第五講工程機(jī)械仿真應(yīng)用

1、第五講第五講 ADAMS軟件在工程機(jī)械系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用一、一、ADAMS應(yīng)用總述應(yīng)用總述二、綜合實(shí)例二、綜合實(shí)例點(diǎn)在參考坐標(biāo)系中位置表示及點(diǎn)在參考坐標(biāo)系中位置表示及位移、速度、加速位移、速度、加速度表示度表示0rrAs0rrA s 0rrA s 剛體運(yùn)動(dòng)方程剛體運(yùn)動(dòng)方程.TTrmrFJJn0* *利用利用Adams軟件建模工具軟件建模工具直接建立樣機(jī)模型直接建立樣機(jī)模型* *利用其它軟件建立模型利用其它軟件建立模型后輸入后輸入Adams軟件軟件利用利用adams仿真軟件對(duì)機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行仿真過(guò)程：仿真軟件對(duì)機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行仿真過(guò)程：建模建模系統(tǒng)幾何建模系統(tǒng)幾何建模施加約束和運(yùn)動(dòng)施加約束和運(yùn)動(dòng)施加載荷施

2、加載荷測(cè)量調(diào)試測(cè)量調(diào)試仿真與仿真再現(xiàn)仿真與仿真再現(xiàn)仿真后處理仿真后處理點(diǎn)線繪制點(diǎn)線繪制實(shí)體繪實(shí)體繪制制布爾操作布爾操作特征修飾特征修飾參數(shù)設(shè)置參數(shù)設(shè)置Adams建建模模工工具具約束工具約束工具虛約束工具虛約束工具運(yùn)動(dòng)工具運(yùn)動(dòng)工具約束工具約束工具狀態(tài)參數(shù)狀態(tài)參數(shù)設(shè)置設(shè)置約束與運(yùn)動(dòng)工具集約束與運(yùn)動(dòng)工具集力、力矩工具力、力矩工具柔性力柔性力狀態(tài)參數(shù)狀態(tài)參數(shù)設(shè)置設(shè)置載荷工具集載荷工具集仿真工具集仿真工具集總工具集總工具集后處理程序窗口后處理程序窗口菜單欄菜單欄工具條工具條對(duì)象對(duì)象結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)關(guān)系關(guān)系欄欄狀態(tài)狀態(tài)欄欄控制面控制面板區(qū)板區(qū)特性特性編輯編輯區(qū)區(qū)后處理的繪圖后處理的繪圖區(qū)區(qū)頁(yè)面操頁(yè)面操作區(qū)作區(qū)利用

3、輸入文件的形式建立模型利用輸入文件的形式建立模型步驟：步驟：1）在）在solid-edge、solid-working、p-re、UG等三維造型軟件中，繪制三維裝配圖形；等三維造型軟件中，繪制三維裝配圖形；注意：機(jī)器包含許多零部件，為簡(jiǎn)化仿真模型，注意：機(jī)器包含許多零部件，為簡(jiǎn)化仿真模型，可以在建立三維圖形時(shí)，將鏈接螺栓等非傳動(dòng)可以在建立三維圖形時(shí)，將鏈接螺栓等非傳動(dòng)件忽略，將其質(zhì)量添加到相連的傳動(dòng)件上，件忽略，將其質(zhì)量添加到相連的傳動(dòng)件上，切切記記：在：在CAD軟件中繪制完三維裝配圖后，將文軟件中繪制完三維裝配圖后，將文件保存為件保存為.igs、或、或.x_t為后綴的格式退出。為后綴的格式退

4、出。2）將三維）將三維CAD圖形文件調(diào)入圖形文件調(diào)入ADAMS軟件軟件打開(kāi)ADAMS軟件，進(jìn)入ADAMS界面，進(jìn)行以下操作： 在在File菜單，選擇菜單，選擇Import命令，命令，顯示文件輸入對(duì)話框。顯示文件輸入對(duì)話框。 輸入文件編輸入文件編輯對(duì)話框輯對(duì)話框文文件件格格式式要輸入的文件要輸入的文件輸入后輸入后adams文件名文件名 在在File Type欄，選擇輸入的欄，選擇輸入的CAD文件文件格式，后綴為格式，后綴為.x_t格式，顯示輸入的格式，顯示輸入的CAD文件對(duì)話框；文件對(duì)話框； 在在File To Read右邊的空框內(nèi)輸入文右邊的空框內(nèi)輸入文件名，方法為：鼠標(biāo)放在空框內(nèi)，點(diǎn)擊件名，

