原来的弹簧阻尼器:1. 删除替换原来的弹簧阻尼器。

2. 按照下列参数生成一个作用-反作用的一元力 ( )。Run-time Direction: Two BodiesCharacteristic: K and CK: 5.0C: 0.05


3. 在对象 SFORCE_1 上点击鼠标右键并选择 Info。注意信息窗口中函数的语法与前面第365页中有关弹簧阻尼器中力与刚度系数和阻尼

系数的关系表达式是类似的。

注意: 你可以在 Function Builder 中手工的输入线性弹簧阻尼器的

函数表达式。

4. 在对象 SFORCE_1 上点击鼠标右键并选择 Measure。5. 生成一个名为 spring_force 的弹簧力的测试:

Characteristic: ForceComponent: mag

6. 要看一下振颤的情况，运行一个 2 秒钟 50 步的仿真。


7. 绘出弹簧力spring_force与弹簧长度 Spring_Length的关系曲线。

从曲线中可以注意到曲线开始的斜率为 5 (K)。而阻尼比率 (C=.05)会导致斜率 5 (k) 的偏差 (斜率 slope ~ 刚度 stiffness +/- 阻尼比率damping)。

8. 存储仿真结果 ( )为linear_force。


将线性弹簧改为非线性弹簧在本节中，你将刚生成的线性弹簧阻尼器改为非线性的弹簧，你将导入弹簧的刚度数据来定义弹簧的属性。

要将线性弹簧改为非线性弹簧：1. 要导入弹簧的刚度数据，从菜单 File 下选择 Import。2. 设置下面的参数然后选择 OK。

File Type: Test DataCreate SplinesFile to Read: exercise_dir/mod_15_spring/spring_data.txtIndependent Column Index: 1 (因为第一列为第一个独立变量)。Units: ForceModel Name: .spring_mass

3. 要使用样条线编辑器Spline Editor打开样条线 SPLINE_1 ，从菜单 Build 下选择 Data Elements 再选择 Spline 然后再选择 Modify.。


4. 看一下曲线，理解变形 deformation (x-axis)与弹簧力 stiffness force (y-axis) 之间的关系。

提示: 在右上角，设置 View as 为 Plot。5. 在模型中对象 SFORCE_1 上点击鼠标右键然后选择 Modify ，将原

来描述线性弹簧的力的函数表达式改为如下图所示的 Akima 样条函

数。

在 DM 函数中的 I 和 J 标记点可

以是你模型中不同的标记点。


线性弹簧和非线性弹簧力值的比较要比较二者力值：

1. 运行一次 2 秒钟 50 步的动力学仿真，看一下非线性弹簧是否正常工

作。

2. 存储仿真结果为 non_linear_force。3. 叠加两次仿真结果在一个页面上：

对于linear_force 仿真结果的spring_force vs. Spring_Length曲线。

对于non_linear_force spring_force vs. Spring_Length曲线。

注意非线性弹簧的曲线的斜率随着弹簧长度增加发生改变。


存储模型要存储模型：

1. 只存储模型。如果你不想继续进行后面的可选练习，直接进入下一步。



可选任务1. 使用 Spline Editor 生成另外一条样条线表示非线性的阻尼力与速

度的关系：

从菜单 Build 下选择 Data Elements 再选择 Spline 然后再选择New。

2. 在一元力的函数表达式中增加表示非线性阻尼力，以描述质量块和大地之间的完全非线性弹簧阻尼力。

提示: 你需要改变 Akima 样条函数使得其第一个独立变量为相对速度 ( 使用 VR 函数)。


本章小结1. 在样条函数中四个输入参数的含义是什么?

__________________________________________________________________________________________________________

2. 如果你无法确认定义 ADAMS/Solver 函数中输入的含义，你应该查找在线帮助中哪一部分帮助你完成函数的定义？__________________________________________________________________________________________________________

16.0 衬套力 (BUSHINGS)

本章内容:衬套力 (Bushings)

衬套力 (BUSHINGS)

衬套力 (BUSHINGS)的定义预定义的载荷 (Pre-defined force)。代表柔顺性联结:

在两个部件之间。

沿着或相对于三个矢量方向。

衬套力 (BUSHINGS) (续)

衬套力 (BUSHINGS)的属性

参见：附录 A 中Forces Tables (未完成) 部分。

练习 16 – 悬架转向系统 IV

问题描述研究一下将部件 lower control arm 与部件 ground 之间的联结关系由理想约束替换为衬套时，在方向盘转角为 0º 即直线行驶工况下，

车轮前束角的变化情况。


模型描述此模型为长短臂结构的悬架模型加上你在前面练习中所建立的转向系统模型组装成的悬架转向系统模型。

模型中增加了弹簧阻尼器，表示一个圆弹簧减震器。

现在的模型，在部件 lower control arm 和车身框架 frame of the vehicle之间以回转副连接。

你将以两个衬套来替换原来的回转副并研究一下二者之间的区别。


开始练习要开始练习:1. 从目录exercise_dir/mod_16_susp_steer_2下启动ADAMS/View 。

2. 导入模型文件 susp_steer_2_start.cmd。

运行一次基准线 (baseline)的仿真开始你将以现在的模型运行一次仿真，看看以回转副进行连接情况下系统的运动情况。

要运行一次基准线 (baseline)的仿真:1. 先检查一下方向盘的转角为恒定的 0º (Displacement(time) = 0d).2. 运行一次 1 秒钟 50 步的仿真。

3. 将仿真结果存储 ( )为with_joint。


将回转副失效现在，取代原来删除某个对象的方式，你将采用使回转副失效的办法，使其在仿真时不起作用。

要将回转副失效：1. 在部件 Lower_Arm 和部件 ground 之间的回转副

lowerarm_grnd_rev 上点击鼠标右键。

2. 选择 (De)activate。3. 清除 Object Active 的选项。


生成部件 Lower_Arm 和部件 ground 之间的衬套(bushings)

因为二者之间存在两个联结点，你需要在部件 Lower_Arm 和部件ground 之间生成两个衬套bushings 。

要生成衬套:1. 从主工具箱 Main Toolbox下选择工具包 Create Forces 再选择

Bushing 。

2. 采用下面的选项生成后侧的衬套，注意选择 2 Bod-1 Loc, Pick Feature:First Part: Lower_ArmSecond Part: groundLocation: HP4Direction Vector (+z axis): 标记点 .Lower_Arm.bushing_ref 的 Z 轴方向。

提示: 要更易于找到标记点 .Lower_Arm.bushing_ref，显示 Database Navigator，找到部件 Lower_Arm 下的此标记点，然后选择Highlight ，此对象会亮显。回到你的模型，在该标记点处点击鼠标右键然后选择 .Lower_Arm.bushing_ref.Z。


3. 参考下面的矩阵修改衬套的属性：


修改衬套的对话窗口应该如下图所示:


4. 采用下面的选项生成前侧的衬套：

First Part: Lower_armSecond Part: groundLocation: HP5Direction Vector (+z axis): 标记点 .Lower_Arm.bushing_ref 的 Z 轴

方向。

5. 与前面修改后衬套的方式一样修改前衬套。


运行一次仿真，看看加上衬套后的影响要运行仿真：

1. 运行一个静力学仿真 ( ) 后再进行一个 1 秒钟 50 步的动力学仿

真。

2. 存储仿真结果为 with_bushings。


观察一下结果要观察一下结果：

1. 启动 ADAMS/PostProcessor。2. 生成一个页面，包含仿真结果 with_joint 和 with_bushings 的前

束角随时间的变化曲线。

3. 估计一下两次仿真结果中大的前束角的区别，并回答本章小结中的问题 1 。


叠加动画要叠加动画：

1. 设置 ADAMS/PostProcessor 为 Animation 模式。

2. 在数据选择窗口 dashboard 选择 Overlay 按钮。

3. 选择 with_joint 和 with_bushings 两次仿真结果。

4. 在 Offset 一栏输入 0.0, 40.0, 0.0。5. 选择 Animation 按钮。

6. 设置 Speed Control 滑条为约 50%的位置。

7. 选择 Play。注意: 为了强化差别，可以在部件 lower arm位置局部放大。



1. 存储你的模型。




可选任务1. 将部件 Upper_Arm 和部件 ground 之间的回转副也用两个衬套力

进行替换，使用部件Lower_Arm 和部件 ground之间衬套力相同的

参数进行。

2. 运行一次静力学的仿真后再进行一次 1 秒钟 50 步的动力学仿真。

3. 存储仿真结果为 with_all_bushings。4. 再与前两次仿真结果比较前束角 toe_angle 随时间的变化情况。


本章小结1. 将回转副换为衬套力后大的前束角差别有多大？

__________________________________________________________________________________________________________

2. 在增加了衬套力后，为什么要在进行动力学仿真前先进行静力学的仿真？__________________________________________________________________________________________________________

3. 为什么在部件和部件之间采用回转副进行连接时，在瞬态仿真之前无需静力学的仿真？__________________________________________________________________________________________________________

17.0 冲击碰撞

本章内容:冲击函数 (Impact Functions)速度函数 (Velocity Functions)

冲击(IMPACT) 函数

MSC.ADAMS中的冲击(IMPACT)函数用于用户定义的力函数，模拟接触、冲击、碰撞等现象。

非线性的弹簧和阻尼力，由两个部件之间的距离所决定的是否存在的。

就像一个单纯的压缩弹簧阻尼器，在 MSC.ADAMS 中，当两个部件之间的参考距离 q 小于用户指定的参考距离 q0 时，该函数起作用。

冲击(IMPACT) 函数(续)

单边冲击函数应用的例子 (IMPACT)

双边冲击函数应用的例子 (BISTOP)


IMPACT 函数的语法规则

IMPACT(q, q, qo, k, e, cmax, d)q – 两个对象之间实际的距离 (通常使用一个位移函数定义)q - 变量 q 的时间导数

q0 – 触发距离，确定冲击力是否起作用，该参数应为一个实常数。

k – 刚度系数

e – 弹性力指数

c – 阻尼系数

d – 阻尼力完全起作用的斜坡距离


在 MSC.ADAMS 中，单边的冲击函数载荷按照下面

的公式进行计算：

速度函数

速度函数和加速度函数的定义返回速度矢量或加速度矢量的一个标量值（或移动的或转动的）

速度函数的语法规则VM(I,[J], [L])VR(I,[J], [L])VX, VY, VZ(I,[J],[R], [L])

注意:速度函数 VR 常用来定义沿着一条连线上的相对速度，常常用于弹簧

阻尼器中。

如果 VR 函数中的两个标记点 I 和 J 是分开的， VR > 0，反之， VR < 0。

练习 17:汽车后备箱打开机构 I

问题描述生成打开所给的马自达 MX-6 模型后备箱所需要的力。


模型描述压缩时，在每个气缸上的载荷为 550 Newtons。整个装配的运动受限于气缸上完全伸展的限位止档。

模型中部件的约束关系如下图所示：


开始练习要开始练习:1. 从目录 exercise_dir/mod_17_hatchback_1 下运行

ADAMS/View 。

2. 输入模型命令文件 hatchback_start.cmd。


将与仿真过程无关的可动部件失效由于模型为对称结构，你无须对模型中右侧的可动部件进行约束，可以将其失效掉，模型中左侧的约束关系对于此多刚体系统已经足矣。

要将可动部件失效:1. 将部件 right_shortarm失效。

提示：在该部件上点击鼠标右键并选择 De(activate)，在出现的对话窗口内清除 Object Active 。

2. 再将部件 right_longarm 失效。

练习 17:汽车后备箱打开机构 I生成载荷，代表带有止档的气缸力

在这部分，你将进行调试你的模型的实践。要保证你的模型能够正确运行，在你每添加一个新的载荷后就运行一次仿真。

要生成气缸载荷:1. 在部件 left_piston 上 POINT_5 的位置处生成一个名为 lpiston_ref 标记

点 ( ) :选择 Add to Part。在屏幕上先选择 left piston 然后再选择 POINT_5。

2. 在部件 left_cylinder上 POINT_6 的位置处生成一个名为 lcyl_ref标记点。

你将使用这两个标记点生成下一步所要定义的弹簧阻尼器。

3. 在 left_piston (第一个部件) 和 left_cylinder (第二个部件) 之间的两个标记点 lpiston_ref (第一个位置) 和 lcyl_ref (第二个位置)上生成一个弹簧阻尼器，其参数如下:

Stiffness: 0.21578 (N/mm)Damping: 2.0 (N-sec/mm)


4. 修改该弹簧阻尼器的预载荷为 550 N。

5. 在部件 right_piston上 POINT_7 的位置处生成一个名为rpiston_ref 的标记点。

6. 在部件 right_cylinder 上 POINT_8的位置处生成一个名为 rcyl_ref的标记点。

你将使用这两个标记点生成下一步所要定义的弹簧阻尼器。

7. 在 right_piston (第一个部件) 和 right_cylinder (第二个部件) 之间的两个标记点 rpiston_ref (第一个位置) 和 rcyl_ref (第二个位置)上生成一个弹簧阻尼器，其参数如下:

