【文章內(nèi)容簡介】 MS/Hydraulics模擬包括液壓系統(tǒng)在內(nèi)的復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)得動力學(xué)性能 運動仿真功能實現(xiàn)運動仿真時進(jìn)行建模、仿真和分析等過程，一般要遵循以下步驟，(），各步驟簡述如下（1）建造模型建模包括三部分工作：1）創(chuàng)建零件。零件的創(chuàng)造有兩種途徑：通過零件庫來創(chuàng)建各種簡單的運動單元(零件）；引入復(fù)雜的CAD形體(會影響運行速度）。2） 型施加約束和運動。3） 模型施加各種作用力。（2）測試模型定義測量值，對模型進(jìn)行初步仿真，通過仿真結(jié)果檢驗?zāi)Ｐ椭懈鱾€零件、約束及力是否正確 [32]（3）校驗?zāi)Ｐ蛯?dǎo)入實際實驗測試數(shù)據(jù)，與虛擬仿真的結(jié)果進(jìn)行比較。（4）模型的細(xì)化(Refine）經(jīng)過初步仿真確定了模型的基本運動后，可以在模型中加入更復(fù)雜的單元，如在運動副上加入摩擦，用線性方程或一般方程定義控制系統(tǒng)，加入柔性連接件等等，使模型與真實系統(tǒng)更加相似[33]（5）優(yōu)化模型對模型進(jìn)行參數(shù)分析，優(yōu)化設(shè)計。（6）定制用戶自己的環(huán)境用戶可以定制菜單、對話框，或利用宏使許多重復(fù)工作可以自動進(jìn)行。 運動仿真功能分析運動仿真系統(tǒng)在建立了樣機(jī)運動模型，對其進(jìn)行仿真的同時，提供了強(qiáng)大的分析功能，給用戶設(shè)計也提供了數(shù)據(jù)支持。模型中幾乎所有的特征量都可以被測量，如彈簧提供的力，物體間的距離、夾角等。在定義了這些測量量后，當(dāng)進(jìn)行仿真時，系統(tǒng)自動顯示岀測量量的曲線圖，使用戶可以看到仿真和測量的結(jié)果。在ADAMS中，測量分為兩類，一類是ADAMS預(yù)先定義好的，一類是用戶可自己定義的。（1） 預(yù)定義的測量(Predefined Measures）測量包括：1 對實體對象的測量(Object Measures）――可以測量模型中關(guān)于零件、力、約束的各種特征量。2 對點的測量(Point Measures）――可以測量關(guān)于點的各種特征量，如該點在全局坐標(biāo)系中的位置，或作用在點上合力等。3 點到點的測量(Point to Point Measures）――可以測量一個點到另一個點的運動學(xué)特征量，如相對速度、相對加速度。4 對姿勢的測量(Orientation Measures）――可以測量用已知描述方法描述的不同坐標(biāo)系下的位置，已知的描述方法包括繞固定坐標(biāo)系連續(xù)轉(zhuǎn)動的方法、Euler參數(shù)法、Rodriguez參數(shù)法等等。5 對角度的測量(IncludedAngle Measures）――可以測量空間任意三點所組成的角度，也可以測量兩個向量間的角度。6 范圍的測量(Range Measures）――可以測量其它測量量的統(tǒng)計量，如其它測量量的最大值、最小值及平均值。（2） 用戶自定義的測量用戶自定義的測量包括：1 ADAMS/View puted measure――是用戶定義的設(shè)計表達(dá)式，表達(dá)式中可含有ADAMS/View中的任意變量，ADAMS/View在仿真中或仿真后對其進(jìn)行求算。2 ADAMS/Solver function measure――是用戶自己定義的函數(shù)表達(dá)式，表達(dá)式中可以使用用戶在ADAMS/Solve中自定義的任何子程序，同時可以使用高效的ADAMS/Solve描述語言 [35]。ADAMS/Solve在仿真中進(jìn)行求算。ADAMS/Solve是ADAMS/View的分析器。 UG 平臺的運動分析功能模塊研究運動分析模塊是CAE應(yīng)用軟件，用于建立運動機(jī)構(gòu)模型，分析其運動規(guī)律。它包括：靜力學(xué)(Static）分析、運動學(xué)(kinematic）分析和動力學(xué)(Dynamic）分析。當(dāng)系統(tǒng)或機(jī)構(gòu)受到靜載荷時，確定在運動副制約下的系統(tǒng)平衡位置以及運動副靜反力的問題，屬靜力學(xué)內(nèi)容；在不考慮系統(tǒng)運動起因的情況下研究各部件的位置與姿態(tài)及其變化速度與加速度的關(guān)系，屬運動學(xué)內(nèi)容；而討論載荷與系統(tǒng)的關(guān)系則屬動力學(xué)內(nèi)容 [36]。