三维模型导入ADAMS的实用方法

1三维模型导入ADAMS仿真的实用方法摘要：此文内容主要来源于宋博士的博客（）。本文所提供的方法是现有ADAMS书籍上未曾提供的内容，是解决大家建模感觉繁琐的非常实用的方法。下面谈谈我的一些经验：尽管ADAMS软件中提供了几何建模的工具，但相比现在成熟的三维专业设计CAD软件而言其功能非常薄弱。ADAMS/View提供的建模工具功能非常的原始，即使对于简单的几何模型，用户想直接在ADAMS/View中建立也需要非常熟练地掌握移动和旋转工作栅格才能实现，而对于复杂的机械装配模型，ADAMS/View基本无能为力，因此目前通常的做法是先用成熟三维设计软件(如CATIA,UG,Pro/E,Solidwork等)精确建立机械系统实体零件模型和虚拟装配模型，之后通过数据交换的方式（我一般使用parasolid格式）将模型导入到ADAMS软件中，根据实际情况抽象出相应的运动副添加适当的约束、驱动和负载等（此处在正确位置建立合适的Maker点很关键，对于不规则实体有时软件自动建立的cm点并非在仿真需要的地方，运动副位置设置错了容易导致仿真失败）建立起机械系统的虚拟样机，来模拟实际工况和真实运动情况。此外机械系统方面的仿真建议大家使用Adams/Machinery这个插件，可以极大的提高仿真效率。欢迎访问我的新浪博客（）。基于SOLIDWORKS-ADAMS的机构动力学仿真对一个实际的机构做动力学仿真，是我们在机械设计实践中经常会遇到的的问题。一般我们会首先用某款三维软件（如SOLIDWORKS,SOLIDEDGE,PRO/E,UG,CATIA等）对所有零件进行建模，然后把零件组装成为装配体，接着把模型导入到机构动力学软件如ADAMS中进行动力学中仿真。然而，从三维软件的装配模型导入到ADAMS中时，由于装配体中的零件很多，如果直接导入，会在ADAMS中出现许多零件，而其中许多零件之间并不存在相对运动，为了在ADAMS中进行正确的仿真，就需要首先对没有相对运动的一系列零件之间建立固定副。对于简单的2装配体，这个工作量并不算大。但是当零件数目成百上千时，这种工作量就大到不可思议的程度。为了能迅速对复杂装配体进行动力学仿真，笔者摸索出一套方法，在这里公布出来，以为朋友们做机构动力学仿真提供参考。例子如下图。这是我们在一些小区里面经常见到的一种健身机构。人坐在摇臂的椅子中，用脚蹬踏支架，从而起到锻炼腿部肌肉的作用。我们在SOLIDWORKS中，首先建立了所有零件的模型，然后组装成为一个装配体。现在要使用ADAMS对该机构进行动力学仿真，考察在自身重力的作用下，该摆臂会如何运动。下面说明操作步骤。1.在SOLIDWOKRS中打开装配模型。可以看到，该装配由五个零件组成，两根立柱，两个横杠，一个摆臂。其中两根立柱和两个横杠之间都是固定的，而摆臂与上横杆之间存在相对转动。如果把该模型直接导入到ADAMS，则需要在立柱，横杠之间建立一些固定副，对于本问题而言，还相对简单，但是对于某些复杂的装配而言，这种固定副可能多达二十几个，会十分麻烦。下面说明最简单的方法。2.压制（压缩）摆臂，得到下图所示的装配体，然后把该装配另存为1.x_t文件。33.压制（压缩）支架，得到下图所示的装配体，然后把该装配另存为2.x_t文件。下面是在D盘根目录下得到的两个parasolid文件。4.打开ADAMS，并新建一个模型。5.在ADAMS主菜单中选择fileimport，导入支架。设置方式如下，注意选择把该文件导入为一个零件，这样，支架内部的零件在这里已经相对固定，成为一个构件。4这是导入后分配了颜色的结果。下面是得到的零件树结构。可以看到，它只有一个零件，其中包含了四个实体。6.在ADAMS主菜单中选择fileimport，导入摆臂。设置方式同上一步。5这是导入后的零件树结构。导入后的整体效果。7.在支架创建一个MARKER.在支架与摆臂的连接孔中心处创建一个marker，该marker有两个作用，一方面是为了下面对摆臂进行旋转定位，一方面是为了后面创建转动副方便。68.转动摆臂到初始位置。使用精确移动工具，把摆臂围绕上述marker进行旋转，直到其处于一个合适的初始位置。旋转结果如下图。9.设置支架的质量属性为了进行动力学仿真，需要设置两个构件的质量属性。这里用几何体及材料类型来设置其质量。7对摆臂也做同样的设置。10.创建运动副。首先创建支架和地面之间的固定副。接着创建摆臂和支架之间的转动副。转动副的位置就在前面创建的MARKER上。811.检验重力方向由于要做动力学仿真，所以检查一下，重力是否设置，方向是否正确。12.运行仿真给出合适的结束时间和仿真步数，开始仿真。913.后处理。进入后处理模块，用动画或者图线方式查看结果。至此结束。下面总结一下从三维建模软件如SOLIDWORKS中导入到ADAMS中进行机构动力学仿真的要点。