Stiffness: 0.21578 (N/mm)Damping: 2.0 (N-sec/mm)

8. 修改该弹簧阻尼器的预载荷为 550 N。

练习 17: 汽车后备箱打开机构 I

要生成限位止档：1. 在左侧气缸的两个部件 piston/cylinder 之间生成一个单元力 ( )，

用来描述一个冲击函数以使后备箱的运动停下来：

选择 Two Bodies 。使用已经存在的标记点 pis_impact (位于 left_piston 上) 和 cyl_impact(位于 left_cylinder)，如下图所示。

提示: 确认选择部件和标记点的顺序相同。就是说，如果你选择了piston 作为作用部件，选择 cylinder 作为反作用部件，那么你就应该用同样的顺序选择作用点 (pis_impact) 和反作用点(cyl_impact)。


2. 修改该单元力，并使用函数发生器 (Function Builder) 生成一个单

边的冲击函数。

冲击函数在函数发生器 (Function Builder) 的 Contact 类内。

位移参数为两个标记点 pis_impact 和 cyl_impact 之间的距离 (使用DM 函数)。速度参数为沿着两个标记点 pis_impact 和 cyl_impact 之间的连线上的相对速度 (使用 VR 函数)。

注意: 在函数发生器 (Function Builder) 中不要输入单位。

Stiffness Coefficient: 1e5 (N/mm)Stiffness Force Exponent: 1.01Damping Coefficient: 100 (N-sec/mm)Trigger for Displacement Variable: 25 mmDamping Ramp-up Distance: 1e-3 mm


3. 在函数发生器 (Function Builder)中校验函数以保证其语法是正确

的。建好的函数应该如下图所示：


4. 在右侧气缸的两个部件 piston/cylinder 之间生成另外一个单元力，

用来描述一个冲击函数以使后备箱的运动停下来：

选择 Two Bodies 。使用已经存在的标记点 pis_impact (位于 right_piston) 和 cyl_impact(位于 right_cylinder)。

提示: 确认选择部件和标记点的顺序相同。就是说，如果你选择了piston 作为作用部件，选择 cylinder 作为反作用部件，那么你就应该用同样的顺序选择作用点 (pis_impact) 和反作用点(cyl_impact)。.


5. 修改该单元力，并使用函数发生器 (Function Builder) 生成一个单边的冲击函数。冲击函数在函数发生器 (Function Builder) 的Contact 类内。

位移参数为两个标记点 pis_impact 和 cyl_impact 之间的距离 (使用DM 函数)。速度参数为沿着两个标记点 pis_impact 和 cyl_impact 之间的连线上的相对速度 (使用 VR 函数)。Stiffness Coefficient: 1e5 (N/mm)Stiffness Force Exponent: 1.01Damping Coefficient: 100 (N-sec/mm)Trigger for Displacement Variable: 25 mmDamping Ramp-up Distance: 1e-3 mm


6. 在函数发生器 (Function Builder)中校验函数以保证其语法是正确的。建好的函数应该如下图所示：

注意: 从语法上来看，部件 piston 为力的作用部件，如果你选择部件 cylinder为力的作用部件，其语法应该是相反的。


对实际模型选择参数对于一个实际的模型中如何选择合适的参数，请参见下面相关网页中

KB (Knowledge Base) 中文章的介绍：

模拟冲击: http://support.adams.com/kb/faq.asp?ID=8230调试冲击函数的建议:http://support.adams.com/kb/faq.asp?ID=7301采用赫兹接触理论计算或估计接触刚度的例子：

http://support.adams.com/kb/faq.asp?ID=8470


仿真模型仿真模型，确认后备箱能够打开并停在一个合理的角度上。

存储你的模型要存储你的模型:

存储你的模型。

退出 ADAMS/View。


本章小结1. 在冲击函数 IMPACT 中，对于触发距离 (trigger distance) 是否有

限制？换言之，你是否可以选择任何值？__________________________________________________________________________________________________________

2. 如果你想使后备箱在打开45o角时停下来，你可以采取哪些步骤？

__________________________________________________________________________________________________________

18.0 光滑过渡函数(STEP)和脚本式仿真

本章内容：过渡函数(STEP)脚本式仿真

ADAMS/Solver 的命令

过渡函数(STEP)

过渡函数(STEP)的定义在 MSC.ADAMS 中，STEP 函数近似为一个理想的数学上的过渡函数 (没有不连续).避免使用不连续的函数，因为不连续的函数容易导致解算过程收敛困难。

STEP 函数用来描述如驱动或载荷，上升或下降，打开或关闭。

注意: STEP 函数常用于描述一个值或一个表达式需要

从一个常数变为另一个常数的情形。

过渡函数(STEP)(续)

STEP 函数的语法规则

STEP (q, q1, f1, q2, f2)

其中:q - Independent variableq1 - Initial value for qf1 - Initial value for fq2 - Final value for qf2 - Final value for f

注意: q1 < q2

例子

脚本式仿真

在 ADAMS/View 中有两种仿真的方式脚本式仿真(Scripted)交互式仿真(Interactive)

脚本式仿真可以让你在提交仿真之前编辑仿真的过程。

可以让你使用同样的仿真参数快速的重复一个仿真过程。

可以让你进行更为复杂的仿真过程。

在进行DS (design studies)、DOE (design of experiments) 和优化(optimization) 分析需要使用此种仿真方式。

仿真脚本为一个模型的子对象，因此可以存储在一个MSC.ADAMS/View 的命令文件(cmd)中。

脚本式仿真(续)

在 ADAMS/View 中脚本式仿真的种类Simple runADAMS/View commandsADAMS/Solver commands

ADAMS/SOLVER 的命令

脚本式仿真的命令是基于 ADAMS/Solver 的命令ADAMS/Solver 的命令可以让你进行复杂的仿真，比如：

在仿真过程中改变模型的参数

在不同的仿真间隔内使用不同的输出步长。

在不同的仿真间隔内使用不同的仿真参数（如收敛误差等）。

ADAMS/SOLVER 的命令(续)

使用脚本式仿真的例子，在你的模型中改变模型的拓扑结构关系：

simulate/dynamic, end=3.0, steps=30deactivate/joint, id=3simulate/dynamic, duration=2.0, steps=200

练习 18:汽车后备箱打开机构 II

问题描述对于给定的马自达 MX-6 后备箱模型，找出用三秒的时间将后备箱完全合上在销轴处所需要的大的力(矩)。


模型描述在本章中，你将使用上一章所建立的后备箱 I 的模型。


开始练习要开始练习:1. 从目录 exercise_dir/mod_18_hatchback_2 启动 ADAMS/View 。

2. 从目录 exercise_dir/mod_17_hatchback_1 下导入你在前面练习中所生成的模型。如果你需要一个标准的模型文件，可以直接从目录exercise_dir/mod_17_hatchback_1/completed 下导入命令文件hatchback_1_completed.cmd 。


确定部件 left_shortarm 的稳态转角要测试后备箱的转角：

1. 在回转副 l_shortarm_rev 上点击鼠标右键并生成一个名为shortarm_rotation 的测试：

Characteristic: Ax/Ay/Az Projected RotationComponent: ZFrom/At: .ground.MAR_7

2. 运行一个 5 秒钟 50 步的一个仿真。

3. 在 ADAMS/PostProcessor 绘制 shortarm_rotation 随 time的变

化曲线。

4. 在 shortarm_rotation 的曲线图中使用工具 Plot Tracking 确定部件 left_shortarm 的稳态转动角度。稳态转动角度为96.0693d.


关闭后备箱现在由于弹簧的预载荷和冲击载荷的存在，后备箱打开并停下来。

要合上后备箱，你可以旋转部件 left_shortarm 回到其初始位置，如下图所示。要旋转部件 left_shortarm，可以在回转副约束left_shortarm_rev joint 添加一个运动驱动，如何添加运动驱动，

将在后面的片子进行介绍。


生成一个驱动，合上后备箱：1. 在回转副 l_shortarm_rev 生成一个名为 closing_motion 的约束

驱动。

2. 使用一个过渡函数 STEP 修改驱动函数，使其回到初始位置：

过渡函数 STEP 在 4 秒钟时 left_shortarm 的转角由前面片子测试的结

果。

过渡函数 STEP 在 7 秒钟时 left_shortarm 的转角为 0o。

生成的函数应该如下所示：

STEP(time, 4.0, 96.0693d, 7.0, 0.0d)


进行一次脚本式仿真在这节中，你将生成一个仿真过程的脚本，脚本中包含将驱动失效ADAMS/Solver 的命令并运行仿真再将驱动生效再运行一秒钟的仿真。

要生成仿真脚本：1. 从菜单 Simulate 选择 Simulation Script 再选择 New。

2. 将仿真脚本命名为 script_1。3. 选择 Script Type 为 ADAMS/Solver Commands。4. 输入下列 ADAMS/Solver 的命令：

DEACTIVATE/MOTION, id=1SIMULATE/DYNAMIC, END=4, STEPS=40ACTIVATE/MOTION, id=1SIMULATE/KINEMATIC, END=7, STEPS=30

5. 选择 OK。


要执行脚本式仿真：1. 从菜单 Simulate 下选择 Scripted Controls。2. 输入你所生成的仿真脚本的名字 script_1。3. 选择 Play 。


力矩测试现在你将生成一个要将后备箱合上所需要的力矩的测试，然后你先将其失效，因为该测试与你将要进行的脚本式仿真开始时要失效的驱动有关系。

要生成力矩测试：生成一个名为 closing_torque_measure 的驱动测试 (在驱动closing_motion 上点击鼠标右键并选择 Measure)：

Characteristic: TorqueComponent: Z

要使测试失效：1. 缺省情况下，当你使用菜单 Edit 失效某些对象时，ADAMS/View 将会使

你当前所有在选择列表中的任何对象都失效。因此，你需要首先点一下选择工具 Select ，这样的话你就不会将模型中其它对象偶然的也失效了。

2. 从菜单 Edit 下选择 Deactivate。


3. 使用浏览选项 Browse 进行过滤只留下测试 measures。

4. 选择 closing_torque_measure。5. 选择 OK。


研究测试要研究力矩的测试：

1. 在 ADAMS/PostProcessor 中绘制约束驱动中的力矩与时间的关系曲线 ( closing_torque_measure).

Figure. Plot of Approximate Torque Required to Close the lid


2. 编辑力矩曲线找出需要将后备箱在三秒钟内合上所需要的大的近似力大小。要找出该力的值，使用工具 Scale a Curve 将驱动力矩除以力臂 700 mm 即可：

要显示工具 Scale a Curve ，从菜单 View (在 ADAMS/PostProcessor内)，选择 Toolbars 再选择 Curve Edit Toolbars.。出现新的工具栏。

选择工具 Scale a Curve 。

设置比例系数 Scale 为 1/700。选择曲线。


3. 删除驱动曲线，只保留力的曲线，如下图所示：

Figure. Plot of Approximate Force Required to Close the Lid

4. 注意要合上后备箱所需要的近似大力的值，并用此结果回答本章小结中的问题 1 。


存储模型要存储模型:1. 存储模型。



本章小结1. 要合上后备箱所需要的近似的力是多少？

__________________________________________________________________________________________________________

2. 是否可能将作用载荷从一个常数值立即变为另一个常数值，比如，电机的输出力矩变为 0 。__________________________________________________________________________________________________________

3. 在一个交互式的仿真过程中，在不同的时间段内是否可以使用不同的输出步长？__________________________________________________________________________________________________________

19.0 ADAMS/SOLVER

本章内容：ADAMS/Solver 总述

ADAMS/Solver 中的文件

ADAMS/Solver 模型文件 (.adm) 的例子

ADAMS/Solver 的独立运行

例子：2D Pendulum运动方程的构造

解算的各步骤

Debug/Eprint (动力学)

ADAMS/SOLVER 总述

Dataset

MSC.ADAMS

ADAMS/View

ADAMS/Solver

Integrated ADAMS/Solver

Message file

.out .gra

.req .res

Analysis files

.msg

Command file.acf

InteractiveSolver

commands

.adm

Import Export

InputOutput

Input

Input

Output

OR

ADAMS/SOLVER 中的文件

ADAMS/Solver 模型文件 (.adm)Statements define an element of a model such as a part, constraint, force, and so on.Functions are numeric expressions that define the magnitude of an element such as a force or motion.

