【正文】 ADAMS/View 中有三種坐標(biāo)系，分別為笛卡爾坐標(biāo)系、柱坐標(biāo)系和球坐標(biāo)系，這里選取笛 卡爾坐標(biāo)系 [13]。 將柵格設(shè)置為矩形，工作環(huán)境 的網(wǎng)格尺寸和網(wǎng)格間距設(shè)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(diǎn)法，這里采用特殊位置法。 求特殊位置時(shí)各點(diǎn)的坐標(biāo) 圖 31 特殊位置時(shí)的結(jié)構(gòu)圖 由圖可知 ta n 2ACABC AB? ? ?,則 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 所以 ? ? ?，同理得出點(diǎn) D 到工作臺(tái)的距離為 創(chuàng)建各構(gòu)件時(shí)關(guān)鍵點(diǎn)的位置如表 31 所示： 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 表 31 關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)值 位置 A B C D E 坐標(biāo)mm (0,0,0) (100,0,0) (0,200,0) (,0) (,0) 用 ADAMS 創(chuàng)建各構(gòu)件 在零件庫中選擇連桿圖標(biāo)，創(chuàng)建曲柄 1，搖桿 3，連桿 4，并選擇復(fù)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(gòu)件模型如圖 32 所示： 圖 32 構(gòu)件模型圖 在零件庫中選擇 box 圖標(biāo)，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(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 滑塊 5： Length=80mm Width=50mm Depth=30mm 各構(gòu)件如圖 33 所示 : 圖 33 構(gòu)件模型圖 Body 特性修改 曲柄 1 和滑塊 2 的質(zhì)量、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量修改 構(gòu)件 1， 2 的質(zhì)量忽略不計(jì)，且無轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，故 Mass＝ ＝ 0kg， 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 搖桿 連桿 4 和滑塊 5 的質(zhì)量與轉(zhuǎn)動(dòng)慣量修改 搖桿 3: Mass=20kg 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 連桿 4： Mass=3kg 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 滑塊 5： Mass=62kg 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為任意值 添加約束和驅(qū) 動(dòng) 一個(gè)系統(tǒng)通常是由多個(gè)構(gòu)件組成，各個(gè)構(gòu)件之間通常存在某些約束關(guān)系，即一個(gè)構(gòu)件限制另一個(gè)構(gòu)件運(yùn)動(dòng)，兩個(gè)構(gòu)件之間的這種約束關(guān)系，通常稱為運(yùn)動(dòng)副或者鉸鏈，約束通常分為基本約束和運(yùn)動(dòng)副。要模擬系統(tǒng)的真實(shí)運(yùn)動(dòng)情況，就需要根據(jù)實(shí)際情況抽象出相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)副，并在構(gòu)件之間定義運(yùn)動(dòng)副。要使系統(tǒng)能夠運(yùn)動(dòng)起來，還需要在運(yùn)動(dòng)副上添加驅(qū)動(dòng)和載荷，以及在構(gòu)件之間施加載荷。 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 添加約束 創(chuàng)建了構(gòu)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(duì)運(yùn)動(dòng) [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(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)（ 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(zhuǎn)副（ Revolute Joint）、移動(dòng)副（ Translational Joint）、齒輪副（ Gear Joint）等 [15]；虛約束用于限制物體之間的相對(duì)于運(yùn)動(dòng)。 一個(gè)系統(tǒng)常常是由多個(gè)構(gòu)件組成，各個(gè)構(gòu)件之間通常存在某些約束關(guān)系，即一個(gè)構(gòu)件限制另一個(gè)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)，兩個(gè)構(gòu)件之間的這種約束關(guān)系 ，通常重圍運(yùn)動(dòng)副或者鉸接。運(yùn)動(dòng)副關(guān)聯(lián)兩個(gè)構(gòu)件，并限制兩個(gè)構(gòu)件之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)。