【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 運(yùn)動(dòng)副運(yùn)動(dòng)副使各個(gè)獨(dú)立的部件聯(lián)系起來(lái)形成一個(gè)機(jī)械系統(tǒng)。在A(yíng)DAMS／View中，運(yùn)動(dòng)副分為以下4類(lèi)：（1）常用運(yùn)動(dòng)副：如轉(zhuǎn)動(dòng)副、棱柱副、圓柱副等。（2）基本副：如直線(xiàn)副、點(diǎn)在平面、。（3）接觸，定義兩構(gòu)件在運(yùn)動(dòng)中發(fā)生接觸時(shí)的相互約束。（4）運(yùn)動(dòng)約束，例如：規(guī)定構(gòu)件按某個(gè)給定的規(guī)律運(yùn)動(dòng)。一、運(yùn)動(dòng)副類(lèi)型有兩種啟動(dòng)約束工具的方法，一種是在主工具箱中，右擊選擇約束工具按鈕，或在Build菜單中選擇Joints項(xiàng)，可顯示約束對(duì)話(huà)框。主工具箱的連接和運(yùn)動(dòng)庫(kù)中包含大部分常用的約束，通過(guò)Build菜單或主工具箱的約束工具庫(kù)中按鈕展開(kāi)全部約束。1．常用運(yùn)動(dòng)副常用的運(yùn)動(dòng)副見(jiàn)表25。表2－5常用運(yùn)動(dòng)副工具圖 標(biāo)名 稱(chēng)功 能旋轉(zhuǎn)副構(gòu)件1相對(duì)于構(gòu)件2旋轉(zhuǎn)約束2個(gè)旋轉(zhuǎn)和3個(gè)平移自由度平移副構(gòu)件1相對(duì)于構(gòu)件2平移約束3個(gè)旋轉(zhuǎn)和2個(gè)平移自由度圓柱副構(gòu)件1相對(duì)于構(gòu)件2即可平移又可旋轉(zhuǎn)約束2個(gè)旋轉(zhuǎn)和2個(gè)平移自由度球面副構(gòu)件1相對(duì)于構(gòu)件2可在球面內(nèi)旋轉(zhuǎn)約束3個(gè)平移自由度平面副構(gòu)件1相對(duì)于構(gòu)件2可在平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)約束2個(gè)旋轉(zhuǎn)和1個(gè)平移自由度恒速副構(gòu)件1相對(duì)于構(gòu)件2恒速轉(zhuǎn)動(dòng)約束1個(gè)旋轉(zhuǎn)和3個(gè)平移自由度萬(wàn)向副構(gòu)件1相對(duì)于構(gòu)件2相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)約束1個(gè)旋轉(zhuǎn)和3個(gè)平移自由度螺旋副構(gòu)件1相對(duì)于構(gòu)件2每旋轉(zhuǎn)一周的同時(shí)將上升或下降一個(gè)螺矩□提供一個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)自由度齒輪副構(gòu)件1相對(duì)于構(gòu)件2定速比嚙合轉(zhuǎn)動(dòng)提供定比傳動(dòng)關(guān)系關(guān)聯(lián)副提供構(gòu)件1和構(gòu)件2的相對(duì)旋轉(zhuǎn)或平移運(yùn)動(dòng)兩構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)軸或平移軸可不共面固定副構(gòu)件1相對(duì)于構(gòu)件2固定約束3個(gè)旋轉(zhuǎn)和3個(gè)平移自由度 在施加運(yùn)動(dòng)副時(shí)過(guò)程中，首先在工具箱中選擇約束類(lèi)型，這時(shí)在工具箱下部將出現(xiàn)相應(yīng)的設(shè)置對(duì)話(huà)框，依次選擇被連接的構(gòu)件1和構(gòu)件連接位置以及方向即可。圖2－10所示的為旋轉(zhuǎn)副（鉸）的設(shè)置對(duì)話(huà)框。圖2－10 旋轉(zhuǎn)副（鉸）的設(shè)置對(duì)話(huà)框在Construction中選擇欄中，1Location 表示選擇一個(gè)點(diǎn)來(lái)定義約束的位置，2 Bod1 Loc 表示選擇兩個(gè)部件一個(gè)點(diǎn)定義約束，2 Bod2 Loc 表示選擇兩個(gè)部件兩個(gè)點(diǎn)定義約束若方向選擇為Normal to Grid ，表示約束的Z軸為系統(tǒng)工作平面垂直到軸；選擇Pick feature表示Z軸需要操作者選擇一點(diǎn)來(lái)確定。