ADAMS/Solver 命令文件 (.acf)Commands define an action that needs to be taken during a simulation.See also: ADAMS/Solver Commands in Section 18

欲了解更多信息，参考 ADAMS/Solver 的在线帮助。

ADAMS/SOLVER 模型文件 (.adm) 的例子

ADAMS/SOLVER 独立运行

使用独立运行的 ADAMS/Solver 进行仿真交互式:

非脚本方式：一个接着一个的输入命令。

脚本方式：使用 ADAMS/Solver 的命令文件 (.acf)。批处理 –使用 ADAMS/Solver 的命令文件 (.acf)在后台运行多项任

务。

注意：ADAMS/Solver 的命令文件必须是以要分析的模型名称开头并以一个 STOP 命令结束。

你可以在 ADAMS/View 内运行外部的 ADAMS/Solver 进行仿真。

SOLVER 兼容性

从 MSC.ADAMS 2003 开始，新的 ADAMS/Solver (C++) 版本增加了一些新功能，这样的话，新的ADAMS/Solver (C++) 版本支持一些原来的ADAMS/Solver (FORTRAN)版本所不支持的功能。由于这个原因，新增加了 solver 的兼容性检查，也就是在使用 ADAMS/View 时，每当新增加一个对象时，就要进行一次 Solver 的兼容性检查。

此项检查在下列情形下也要进行：当导入一个 .cmd 文件时每生成一个对象。

当导入一个 .adm文件时生成整个模型。

进行仿真之前的整个模型。

例子: 2D PENDULUM

MSC.ADAMS 模型方程：Euler-Lagrange Equations描述

一个质量为 M、转动惯量为 I 及长度为 2L 的连杆在坐标原点通过回转副连接在大地上。加上约束之后意味着连杆只能在绝对坐标系的 X-Y 平面内相对坐标原点转动。

连杆质心相对于绝对坐标系的坐标用两个状态变量 (x,y)来表示。

一个坐标系 (Op-Xp-Yp) 是固结在连杆的质心上，其中：坐标轴 Xp为沿着连杆的长度方向，Xp 和 Xg 之间的夹角用 θ表示。

例子: 2D PENDULUM (续)

例子: 2D PENDULUM (续)

Force balance equations

Momenta equations (only in θ)

Kinematic differential equations

Constraint equations

动力学方程

非线性系统 – 9 个微分代数方程组 (DAE’s)

Force balances

Momenta

Kinematics

Equations of Motion Unknown

解算的各个步骤

任务求解微分代数方程组:

两个主要部分： Predictor 和 Corrector步骤 1:

预测一个初始解

步骤 2:校正预测的初始解

步骤 3:评估一下解的质量 (决定是否接受该解)

步骤 4:为下一步做准备

解算的各个步骤 (续)


步骤 1:预测一个初始解

使用显式方法预测一个初始值

预测过程只是简单的根据以前的解猜测下一个时刻的解的值，此值不能保证满足方程 G 。

此过程只是得到进行后续步骤的好的起点。








估算一下 G 的值，如果 G 的值接近 0 ，校正过程结束，进入步骤 3。使用 Newton-Raphson method 校正预测解。

求出 ∆y 并更新 y。重复迭代过程直至 ||∆y|| < corrector error tolerance。


例子:

精确解为： q = 1.0



As a first guess, set q=2





步骤 3:评估一下解的质量 (决定是否接受该解)估计一下局部截断误差

局部截断误差 < (εL) ？如果是 – 接受该结果，并进入步骤 4。如果不是 – 放弃该结果，改变步长并回到步骤 1 和 2 。


全局截断误差 (εG)The difference between the current solution and the true solution

局部截断误差(εL)The error introduced in a single step








更新进行下一步预测的阶数

更新进行下一步预测的步长

回到步骤 1 。

DEBUG/EPRINT (动力学仿真)3. Time at beginning of step

1. Running count of successful steps 2. Order of predicting polynomial

Corrector information

4.

6.

5.

7. 8. 9. 10. 11. 12. 13.

DEBUG/EPRINT (动力学) (续)

每个 GSTIFF 积分步包含两小步：步骤 1: 时间上前进一步 (动力学分析的预测过程)

1. The step number - A running count of the number of steps taken and can be used as a measure of how hard ADAMS/Solver is working.

2. The order of the predictor for dynamics - Corresponds to the order of the polynomial ADAMS/Solver uses to predict the solution at the end of the integration step.

3. The value of time at the beginning of the step.4. The size of the step.


步骤 2: 求解方程 (动力学分析的校正过程)5. The cumulative number of iterations - A running count of the

iterations needed to solve the equations of motion and can be used as a measure of how many computations ADAMS/Solver is performing.

6. The iteration number - One at the beginning of each step and increments by one until ADAMS/Solver converges to a solution or exceeds the maximum allowable number of iterations.

7. Absolute value of largest equation residual error - This number is an indicator of how far ADAMS/Solver is from a solution. This number should decrease after every iteration in healthy simulations.

8. Dataset element associated with #7 - The equation that has the largest equation residual error for the above dataset element.

9. Equation associated with #8.


10. Absolute value of largest change in a variable - The final iteration should not need to change variables very much. This number is an indicator of how far ADAMS/Solver needs to change variables to approach a solution. Ideally, this number should decrease after every iteration.

11. Dataset element associated with #10.12. Variable with the largest change for #11.13. Jacobian updates - If ADAMS/Solver has updated the Jacobian,

YES appears under the Jacobian new? header.

练习 19:汽车后备箱打开机构 III

问题描述使用 ADAMS/Solver 仿真所给的马自达 MX-6 后备箱机构模型。


模型描述本章练习中，你可以使用练习 18 — 汽车后备箱打开机构 II 的模

型。



1. 从目录下 exercise_dir/mod_19_hatchback_3 启动ADAMS/View。

2. 从目录 exercise_dir/mod_18_hatchback_2 下导入你在前一章所

生成的模型。如果你需要一个正确的模型，可以导入目录exercise_dir/mod_18_hatchback_2/completed 下的文件hatchback_2_completed.cmd 。


输出一个ADAMS/Solver 的模型文件 (.adm)要输出模型文件：

1. 从菜单 File 下选择 Export。2. 选择下列选项，并选择 OK：

File Type: ADAMS/Solver Data SetFile Name: hatchback.adm

ADAMS/View 输出文件到你当前的工作目录exercise_dir/mod_19_hatchback_3中。


生成一个ADAMS/Solver 的命令文件(.acf)要生成命令文件 (.acf):

1. 打开一个文本编辑器 (UNIX: vi 或 Jot；Windows: Notepad 或Wordpad)，并生成一个 ADAMS/Solver 的命令文件 (.acf) ，文件

中包含下面的命令：

hatchback.adm (the .adm extension is optional)hatchback_test1OUTPUT/NOSEPARATORDEACTIVATE/MOTION, id=1SIMULATE/DYNAMIC, END=4, STEPS=40ACTIVATE/MOTION, id=1SIMULATE/KINEMATIC, END=7, STEPS=30STOP

2. 将文件存储在你当前的工作目录exercise_dir/mod_19_hatchback_3，名为 hatchback.acf 。

Do not enter in acf.


在独立运行状态下运行 ADAMS/Solver要在独立运行状态下运行 ADAMS/Solver ，你将使用 MSC.ADAMS的程序菜单，一个基于菜单和文本的界面，在此界面下，你可以在命令行输入命令。

准备运行 ADAMS/Solver：1. 视你所在的工作平台，进行不同的操作：

Windows：从菜单 Start 下选择 Run 并通过输入 cmd 打开一个命令窗口，改变路径到你当前的工作目录 exercise_dir/mod_19_hatchback_3下。


UNIX: 打开一个 UNIX shell 并改变路径到你当前的工作目录exercise_dir/mod_19_hatchback_3下。

2. 你将在此窗口内运行 ADAMS/Solver 。


要进行仿真：1. 使用你刚刚生成的文件 hatchback.acf 进行独立运行

ADAMS/Solver 的仿真，在命令窗口内输入下面的命令：

Windows:adamsxx (其中 xx 为软件的版本号，例如：adams05) (显示 MSC.ADAMS程序菜单)

ru-s (运行标准的 ADAMS/Solver 可执行程序)hatchback.acf (指定使用该 .acf 进行 ADAMS/Solver 的仿真)


UNIX:adamsxx -c (其中 xx 为软件的版本号，例如： adams12 -c) (显示MSC.ADAMS 程序菜单)ru-s (运行标准的 ADAMS/Solver 可执行程序)i (设置为交互式)hatchback.acf (指定使用该 .acf 进行 ADAMS/Solver 的仿真)exit (退出 ADAMS/Solver)

注意: 通常情况下，你应该打开相应的信息文件 (.msg) 并搜索是否有errors 和 warnings 存在，修改模型文件 (.adm) 和命令文件 (.acf) 以减少errors 和 warnings 。

2. 保留命令窗口处于打开状态，因为你不久还要使用它。


修改模型文件 (.adm) 现在修改模型中弹簧的刚度系数。

要修改刚度系数：1. 在一个文本编辑器内打开 hatchback.adm。

2. 修改两个弹簧的刚度系数为 0.30 N/mm。

3. 另存为 hatchback2.adm。


修改 ADAMS/Solver 的命令文件 (.acf)修改 .acf 以使其使用 hatchback2.adm 修改模型。

要修改 .acf 文件：1. 在一个文本编辑器内，打开 hatchback.acf。2. 修改 .acf 文件的第一行和第二行如下所示:

hatchback2hatchback_test2

3. 将文件另存为 hatchback2.acf。


在独立运行状态下再次运行 ADAMS/Solver：使用新的命令文件，运行一个 ADAMS/Solver 的仿真。

在 ADAMS/View 中比较两次仿真的结果：在 ADAMS/View 中导入两次仿真结果 (hatchback_test1 和hatchback_test2) 并进行比较。

要导入并比较结果：1. 在 ADAMS/View 的菜单 File 下选择 Import。2. 要导入结果 hatchback_test1 输入下面参数再选择 OK：

File Type: ADAMS/Solver Analysis (.req, .gra, .res)File to Read: hatchback_test1.resModel Name: hatchback


3. 要导入结果文件 hatchback_test2，重复步骤 2 导入结果文件hatchback_test2.res。

4. 显示 Database Navigator。5. 将 Filter 类型从 Modeling 改为 Analyses。6. 双击模型 hatchback 的名字，确认一下两次仿真结果

hatchback_test1 和 hatchback_test2 都存在，并为模型的子对

象。


研究一下两次仿真的结果：1. 启动 ADAMS/PostProcessor。2. 从 Simulation 列选择两次仿真结果 hatchback_test1 和

hatchback_test2。3. 从 Measure 列选择 closing_torque_measure 再选择 Add Curves。4. 选择工具 Scale a Curve 将两条曲线都进行比例预算，比例系数为

1/700 ， (过程与前面练习 18 相类似)。5. 删除原来的曲线。

6. 使用工具 Subtract one curve from another 以找出两次仿真大力的差别，用此值回答本章小结中的问题 2 。

7. 存储你的模型。如果你不想进行下面的练习，直接进行步骤 8 。



可选任务在 ADAMS/Solver 中仿真模型：

1. 进行不用脚本的交互式仿真 (没有 .acf 文件)。2. 从 DOS 窗口的提示行，输入下列命令，其中 xx 代表当前

MSC.ADAMS的版本号:adamsxxru-standard<CR> (因为你没有 ADAMS/Solver 的命令文件 .acf，按 enter 键)。

ADAMS/Solver 启动了。

3. 在 ADAMS/Solver 中输入：

hatchback (你 MSC.ADAMS 的模型文件的名字 .adm )hatchback_test3 (需要输出结果文件的前缀 .gra, .res, .out, 等等)

ADAMS/Solver 读入模型并进行装配分析。


4. 在 MSC.ADAMS/Solver 的命令提示行，按照你原先在 .acf 文件中

命令的顺序依次输入。

5. 输完所有命令后，就可以退出 ADAMS/Solver 了，再将结果读入ADAMS/View，这样你就可以使用动画和曲线来观察结果了。


本章小结1. ADAMS/Solver 中一个 statement 和一个 command 的区别何在？

__________________________________________________________________________________________________________

2. 两次仿真结果 (hatchback_test1 和 hatchback_test2) 中大的力的差是多少？__________________________________________________________________________________________________________

20.0 传感器 (SENSORS) 和设计变量

本章内容：传感器 (SENSORS)设计变量

传感器 (SENSORS)

传感器监视模型在仿真过程中任何感兴趣的量，当其值达到或超出某个临界值时，可以控制 ADAMS/Solver 执行一些特别的操作。

可以进行下面的操作:完全停止仿真。

如果使用脚本式仿真，传感器可以终止当前的仿真步骤并继续执行后续仿真脚本的命令。

当某一需要的条件满足时，可以对另外一个表达式进行估值，你可以使用 ADAMS/Solver 的函数 SENVAL。有关此函数的用法可以参阅以下相关的 KB 文档：