5、方法為：鼠標(biāo)放在空框內(nèi)，點(diǎn)擊右鍵，選擇右鍵，選擇browse，打開(kāi)文件瀏覽對(duì)話，打開(kāi)文件瀏覽對(duì)話框，找到已保存的后綴為框，找到已保存的后綴為.x_t的文件，雙的文件，雙擊即可。擊即可。 在在model Name 欄，輸入欄，輸入ADAMS數(shù)據(jù)庫(kù)名數(shù)據(jù)庫(kù)名 選擇選擇OK按鈕，即可將按鈕，即可將CAD文件調(diào)入文件調(diào)入ADAMS軟件中。軟件中。 3) 點(diǎn)擊放大縮小圖標(biāo)，將鼠標(biāo)放在繪圖視點(diǎn)擊放大縮小圖標(biāo)，將鼠標(biāo)放在繪圖視窗內(nèi)，按下左鍵，移動(dòng)鼠標(biāo)，顯示調(diào)入的窗內(nèi)，按下左鍵，移動(dòng)鼠標(biāo)，顯示調(diào)入的圖形圖形 4) 修改各零部件的物理特性：視圖在由修改各零部件的物理特性：視圖在由CAD軟軟件調(diào)入件調(diào)入ADAMS

6、軟件后，其各部件的物理特性軟件后，其各部件的物理特性丟失，只保留了幾何特性，所以，為進(jìn)行系統(tǒng)丟失，只保留了幾何特性，所以，為進(jìn)行系統(tǒng)仿真，需要對(duì)每一個(gè)零部件添加材料特性，方仿真，需要對(duì)每一個(gè)零部件添加材料特性，方法如下：法如下：將鼠標(biāo)放在要修改的零部件上，點(diǎn)擊將鼠標(biāo)放在要修改的零部件上，點(diǎn)擊右鍵，依次選擇：浮動(dòng)菜單的第一項(xiàng)右鍵，依次選擇：浮動(dòng)菜單的第一項(xiàng)partmodify，打開(kāi)修改對(duì)話框；，打開(kāi)修改對(duì)話框；特性參數(shù)特性參數(shù)修改對(duì)話修改對(duì)話框框在在category欄選擇欄選擇mass properties；在在define mass by欄選擇欄選擇geometry and material

7、type；在；在material type 欄，輸入零件的材料欄，輸入零件的材料點(diǎn)擊修改對(duì)話框下角的點(diǎn)擊修改對(duì)話框下角的show calculated inertia，計(jì)算零件的，計(jì)算零件的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等參數(shù)；質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等參數(shù)； Ok退出，即完成零件的物性修改，退出，即完成零件的物性修改，其它零件類推。其它零件類推。5）模型建立導(dǎo)入完畢。）模型建立導(dǎo)入完畢。實(shí)例一、汽車坐墊的振動(dòng)與理論計(jì)算與仿真分析實(shí)例一、汽車坐墊的振動(dòng)與理論計(jì)算與仿真分析樣機(jī)簡(jiǎn)易模型樣機(jī)簡(jiǎn)易模型座椅座椅汽車底盤(pán)汽車底盤(pán)座椅底盤(pán)間座椅底盤(pán)間的彈簧的彈簧 設(shè)該汽車在崎嶇不平的道路上行進(jìn)，底盤(pán)有設(shè)該汽車在崎嶇不平的道路上行進(jìn)