ADAMS ／ View設(shè)定在兩個(gè)被連接的構(gòu)件中，注意是構(gòu)件1連接到構(gòu)件2上。如：用旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副將一扇門(mén)連接到門(mén)框上，在選擇被連接的構(gòu)件時(shí)，應(yīng)先選門(mén)，然后選門(mén)框。產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)副時(shí)，ADAMS／View自動(dòng)給為運(yùn)動(dòng)副取名為：“JOINT_序號(hào)”，如：JOINT_2。當(dāng)然，可以通過(guò)rename修改約束名稱(chēng)。2．基本約束ADAMS／View還提供了5種常見(jiàn)到基本約束，靈活使用這些基本約束可以組成不同的約束，或構(gòu)成復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)約束。表2－6 基本約束基本約束名 稱(chēng)功能平行軸約束構(gòu)件1的Z軸始終平行于構(gòu)件2的z軸。構(gòu)件1只能繞構(gòu)件2的一個(gè)軸旋轉(zhuǎn)，約束2個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度。垂直軸約束構(gòu)件l的Z軸始終垂直于構(gòu)件2的Z軸。構(gòu)件1只能繞構(gòu)件2的二個(gè)軸旋轉(zhuǎn)，約束l個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度。旋轉(zhuǎn)約束約束兩個(gè)構(gòu)件之間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，約束3個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度。點(diǎn)在面約束兩個(gè)構(gòu)件之間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，約束3個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度。點(diǎn)在線(xiàn)約束構(gòu)件1的連接點(diǎn)，只能沿著構(gòu)件2連接點(diǎn)標(biāo)記的Z軸運(yùn)動(dòng)，約束2個(gè)移動(dòng)自由度。3．高副約束ADAMS／View提供了高副約束工具和，定義凸輪機(jī)構(gòu)中凸輪和從動(dòng)件之間的約束。4．運(yùn)動(dòng)約束利用按鈕為平移副、圓柱副添加建立移動(dòng)；使用按鈕為旋轉(zhuǎn)副、圓柱副添加旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；使用按鈕實(shí)現(xiàn)兩個(gè)構(gòu)件沿一個(gè)軸移動(dòng)，利用按鈕實(shí)現(xiàn)兩個(gè)構(gòu)件沿一個(gè)軸或3個(gè)軸的移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)。5．約束修改創(chuàng)建約束后可完成下面的約束修改：（1）右鍵單擊待修改的約束，在彈出的快捷菜單中選擇需要修改的約束名和Modify命令，彈出如圖2－11所示為旋轉(zhuǎn)副的修改對(duì)話(huà)框。（2）可以修改約束名稱(chēng)、被約束的兩個(gè)部件、約束類(lèi)型。（3）Force Display下拉菜單中有None、On First Body、On Second Body 3個(gè)選項(xiàng)，表示是否顯示連接力及顯示在哪個(gè)約束部件上。（4）Impose Motion按鈕表示施加一個(gè)驅(qū)動(dòng)在這個(gè)鉸上。（5）Initial Conditions表示定義約束的初始條件。（6）表示定義約束的位置，表示給鉸定義一個(gè)測(cè)量，按鈕可以對(duì)類(lèi)型為鉸約束的約束施加靜摩擦力或動(dòng)摩擦力。 圖2－11 旋轉(zhuǎn)副的修改二、定義運(yùn)動(dòng)副的一些技巧（1）建模時(shí)，應(yīng)逐步地對(duì)構(gòu)件施加運(yùn)動(dòng)副，并檢驗(yàn)添加的運(yùn)動(dòng)副是否有錯(cuò)誤。