Using SENVAL to count full rotations of a spinning part:http://support.adams.com/kb/faq.asp?ID=10703Finding min/max of a state using a SENSOR: http://support.adams.com/kb/faq.asp?ID=12377

传感器 (SENSORS) (续)

一个传感器基本上表示一个 If/Then 的条件判断：

If quantity = value (+/- tolerance)Then take a specified action

在脚本式仿真中应用传感器的例子监视约束反力一旦超过某个指定的值，将约束失效。

监视两个部件之间的距离，在其发生接触之前，减少仿真步长以避免求解发散问题。

设计变量

设计变量定义一些独立参数，其它定义对象可以与之关联

将模型中一些关键的设计参数列表，这样的话，很容易进行修改和观察。

例子你可以生成一个名为 cylinder_length 的设计变量以控制下页所示三

个圆柱的长度：

设计变量(续)

注意：你可以使用参数化分析工具进行一系列的参数化分析，分析过程中可以自动的改变设计变量，在练习 22 中你就将进行这样的分

析过程。

练习 20:汽车后备箱打开机构 IV

问题描述在练习 19 —汽车后备箱打开机构 III 中，你确定了关闭后备箱盖所需要的近似力的大小。现在如果你是马自达 MX-6 汽车后备箱打开

机构设计组的一员，你需要做些什么？

你的目标是使模型更为真实可靠并保证满足下面一些要求：

后备箱完全打开时间不超过 4 秒钟。

需要不超过 210 N 的力就可以关闭后备箱盖。

关闭后备箱盖的时间不超过 3 秒钟。


开始练习在本章练习中，你将使用练习 19 —汽车后备箱打开机构 III 中所存

储的模型。

要开始练习：1. 从目录 exercise_dir/mod_20_hatchback_4 下启动

ADAMS/View 。

2. 从目录 exercise_dir/mod_19_hatchback_3/completed 下导入模型命令文件 hatchback_3_completed.cmd。


使模型更为真实可靠在练习 19 —汽车后备箱打开机构 III 中，你使用一个驱动使得后备

箱盖关闭。在本章中，为了使模型更为真实，你将首先将该驱动失效，并代之以一个垂向载荷。

要使驱动失效：将作用在回转副 l_shortarm_rev上的驱动 closing_motion 失效。


要生成一个一元力：1. 在后备箱盖的末端标记点上生成一个一元力 ( )：

Run-time Direction: Body MovingAction body: lidLocation: sforce_refDirection: y direction of sforce_ref


2. 将该一元力更名为 closing_force。3. 将该一元力按照下面的函数进行修改：STEP(time, 4, 0, 4.2, -247).

注意：247 N 为关闭后备箱盖所需要的近似力，为你在练习 19 —汽车后备箱打开机构 III 中所计算得到的。

4. 运行一个 7 秒钟 100 步的仿真以验证该力能否将后备箱盖关闭。因

为在仿真过程中你无须失效或激活任何驱动，你可以简单的做一次交互式的仿真

注意：当使用一个一元力时，没有任何约束在后备箱盖转到关闭位

置下方时将其停下来。

你将看到此近似力尚不足以将后备箱盖关闭。

5. 将该一元力按照下面的函数进行修改，这样，其大的关闭载荷为300 N：

STEP(time, 4, 0, 4.2, -300).


增加一个传感器增加一个传感器，将后备箱盖在转到关闭位置时停止仿真。

要增加一个传感器：1. 生成一个基于测试 shortarm_rotation 的传感器.

从菜单 Simulate 下选择 Sensor 然后再选择 New。

按照后面的片子添加对话窗中的个选项：



2. 选择 Apply。3. 再运行一次仿真以验证传感器是否如预期的那样起作用。

4. 为什么传感器停止仿真时，后备箱盖似乎处于未完全关闭状态？

__________________________________________________________________________________________________________

5. 回到前面生成传感器的对话窗口，并选择 Generate Additional Output Steps at Event。

6. 再运行一次仿真。


修改弹簧的预载荷和刚度系数因为要将后备箱盖关闭所需的力比设计要求的要大，你需要修改每根弹簧的预载荷和刚度系数。

要修改弹簧的预载荷:1. 将每根弹簧的预载荷修改为 400 N。

2. 运行一次仿真。

传感器在 3.5e-3 秒钟时就触发了，意味着弹簧的预载荷太小，不足

以打开后备箱盖，因此后备箱盖没有打开就落到关闭位置的下方了。

3. 将每根弹簧的预载荷再次修改为 470 N。


要修改弹簧的刚度系数：1. 将每根弹簧的刚度系数修改为 .10 N/mm。

2. 将一元力 closing_force 的 STEP 函数修改为： STEP(time, 4, 0, 4.2, -210)，使其大值为 210 N。

210N 的大值为我们可以用来关闭后备箱盖所需要的大力，正如

在问题描述中我们所确定的设计要求。

3. 运行一次仿真。

现在弹簧已经可以打开后备箱盖了，但是合上力依然太大。


生成设计变量在你的模型中生成设计变量以加速设计的迭代过程。

要生成设计变量：1. 从菜单 Build 下选择 Design Variable 再选择 New。

2. 生成如下表所示的三个设计变量：

练习 20: 汽车后备箱打开机构 IV

修改弹簧以使其与设计变量关联要修改弹簧：

1. 按照下图修改左侧弹簧：

2. 重复步骤 1 修改右侧弹簧。

点击鼠标右键选择 Parameterize，再选择 Reference Design Variable然后双击相应的设计变量。

练习 20: 汽车后备箱打开机构 IV

优化设计修改一元力和设计变量以满足设计要求。要验证参数，可以再修改参数后仿真一下模型。

要优化设计：1. 修改一元力使其满足设计要求 ( 大力为 210 N)。2. 修改设计变量的标准值 (standard value) 直至后备箱盖都可以按照

设计要求打开和合上， (Build Design Variables Modify)。注意：可能有很多的参数组合都满足设计要求。试试几个不同的

值，看看每个参数的敏感程度，感觉一下。

3. 存储模型并退出 ADAMS/View。


可选任务运行一次优化过程，找到一组值以满足问题描述中的设计要求。

要进行优化：1. 导入用户化的宏 ../misc/optimization_optional_task.cmd.

注意：此用户化的宏生成测试、一个设计变量、一个仿真脚本和需

要进行优化所需要的约束条件。同时该宏还修改优化的设置和你的设计变量的值，这样的话，可以使模型快速的完成优化。

2. 从菜单 Simulate 选择 Design Evaluation。3. 选择 Optimization。


4. 完成如下图所示的对话窗。

5. 选择 Optimizer。6. 设置 Algorithm 为 OPTDES: SQP。


7. 选择 Start。注意：可能有一组参数集满足设计要求。因此对于优化设计来讲，

需要进一步研究以印证优化设计的结果。

8. 选择工具 Create tabular report of results 。

ADAMS/View 自动地将每个设计变量的标准值更新为优化过程所找

到的值。

对此问题而言，你通过优化所得到的值与进行优化时设计变量的起

始点非常敏感。如果时间允许的话，试一下将设计变量的标准值修改一下，然后再次进行上面的优化过程。你是否得到了优化结果？出现了什么问题？

提示：后备箱盖打开了么？


本章小结1. 为满足设计要求，什么参数为敏感？

__________________________________________________________________________________________________________

2. 设计变量是怎样帮助加快设计的迭代过程的？__________________________________________________________________________________________________________

21.0 样条线和曲线约束

本章内容：从轨迹中生成样条线

曲线约束

自动判断的接触碰撞力

弹性部件 - ADAMS/AutoFlex

从轨迹中生成样条线

从轨迹中生成样条线点轨迹为一个部件上的标记点或圆相对于另外一个部件的运动轨迹。

ADAMS/View 可以从轨迹中生成二维或者三维的样条线。

从轨迹中生成样条线原来进行逆运算 (所谓的逆向工程) ，即得到基于其运动所需要的几何形状 (凸轮综合问题) 。

注意：当你追踪一个对象并从中生成一个样条曲线，该点或圆的运动轨迹应该是光滑连续的

如果轨迹是封闭的，你应该只仿真一个循环过程即可。

曲线约束

MSC.ADAMS 中曲线约束的类型Point-on-curveCurve-on-curve

Curve-on-curve 约束用于当一个部件上的曲线始终沿着另外一个部件上的曲线运动的情形。

移去两个自由度。

要模拟 curve-on-curve 的约束需要：

两个部件

两条始终保持接触的曲线。

典型的应用包括常见的凸轮-凸轮系统。

曲线约束 (续)

注意：Curve-on-curve 约束不允许相互脱开的情形出现

参见：附录 A 中曲线约束移去的自由度

碰撞载荷

接触碰撞力为作用在部件上的特殊力，当两个部件上的几何外形相互接触时才会出现的力。

接触碰撞力的大小由一系列的接触参数所决定，与在 IMPACT 中的

参数一样。

可以定义多个接触碰撞力以模拟更为复杂的碰撞现象。

自判断的接触碰撞力 (续)

MSC.ADAMS 中可以定义的接触碰撞

自判断的接触碰撞力 (续)

在生成接触碰撞力时需要注意：

Point-to-curveCurve-to-curveSphere-to-planeCurve-to-planePoint-to-plane

两个参考标记点的 xy 平面必须

平行。

有限平面的参考标记点的 z 轴(平面的法线方向矢量) 必须从平面指向曲线(包括圆)、点或球。

弹性部件 – ADAMS/AUTOFLEX

对于疲劳分析可以更好的进行载荷预测弹性部件是你关注的焦点。

基本上常提的问题是：“系统对于我的弹性部件有何影响？”

改进模型模型的置信度是你关注的焦点。部件的弹性为系统设计中另一个参数。

基本上常提的问题是：“弹性部件对于我的系统有何影响？”

弹性部件 – ADAMS/AUTOFLEX (续)

允许你在 MSC.ADAMS 环境下直接生成弹性部件。

允许你在 MSC.ADAMS 模型中将刚性体直接替换为

弹性体。

能够快速的修改弹性体，完成弹性体模型的多次迭代过程分析。

练习过程中，请参考 ADAMS/AutoFlex 培训教程。欲知更多信息，参见ADAMS/AutoFlex 的在线帮助手册。

练习 21: 凸轮-顶杆-阀门配气机构

问题描述根据阀门 (valve) 所需要的位移设计凸轮的轮廓曲线，并保证凸轮转速为3000 rpm 时不出现脱开的情况。

Rod

Cam

Rocker

Guide (ground)

Valve

Valve displacement (mm)

Time (sec)


模型描述该模型为一个配气机构。

凸轮(CAM)每秒钟转一圈。

部件 rocker 相对于固结在发动机缸体 (大地) 的销轴转动。

当部件 rocker 运动时，阀门 (valve) 做上下运动。

当阀门 (valve) 做上下运动时，空气会进入下面的腔体 (此处未考虑)。注意：在阀门和大地之间移动副的位置，模型中使用了一个球状的哑物体 (dummy part) ，当你在生成阀门弹性体时，将使用此哑物体(dummy part) ，该哑物体(dummy part)的存在不会影响整个系

统的动力学性能。



1. 从目录 exercise_dir/mod_21_camrocker下打开 ADAMS/View 。2. 导入目录 exercise_dir/mod_21_camrocker 下模型命令文件

valve_train_start.cmd，此文件中包含一个名为 valve_train 的模

型。


施加驱动要施加驱动：

1. 使用工具 Translational Joint Motion 在约束Valve_Ground_Jt 上施加如下图所示的位移驱动：

使用两个 STEP 函数。


提示：生成的函数为：

STEP(time, .4, 0,.6,13)+ STEP(time,.6,0,.8,-13).2. 运行一次 1 秒钟 100 步的仿真以验证一下阀门的运动。


生成一个凸轮的轮廓曲线使用点轨迹生成凸轮的轮廓曲线。

要生成点轨迹：1. 从菜单 Review 下选择 Create Trace Spline 。

2. 选择部件 rod 上的圆 (rod.CIRCLE_1) 然后再选择名为 cam 的部

件。

3. 检验一下你生成的表示凸轮轮廓的样条曲线。


4. 运行一次仿真以检验部件 Rod 是否沿着凸轮 Cam 的表面运动。

ref_marker

cam

cam profile


在部件 rod 和部件 cam 之间建立约束关系要约束部件 rod：1. 删除加在约束 Valve_Ground_Jt 上的约束驱动。

2. 使用工具 Curve-Curve Constraint 生成部件 Rod 上的圆和部件 Cam 上的轮廓线之间的 curve-on-curve约束

3. 运行一次仿真以验证新加的约束是否正确。

CIRCLE_1

GCURVE_176


测试 curve-on-curve 约束之间的力要测试此力：

生成一个 curve-on-curve 约束之间力的测试 (在该约束上点击鼠标右键再选择 Measure)。测试沿着部件 rod 上标记点 ref_marker 的Z 轴方向的力：