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(zhuǎn)副，旋轉(zhuǎn)副約束兩個(gè)構(gòu)件在某一點(diǎn)處繞旋轉(zhuǎn)軸只能相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)副約束兩個(gè)構(gòu)件之間的三個(gè)平動(dòng)自由度和兩個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度，兩個(gè)構(gòu)件之間只有一個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度；滑塊 2 與搖桿 滑塊與機(jī)架之間都是移動(dòng)副，滑移副約束兩個(gè)構(gòu)件只能沿某滑移軸線滑移，滑移副約束兩個(gè)構(gòu)件之間的兩個(gè)平動(dòng)自由度和三個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度，兩個(gè)構(gòu)件之間只有一個(gè)平動(dòng)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(qū)動(dòng) 在 ADAMS/View 中，在模型上定義的驅(qū)動(dòng)是將運(yùn)動(dòng)副未約束的其他自由度做進(jìn)一步約束。從某種意義上說，驅(qū)動(dòng)也是一種約束，只是這種約束是時(shí)間的函數(shù)。西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 ADAMS/View 提供了兩種類型的驅(qū)動(dòng)，鉸驅(qū)動(dòng)和點(diǎn)驅(qū)動(dòng)，鉸驅(qū)動(dòng)定義旋轉(zhuǎn)副、移動(dòng)副和圓柱副中的移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，每個(gè)連接運(yùn)動(dòng)約束了一個(gè)自由度，使系統(tǒng)自由度減少一個(gè)；點(diǎn)驅(qū)動(dòng)定義兩點(diǎn)之間的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，點(diǎn)驅(qū)動(dòng)可以用于任何典型的運(yùn)動(dòng)副，通過定義點(diǎn)驅(qū)動(dòng)以在不增加額外約束或構(gòu)件的情況下，構(gòu)造復(fù)雜運(yùn)動(dòng)。添加驅(qū)動(dòng)可以 在運(yùn)動(dòng)副上添加驅(qū)動(dòng)，也可以在兩個(gè)構(gòu)件的兩個(gè)點(diǎn)上添加驅(qū)動(dòng)，本例采用在運(yùn)動(dòng)副上添加驅(qū)動(dòng)，且為旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，轉(zhuǎn)速 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 添加驅(qū)動(dòng)后的模型如圖 35 所示： 圖 35 添加驅(qū)動(dòng)后的模型 添加驅(qū)動(dòng)后的模型的左視圖旋轉(zhuǎn) 90176。后如圖 36 所示： 圖 36 添加驅(qū)動(dòng)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(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 主要是力、力矩和重力，內(nèi)部載荷主要是構(gòu)件之間的一 些柔性連接關(guān)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(gè)系統(tǒng)中，構(gòu)件與構(gòu)件之間由于存在約束，所以在構(gòu)件與構(gòu)件之間就會(huì)產(chǎn)生作用力與反作用力，這種力是成對(duì)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(tái)之間的阻力，即滑塊 5 與工作臺(tái)的阻力 錯(cuò)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(yàn)證 為了保證仿真分析的順利進(jìn)行 ，在仿真分析之前，應(yīng)該對(duì)樣機(jī)進(jìn)行驗(yàn)證，排除建模中隱含的錯(cuò)誤。一般樣機(jī)模型容易出現(xiàn)的錯(cuò)誤如下： （ 1）不恰當(dāng)?shù)倪B接和約束、沒有約束的構(gòu)件、無質(zhì)量的構(gòu)件、樣機(jī)的自由度等。 （ 2）所有的約束被破壞或者錯(cuò)誤定義。 六連桿機(jī)構(gòu)型驗(yàn)證結(jié)果如圖 38 所示： 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 圖 38 六連桿機(jī)構(gòu)樣機(jī)驗(yàn)證結(jié)果 簡單仿真與動(dòng)畫回放 仿真控制是決定仿真計(jì)算的類型、仿真時(shí)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(dòng)力學(xué)計(jì)算 )、 Kinematic(運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算 )和 Static（靜平衡計(jì)算），如果選擇的是 Default，系統(tǒng)就會(huì)根據(jù)模型的自由度而進(jìn)行動(dòng)力學(xué)計(jì)算還是運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算 。 選擇仿真工具 按鈕， 設(shè)置 仿真時(shí)長 End time為 ,仿真步數(shù)為 Steps為 500步。仿真無錯(cuò)誤，觀察運(yùn)動(dòng)情況。仿真模型圖如圖 310 所示 ： 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 圖 310 仿真模型圖 模型測(cè)量 ADAMS/View 模塊具有測(cè)量功能，用戶可以根據(jù)需求對(duì)模型進(jìn)行位置、速度、加速度、動(dòng)能和力等有關(guān)特性進(jìn)行測(cè)量。