【正文】 ADAMS/View 中有三種坐標系，分別為笛卡爾坐標系、柱坐標系和球坐標系，這里選取笛 卡爾坐標系 [13]。 將柵格設置為矩形，工作環(huán)境 的網(wǎng)格尺寸和網(wǎng)格間距設置為： Size: X=750mm,Y=750mm Spacing: X=10mm,Y=10mm 創(chuàng)建模型 通常使用的建模方法有兩種，特殊位置法和輔助點法，這里采用特殊位置法。 求特殊位置時各點的坐標 圖 31 特殊位置時的結構圖 由圖可知 ta n 2ACABC AB? ? ?,則 錯誤 !未找到引用源。 所以 ? ? ?，同理得出點 D 到工作臺的距離為 創(chuàng)建各構件時關鍵點的位置如表 31 所示： 西安石油大學本科畢業(yè)設計（論文） 20 表 31 關鍵點坐標值 位置 A B C D E 坐標mm (0,0,0) (100,0,0) (0,200,0) (,0) (,0) 用 ADAMS 創(chuàng)建各構件 在零件庫中選擇連桿圖標，創(chuàng)建曲柄 1，搖桿 3，連桿 4，并選擇復選框，將尺寸分別創(chuàng)建為： 曲柄 1： Length=100mm Width=20mm Depth=20mm 搖桿 3: Length=500mm Width=20mm Depth=20mm 連桿 4: Length=200mm Width=20mm Depth=20mm 所創(chuàng)建的構件模型如圖 32 所示： 圖 32 構件模型圖 在零件庫中選擇 box 圖標，創(chuàng)建滑塊 2，滑塊 5，滑塊的尺寸可隨意選取，故將尺寸創(chuàng)建為： 滑塊 2： Length=50mm Width=80mm Depth=30mm 西安石油大學本科畢業(yè)設計（論文） 21 滑塊 5： Length=80mm Width=50mm Depth=30mm 各構件如圖 33 所示 : 圖 33 構件模型圖 Body 特性修改 曲柄 1 和滑塊 2 的質(zhì)量、轉動慣量修改 構件 1， 2 的質(zhì)量忽略不計，且無轉動慣量，故 Mass＝ ＝ 0kg， 錯誤 !未找到引用源。 搖桿 連桿 4 和滑塊 5 的質(zhì)量與轉動慣量修改 搖桿 3: Mass=20kg 錯誤 !未找到引用源。 連桿 4： Mass=3kg 錯誤 !未找到引用源。 滑塊 5： Mass=62kg 轉動慣量為任意值 添加約束和驅 動 一個系統(tǒng)通常是由多個構件組成，各個構件之間通常存在某些約束關系，即一個構件限制另一個構件運動，兩個構件之間的這種約束關系，通常稱為運動副或者鉸鏈，約束通常分為基本約束和運動副。要模擬系統(tǒng)的真實運動情況，就需要根據(jù)實際情況抽象出相應的運動副，并在構件之間定義運動副。要使系統(tǒng)能夠運動起來，還需要在運動副上添加驅動和載荷，以及在構件之間施加載荷。 西安石油大學本科畢業(yè)設計（論文） 22 添加約束 創(chuàng)建了構成模型的物體后，就需要使用約束副將它們連接起來，以定義物體之間的相對運動 [14]。 ADAMS/View 提供的約束副有 ：理想約束（ Idealized Joint）、虛約束（ Joint Primitive）、高副約束（ Contact）和運動驅動（ Motions Generator）等類型。理想約束是通常的具有物理意義的約束副，如：旋轉副（ Revolute Joint）、移動副（ Translational Joint）、齒輪副（ Gear Joint）等 [15]；虛約束用于限制物體之間的相對于運動。 一個系統(tǒng)常常是由多個構件組成，各個構件之間通常存在某些約束關系，即一個構件限制另一個構件的運動，兩個構件之間的這種約束關系 ，通常重圍運動副或者鉸接。運動副關聯(lián)兩個構件，并限制兩個構件之間相對運動。分析可知，曲柄 1 與大地，曲柄 1 與滑塊 2，搖桿 3 與大地，搖桿 3 與連桿 4，連桿 4 與滑塊 5 之間都是旋轉副，旋轉副約束兩個構件在某一點處繞旋轉軸只能相對轉動，旋轉副約束兩個構件之間的三個平動自由度和兩個旋轉自由度，兩個構件之間只有一個旋轉自由度；滑塊 2 與搖桿 滑塊與機架之間都是移動副，滑移副約束兩個構件只能沿某滑移軸線滑移，滑移副約束兩個構件之間的兩個平動自由度和三個旋轉自由度，兩個構件之間只有一個平動自由度。 