Characteristic: ForceComponent: ZRepresent coordinates in: ref_marker

curve-on-curve 约束加上了一个负的力，使得部件 rod follower与部件 cam 之间始终保持接触，不出现脱开的情况。


使 cam-to-rod 的接触关系更逼近实际情况现在你将部件 cam 和部件 rod 之间的 curve-on-curve 约束替换为curve-to-curve 的接触碰撞力。

要替换 curve-on-curve 约束：1. 将你在前面生成的 curve-on-curve 约束关系失效。

2. 从 Main Toolbox 中右键点击 Create Forces 工具包然后再选择Contact 。


3. 使用下面的接触参数：

Contact Name: rod_cam_contactContact Type: Curve to CurveI Curve: CIRCLE_1J Curve: GCURVE_176使用改变方向的工具确认正交矢量的箭头指向曲线的外部，如下图

所示：


Normal Force: ImpactStiffness (K): 1e6 (N/mm)Force Exponent (e): 1.5Damping (C): 10 (N-sec/mm)Penetration Depth (d): 1e-3 mmFriction Force: CoulombCoulomb Friction: OnStatic Coefficient (μs): 0.08Dynamic Coefficient (μd): 0.05Stiction Transition Vel. (vs): 1 (mm/sec)Friction Transition Vel. (vt): 2 (mm/sec)

运行一次仿真以检查是否出现脱开的情况。


增加一个弹簧阻尼器以避免脱开要避免脱开：

1. 在阀门 valve 上 Valve_Point 处增加一个标记点：

选择 Add to Part从屏幕上选择 valve 再选择位置 Valve_Point。

2. 在你刚生成的标记点和设计点 Ground_Point (该点属于大地，在导轨 guide 的顶部) 之间增加一个弹簧阻尼器，并使用如下参数：

Stiffness (K): 20 (N/mm)Damping (C): 0.002 (N-sec/mm)Preload: 100 N



3. 找出模型的静平衡位置 ( )。在进行下一步之前不要将模型复位。

提示：你先进行静平衡分析的目的是尽可能减少来自弹簧阻尼器时

域瞬态冲击的影响。另外，将模型置于一个静平衡位置等于在部件roller 和部件 cam 之间建立了初始的接触关系。

4. 运行一次动力学仿真，观察一下从静平衡位置开始仿真情况下弹簧的影响。

5. 修改加在部件 cam 上的转动驱动速度为 3000 rpm。输入如下的函数： -50*360d*time。

6. 要观察一下凸轮只转动一次的运动情况，可以先进行静平衡的分析再进行一次 end=1/50 seconds, steps=100 的动力学分析，比较简

单的方法是建立一个仿真脚本。

练习 21: 凸轮-顶杆-阀门配气机构7. 测试接触力 (Build Measure Function New).

Category: Force in Object注意：确认使用的函数如下图所示：


8. 再次运行仿真，并观察测试结果曲线。

9. 修改弹簧阻尼器的特性参数 (刚度、阻尼和预载荷) 以防止在凸轮以

新的转速转动时出现脱开的情况。

注意：使用不同的数值进行试验，直至满足不脱开为止。

10. 存储模型。


生成并替换为弹性部件你将定义网格属性，并使用自动替换选项将该弹性部件替换进模型中。自动替换选项包括下述操作：

根据原来加在刚性体部件上的约束和载荷找到外接节点。

找到对应于每个外接节点的临时网格上近的4个从属节点并以刚性单

元与每个外接节点进行联结。

生成弹性体部件。

在弹性体的外接节点上添加约束和载荷。

将原来的刚性体部件失效。


要加载 ADAMS/AutoFlex 模块：1. 从菜单 Tools 下选择 Plugin Manager。2. 在 autoflex 的右侧设置 Load 为 Yes。3. 选择 OK。


要生成网格：1. 从菜单 Build 下选择 Flexible Bodies 再选择 ADAMS/AutoFlex。

FlexBody Type: GeometryPart to be meshed: valveFlexBody Name: flex_valveElement Type: Solid TetraElement Specification: SizeElement Size: 10 mmNumber of Modes: 10Element Order: Parabolic

保留其它选项为缺省设置。

选择 Mesh preview。



要替换弹性体部件进模型：1. 在对话窗 ADAMS/AutoFlex 的下部选择 Replace Part。2. 选择 OK。

ADAMS/AutoFlex 自动地将原来的刚性体部件替换为弹性体部件。同时在你当前的工作目录下还将生成 MNF 和 AFI 文件。此步骤可

能会需要几分钟时间才能完成。

要验证原来的刚性体部件为自由部件，可以：1. 显示 Database Navigator。2. 设置其顶部的下拉式菜单为 Graphical Topology。3. 双击 valve_train。4. 选择 valve。5. 部件 valve 与其它部件之间应该没有任何连接关系。


运行一次仿真要运行一次仿真：

1. 要观察一下凸轮只转动一次的运动情况，可以先进行静平衡的分析再进行一次 end=1/50 seconds, steps=100 的动力学分析。

2. 使用 ADAMS/PostProcessor 研究一下部件的弹性对模型仿真结果

的影响。现在模型中是否还会出现脱开的情况？________________



1. 存储模型。

如果你不想进行后面的练习，直接进行步骤 2 。



可选任务改变随动件的外形：

1. 删除在部件 Rod 上的圆 circle 和部件 Cam 上的曲线 curve 之间的circle-to-curve 接触碰撞力。

2. 在部件 Rod 上增加一个非圆的样条曲线作为部件的几何外形，以其

作为随动凸轮的几何形状。

将工作网格的 X 和 Y 方向的网格间距设为 5mm ，再画出的新几何

外形。

3. 重新在部件 Rod 和部件 Cam 上使用新的样条线定义接触碰撞力。

提示：使用 curve-to-curve 的碰撞接触力工具。


本章小结1. curve-on-curve 约束移去多少个自由度？

__________________________________________________________________________________________________________

2. curve-to-curve 碰撞力移去多少个自由度？__________________________________________________________________________________________________________

22.0 多元力和设计研究(DS)

本章内容：多元力

设计研究 ( Design Studies )

多元力

多元力的类型力矢量 (三个移动分量)力矩矢量 (三个转动分量)一般外力矢量 (三个移动分量，三个转动分量)

力矢量的特性

多元力 (续)

注意：浮动的 J 标记点的位置始终与 I 标记点重合。

其它多元力的特性概念上完全相同。

多元力 (续)

力矢量的例子一个力矢量代表在球和悬臂梁之间的碰撞力：

多元力 (续)

由于 J 标记点从属于部件 B ，当部件之间发生碰撞时，会在部件 B上产生反作用力 (碰撞力)。由于 J 标记点与 I 标记点位置相同，反作用力 (碰撞力) 的作用点在J 标记点上。

注意：在本例子中， J 和 R 标记点都属于同一个部件。但是 R 标记点

原则上可以属于任何一个部件。

参见：附录 A 中多元力的特性

设计研究

分析过程和误差方法 (手工叠代)

ModelPartsJointsForces

Simulate View results

Manually change the variable

Loop is repeated several t imes

Is the design

optimal?

Completed

Yes

No

设计研究 ( 续 )

设计研究 (Design study) 方法 (自动叠代)

Design Variable (V)

Objective (O)

ModelPartsJointsForces

SimulateResults

automatically generated

Plot O versus V (for each iteration)

Tabular report

Is this the final

iteration?(i=n)

Yes

Variable changes

automaticallyNo

The loop goes through specified number of iterations (i=1,n)

Model gets updated


设计研究的含义在一定范围内自动改变单个设计变量 (V) 的值。

在设计变量的每个值上运行一次仿真。

对每次仿真的性能测试结果汇总。

从分析的结果，你可以确定：在仿真的变量取值系列中的佳值。

设计变量 V 的近似敏感程度(性能测试仿真结果相对于设计变量的比率)。


敏感程度 (Sensitivity) , S 在第 I 次叠代的计算公式：

比如第四次叠代 (i = 4)：

S4 在输出曲线图对应的值 (tip_y_loc=10.6) 。


练习 22: 打靶模型

问题描述完成一个参数化炮击靶子的模型，并要求找出使弹丸击中目标弹簧的刚度系数。


模型描述目前所导入的模型中包含所有的几何外形和所需要的所有约束。

模型中定义了一个一元力表示锤子和发射架之间的弹簧力。

该一元力依不同的仿真类型 (static 和 dynamic)具有不同的特性：

如果是静力学仿真，弹簧的自用长度为 40 mm。

如果是动力学仿真，弹簧的自用长度为 100 mm。

因此，需要先进行一次静力学的仿真，这样的话，弹丸由于存在重力将弹簧压缩一点。而当你进行动力学的仿真时，弹簧的压缩量就较大，从而将弹丸发射出去。

该模型已经是参数化了，模型中包括如下设计变量分别定义：发射架的发

射角度、弹簧的刚度系数和阻尼系数。

你将只需要修改弹簧的刚度系数即可。

初始状态下，弹簧的刚度系数为 20 N/mm。


开始练习导入模型命令文件并生成名为 target_practice 的模型。

要开始练习：1. 从目录 exercise_dir/mod_22_target_practice 下启动

ADAMS/View 。

2. 导入模型命令文件 target_practice_start.cmd。


在锤子 (hammer) 和弹丸 (marble) 之间定义碰撞力要定义碰撞力：

1. 运行一次仿真，看看在当前设置下力的影响情况。

2. 在锤子 (hammer) 上定义一个标记点，用以描述你将要定义球-平面碰撞力的平面，设置该标记点 Z 轴的方向，使其指向弹丸(球)的质

心位置。

Add to Part: hammer。Orientation: Z-Axis (设置 z 轴的方向为弹丸 marble 质心标记点 cm的 x 轴方向)。在你的模型中，在锤子 hammer 的上表面点击鼠标右键，再选择hammer.CYL10.E1 (center)。注意：hammer.CYL10.E1 (center) 为代表某个几何外形的特征位置，并且只在软件提示需要输入位置的时候才出现。


3. 设置工作网格为新生成的标记点的 X-Y 平面，即与锤子的上表面一致 (Settings Working Grid)。

Set Location: Pick (从模型中选择你刚生成的标记点 MARKER_46)。Set Orientation: X-Y-Axes (按照状态栏内的提示，先后选择标记点MARKER_46 的 x- 和 y- 轴)。


4. 调整视图直至新的工作网格出现在窗口中，如下图所示：

提示：设置视图为右视图，然后向下旋转视图，并打开填充描述。


5. 使用工具 Plane 生成用于定义碰撞的有限小平面：

Add to Part: hammer (在小球上点击鼠标右键再选择 hammer)。在工作网格上锤子 hammer 上表面外的任意一点点击鼠标左键并拖拽直到小平面覆盖锤子 hammer 整个上表面为止。

6. 重置工作网格回到确省位置：

Set Location: Global OriginSet Orientation: Global XY


设置 ADAMS/Solver 静平衡求解参数要设置求解参数：

1. 从菜单 Settings 下选择 Solver 再选择 Equilibrium。

2. 设置 Error 为 1.0E-002。3. 选择 Close。


生成弹丸 marble 和锤子 hammer 之间的碰撞力要生成碰撞力：

生成一个 sphere-to-plane 的碰撞力 ( ) ，表示部件 marble 和部件 hammer 之间的碰撞，使用如下参数：

Contact type: Sphere-to-PlaneSphere: ELL3Plane: PLANE_36Stiffness: 100 (N/mm)Force Exponent: 1.01Damping: 1.0 (N-sec/mm)Penetration Depth: 0.2 mm


生成部件 marble 和部件 launch pad 之间的碰撞力要生成碰撞力：

生成一个 solid-to-solid 的碰撞力 ( ) ，表示部件 marble 和部件launch pad 之间的碰撞力，使用如下参数：

Contact type: Solid-to-SolidI Solid: ELL3J Solid: CSG_35Stiffness: 100 (N/mm)Force Exponent: 1.01Damping: 1.0 (N-sec/mm)Penetration Depth: 0.2 mmFriction Force: CoulombStatic Coefficient: 0.3Dynamic Coefficient: 0.1Stiction Transition Vel.: 50Friction Transition Vel.: 200


仿真模型由于弹丸 marble 在初始状态下与锤子 hammer 之间没有接触，因

此，你需要在进行动力学仿真之前先提交一个静力学的仿真。

Hammer

Launch spring

Launchpad

Marble


要仿真模型：1. 使用 ADAMS/Solver 的命令，先生成一个仿真脚本，先进行静力学

的仿真，然后再进行动力学的仿真，如下所示：SIMULATE/STATICSIMULATE/DYNAMIC, END=1.0, STEPS=100

使用此脚本进行仿真更为容易，而且在后面的试验研究 (Design Study) 中还将需要。

2. 生成一个名为 x_displacement 的测试，用以记录弹丸 marble 在全局坐标系下 X 方向的位移 (在弹丸 marble 上点击鼠标右键并选择 Measure)：