8、，底盤(pán)有一上下以一上下以Vy=100cos（t）運(yùn)動(dòng)。試分析座位在）運(yùn)動(dòng)。試分析座位在有無(wú)彈簧時(shí)的上下顛覆情況。有無(wú)彈簧時(shí)的上下顛覆情況。分析結(jié)果：分析結(jié)果：有彈簧有彈簧無(wú)彈簧時(shí)無(wú)彈簧時(shí)分析模型分析模型座位上下運(yùn)動(dòng)曲線座位上下運(yùn)動(dòng)曲線理論計(jì)算簡(jiǎn)介理論計(jì)算簡(jiǎn)介對(duì)于座位體，質(zhì)量為對(duì)于座位體，質(zhì)量為M，整體力平衡式可寫(xiě)為：，整體力平衡式可寫(xiě)為：0FMGKXXCXM 解上述方程即可得到座位的運(yùn)動(dòng)，并加以繪解上述方程即可得到座位的運(yùn)動(dòng)，并加以繪制曲線。制曲線。ADAMS軟件分析過(guò)程簡(jiǎn)介軟件分析過(guò)程簡(jiǎn)介建立模型樣機(jī)建立模型樣機(jī) 第一步：可簡(jiǎn)化建立樣機(jī)，座位為一長(zhǎng)第一步：可簡(jiǎn)化建立樣機(jī)，座位為一長(zhǎng)方體，底盤(pán)

9、也簡(jiǎn)化為一長(zhǎng)方體。方體，底盤(pán)也簡(jiǎn)化為一長(zhǎng)方體。注意：簡(jiǎn)化注意：簡(jiǎn)化時(shí)要保證質(zhì)心位置不變、質(zhì)量不變。時(shí)要保證質(zhì)心位置不變、質(zhì)量不變。 第二步：施加約束和載荷。座位與底盤(pán)都第二步：施加約束和載荷。座位與底盤(pán)都進(jìn)行上下移動(dòng)，所以施加移動(dòng)副，座位與底盤(pán)進(jìn)行上下移動(dòng)，所以施加移動(dòng)副，座位與底盤(pán)之間，在有彈簧時(shí)，施加彈簧載荷；無(wú)彈簧時(shí)，之間，在有彈簧時(shí)，施加彈簧載荷；無(wú)彈簧時(shí)，采用直接接觸，施加接觸載荷。采用直接接觸，施加接觸載荷。注意彈簧和接注意彈簧和接觸的剛度系數(shù)與阻尼系數(shù)的確定。觸的剛度系數(shù)與阻尼系數(shù)的確定。 第三步：檢驗(yàn)樣機(jī)模型。利用檢驗(yàn)樣機(jī)工第三步：檢驗(yàn)樣機(jī)模型。利用檢驗(yàn)樣機(jī)工具，顯示樣機(jī)內(nèi)所有

10、信息，觀察零件、約束、具，顯示樣機(jī)內(nèi)所有信息，觀察零件、約束、載荷及運(yùn)動(dòng)參數(shù)的正確與否。載荷及運(yùn)動(dòng)參數(shù)的正確與否。 第四步：測(cè)量與仿真。對(duì)作為上下運(yùn)動(dòng)第四步：測(cè)量與仿真。對(duì)作為上下運(yùn)動(dòng)進(jìn)行測(cè)量，即測(cè)量座位運(yùn)動(dòng)的進(jìn)行測(cè)量，即測(cè)量座位運(yùn)動(dòng)的Y向分量。然向分量。然后，利用仿真工具對(duì)樣機(jī)仿真，得到座位后，利用仿真工具對(duì)樣機(jī)仿真，得到座位Y向運(yùn)動(dòng)曲線。向運(yùn)動(dòng)曲線。結(jié)論：有彈簧時(shí)作為隨底盤(pán)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，結(jié)論：有彈簧時(shí)作為隨底盤(pán)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，去掉彈簧，座位顛覆很大。去掉彈簧，座位顛覆很大。實(shí)例二、利用實(shí)例二、利用DAMS直接建模對(duì)起重機(jī)械直接建模對(duì)起重機(jī)械 的仿真與分析的仿真與分析分析過(guò)程簡(jiǎn)介分析過(guò)程簡(jiǎn)介1、啟動(dòng)、