（2）注意對(duì)象選擇順序， ADAMS／View設(shè)定在兩個(gè)被連接的構(gòu)件中，先選取得構(gòu)件1被連接到后選取得構(gòu)件2。（3）注意約束的方向。約束方向定義錯(cuò)誤將使某些自由度沒(méi)有被約束，或約束了不該約束的方向。（4）注意檢查運(yùn)動(dòng)副類(lèi)型是否正確。（5）盡量使用一個(gè)運(yùn)動(dòng)副來(lái)完成所需的約束，如需要用多個(gè)運(yùn)動(dòng)副來(lái)約束兩個(gè)構(gòu)件，自由度約束可能會(huì)重復(fù)，會(huì)導(dǎo)致無(wú)法預(yù)料的結(jié)果。（6）定期檢查模型自由度。Tools菜單，選Model Verify命令，可顯示當(dāng)前模型自由度信息。（7）在無(wú)沒(méi)有作用力狀態(tài)下，運(yùn)行系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析來(lái)檢驗(yàn)樣機(jī)。在進(jìn)行樣機(jī)的動(dòng)力學(xué)分析之前，最好先進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，以確定添加的約束是否正確。為進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析的需要，可能還需添加一些臨時(shí)約束。（8）在模型中應(yīng)該將多余的約束去除。（9）設(shè)置了運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)副，不要設(shè)初始條件。已設(shè)置運(yùn)動(dòng)和初始條件的運(yùn)動(dòng)副，ADAMS在求解時(shí)，將使用設(shè)置的運(yùn)動(dòng)條件，而忽略所設(shè)置的初始條件。（10）若模型系統(tǒng)的自由度為零，并含速度或加速度表達(dá)式定義的速度，則不能進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，只能進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析。第三節(jié) Adams載荷ADAMS／View有4種類(lèi)型不同的力，這4類(lèi)力分別為：（1）作用力：定義在部件的外載荷，必須使用常值、函數(shù)表達(dá)式、用戶(hù)編寫(xiě)的參數(shù)化子程序來(lái)定義作用力。（2）柔性連接力：可以抵消驅(qū)動(dòng)的作用。定義柔性連接力需指定常量系數(shù)。彈簧阻尼器、梁、襯套、場(chǎng)力等可產(chǎn)生這類(lèi)力。（3）特殊力：常見(jiàn)的重力和輪胎力等。（4）接觸力：模型運(yùn)動(dòng)時(shí)，部件接觸相互作用力。在定義力時(shí)，要說(shuō)明是力還是力矩、力作用的構(gòu)件、力的作用點(diǎn)、力的大小和方向。另外，添加力不影響模型自由度。有3種方式定義力的大?。海?）輸入數(shù)值對(duì)作用力，可以直接輸入力或者力矩的大??；對(duì)柔性連接力，如軸套、彈簧力，可直接輸入剛度系數(shù)K、阻尼系數(shù)C、扭轉(zhuǎn)剛度系數(shù)KT、扭轉(zhuǎn)阻尼系數(shù)CT等。（2）使用函數(shù)表達(dá)式利用位移、速度和加速度函數(shù)，用以建立力和各種運(yùn)動(dòng)之間的函數(shù)關(guān)系。利用力函數(shù)可用以建立不同的力之間的關(guān)系，如正壓力和摩擦力的關(guān)系。利用數(shù)學(xué)運(yùn)算函數(shù)，如正弦、余弦、指數(shù)、多項(xiàng)式等函數(shù)建立。利用樣條函數(shù)，由數(shù)據(jù)表插值獲得力值。（3）輸入子程序的傳遞參數(shù)用FORTRAN、C或C＋十語(yǔ)言編寫(xiě)子程序，定義力和力矩。輸入子程序的傳遞參數(shù)，通過(guò)傳遞參數(shù)與自編子程序進(jìn)行數(shù)據(jù)交流。有兩種方式定義力的方向：（1）沿兩點(diǎn)連線(xiàn)方向定義；（2）沿坐標(biāo)軸定義力的方向。在主工具箱中右鍵單擊按鈕，彈出圖213所示力庫(kù)，單擊按鈕展開(kāi)力庫(kù)。