Characteristic: CM positionComponent: XFrom/At: ground

3. 运行步骤 1 所生成的仿真脚本。

4. 存储仿真结果 ( ) 为：no_aero。


考虑空气阻力使用下面的公式描述空气阻力：

其中：


要考虑空气阻力：1. 在弹丸 marble 的质心处弹丸 marble 和大地 ground 之间生成一个

多元力矢量 ( ) ，其方向与绝对坐标系方向一致。 (提示：设置Characteristic 为 Custom)。

2. 选择 Function Builder 对话窗口中 X Force 右侧的。


3. 输入如下图所示的函数，表示 X 方向的空气阻力：


4. 现在 Verify 然后选择 OK。

5. 选择 Function Builder 对话窗口中 Y Force 右侧的。

6. 输入与 X 方向空气阻力相似的函数，只是将 VX 改成 VY 即可，然

后验证一下函数的语法。

7. 运行一下前面生成的脚本仿真过程。

8. 存储仿真结果 ( ) 为： with_aero。


9. 在 ADAMS/PostProcessor 中，比较一下两次仿真结果弹丸在 X方向的位移 (有、无空气阻力的影响)。所得到的两条曲线如下图所

示：


跟踪仿真完成条件要跟踪：

1. 生成一个弹丸 marble 在绝对坐标系下 Y 方向的位移测试，名为y_displacement 。

Characteristic: CM positionComponent: YFrom/At: ground


2. 生成一个传感器，以确定弹丸通过绝对坐标系 X-Z 平面的时间，使用前面刚生成的绝对坐标系 Y 方向位移测试作为监视对象，当其小于等于 0.0 mm，时设置传感器进行如下操作：

Generate an additional output step.Terminate the current simulation step and stop the simulation script.生成传感器的对话窗口应该如下页所示。



设置试验研究 (design study)要设置试验研究：

1. 生成一个从靶心 (.ground.target) 到弹丸中心 (.marble.cm) 沿着绝对坐标系 X 方向名为 target_error 的 point-to-point 的测试。

2. 从菜单 Settings 中选择 Solver 再选择 Display。3. 设置 Update Graphics 为 Never。4. 运行一次试验研究，设计目标为 target_error 的终值，设计变量

为 launch_spr_stiffness ，分析的水平 (Level) 为 6 。

从菜单 Simulate 下选择 Design Evaluation。按照下页所示填写对话窗。



5. 选择 Start。

6. 看一下在刚度系数取什么值的时候，弹丸 marble 可以击中靶子，并据此回答本章小结中的问题 2 。


存储模型存储模型，然后退出 ADAMS/View。

可选任务1. 在空气阻力函数中乘上一个 STEP 函数，以减少弹丸在发射架内空

气阻力的影响。

提示：在 STEP 函数中，独立变量可以使用一个位移函数DM(.marble.cm, .TIP) 来表示。

2. 将发射架弹簧的刚度系数的取值范围缩小，同时增加进行设计研究水平 (Level) 的次数为 10，以便可以得到更为精确的解。

3. 对其它设计变量进行相似的设计研究过程。


本章小结1. 在力矢量中，如何确定力的方向(Fx、Fy 和 Fz) ？

_________________________________________________________________________________________________________

2. 刚度系数在取什么值的时候，弹丸 marble 可以击中靶子 Target ？__________________________________________________________________________________________________________

23.0 推荐的经验

本章内容：建模过程的一般方法

建模经验：Parts建模经验：Constraints建模经验：Compliant Connections建模经验：Run-time Functions调试模型的技巧 (DEBUGGING TIPS)

建模过程的一般方法

爬 – 走 – 跑从实际工程的角度不断的理解机构的工作原理

使用过去成功的建模技巧成块的建立模型

定期测试，不断改进模型

在建立动力学模型之前建立运动学模型

在使用载荷驱动模型之前好先用强制运动驱动模型

使用起始速度为 0 的强制运动

可以先借助简单小模型来调试复杂模型

建模经验：PARTS

几何外形关联错误几何外形错误的加在了别的部件上。

质量特性使用从 CAD 软件生成的几何外形 (IGES、STL等等) 可能会导致不

精确的质量特性。

保证转动惯量矩阵是合理的。

使用 aggregate mass 工具可以快速的检查系统的质量和转动惯

量。

使用 Table Editor 可以快速的进行检查并处理每个部件的质量和转

动惯量方面可能存在的问题

特别小的质量和转动惯量将导致离谱的高的系统频率。

初始速度检查一下各部件的初始速度是一致的 (可以查看输出的 .out 文件)。

建模经验：PARTS ( 续 )

哑物体 (Dummy parts)如果可能的话，尽量避免使用。

如果确实需要，应该将其六个自由度全部约束，并赋以 0.0 的质量(而绝对不是 1e-20)。

设计布置 (Design configuration)建立模型，接近装配位置。

建立模型，接近稳定的静平衡位置，如果可能的话。

建模经验：CONSTRAINTS

固定副不需要，因为两个或多个部件之间如果没有相对运动，可以组合或直接合并为一个部件。

使用固定副联结的额外部件会增加你系统中不必要的方程数量。

将一个部件锁到大地上时，可能会由于很大的力臂导致巨大的力矩出现。

如果确实需要，请将固定副加在轻的部件的质心上

如果要将一个部件锁到大地上，可以考虑赋予其一个很大的质量和转动惯量，使其像大地一样运动。

注意：无论何时，只要有可能，就避免使用固定副。

建模经验：CONSTRAINTS ( 续 )

万向节约束当万向节约束夹角达到 90º 时会出现矩阵奇异的情况。

强制运动强制运动应该只是时间的函数。

注意：避免冗余约束。

建模经验：COMPLIANT CONNECTIONS

弹簧阻尼器保证弹簧阻尼器端部的两个标记点 (DM(I,J)) 永远不重合。

避免将弹簧的刚度系数设为非常大的常数。

避免将弹簧的阻尼系数设为 0 。

衬套力 (Bushings)避免衬套力出现过大的转动。

建模经验：RUN-TIME FUNCTIONS

Function Builder辅助完成函数建立。

辅助完成函数语法校验。

(部分)函数绘图功能。

速度函数确认速度函数语法的正确。比如在一个阻尼力的函数表达式中：

-c*VX(i, j, j, _)，少了第四项。

样条函数使用光滑连续样条函数描述近似力。

扩展样条数据的范围，使其超过需要的范围。

在运动驱动函数中使用三次样条 (CUBSPL) 比使用 Akima样条好。

在力函数中使用 Akima 样条 (AKISPL) 比使用 Cubic样条好。

Akima 插值方法计算起来更为快捷，可以用来定义曲面，但其导数通常情况下是不连续的。

建模经验：RUN-TIME FUNCTIONS ( 续 )

IMPACTs/BISTOPs在定义 IMPACT 或 BISTOP 函数中不要使用 1.0 作为指数。

使用 IMPACTs/BISTOPs 建的模型，在进行静力学求解时，相对于

设计位置，应该会有轻微的压入。

轮胎 (Tires)使用轮胎建的模型，在进行静力学求解时，相对于设计位置，应该会有轻微的压入。

如果只是后侧的轮胎有压入，表明静平衡的状态是有问题的，可能是 “handstand”的情况，需要重新考虑静平衡分析。

测试 (Measures)设置你的 run-time 函数的测试。

设置你的 run-time 函数各分量的测试。

保证你所定义的函数不被 0 除。

建模经验：RUN-TIME FUNCTIONS ( 续 )

单位问题在模型中使用一致的单位 (time, mass, stiffness, damping, and so on)。使用合适的单位 (mass, force, time, and so on) ，不会出现过大或过小的数值出现。

小心模型中不要出现如 1e+23 或 1e-20这样的数据。

使用合适的长度单位 — 当模拟大的模型如飞机在跑道上，长度单位为 millimeters 似乎就不是很合适，相反的，要模拟一个比较小的模型，比如一个有动力的窗户开关模型 (由很多小的运动部件组成)，长度单位为 meters 似乎也不是很合适。

使用合适的时间单位 — 对于高频系统，如果使用 milliseconds 作为时间的单位就比使用 seconds作为时间的单位要合适。

重力加速度检查重力加速度的大小和方向。

检查多元重力加速度的分量。

调试模型的技巧 (DEBUGGING TIPS)

模型校验可以列出运动部件和各种约束的数目。

可以列出按照 Gruebler‘s 公式计算的和系统中实际的自由度数。

可以列出系统中所存在的冗余约束。

给出系统中不一致的力、约束等等。

有助于确定并减少引起出现警告的原因 (不要忽略)。

模型的拓扑结构关系文本方式或图形方式给出模型的拓扑结构关系

Table Editor 可以按照表格方式给出模型中各对象的属性。

调试模型的技巧 (DEBUGGING TIPS)( 续 )

图标所反映的信息在设计布置状态下分开的图标可能意味着定义的约束或载荷有问题。

Table Editor是观察和修改模型比较方便的方式 (尤其对于大的模型)。

交互式仿真缺省状态是打开的 (ON)。

模型显示更新当 ADAMS/Solver 进行仿真时，你可以选择不同的更新显示模式，

以便于迅速的得到图形方面的反馈信息，如在每个：

Output stepIntegration stepIteration

仿真过程中图标打开与否有助于监视模型中各对象的动作行为。


用户子程序检查一下是否存在。

在调试模型时，尽量减少使用用户子程序，从而减少错误来源。

重力加速度将重力加速度取消有助于快速找出错误并使调试过程易于进行。


静力学分析 (Statics)只要可能，先进行静力学分析。

如果静力学分析失败：

打开 Model display update = at every iteration 以得到更多的视觉方

面的信息。

找出并减少不需要的静平衡状态 — 可能存在多于一个的静平衡状态，ADAMS/Solver 可能分析得到你不想要的静平衡状态。

检查一下模型中是否存在浮动的可动部件。

检查一下所施加载荷的符号。

取不同的求解参数 Alimit/Tlimit/Maxit/Stability 设置。

检查一下接触力是否已经处于接触状态，如果没有接触，试着修改模型，使其接触。

运行一次初始的动力学分析，这有助于确定模型仿真为什么没有找到静平衡位置。


动力学分析如果积分器一开始就失败：

检查一下所加载荷的符号和大小。

查看加速度，从中分析出出现了什么情况。

先进行静力学分析

试一下准静力学分析 (quasi-static simulation)。试一下改变积分器求解的参数初始步长的设置 – HINIT。试一下其它的积分器。

如果积分器仿真过程中出现失败：

看一下仿真结果的动画和输出曲线直至出现失败时刻，从中分析出现了什么情况。

减少积分器求解的参数步长的设置 - HMAX。设置积分步长，不要漏掉重要的时间点。

缩短积分步长，通过设置大的积分步长，HMAX，使其小于冲击时间

的长度。

使用 HMAX ，使 ADAMS/Solver 的解算过程类似于定步长的积分器。

减小误差。

试一下其它的积分器。


如果积分器的积分步长已经非常小：

看看是否在载荷或运动驱动中存在突然改变的情形。

减小模型以得到更为和谐的数值。

在 time=0 时的初始速度使用 .out 文件检查初始速度条件。


练习 23: 开关机构

问题描述确定要将开关机构向前向后扳动所需要小的力。

Left follower

Left contact

Right follower

Right contact

Base Actuator


模型描述给出的开关机构模型中的部件包含一系列的几何外形和质量特性：


开关模型中还定义了一系列的构造点，可以用来定义模型中其它辅助的对象来描述模型，它们是：

开关模型视图定义绝对坐标系 –X 方向为向前的方向，而 +Z 方向为向上的方向（参见问题描述部分）。


第一步：使用约束测试模型的右半部分你可以将开关模型分为两个部分。在本练习中，首先将模型的右半部分进行约束并进行运动学的分析，再借助动画验证运动过程是否正确。然后在右半部分增加弹簧和接触力以完成机构的定义。然后再增加模型右半部分一些细节方面的定义。后加上左半部分并完成整个系统级的仿真。

这一步侧重点在于理解 crawl-walk-run 的建模方法。这一步，将先学习“爬行”。

导入模型：1. 从目录 exercise_dir/switch_workshop 下启动 ADAMS/View 。

2. 从目录 exercise_dir/switch_workshop 下导入模型命令文件switch_start_new.cmd。此文件中包含建立名为 switch 的机构的命令。


设置模型的工作环境：1. 关闭工作网格。

2. 修改原来 ADAMS/View 中视图的设置，使得可以从更为合适的角度观察模型。从菜单 Tools 下选择 Command Navigator。Command Navigator 窗口出现。