本課題對(duì)原動(dòng)件的旋轉(zhuǎn)副 JOINT_1 進(jìn)行力的測(cè)量分析，原動(dòng)件處轉(zhuǎn)動(dòng)副力的設(shè)置如圖 311 所示，測(cè)量分析結(jié)果如圖 312 所示： 圖 311 原動(dòng)件轉(zhuǎn)動(dòng)副力設(shè)西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 圖 312 力測(cè)量曲線 圖 312 中 所示的曲線表示原動(dòng)件轉(zhuǎn)動(dòng)副處的合力。 原動(dòng)件（曲柄）處的轉(zhuǎn)矩測(cè)量，設(shè)置界面如圖 313 所示，轉(zhuǎn)矩測(cè)量如圖 314 所示： 圖 313 轉(zhuǎn)矩設(shè)置界面 圖 314 轉(zhuǎn)矩測(cè)量輸出曲線 圖 314 所示曲線，橫坐標(biāo)軸為時(shí)間軸，縱坐標(biāo)作為轉(zhuǎn)矩軸，表示了原動(dòng)件處合轉(zhuǎn)矩在 的變化。 小結(jié) 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 本章主要介紹了應(yīng)用 ADAMS 軟件的 ADAMS/View（界面模塊）建立六連桿機(jī)構(gòu)牛頭刨床機(jī)構(gòu)模型，并對(duì)機(jī)構(gòu)添加約束、驅(qū)動(dòng)、載荷，驗(yàn)證所建模型的正確性，加以適當(dāng)?shù)臅r(shí)間與步數(shù)，使模型運(yùn)動(dòng)順暢，播放仿真動(dòng)畫。 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 4 仿真結(jié)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(dòng)畫的功能十分強(qiáng)大，利用 ADAMS 后處理模塊用戶可以更清晰地觀察仿真結(jié)果，也可將所得到的仿真結(jié)果轉(zhuǎn)化為動(dòng)畫、表格或者其他形式，能夠更確切地反應(yīng)模型的特性，便于用戶對(duì)仿真計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行 觀察和分析 [17]。 后處理模塊在整個(gè)設(shè)計(jì)周期中都發(fā)揮著重要作用，其用途主要包括以下幾個(gè)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(yùn)動(dòng)，也可向前、向后播放動(dòng)畫，從而有助于對(duì)模型進(jìn)行調(diào)試；也可以從模型中分離出單獨(dú)的柔性部件，以確定模型的變形。 （ 2）試驗(yàn)驗(yàn)證 如果需要驗(yàn)證模型的有效性，可輸入測(cè)試數(shù)據(jù)并以坐標(biāo)曲線圖的形式表達(dá)出來，然后將其與 ADAMS 仿真結(jié)果繪與統(tǒng)一坐標(biāo)曲線圖進(jìn)行對(duì)比，并在曲線圖上進(jìn)行數(shù)學(xué)操作和統(tǒng)計(jì)分析。 (3）設(shè)計(jì)方案改進(jìn) 可在圖表上比較兩種以上的仿真結(jié)果，從中選擇合理的設(shè)計(jì)方案。另外，可以通過鼠標(biāo)操作更新繪圖結(jié)果。 (4）結(jié)果顯示 后處理模塊可顯示運(yùn)用仿真計(jì)算 和分析研究的結(jié)果。為增加結(jié)果圖形的可讀性，可以改變坐標(biāo)曲線圖的表達(dá)方式，或者在圖中增加標(biāo)題和附注，或者以圖表的形式來表達(dá)結(jié)果。 由仿真結(jié)果繪制曲線圖的類型 ADAMS 提供了由幾種不同類型仿真結(jié)果繪制曲線圖的功能 [18]： （ 1）對(duì)象（ Object） :模型中物體的特性，如某個(gè)構(gòu)件的質(zhì)心位置等。 （ 2）量度（ Measure） :模型中計(jì)量對(duì)象的特性，如物體之間的相互作用。 （ 3）結(jié)果（ Result） :ADAMS 在仿真過程中計(jì)算出的一套基本狀態(tài)變量。 （ 4）請(qǐng)求 （ Request） :要求 ADAMS/Solver 輸出的數(shù)據(jù)?？梢缘玫揭疾斓奈灰?、速度、加速度或者力等信息 。 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 仿真結(jié)果曲線圖與分析比較 這里對(duì)原動(dòng)件曲柄 1 和執(zhí)行機(jī)構(gòu)滑塊 5，在 Time=,Frame=201 時(shí)，進(jìn)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(yùn)動(dòng)，在仿真過程 Time=,Frame=201時(shí)，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(biāo)軸為時(shí)間軸，單位是 S，縱坐標(biāo)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(lán)色點(diǎn)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(diǎn)的坐標(biāo)值為 （ 0,0,0） ，所以圓周半徑 錯(cuò)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(shí)間函數(shù)的曲線，仿真過程 Time=,Frame=201 時(shí)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(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 圖 42 曲柄速度輸出曲線 分 析：曲線圖中橫坐標(biāo)軸為時(shí)間軸，單位是 S，縱坐標(biāo)軸為速度軸，單位是 mm/s。其中紅色曲線為 X 軸的速度，藍(lán)色曲線為沿 Y 軸的速度，紫色曲線為沿 Z 軸的速度。在 t= 時(shí)，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