也可以在菜單Build→Forces，彈出力庫(kù)。 圖2－13 力庫(kù)在A(yíng)DAMS／View中可以創(chuàng)建單方向的作用力，也可以創(chuàng)建3方向分量，或者是6方向分量（3個(gè)力的分量，3個(gè)力矩的分量）的作用力。力可以定義在一對(duì)構(gòu)件上，構(gòu)成作用力和反作用力，也可以定義作用在構(gòu)件和地面之間，這時(shí)反作用力作用在地面上。一、 添加單向作用力和力矩根據(jù)參照的坐標(biāo)系不同，有3種方式定義單向作用力和力矩：（1）參照地面坐標(biāo)（Space fixed），力的方向不隨構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)而變化，反作用力作用在地面。（2）參照構(gòu)件參考坐標(biāo)（Body fixed），力的方向隨作用構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)而變化，相對(duì)于指定的構(gòu)件參考坐標(biāo)始終不變化。參照坐標(biāo)系可設(shè)置在力作用的構(gòu)件上（Moving with Body），也可設(shè)置在其它的構(gòu)件上（Moving with Another Body）。 （3）參照兩構(gòu)件運(yùn)動(dòng)（Two bodies），沿兩個(gè)構(gòu)件的力作用點(diǎn)連線(xiàn)方向，分別作用兩個(gè)大小相同方向相反的力。添加單向作用力和力矩的方法如下：（1）選擇單向作用力工具，或者單向力矩工具。（2）設(shè)置參數(shù)：Run－Time Direction：設(shè)置力的作用方式是Space fixed、Body fixed、或Two bodies；選擇采用Space fixed或Body fixed定義力的方向，要在Construction欄，選擇定義力方向的方法：工作柵格平面（Normal to Grid）或用方向矢量定義力的方向（Pick Feature）。Characteristic：定義力的大小。通過(guò)輸入力值（Constant）、輸入系數(shù)Κ和C（K and C），或自定義（Custom）確定力的大小。Custom選項(xiàng)采用自定義函數(shù)或自定義子程序定義力。（3）根據(jù)狀態(tài)欄提示，選擇力或力矩作用的構(gòu)件，然后選擇作用點(diǎn)。如果選擇了力作用方式為“Two bodies”式，先選擇產(chǎn)生作用力的構(gòu)件，然后選擇產(chǎn)生反作用力的構(gòu)件。（4）如果采用方向矢量方式定義力的方向，環(huán)繞力作用點(diǎn)移動(dòng)鼠標(biāo)，將看到一個(gè)方向矢量隨鼠標(biāo)的移動(dòng)而改變方向，在力的作用方向點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵，完成施加力。二、添加力或力矩（1）根據(jù)需要，選擇3分量力按鈕或3分量力矩按鈕，或者6分量力按鈕，在創(chuàng)建力對(duì)話(huà)框下底部出現(xiàn)相應(yīng)的設(shè)置力對(duì)話(huà)框，如圖2－14所示。（2）Construction定義力的作用方式和方向力的作用方式：1 Location、2 BodiesLocation、或2 Bodies2 Location；力方向：Normal to Grid、Pick Feature；力的大?。撼Ｖ礐onstant、系數(shù)剛度系Κ和阻尼系C Bushinglike、用戶(hù)定自義的函數(shù)來(lái)表示力大小Custom。（3）根據(jù)狀態(tài)欄提示，在圖形區(qū)用鼠標(biāo)選取對(duì)象添加作用力。圖2－14 設(shè)置力對(duì)話(huà)框三、添加柔性連接，而柔性連接可以實(shí)現(xiàn)部件柔性連接起來(lái)。在A(yíng)DAMS／View中，柔性連接有線(xiàn)性彈簧阻尼器、扭轉(zhuǎn)彈簧阻尼器、襯套、無(wú)質(zhì)量梁、場(chǎng)力。1．線(xiàn)性彈簧阻尼器線(xiàn)性彈簧阻尼器作用在有一定距離的兩個(gè)部件上。施加在兩個(gè)部件上的力分別為作用力和反作用力，兩者大小相等，方向相反?？梢栽O(shè)置線(xiàn)性彈簧阻尼器的剛度系數(shù)和阻尼系數(shù)。