3. 在 Command Navigator 中菜单 View 下选择 Management 然后再选择Orient。前面已经提到，开关模型视图定义为绝对坐标系 –X 方向为向前的方向，而 +Z 方向为向上的方向。

4. 预置正视图的定义，所有其它的视图会基于正视图的定义确定。保证预置视图 (front、 top等等) 都基于全局坐标系正确的定义。

5. 设置部件 actuator 的透明度 (transparency) 为 80%，在部件 actuator上点击鼠标右键并选择 Appearance。

6. 关掉部件 base 上几何外形 base_main_geo 的显示。

7. 将部件 left_contact 和 left_follower 暂时失效。


8. 关掉部件 left_contact 和 left_follower 的显示。

9. 设置重力加速度为沿着绝对坐标系 -z 轴的方向。

设置好的模型看起来应该如下图所示：


增加约束：1. 在设计点 POINT_1 上将部件 actuator 约束到部件 base 上，使其

只留下一个相对于绝对坐标系的 ŷg 轴转动。

在部件 base (大地部件) 上定义一个参考标记点，其方向为绝对坐

标系的方向，定义此标记点的目的就是更容易选取绝对坐标系的矢量方向，设置该标记点的图标和颜色使其更容易看到，方便后面参考使用。

Point_1


2. 在设计点 POINT_2 上将部件 right_follower 约束到部件 actuator 上，使其只留下一个相对于绝对坐标系的 zg 轴移动。

Point_2


3. 将部件 right_follower 的底部顶点与部件 right_contact 的上面曲

线之间建立约束。

在建立 curve-to-curve 约束时，先选择部件 right_follower 上底部红色的圆.right_follower_circle_geo ，该圆平行于绝对坐标系的X-Z 平面，再选择样条曲线 right_contact_upper_bspline 。


4. 在设计点 POINT_8 上将部件 right_contact 约束到部件 base 上，使其只留下一个相对于绝对坐标系 ŷg 方向的移动自由度。

这一点从直觉上看起来可能不够合理，但这样做，能够保证模型中

没有冗余的约束。另外，在进行仿真之前，移去所有的冗余约束是一种比较好的建模经验。

Point_8


5. 在 actuator-to-base 回转副上添加一个约束驱动，使部件 actuator按照幅值为15.1 度周期为 1 秒的正弦方式进行振动。

测试模型：

1. 校验模型

你的系统中应该有 0 个自由度，并且没有冗余约束。如果不是这样，检

查你的模型看看什么地方出了问题。

2. 使用 1 秒钟 100 步进行一次运动学的仿真，看看机构运动的情况。

3. 存储模型。


第二步：使用前后的接触力定义模型的右半部分改变加在部件 right_contact 上的约束，使其能够转动并与部件base 上右侧前后的端部的几何外形发生接触碰撞 (该部件将像锯条一样来回运动)，使用前面生成的 curve-to-curve 约束。

在这一步你将开始“走“。在部件 right_contact 和部件 base 之间增加详细的连接关系：

1. 移去部件 right_contact 和部件 base 之间在设计点 POINT_8 处的

移动副。

2. 在部件 right_contact 和部件 base 之间在设计点 POINT_13 处增加约束，使部件 right_contact 只能相对于绝对坐标系的 ŷg 轴转

动。


Point_13


3. 在部件 right_contact 的前端和部件 base 的右前角处定义一个sphere-to-plane 的接触碰撞力。提示：可以使用已有的right_contact.PLANE_72 和 base.ELLIPSOID。

注意：使用几何外形球对平面的碰撞有助于加快解算的速度。


定义碰撞接触力的参数如下：

Stiffness: 1e5 (milliNewton/mm)Force exponent: 2.2Damping: 1e2 (milliNewton-sec/mm)Penetration depth: 1e-3 mmStatic friction: offDynamic friction: off


4. 在部件 right_contact 的后端和部件 base 的右后角处定义一个sphere-to-plane 的接触碰撞力。提示：可以使用已有的right_contact.PLANE_128 和 base.ELLIPSOID_73。注意：定义碰撞接触力的参数与前同。


在模型的右半部分增加弹簧力：

1. 在部件 right_follower 上的 POINT_2 点处和部件 actuator 上的POINT_4 点处建立弹簧力，使用下面的参数：

Stiffness: 600 (milliNewton/mm)Damping: 0.1 (milliNewton-sec/mm)Free length: 9 mm

建立弹簧时你需要使用标记点，因此首先需要分别在对应部件对应

的设计点上生成一个标记点。

Point_4

Point_2


2. 使用下面用户输入的参数覆盖原缺省的弹簧几何外形设置：

Coil count: 10Diameter of spring: 2.5 mmDamper diameter at ij: 0, 0Tip length at ij: 0, 0Cup length at ij: 0, 0

在没有任何对象被选情况下，从菜单 Edit 下选择 Modify。按照 geometry 过滤模型中的对象，然后双击 SPRING_1再选择spring_graphic (注意不是 damper_graphic) 。要使其比较突出，可以将其颜色改为 white。


测试模型：校验模型

现在系统应该有一个自由度和一个冗余约束。

在现在情况下，冗余约束会有影响么？


要替换部件 right_follower 对部件 right_contact 的curve-to-curve 的约束为碰撞载荷：1. 移去在部件 right_follower 上顶部圆和部件 right_contact 上曲线

之间的 curve-to-curve 的约束。

2. 在部件 right_follower 上顶部圆和部件 right_contact 上曲线之间建立一个 curve-to-curve 的接触碰撞力，使用前面第 612 页片子中第三步相同的曲线和前面第 618 页片子中第三步相同的接触参

数。

注意：输入 I 和 J 曲线后，要按一下键盘上的 Enter键以使其起作

用。


测试模型：1. 校验模型

现在你的系统中应该有两个自由度，而没有冗余约束。

2. 仿真模型

设置 Update Graphics 为 Never。打开 Debug/EPRINT ，这样的话你可以直接监视 ADAMS/Solver的仿

真。

(在主工具箱 Main Toolbox 的底部的下拉式菜单将 NoDebug 改为EPrint)。进行一次 1 秒钟 200 步的动力学仿真。

3. 动画回放一下仿真的结果，看看机构的运动过程是否正确。


生成部件 actuator 和部件 base 之间的止档力：1. 在部件 actuator 的顶部和部件 base 之间生成一个 sphere-to-

plane 接触碰撞力。当部件 actuator 转动时，部件上的球将于部件base 上的与 Y-Z 平面平行的表面相碰撞，使用下列参数来定义：

Sphere：在部件 actuator 上在设计点 POINT_12 处半径为 0.5 mm的

球体。

Plane:：在设计点 POINT_10 处平行于绝对坐标系 Y-Z 平面的小平

面。

Contact parameters: 与前面第 618 页片子相同的参数。


首先在部件 actuator 上设计点 POINT_12 处生成一个半径为0.5mm 的球体，用此球体定义 sphere-to-plane 的碰撞接触力。

然后在部件 base 上在设计点 POINT_10 处生成一个小平面。

注意：要生成这个小平面，你需要先设置工作网格的中心位置和方向。设置其中心位置为 POINT_10 处，方向为绝对坐标系的Y-Z 平面，同时你需要减小工作网格的尺寸(比如， size = 20)，确认你在

选择点的时候是网格点而不是几何特征点。

Point_12

Point_10


生成的小平面应该如下图所示：

同样，使用第 618 页的接触参数来定义。


2. 生成接触碰撞力后，将球体和小平面的显示设为透明，等效于将其隐去。

3. 在部件 actuator 的后部和部件 base 之间再生成一个 sphere-to-plane 的接触碰撞力，使用下面的参数：

Sphere: 部件 actuator 上在设计点 POINT_11 处半径为 0.5 mm的小

球。

Plane: 部件 base 上在设计点 POINT_9 处与绝对坐标系 Y-Z 平面平行

的小平面。

Contact parameters: 与第 618页的参数同。

Point_11

Point_9


首先在部件 actuator 上设计点 POINT_11 处生成一个半径为0.5mm 的小球，使用此小球来定义 sphere-to-plane 的接触力。

然后在部件 base 上设计点 POINT_9 处生成一个平行于绝对坐标系Y-Z 平面的小平面。

注意：要生成这个小平面，你需要先设置工作网格的中心位置和方向。设置其中心位置为 POINT_9 处，方向为绝对坐标系的Y-Z 平面，同时你需要减小工作网格的尺寸(比如， size = 20)，确认你在

选择点的时候是网格点而不是几何特征点。

你需要将此小平面旋转 180º ，这样的话，该几何外形的定位标记点才指向部件 actuator。

4. 生成接触碰撞力后，将球体和小平面的显示设为透明。


使用约束驱动方式作为输入测试模型：1. 检验模型。

你的系统中应该有两个自由度，并且没有冗余约束存在。

2. 仿真模型，观察一下模型运动情况是否正确。

使用积分器 GSTIFF， SI2 Formulation。提示：从菜单 Settings 下选择 Solver 然后再选择 Dynamics。进行 1 秒钟 200 步的动力学分析之前先进行一下静力学分析。.

3. 绘制你刚刚生成的两个力的幅值随时间的变化曲线，如果这两个力的值没有返回非 0 的数值，你需要再进一步的检查一下模型。

4. 在 ADAMS/PostProcessor 中绘制在部件 actuator 上回转副的力

矩（由于输入的驱动引起的）随时间的变化情况。在同一页面上，显示模型的动画，你能够解释曲线么？直觉上是否正确？




使用力来驱动模型：1. 移去加在部件 actuator 和部件 base 之间回转副上的约束驱动。

2. 在部件 actuator 上设计点 POINT_15 处沿着绝对坐标系 X^G 方向

添加一个力，该力为随部件一起运动（moving with the body），使用下面的函数表示： f(t) = -200*time

Point_15


测试模型：1. 校验模型

你的系统中应该有三个自由度，并且没有冗余约束存在。

2. 生成一个基于在部件 right_contact 和部件 base 之间右后侧的接触力幅值名为contact_force 的函数测试。

3. 生成一个传感器，当上一步所生成的测试大于等于 1mN (误差为1e-3 mN）时触发。触发后，ADAMS/Solver 应该停止当前的仿真

步并继续进行后面的脚本仿真步。

使用 Function Builder 的辅助功能完成函数测试的建立。在Function Builder，可以取得测试所需要的对象，选择 Browse 然后再选择想要测试的碰撞力 contact_force，将对象的名称加在表

达式中即可。


记住，加在模型中的力是时间的函数。在你运行仿真前，你并不知

道扳动开关需要多大的力，因此你也就不知道需要仿真多长时间。由于这个原因，你需要定义传感器。在做仿真的时候，可以先进行较长的仿真时间，让传感器在满足触发条件时去自动的停止仿真过程。

4. 使用下列 ADAMS/Solver 的命令建立仿真脚本进行脚本式仿真以观

察模型的运动过程是否正确：

INTEGRATOR/SI2,GSTIFFEQUIL/STATIC,ALIMIT=0.1d,TLIMIT=1,MAXIT=50SIMULATE/STATICSSIMULATE/DYNAMIC, END=10.0, DTOUT=.01DEACTIVATE/SENSOR, ID=<your right rear sensor id #>SIMULATE/DYNAMIC, DURATION=0.5, DTOUT=.01

使用此脚本进行仿真，直到传感器被触发时，然后将传感器失效再进行后面的 0.5 秒钟的动力学仿真。

5. 存储你的模型。


第三步：细化机构的右半部分将原来在设计点 POINT_13 处的约束 (部件 lower_contact 和部件base 之间的回转副) 替换为更为真实的连接关系，以得到更为逼真

的动力学效应，如滑动和脱开等。

要细化部件 right_contact 上的连接关系：1. 移去部件 right_contact 和部件 base 之间在设计点 POINT_13 处

的回转副。

Point_13


2. 在部件 right_contact 和部件 base 之间在设计点 POINT_8 处加约束，使部件 right_contact 只允许沿着绝对坐标系的 zg 方向移动和相对于 ŷg 方向的转动。

你将生成两个原始约束 (点线约束和平行约束)。你需要保证每个原始约束的 J 标记点都属于部件 base ，而不属于部件 right_contact 。这一点对仿真结果的影响很大，如果不是很

理解的话，请咨询有关帮助或直接向老师提问。

Point_8


3. 在部件 right_contact 上的曲线 underside和部件 base 上设计点POINT_13 处生成 point-to-curve 的接触碰撞力，使用第618 页的接触参数，除了刚度 stiffness 设为 1e8 N/mm 外。