在UG環(huán)境下仿真過程中，首先通過建模功能設(shè)計并建立機(jī)器人的三維實體模型，然后利用運動分析模塊建立運動仿真模型。運動分析模塊自動復(fù)制主模型的裝配文件，并建立一系列不同的運動分析方案。每個運動分析方案均可獨立修改，而不影響裝配主模型，一旦完成優(yōu)化設(shè)計方案，就可以直接更新裝配主模型以反映優(yōu)化設(shè)計的結(jié)果。運動分析模塊創(chuàng)建機(jī)構(gòu)分析方案的步驟如下：第一步：創(chuàng)建初始的分析方案，裝配主模型部件文件, 設(shè)置模型中所有對象的初始條件。第二步：創(chuàng)建連桿。UG可在運動機(jī)構(gòu)中創(chuàng)建代表運動件的連桿。首先，在裝配體中選取對象，定義連桿的組成；然后，給連桿分配用戶自定義的質(zhì)量特征以及材料和材料特征；最后，給連桿設(shè)置合適的層。第三步：創(chuàng)建運動副。UG可創(chuàng)建約束連桿運動的運動副，在運動分析模塊中基本的有效運動副是旋轉(zhuǎn)副、移動副、柱面副、螺旋副、萬向聯(lián)軸結(jié)、球面副、平面副、凸輪和齒輪副 [37]。在某些情況下，還可同時創(chuàng)建其他的運動約束特征，如彈簧、阻尼、彈性襯套和接觸。操作時：(1)選擇合適的運動副種類以及運動副要約束的連桿。(2)確定運動副的原點。(3)確定運動副的方向。第四步：定義運動驅(qū)動。運動驅(qū)動使機(jī)構(gòu)產(chǎn)生運動，它可以用運動幅值作為時間的函數(shù)定義在任一旋轉(zhuǎn)運動副或滑動運動副上。對于運動學(xué)分析，運動增量推動系統(tǒng)作為時間函數(shù)的不同位置上的運動是交互可控的，每一個控制的運動的步長和當(dāng)前位移可以由用戶設(shè)置。彈簧、阻尼器、力和力矩也可以作用到機(jī)構(gòu)系統(tǒng)，它們可以代表環(huán)境效應(yīng)，旋加的載荷，內(nèi)部剛度，阻尼或摩擦網(wǎng)等外部條件 [38]。運動分析模塊在UG實體模型或裝配環(huán)境中定義了機(jī)構(gòu)之后，還提供了分析、仿真和文檔生成等功能。定義好的機(jī)構(gòu)可直接在UG中進(jìn)行任意實際2D或3D系統(tǒng)的復(fù)雜運動學(xué)仿真分析，并進(jìn)行各種研究，包括最小距離、干涉檢查和軌跡包絡(luò)線等選項，同時可實現(xiàn)仿真機(jī)構(gòu)運動 [39]，用戶也可以分析其反作用力，圖解位移、速度、加速度曲線 [39]。運動分析模塊的仿真運算過程如下：(1)前處理器：創(chuàng)建運動分析方案是分析過程的前處理(PreProcessing）階段，利用這些分析方案得到的信息生成內(nèi)部的ADAMS輸入數(shù)據(jù)文件，再傳送到ADAMS解算器；(2)求解過程：ADAMS解算器處理輸入數(shù)據(jù)，確定遞交分析方案的解，并生成內(nèi)部的ADAMS輸出數(shù)據(jù)文件，再傳送到運動分析模塊中；(3)后處理：Motion模塊解釋ADAMS的輸出數(shù)據(jù)文件，并轉(zhuǎn)換成動畫、圖表及報表文件。(4)ADAMS輸入文件：嵌入式的ADAMS解算器可以處理相當(dāng)復(fù)雜的運動模型，但如果有更復(fù)雜的分析需求，UG運動分析模型能夠生成ADAMS輸入文件[40]。該輸入文件可輸入標(biāo)準(zhǔn)的ADAMS軟件包，而標(biāo)準(zhǔn)的ADAMS軟件包生成的結(jié)果也可由UG運動分析模塊的后處理讀入，并轉(zhuǎn)換成動畫顯示、圖表和報表文件。（1）關(guān)節(jié)運動仿真（Aticulation）關(guān)節(jié)運動仿真是基于位移的一種運動形式，結(jié)構(gòu)以指定的步長（旋轉(zhuǎn)角度或直線距離）和步數(shù)運動（2）動畫運動仿真（Animation）動畫運動仿真是基于時間的一種運動形式。機(jī)構(gòu)在指定的時間段中運動，同時指定該時間段中的運動步數(shù)進(jìn)行運動仿真本文使用的機(jī)構(gòu)運動方式為第二類。ADAMS系統(tǒng)以其強(qiáng)大的運動學(xué)，動力學(xué)分析功能在眾多的CAD、CAE軟件中脫穎而出，在很多的工程領(lǐng)域中都獲得了廣泛的應(yīng)用，而UG本身完善的建模功能也為ADAMS分析系統(tǒng)提供了便利。但在直接用UG運動分析功能模塊進(jìn)行運動仿真的過程中，也存在著不足。對于復(fù)雜零件來說，交于用戶設(shè)定的參數(shù)較多，工作量也隨著零件數(shù)目的增多而加大，而且在設(shè)置中容易出現(xiàn)錯誤。這樣不僅不能提高效率，縮短生產(chǎn)周期，而且會造成其他