11、啟動(dòng)ADAMS ，對(duì)建模進(jìn)行設(shè)置，以方便模，對(duì)建模進(jìn)行設(shè)置，以方便模型建立：主要包括：柵格間距和范圍、圖標(biāo)、坐型建立：主要包括：柵格間距和范圍、圖標(biāo)、坐標(biāo)窗口處于打開(kāi)狀態(tài)、重力加速度設(shè)置、單位設(shè)標(biāo)窗口處于打開(kāi)狀態(tài)、重力加速度設(shè)置、單位設(shè)置等。置等。2、繪制樣機(jī)內(nèi)各部件。注意各部件的位置、方、繪制樣機(jī)內(nèi)各部件。注意各部件的位置、方向和大小。向和大小。小竅門(mén)：為快速建模，可先不管零件小竅門(mén)：為快速建模，可先不管零件的大小、方向、位置，大體輸入，然后利用修改的大小、方向、位置，大體輸入，然后利用修改完成，速度更快。完成，速度更快。底座底座支座支座調(diào)整位調(diào)整位置后的置后的三維顯三維顯示示增加懸增加懸臂

12、后臂后增加增加動(dòng)臂動(dòng)臂動(dòng)臂動(dòng)臂調(diào)整調(diào)整位置位置后后繪制繪制鏟斗鏟斗鏟斗鏟斗原始原始長(zhǎng)方長(zhǎng)方體完體完成后，成后，起重起重機(jī)三機(jī)三維效維效果圖果圖利用利用倒角倒角改變改變鏟斗鏟斗形狀形狀3、根據(jù)各部件的連接運(yùn)動(dòng)關(guān)系，施加約束、根據(jù)各部件的連接運(yùn)動(dòng)關(guān)系，施加約束和運(yùn)動(dòng)和運(yùn)動(dòng)起重機(jī)仿真效果示意圖起重機(jī)仿真效果示意圖4、仿、仿真與真與測(cè)量測(cè)量或后或后處理處理分析分析實(shí)例三、利用實(shí)例三、利用ADAMS與其它與其它CAD軟件的轉(zhuǎn)軟件的轉(zhuǎn)換對(duì)裝載機(jī)工作裝置仿真與分析換對(duì)裝載機(jī)工作裝置仿真與分析分析過(guò)程簡(jiǎn)介分析過(guò)程簡(jiǎn)介第一步：在其它第一步：在其它CAD軟件（如：軟件（如：pr_e、solid-edge、soli

13、d-working 、UG等）中，建立裝載等）中，建立裝載機(jī)工裝裝置三維模型，并機(jī)工裝裝置三維模型，并另存為另存為.x_t格式格式，退出，退出CAD軟件。軟件。注意：保存文件夾不能有漢字存在。注意：保存文件夾不能有漢字存在。第二步：?jiǎn)?dòng)第二步：?jiǎn)?dòng)ADAMS軟件，進(jìn)入工作繪圖區(qū)，軟件，進(jìn)入工作繪圖區(qū)，進(jìn)行以下操作：點(diǎn)擊下拉菜單進(jìn)行以下操作：點(diǎn)擊下拉菜單file下的下的import按按鈕，打開(kāi)文件輸入對(duì)話框。鈕，打開(kāi)文件輸入對(duì)話框。CAD文件輸入對(duì)話框文件輸入對(duì)話框輸入文輸入文件格式件格式輸入輸入文件文件地址地址和文和文件名件名ADAMS文文件類件類型型輸入輸入后文后文件名件名第三步：點(diǎn)擊放大縮

14、小圖標(biāo)，將鼠標(biāo)放在繪圖視第三步：點(diǎn)擊放大縮小圖標(biāo)，將鼠標(biāo)放在繪圖視窗內(nèi)，按下左鍵，移動(dòng)鼠標(biāo)，顯示調(diào)入的圖形。窗內(nèi)，按下左鍵，移動(dòng)鼠標(biāo)，顯示調(diào)入的圖形。 第四步：修改個(gè)零部件的物理特性。視圖在由第四步：修改個(gè)零部件的物理特性。視圖在由CAD軟件調(diào)入軟件調(diào)入ADAMS軟件后，其各部件的物理軟件后，其各部件的物理特性丟失，只保留了幾何特性，所以，為進(jìn)行特性丟失，只保留了幾何特性，所以，為進(jìn)行系統(tǒng)仿真，需要對(duì)每一個(gè)零部件添加材料特性，系統(tǒng)仿真，需要對(duì)每一個(gè)零部件添加材料特性，步驟如下：步驟如下： 將鼠標(biāo)放在要修改的零部件上，點(diǎn)擊右鍵，將鼠標(biāo)放在要修改的零部件上，點(diǎn)擊右鍵，依次選擇：浮動(dòng)菜單的第一項(xiàng)依次