在添加好的線(xiàn)性彈簧阻尼器上單擊鼠標(biāo)右鍵，選擇Modify，彈出圖2－15所示修改對(duì)話(huà)框，設(shè)置線(xiàn)性彈簧阻尼器作用的構(gòu)件、粘滯阻尼系數(shù)C和彈簧剛性系數(shù)Κ、彈簧阻尼器的預(yù)緊力、是否顯示彈簧和阻尼力圖等。圖2－15 彈簧阻尼器修改對(duì)話(huà)框2．扭轉(zhuǎn)彈簧阻尼器扭轉(zhuǎn)彈簧阻尼器實(shí)現(xiàn)對(duì)兩個(gè)構(gòu)件施加一個(gè)大小相等方向相反的轉(zhuǎn)矩，扭轉(zhuǎn)彈簧阻尼器的施加方法和設(shè)置修改：類(lèi)似于拉壓彈簧阻尼器。3．襯套力通過(guò)定義力和力矩的6個(gè)分量（FX、FY 、FZ 、TX 、TY 、TZ），在兩構(gòu)件之間施加一個(gè)柔性力。施加軸套力后，會(huì)在兩構(gòu)件的力作用點(diǎn)自動(dòng)建立兩個(gè)標(biāo)記點(diǎn)，I Marker和 J Marker。施加襯套力的步驟：（1）在力庫(kù)中選擇按鈕，彈出圖2－16所示的對(duì)話(huà)框；圖2－16 襯套力設(shè)置對(duì)話(huà)框（2）在圖2－16所示的對(duì)話(huà)框中選擇：力的作用方式：1 Location、2 BodiesLocation、或2 Bodies2 Location；力的方向：Normal to Grid、Pick Feature。輸入拉伸和扭轉(zhuǎn)剛性系數(shù)K和阻尼系數(shù)C，扭轉(zhuǎn)剛性系數(shù)K和阻尼系數(shù)C。（3）根據(jù)屏幕狀態(tài)欄的提示，確定襯套力作用的構(gòu)件、襯套力作用點(diǎn)和襯套力方向，完成襯套力建模。此外還可以使用施加無(wú)質(zhì)量梁、施加力場(chǎng)，來(lái)定義更一般的力和反作用力。它們的力計(jì)算公式與襯套力的計(jì)算公式有相似之處，主要的不同是無(wú)質(zhì)量梁、力場(chǎng)的不全為零。四、特殊載荷特殊力有接觸力、輪胎力、分布載荷等，在這里僅介紹接觸力。接觸力（Contact Forces）是一種作用在構(gòu)件上的特殊力，當(dāng)兩個(gè)構(gòu)件相互接觸并發(fā)生變形時(shí)，產(chǎn)生接觸力，接觸力的大小與變形大小和變形速度有關(guān)。兩個(gè)構(gòu)件不接觸時(shí)，接觸力為零。ADAMS／View提供了7種類(lèi)型的接觸力分析，Solid to Solid、Curve to Curve、Point to Curve、Point to Plane、Curve to Plane、Sphere to Plane、Sphere to Sphere，通過(guò)基本接觸的不同組合可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜接觸的仿真分析。接觸力的添加步驟：（1）在力庫(kù)選擇接觸力工具按鈕，彈出圖2－17所示接觸力設(shè)置對(duì)話(huà)框；（2）選擇接觸力類(lèi)型，接觸體輸入欄會(huì)因接觸力類(lèi)型的不同而相應(yīng)當(dāng)變化；（3）在接觸體輸入欄，第一欄為主動(dòng)的接觸體，第二欄為反作用的接觸體，在輸入欄內(nèi)雙擊左鍵，彈出數(shù)據(jù)導(dǎo)航窗口，從中選取接觸體。也可在欄內(nèi)點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵選擇Pick，在從圖形窗口中點(diǎn)取接觸體，也可在欄內(nèi)直接輸入接觸體的名稱(chēng)。如果接觸體為曲線(xiàn)或球體，將可以改變接觸面方向，單擊按鈕改變接觸方向。圖2－17 接觸力設(shè)置對(duì)話(huà)框（4）輸入?yún)?shù)Stiffness：剛度系數(shù)，產(chǎn)生單位接觸變形的力Force Exponent：力的非線(xiàn)性指數(shù)Damping ：最大的粘滯阻尼系數(shù)Penetration Depth：最大阻尼時(shí)構(gòu)件的變形深度。第四節(jié) 仿真參數(shù)控制及仿真建立模型后就可以進(jìn)行仿真分析。進(jìn)行仿真之前，需要完成以下工作：（1）確定仿真分析需要獲得的輸出。ADAMS／View提供了常用的默認(rèn)輸出，也可以采用測(cè)量和指定輸出，自定義—些特殊的仿真輸出。（2）為保證仿真順利進(jìn)行，需要檢查、檢驗(yàn)?zāi)Ｐ鸵约俺跏紬l件是否正確。（3）設(shè)置仿真