ADAMS在机械原理中的应用教程.doc

ADAMS在机械原理中的应用教 程山东大学机械工程学院机械设计及理论研究所二〇〇八年九月前 言本教程部分来自网络，这里表示感谢，本教程仅限于教学与研究使用2008.9目 录第1章 ADAMS软件简介 11.1 ADAMS软件概述 11.2 ADAMS软件基本模块 11.2.1 用户界面模块(ADAMS/View) 11.2.2 求解器模块 (ADAMS/Solver) 21.2.3 后处理模块(ADAMS/PostProcessor) 2第2章 平面连杆机构 42.1 启动ADAMS 42.2 设置工作环境 42.3 创建机构的各个部件 52.4 创建铰接点D 62.5 在滑块上创建一个Marker点 72.6 创建机架 92.7 创建旋转副 92.8 创建移动副 102.9 创建驱动 112.10 保存模型 112.11 仿真验证 12第3章 凸轮机构 193.1 启动ADAMS 193.2 设置工作环境 203.3 用升程表创建凸轮轮廓曲线 203.4 创建凸轮实体 233.5 创建尖顶从动件 283.6 创建凸轮和尖顶从动件之间的接触（Contact） 293.7 创建移动副和旋转副 293.8 创建驱动 303.9 保存模型 313.10 测试模型 32第4章 定轴轮系齿轮传动 364.1 启动ADAMS 364.2 设置工作环境 364.3 创建齿轮 374.4 创建旋转副、齿轮副、旋转驱动 394.5 仿真模型 41参考文献 43第1章 ADAMS软件简介本章对基于虚拟样机技术的商业软件ADAMS进行扼要介绍，并分类介绍ADAMS软件的主要模块，包括基本模块、扩展模块、接口模块、专业领域模块和工具箱。

1.1 ADAMS软件概述ADAMS，即机械系统动力学自动分析(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems)，该软件是美国MDI公司(Mechanical Dynamics Inc.)开发的虚拟样机分析软件ADAMS软件使用交互式图形环境和零件库、约束库、力库，创建完全参数化的机械系统几何模型，其求解器采用多刚体系统动力学理论中的拉格郎日方程方法，建立系统动力学方程，对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析，输出位移、速度、加速度和反作用力曲线ADAMS软件的仿真可用于预测机械系统的性能、运动范围、碰撞检测、峰值载荷以及计算有限元的输入载荷等ADAMS软件由基本模块、扩展模块、接口模块、专业领域模块及工具箱5类模块组成用户不仅可以采用通用模块对一般的机械系统进行仿真，而且可以采用专用模块针对特定工业应用领域的问题进行快速有效的建模与仿真分析1.2 ADAMS软件基本模块1.2.1 用户界面模块(ADAMS/View)ADAMS/View是ADAMS系列产品的核心模块之一，采用以用户为中心的交互式图形环境，将图标操作、菜单操作、鼠标点击操作与交互式图形建模、仿真计算、动画显示、优化设计、X－Y曲线图处理、结果分析和数据打印等功能集成在一起。

ADAMS/View采用简单的分层方式完成建模工作采用Parasolid内核进行实体建模，并提供了丰富的零件几何图形库、约束库和力/力矩库，并且支持布尔运算、支持FORTRAN/77和FORTRAN/90中的函数除此之外，还提供了丰富的位移函数、速度函数、加速度函数、接触函数、样条函数、力/力矩函数、合力/力矩函数、数据元函数、若干用户子程序函数以及常量和变量等ADAMS/View模块界面如图1-1所示图1-1 ADAMS/View模块ADAMS/View新版采用了改进的动画/曲线图窗口，能够在同一窗口内可以同步显示模型的动画和曲线图；具有丰富的二维碰撞副，用户可以对具有摩擦的二维点－曲线、圆－曲线、平面－曲线，以及曲线－曲线、实体－实体等碰撞副自动定义接触力；具有实用的Parasolid输入/输出功能，可以输入CAD中生成的Parasolid文件，也可以把单个构件、或整个模型、或在某一指定的仿真时刻的模型输出到一个Parasolid文件中；具有新型数据库图形显示功能，能够在同一图形窗口内显示模型的拓扑结构，选择某一构件或约束(运动副或力)后显示与此项相关的全部数据；具有快速绘图功能，绘图速度是原版本的20倍以上；采用合理的数据库导向器，可以在一次作业中利用一个名称过滤器修改同一名称中多个对象的属性，便于修改某一个数据库对象的名称及其说明内容；具有精确的几何定位功能，可以在创建模型的过程中输入对象的坐标、精确地控制对象的位置；多种平台上采用统一的用户界面、提供合理的软件文档；支持Windows NT平台的快速图形加速卡，确保ADAMS/View的用户可以利用高性能OpenGL图形卡提高软件的性能；命令行可以自动记录各种操作命令，进行自动检查。