15、選擇：浮動(dòng)菜單的第一項(xiàng)partmodify，打開(kāi)修改對(duì)話框；打開(kāi)修改對(duì)話框；此處選擇此處選擇質(zhì)量特征質(zhì)量特征此處選此處選擇幾何擇幾何和材料和材料類型類型此處輸此處輸入材料入材料第五步：修改各零部件的顏色等特征。第五步：修改各零部件的顏色等特征。 方法是將鼠標(biāo)放在要修改的零件上，點(diǎn)擊右鍵，方法是將鼠標(biāo)放在要修改的零件上，點(diǎn)擊右鍵，打開(kāi)浮動(dòng)菜單，單擊下一級(jí)菜單中的打開(kāi)浮動(dòng)菜單，單擊下一級(jí)菜單中的appearance顯示，打開(kāi)修改對(duì)話框。顯示，打開(kāi)修改對(duì)話框。依次方法，修改裝載機(jī)工作裝置中各零部件依次方法，修改裝載機(jī)工作裝置中各零部件此處修改零此處修改零件顏色信息件顏色信息第六步：仿真檢驗(yàn)修改后的樣

16、機(jī)，在確定無(wú)誤后，第六步：仿真檢驗(yàn)修改后的樣機(jī)，在確定無(wú)誤后，開(kāi)始施加連接約束。注意：因?yàn)檠b載機(jī)工作裝置開(kāi)始施加連接約束。注意：因?yàn)檠b載機(jī)工作裝置為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，為保證正常運(yùn)動(dòng)，類似連接回轉(zhuǎn)方為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，為保證正常運(yùn)動(dòng)，類似連接回轉(zhuǎn)方向應(yīng)同軸。如兩個(gè)動(dòng)臂如鏟斗連接的回轉(zhuǎn)副應(yīng)同向應(yīng)同軸。如兩個(gè)動(dòng)臂如鏟斗連接的回轉(zhuǎn)副應(yīng)同軸。軸。 小竅門(mén)：因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)復(fù)雜，施加約束時(shí)很難做到同小竅門(mén)：因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)復(fù)雜，施加約束時(shí)很難做到同軸，可采用兩種方法：一是先大體平行施加，然軸，可采用兩種方法：一是先大體平行施加，然后利用修改角度實(shí)現(xiàn)平行；二是將同一功能的兩后利用修改角度實(shí)現(xiàn)平行；二是將同一功能的兩動(dòng)臂連接在一起，作為一個(gè)

17、整體與鏟斗施加一個(gè)動(dòng)臂連接在一起，作為一個(gè)整體與鏟斗施加一個(gè)連接。連接。修改零件位置、方向參數(shù)工具修改零件位置、方向參數(shù)工具修修改改位位置置修修改改方方向向得到原得到原始位置始位置方向方向得到修得到修改后位改后位置方向置方向輸入新位置方向參數(shù)輸入新位置方向參數(shù)第七步：第七步： 施加運(yùn)動(dòng)和載荷施加運(yùn)動(dòng)和載荷 裝載機(jī)工作裝置運(yùn)動(dòng)復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)裝載一個(gè)循裝載機(jī)工作裝置運(yùn)動(dòng)復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)裝載一個(gè)循環(huán)，起重、轉(zhuǎn)斗液壓缸進(jìn)行一往復(fù)運(yùn)動(dòng)；載荷環(huán)，起重、轉(zhuǎn)斗液壓缸進(jìn)行一往復(fù)運(yùn)動(dòng)；載荷在鏟斗鏟起到物體倒下存在載荷，返回時(shí)載荷在鏟斗鏟起到物體倒下存在載荷，返回時(shí)載荷只有鏟斗的重力，因此載荷也比較復(fù)雜。所以只有鏟斗的重力，因此載荷也比較復(fù)雜。所以施加液壓缸運(yùn)動(dòng)和載荷采用編輯自定義輸入，施加液壓缸運(yùn)動(dòng)和載荷采