添加約束后的模型如圖 34 所 示： 圖 34 添加約束后的模型 添加驅動 在 ADAMS/View 中，在模型上定義的驅動是將運動副未約束的其他自由度做進一步約束。從某種意義上說，驅動也是一種約束，只是這種約束是時間的函數(shù)。西安石油大學本科畢業(yè)設計（論文） 23 ADAMS/View 提供了兩種類型的驅動，鉸驅動和點驅動，鉸驅動定義旋轉副、移動副和圓柱副中的移動和轉動，每個連接運動約束了一個自由度，使系統(tǒng)自由度減少一個；點驅動定義兩點之間的運動規(guī)律，點驅動可以用于任何典型的運動副，通過定義點驅動以在不增加額外約束或構件的情況下，構造復雜運動。添加驅動可以 在運動副上添加驅動，也可以在兩個構件的兩個點上添加驅動，本例采用在運動副上添加驅動，且為旋轉驅動，轉速 錯誤 !未找到引用源。 添加驅動后的模型如圖 35 所示： 圖 35 添加驅動后的模型 添加驅動后的模型的左視圖旋轉 90176。后如圖 36 所示： 圖 36 添加驅動后的模型左視圖 施加載荷 在 ADAMS/View 中，載荷主要分為外部載荷、內(nèi)部載荷和特殊載荷，外部載荷西安石油大學本科畢業(yè)設計（論文） 24 主要是力、力矩和重力，內(nèi)部載荷主要是構件之間的一 些柔性連接關系，如彈簧、緩沖器、柔性梁、接觸 以及約束上的摩擦等 [16]。 在一個系統(tǒng)中，構件與構件之間由于存在約束，所以在構件與構件之間就會產(chǎn)生作用力與反作用力，這種力是成對出現(xiàn)的，而且大小相等，方向相反，這種力可以稱為系統(tǒng)的內(nèi)力，此處只存在刨頭與工作臺之間的阻力，即滑塊 5 與工作臺的阻力 錯誤 !未找到引用源。 施加載荷后的模型如圖 37 所示： 圖 37 施加載荷后的模型 模型仿真 模型驗證 為了保證仿真分析的順利進行 ，在仿真分析之前，應該對樣機進行驗證，排除建模中隱含的錯誤。一般樣機模型容易出現(xiàn)的錯誤如下： （ 1）不恰當?shù)倪B接和約束、沒有約束的構件、無質(zhì)量的構件、樣機的自由度等。 （ 2）所有的約束被破壞或者錯誤定義。 六連桿機構型驗證結果如圖 38 所示： 西安石油大學本科畢業(yè)設計（論文） 25 圖 38 六連桿機構樣機驗證結果 簡單仿真與動畫回放 仿真控制是決定仿真計算的類型、仿真時間、方程步數(shù)和仿真步長等信息，可以使用兩種仿真控制，一種是交互式，另一種是腳本式。交互式是普通的方式，它可以完成多數(shù)的仿真，腳本式不僅可以完成交互式的所有功能，還能完成一些特殊的功能。交互式仿真控制和腳本式仿真控制控制界面如圖 39（ a） 、 39（ b） 所示： (a) （ b） 圖 39 交互式控制與腳本式控制界面 這里選擇交互式仿真控制。交互式仿真類型有 Default、 Dynamic(動力學計算 )、 Kinematic(運動學計算 )和 Static（靜平衡計算），如果選擇的是 Default，系統(tǒng)就會根據(jù)模型的自由度而進行動力學計算還是運動學計算 。 選擇仿真工具 按鈕， 設置 仿真時長 End time為 ,仿真步數(shù)為 Steps為 500步。仿真無錯誤，觀察運動情況。仿真模型圖如圖 310 所示 ： 西安石油大學本科畢業(yè)設計（論文） 26 圖 310 仿真模型圖 模型測量 ADAMS/View 模塊具有測量功能，用戶可以根據(jù)需求對模型進行位置、速度、加速度、動能和力等有關特性進行測量。本課題對原動件的旋轉副 JOINT_1 進行力的測量分析，原動件處轉動副力的設置如圖 311 所示，測量分析結果如圖 312 所示： 圖 311 原動件轉動副力設西安石油大學本科畢業(yè)設計（論文） 27 圖 312 力測量曲線 圖 312 中 所示的曲線表示原動件轉動副處的合力。 