1.2.2 求解器模块 (ADAMS/Solver)ADAMS/Solver是ADAMS系列产品的核心模块之一，是ADAMS产品系列中处于心脏地位的仿真器该软件自动形成机械系统模型的动力学方程，提供静力学、运动学和动力学的解算结果ADAMS/Solver有各种建模和求解选项，以便精确有效地解决各种工程应用问题ADAMS/Solver可以对刚体和弹性体进行仿真研究为了进行有限元分析和控制系统研究，用户除要求软件输出位移、速度、加速度和力外，还可要求模块输出用户自己定义的数据用户可以通过运动副、运动激励，高副接触、用户定义的子程序等添加不同的约束用户同时可求解运动副之间的作用力和反作用力，或施加单点外力1.2.3 后处理模块(ADAMS/PostProcessor)MDI公司开发的后处理模块ADAMS/Postprocessor，用来处理仿真结果数据、显示仿真动画等既可以在ADAMS/View环境中运行，也可脱离该环境独立运行如图1-2所示ADAMS/PostProcessor的主要特点是：采用快速高质量的动画显示，便于从可视化角度深入理解设计方案的有效性；使用树状搜索结构，层次清晰，并可快速检索对象；具有丰富的数据作图、数据处理及文件输出功能；具有灵活多变的窗口风格，支持多窗口画面分割显示及多页面存储；多视窗动画与曲线结果同步显示，并可录制成电影文件；具有完备的曲线数据统计功能：如均值、均方根、极值、斜率等；具有丰富的数据处理功能，能够进行曲线的代数运算、反向、偏置、缩放、编辑和生成波特图等；为光滑消隐的柔体动画提供了更优的内存管理模式；强化了曲线编辑工具栏功能；能支持模态形状动画，模态形状动画可记录的标准图形文件格式有：*.gif，*.jpg，*.bmp，*.xpm，*.avi 等；在日期、分析名称、页数等方面增加了图表动画功能；可进行几何属性的细节的动态演示。

图1-2 ADAMS后处理模块ADAMS/PostProcessor的主要功能包括：为用户观察模型的运动提供了所需的环境，用户可以向前、向后播放动画，随时中断播放动画，而且可以选择最佳观察视角，从而使用户更容易地完成模型排错任务；为了验证ADAMS仿真分析结果数据的有效性，可以输入测试数据，并测试数据与仿真结果数据进行绘图比较，还可对数据结果进行数学运算、对输出进行统计分析；用户可以对多个模拟结果进行图解比较，选择合理的设计方案；可以帮助用户再现ADAMS中的仿真分析结果数据，以提高设计报告的质量；可以改变图表的形式，也可以添加标题和注释；可以载入实体动画，从而加强仿真分析结果数据的表达效果；还可以实现在播放三维动画的同时，显示曲线的数据位置，从而可以观察运动与参数变化的对应关系第2章 平面连杆机构图2-1为开槽机上用的急回机构原动件BC匀速转动，已知，，，原动件为构件BC，为匀速转动，角速度对该机构进行运动分析和动力分析图2-1 开槽机在本例子中，将展示在ADAMS中可以先用未组装的形式构造急回机构的各个部件，然后在仿真前让这些部件自动地组装起来，最后进行仿真这种方法比较适合构造由较多部件组成的复杂模型。

2.1 启动ADAMS图2-2 欢迎对话框双击桌面上ADAMS/View的快捷图标,打开ADAMS/View在欢迎对话框中选择Create a new model，Model name栏中输入：jihuijigou；Gravity中选择Earth Normal (Global Y)； Units栏中选择MMKS –mm,kg,N,s,deg如图2-2所示2.2 设置工作环境对于这个模型，网格间距需要设置成更高的精度以满足要求在ADAMS/View菜单栏中，选择设置（Setting）下拉菜单中的工作网格（Working Grid）命令系统弹出设置工作网格对话框，将网格的尺寸(Size)中的X和Y分别设置成750mm和1000mm，间距（Spacing）中的X和Y都设置成10mm然后点击OK确定如图2-3所表示图2-4设置杆选项图 2-3 设置工作网格对话框用鼠标左键点击动态放大（Dynamic Zoom）图标，在模型窗口中，点击鼠标左键并按住不放，移动鼠标进行放大或缩小用鼠标左键点击动态移动（Dynamic Translate）图标，在模型窗口中，按住鼠标左键，移动鼠标选择合适的网格2.3 创建机构的各个部件在ADAMS/View零件库中选择连杆（Link）图标，长度为200mm，其他参数合理选择。

如图2-4所示在ADAMS/View工作窗口中先用鼠标左键选择点（-80,0,0）mm(该点的位置可以选择在其他地方)，然后按照和题目中差不多的倾斜角，点击鼠标左键（本题选择点（-200,160,0）mm)，创建出主曲柄BC（PART_2）如图2-5所表示图2-6设置杆选项图2-5 创建的主曲柄BC在ADAMS/View零件库中选择连杆（Link）图标，参数选择如图2-6所示在工作窗口中先用鼠标左键选择原点（0,0,0）mm(根据上面创建的主曲柄BC的位置和题中的条件,副曲柄AC的位置是唯一的)，然后按照和题目中差不多的倾斜角，点击鼠标左键（本题选择点（-230,290,0）mm），创建出副曲柄AC（PART_3）如图2-7所表示该步骤将创建主、副曲柄之间的连接部分C，在ADAMS/View零件库中选择连杆（Link）图标，参数选择如图2-8所示在ADAMS/View工作窗口中先用鼠标左键在主曲柄（PART_2）和副曲柄（PART_3）之间任意选择一点（本题选择点(-270,190,0)），并与副曲柄（PART_3）近似平行，点击鼠标左键连接部分C（PART_4）创建出来，如图2-9所示。

图2-8 设置杆选项图2-9 创建的连接部分C图2-7 创建的副曲柄AC图2-12 长方体参数图2-11 创建的连杆DF图2-13 创建的滑块F图2-10设置杆选项在ADAMS/View零件库中选择连杆（Link）图标，参数选择如图2-10所示在ADAMS/View工作窗口中，用鼠标左键在副曲柄上侧的区域任意选择一点（本题中选择点（30,100,0）mm），并使连杆垂直向上，然后点击鼠标左键确定连杆DF（PART_5）创建出来，如图2-11所示图2-14 设置Marker点的参数在ADAMS/View零件库中选择长方体（Box）图标，参数选择如图2-12所示，参数可以任意选择，只。