首先在部件 base 上设计点 POINT_13 处生成一个标记点，用此标记点作为定义 point-to-curve 碰撞接触力的标记点。

曲线使用 right_contact.right_contact_lower_bspline 即可。

Point_13


要测试模型：1. 校验模型

你的系统中应该有四个自由度，并且没有冗余约束存在。

2. 使用下面的脚本进行仿真并观察模型的运动过程是否正确。

INTEGRATOR/SI2,GSTIFFEQUIL/STATIC,ALIMIT=1d,TLIMIT=1,MAXIT=50SIMULATE/STATICSSIMULATE/DYNAMIC, END=10.0, DTOUT=.01DEACTIVATE/SENSOR, ID=<your right rear sensor id #>SIMULATE/DYNAMIC, DURATION=0.5, DTOUT=.01

注意将开关向后扳动的力只是考虑了整个模型的右半部分（包括右半部分的

部件和连接关系）。

3. 存储模型

在后面的第四步和第五步处理模型的左半部分，再加上摩擦。


第四步：处理模型的左半部分现在开关机构的右半部分已经工作正确，你将按照同样的方法和步骤处理模型的左半部分。你也可以采用不同的方式处理模型的左半部分。

下面是将模型中的关键设计点进行拷贝，帮助你完成模型左半部分

的建模过程。



要连接部件 left_follower 和部件 left_contact：通过激活的方法重新将部件 left_follower 和 left_contact 加入模型并使用与定义部件 right_follower 和right_contact 连接关系相同

的方式建立它们之间的连接关系。


要测试模型：1. 校验模型

你的系统中应该有七个自由度，并且没有冗余约束存在。

2. 载 Message Window 窗口选择 Settings。3. 改变 Display messages only at or above severity level 从 Warning 为

Error。做此改变将使得每次你校验模型或仿真模型时由于标记点的方向和用于定义 POINT-TO-CURVE 接触的曲线不同而打开。

4. 使用下面的脚本进行仿真并观察模型的运动过程是否正确。

INTEGRATOR/SI2,GSTIFFEQUIL/STATIC,ALIMIT=1d,TLIMIT=1,MAXIT=50SIMULATE/STATICSSIMULATE/DYNAMIC, END=10.0, DTOUT=.01DEACTIVATE/SENSOR, ID=<your right rear sensor id #>SIMULATE/DYNAMIC, DURATION=0.5, DTOUT=.01


5. 注意一下在考虑整个机构左右两部分的情况下向后扳动开关的力的大小有什么变化?

6. 使用下面的脚本进行仿真并观察模型的运动过程是否正确。此仿真脚本描述先向后扳动开关再向前扳动开关。

INTEGRATOR/SI2,GSTIFFEQUIL/STATIC,ALIMIT=1d,TLIMIT=1,MAXIT=50SIMULATE/STATICSSIMULATE/DYNAMIC, END=10.0, DTOUT=.01DEACTIVATE/SENSOR, ID=<your right rear sensor id #>SIMULATE/DYNAMIC, DURATION=0.1, DTOUT=.01SFORCE/<original input sforce id #> , FUNCTION=100*timeSIMULATE/DYNAMIC, DURATION=10.0, DTOUT=.01

注意一下在仿真脚本中如何使用 ADAMS/Solver 的命令改变加在部件actuator 上的力，相对于直接在模型中定义，你也可在仿真过程中通过ADAMS/Solver 的命令直接进行修改。

7. 注意一下在考虑整个机构左右两部分的情况下向前扳动开关的力的大小有什么变化?

8. 存储模型。


细化开关机构现在你将考虑摩擦来细化模型。

在 curve-to-curve 碰撞接触力中加摩擦：1. 修改部件 right_follower 端部和部件 right_contact 上曲线之间的

curve-to-curve 接触碰撞力，以考虑静、动摩擦，使用下面缺省的

接触摩擦参数：

Static Coefficient: 0.3Dynamic Friction Coefficient: .1Stiction Transition Vel.: 1 mm/secFriction Transition Vel.: 10 mm/sec

2. 修改部件 left_follower 端部和部件 left_contact 上曲线之间的curve-to-curve 接触碰撞力，以考虑静、动摩擦，使用上一步缺省

的接触摩擦参数。


要测试模型1. 校验模型

你的系统中应该同样只有七个自由度，并且没有冗余约束存在。

2. 使用下面的脚本进行向前和向后运动过程的仿真并观察模型的运动过程是否正确。

INTEGRATOR/SI2,GSTIFFEQUIL/STATIC,ALIMIT=1d,TLIMIT=1,MAXIT=50SIMULATE/STATICSSIMULATE/DYNAMIC, END=15.0, DTOUT=.01DEACTIVATE/SENSOR, ID=<your right rear sensor id #>SIMULATE/DYNAMIC, DURATION=1.0, DTOUT=.01SFORCE/<original input sforce id #>, FUNCTION=200*(time-10)SIMULATE/DYNAMIC, DURATION=12.0, DTOUT=.01


要测试模型3. 注意一下在考虑部件之间的摩擦情况下，向后向前扳动开关所需要的力

的大小，摩擦有影响么？

4. 存储模型。

附录 A 约束及载荷列表

本附录中内容：约束表 ( 未完成)载荷表 ( 未完成)约束表 ( 已完成)载荷表 ( 已完成)

约束表 ( 未完成)

约束表 ( 未完成)

载荷表 ( 未完成)

载荷表 ( 未完成)

约束表 ( 已完成)

约束表 ( 已完成)

载荷表 ( 已完成)

载荷表 ( 已完成)

附录 B – 练习答案

练习 1 的答案问题 1: 269 mm问题 2: 269 mm. 与前面结果相同。

问题 3: 267.87 mm问题 4: 六个，其中 5 个组成邮票机构，另外一个为包裹。

问题 5: 八个，其中 7 个在邮票机构中，另外一个使包裹移动。

问题 6: 不会发生什么事情，因为输送带只是附着在大地部件上的一

个几何外形，对于模型而言，除了增加动画效果以外，不会对模型有任何影响。

附录 B – 练习答案 ( 续)

练习 2 的答案问题 1: 有九个约束 (两个回转副，一个移动副，三个点面约束，一个方向约束，一个驱动和一个 curve_curve 约束)。驱动被认为是

约束，这一点将在以后的课程中详细介绍。

问题 2: 是的。

问题 3: 不是，几何外形是部件的子对象，是模型的子子对象，或称为“孙”对象。

问题 4: 状态栏

问题 5: 技术支持人员希望收到 .cmd 文件，因为此类文件不仅占空间小，而且与系统平台无关。但有时候也使用 .bin 文件。


练习 3 的答案问题 1: 基于几何外形和密度所计算得到的质量为1.635 pound 。

问题 2: 100 lbf/foot*second。问题 3: 大约 8.6 lbf。


练习 4 的答案问题 1: 4903 mm问题 2: 9807 mm/sec问题 3: 9807 mm/sec2问题 4: 坐标系标记点 (Coordinate system markers)问题 5: 大地部件是自动建立的，并且必须存在在模型中，起着模型

仿真参考绝对坐标系的作用。

问题 6: 不能，因为 MSC.ADAMS 不能对二维几何体构成的部件计算体积，但是，你可以通过 User Input 的方式对其直接定义质量特

性。


练习 5 的答案问题 1: ~1.06 sec (选取不同的采样频率可能会有稍微的差别)。问题 2: ~3180 mm (选取不同的采样频率可能会有稍微的差别)。问题 3: 系统约束优先。

问题 4: 应该使用回转副（销轴）将石块约束到大地上。


练习 6 的答案问题 1: Fx = -29.9N, Fy = 17.24 N问题 2: 大约 0.61 Hz问题 3: ADAMS/View 将使用约束，因为，当二者不一致时，约束

中的初始条件将覆盖部件中的初始条件。。

问题 4: 标记点的名称为 .human_hip.femur.MAR_1和 .human_hip.hip_bone.MAR_2，其中一个为 I 标记点，另外一个为 J 标记点，要看你在生成约束时选择部件的顺序而定。

问题 5: 不可以，一个约束是将两个不同的部件相互的约束在一起。


练习 7 的答案问题 1: 在 16.5º 到 17º 之间 (精确值为 16.7º)。问题 2: 你可以在回转副、移动副、圆柱副、球铰和万向铰约束中添

加摩擦。

问题 3: 当你在系统中添加约束、驱动或载荷时会自动地生成 I 和 J标记点，MSC.ADAMS 使用 I 和 J 标记点之间的相对位移、速度等

等建立方程来描述部件的运动。

问题 4: 一旦约束过了粘着摩擦相对速度临界点，就不是粘着摩擦状

态了，此时大粘着位移就不再起作用，直到约束重新进入或回到粘着摩擦状态，这两个参数哪一个先达到临界值，就忽略其它的参数，直至再次进入粘着摩擦状态。


练习 8 的答案问题 1: 构造几何外形是二维的，而实体几何外形是三维的。

问题 2:Position: Move-Translate 。Location Event: Right-click away from the model when prompted for a position.Working grid: Settings Working Grid Set Location.Precision Move: Edit Move (or )


练习 9 的答案问题 1: I 和 J 标记点。I 标记点属于你建约束时所选择的第一个部件，而 J 标记点属于你所选择的第二个部件。

问题 2: I 和 J 标记点的方向。比如：如果你在一个移动副上增加约束驱动， I 和 J 标记点将描述移动轴的方向， Z 轴的正方向为移动

的正方向。

问题 3: 可以，尽管它们不限制运动，但是它们规定运动，因此移去

自由度。

问题 4:可以，你必须测试由驱动引起的约束反力矩，而不是约束副

本身。


练习 10 的答案问题 1: 选择部件的顺序应该与选择相应的位置和方向的顺序相同。


练习 11 的答案问题 1: 一个约束驱动使用该约束确定其方向和位置，而一个点驱动

则不需要约束，而需要两个部件。


练习 12 的答案问题 1: 否。一个 point-to-point 的测试只是一种生成一个标记点相

对于其它标记点位移测试快速而且容易的方法。

问题 2: 一个 CAD 文件代表模型中的几何外形，因此是一个部件的

子对象。


练习 13 的答案问题 1: 你需要提供两个或三个约束以及或者比例系数或者位移或者

用户子程序。

问题 2: Last_run


练习 14 的答案问题 1: 不必，在初始设计时，它们无须对正。但是，如果你的模型中，存在不对正的约束，ADAMS/View 将在进行校验或在进行装配分析时给你提示警告，同时，MSC.ADAMS 可以自动进行对正。


练习 15 的答案问题 1:

第一个独立变量

第二个独立变量

样条线的名称

求导的阶数

问题 2: ADAMS/Solver -> Function Expressions (参见在线帮助

手册）。


练习 16 的答案问题 1: ~1.46 度 (.0255 弧度)。问题 2: 为了消除在动力学系统中的初始瞬态的影响，这是由于衬套

中预载荷不匹配引起的。

问题 3: 因为模型是运动学模型，在这种情况下 (DOF=0)，因为你已

经指定了在仿真的所有时间点上系统的运动，因此不存在初始瞬态的影响。


练习 17 的答案问题 1: 是的，它必须大于 0 (非负也非 0 )。问题 2: 重新定位每个一元力对应的 I 和 J 标记点，使得触发的距离

更早一点达到，冲击效应更早达到完全起作用的状态。测试在约束l_shortarm_rev 中 I 标记点的转动将确定角度。


练习 18 的答案问题 1: 大约 247 N。

问题 2: 可以。你可以使用 ADAMS/Solver 中的脚本式仿真先仿真一下，然后失效/激活该力再行仿真。

问题 3: 可能。比如，你可以先以 0.01 秒作为输出步长进行模型的仿真，然后在仿真结束时，并不将模型复位，再以 0.001 秒作为输

出步长进行模型的另一次仿真，仿真的结果是无缝的，但你会注意到步长的改变，动画时速度发生了改变。这样做的原因通常是要在发生接触碰撞之前采用更小的仿真步长以得到更精确的结果。


练习 19 的答案问题 1: 一个陈述 (statement) 描述模型中的对象，比如部件或载荷。一个命令将告诉 ADAMS/Solver 对模型做什么，比如，进行仿

真或将某个对象失效等等。

问题 2: 7.57 N。

附录 B –练习答案 ( 续)

练习 20 的答案问题 1: 为打开后备箱，预载荷必须大于 460 N 。更高的阻尼会增加

合上后备箱所需要的时间，更高的刚度会增加合上后备箱的阻力。

问题 2: 它允许更易于对弹簧的参数进行控制，改变设计变量的值，

可以直接将两个弹簧的参数同时的修改。


练习 21 的答案问题 1: 一个 curve-on-curve 的约束移出两个运动的自由度。

问题 2: 一个 curve-to-curve 的接触碰撞力不会移出任何自由度。


练习 22 的答案问题 1: 参考标记点 (R 标记点)。问题 2: 在 17 到 18 N/mm 之间。

非常感谢!!

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MSC.ADAMS 初级培训教程 - Shandong University