原動件（曲柄）處的轉矩測量，設置界面如圖 313 所示，轉矩測量如圖 314 所示： 圖 313 轉矩設置界面 圖 314 轉矩測量輸出曲線 圖 314 所示曲線，橫坐標軸為時間軸，縱坐標作為轉矩軸，表示了原動件處合轉矩在 的變化。 小結 西安石油大學本科畢業(yè)設計（論文） 28 本章主要介紹了應用 ADAMS 軟件的 ADAMS/View（界面模塊）建立六連桿機構牛頭刨床機構模型，并對機構添加約束、驅動、載荷，驗證所建模型的正確性，加以適當?shù)臅r間與步數(shù)，使模型運動順暢，播放仿真動畫。 西安石油大學本科畢業(yè)設計（論文） 29 4 仿真結果分析 ADAMS/PostProcessor 模塊 ADAMS/PostProcessor 簡介 ADAMS/PostProcessor 是 ADAMS 軟件的后處理模塊 ,繪制曲線和仿真動畫的功能十分強大，利用 ADAMS 后處理模塊用戶可以更清晰地觀察仿真結果，也可將所得到的仿真結果轉化為動畫、表格或者其他形式，能夠更確切地反應模型的特性，便于用戶對仿真計算的結果進行 觀察和分析 [17]。 后處理模塊在整個設計周期中都發(fā)揮著重要作用，其用途主要包括以下幾個方面： （ 1）模型調(diào)試 在 ADAMS 后處理模塊中，用戶可選擇最佳的觀察視角來觀察模型的運動，也可向前、向后播放動畫，從而有助于對模型進行調(diào)試；也可以從模型中分離出單獨的柔性部件，以確定模型的變形。 （ 2）試驗驗證 如果需要驗證模型的有效性，可輸入測試數(shù)據(jù)并以坐標曲線圖的形式表達出來，然后將其與 ADAMS 仿真結果繪與統(tǒng)一坐標曲線圖進行對比，并在曲線圖上進行數(shù)學操作和統(tǒng)計分析。 (3）設計方案改進 可在圖表上比較兩種以上的仿真結果，從中選擇合理的設計方案。另外，可以通過鼠標操作更新繪圖結果。 (4）結果顯示 后處理模塊可顯示運用仿真計算 和分析研究的結果。為增加結果圖形的可讀性，可以改變坐標曲線圖的表達方式，或者在圖中增加標題和附注，或者以圖表的形式來表達結果。 由仿真結果繪制曲線圖的類型 ADAMS 提供了由幾種不同類型仿真結果繪制曲線圖的功能 [18]： （ 1）對象（ Object） :模型中物體的特性，如某個構件的質(zhì)心位置等。 （ 2）量度（ Measure） :模型中計量對象的特性，如物體之間的相互作用。 （ 3）結果（ Result） :ADAMS 在仿真過程中計算出的一套基本狀態(tài)變量。 （ 4）請求 （ Request） :要求 ADAMS/Solver 輸出的數(shù)據(jù)。可以得到要考察的位移、速度、加速度或者力等信息 。 西安石油大學本科畢業(yè)設計（論文） 30 仿真結果曲線圖與分析比較 這里對原動件曲柄 1 和執(zhí)行機構滑塊 5，在 Time=,Frame=201 時，進行仿真分析與比較。 曲柄 1(PART_2) （ 1）位置輸出曲線 曲柄 1(PART_2)在 XY 平面內(nèi)做圓周運動，在仿真過程 Time=,Frame=201時，曲柄 1 的位置輸出曲線如圖 41 所示： 圖 41 曲柄的位置輸出曲線 分析：曲線 圖中，橫坐標軸為時間軸，單位是 S，縱坐標軸為位置軸，單位是 mm。紅色曲線是曲柄在 X 軸上的位置曲線，藍色點劃線曲線是曲柄在 Y 軸上的位置曲線，紫色曲線為曲柄在 Z 軸上的位置曲線。曲柄鉸鏈處 A 點的坐標值為 （ 0,0,0） ，所以圓周半徑 錯誤 !未找到引用源。 。 （ 2）速度和加速度輸出曲線 曲柄的速度和加速度都是時間函數(shù)的曲線，仿真過程 Time=,Frame=201 時速度曲線如圖 42 所示，加速度曲線如圖 43 所示 。 西安石油大學本科畢業(yè)設計（論文） 31 圖 42 曲柄速度輸出曲線 分 析：曲線圖中橫坐標軸為時間軸，單位是 S，縱坐標軸為速度軸，單位是 mm/s。其中紅色曲線為 X 軸的速度，藍色曲線為沿 Y 軸的速度，紫色曲線為沿 Z 軸的速度。在 t= 時，曲柄在 X 軸的速度最小 為 0，在 Y 軸的速度最大為 ,與曲柄質(zhì)心處的速度 314 mm/s 之間的誤差為 %。 圖 43 曲柄加