（1）首先需要在SOLIDWORKS中得到装配体。（2）注意分析该装配中，到底有几个构件。（注意，构件是由一系列没有相对运动，在10空间上相邻的零件组成的）（3）分别压制其它构件，而只保留一个构件，并把该构件导出为*.x_t格式文件。（4）在ADAMS中依次导入各个*.x_t文件，并注意是用part的形式导入的。（5）对各个零件重命名，并给定颜色，设置其质量属性。（6）对于产生相对运动的地方，建议先在此处创建一个marker，以方便后面的操作。否则，三维模型进入ADAMS中后，线条繁多，在创建运动副的时候很难找点。实际上，SOLIDWORKS本身就提供了一定的运动学和动力学仿真能力，对于简单的运动仿真或者动画制作，SOLIDWORKS就已经不错。而复杂机构的动力学仿真，则ADAMS会好很多。上述例子是用SOLIDWORKS进行建模的，如果用其它软件如UG,PRO/E,CATIA建模，方法是一样的，不再赘述。基于ADAMS的大模型仿真技术---模型合并在ADAMS中进行动力学仿真时，有时我们会遇到一个大模型，这个大模型是由很多机构组成的，不可能由一个人全部做完。此时我们通常会成立一个小组，小组中每个成员分配某个机构，该成员对该机构进行三维建模，然后导入到ADAMS中进行仿真，但是我们最后，需要把这些成员仿真的结果合并在一起，成为对整个大模型的仿真，此时该如何进行呢？为了解决这个问题，笔者对一个简单的范例进行了摸索，找到了解决的途径，这里发布出来，与朋友们共享。最终的模型如下图该机构是由两套四杆机构串联组成的，左边是平行四边形机构11而右边是一个曲柄滑块机构这两套机构通过共用件（右曲柄）串联在一起。现在一个小组成员负责建模平行四边形机构，并对其仿真另外一个成员负责建模曲柄滑块机构，并对其仿真第三个成员负责把他们的工作拼装在一起，进行总体的仿真本文说明这种拼接的技术。为了便于大家理解这个问题，我们自己先扮演这两个小组成员的角色，对这两个单独的机构进行建模，并存储为数据库，然后再扮演第三个成员的角色，对前面的数据库结果进行合并仿真。下面说明详细步骤。1.准备好基础数据库1.1先建模平行四边形机构，并仿真，存为model_1.121.2再建模曲柄滑块机构，并仿真，存为model_2.下面是得到的两个模型数据库文件======================================================================================下面我们决定，新建一个数据库，称为model_m.然后接连把这两个模型导入合并。2.打开model_1.并导出其命令流文件model_1.cmd.13得到的文件如下其中的model_1.cmd记录了model_1模型创建的过程。3.打开model_2，并导出命令流文件model_2.cmd14得到的文件如下其中的model_2.cmd记录了model_2模型创建的过程。4.新建一个数据库，名字是model_m.15这里面现在什么都没有。5.用命令流形式导入model_1.16导入的模型如下此时在树形大纲中出现了两个模型6.用命令流形式导入model_2.17导入的模型如下此时在树形大纲中出现了三个模型187.以model_m为基础合并model_1.8.浏览现在的model_m9.以model_m为基础合并model_2.1910.浏览现在的model_m查看物体的数目20可以发现，共用件是重复的。11.进行连接处理由于共用件是重复的，只需要绑定他们即可，另外，删除原来模型2中的驱动，现在只保留模型1的驱动就可以了。下面是绑定这个共用件下面是删除模型2中的驱动后的模型21查看树形大纲，里面只有一个驱动12。仿真下面是仿真过程中某一帧的图片结束。小结：对于大模型的仿真而言，分工合作是必然的事情。在分工时，首先要约定好单位，坐标系等。然后进行各自的建模仿真，并存为各自的数据库，同时也导出为命令流文件，而22命令流文件是交流的基础。对于合并模型仿真的成员而言，他在创建一个空数据库以后，依次导入前面的命令流文件，从而得到包含多个模型的数据库。然后依次以主模型为基础合并各子模型，最后在各子模型的连接处进行处理，得到一个协调一致的模型，再进行仿真。Adams/Machinery简介Adams/Machinery模块是MSC软件公司为加快产品创新的多学科仿真解决方案推出的新模块，该模块是一种全新的、能够实现对包括机器人技术、传送机、农业设备和工业机械等常见机械部件进行高保真建模与仿真模拟自动化的多功能虚拟模型仿真与多体动力学解决方案。Adams/Machinery2013是多体动力学软件Adams中一款完全集成的工具模块，可以协助工程师在机械系统的虚拟测试与虚拟样机仿真中提供帮助。它可以为广大机械工程师提供如下帮助：①为包括齿轮、皮带和链条在内的常见机械零件进行高保真的仿真模拟。②.极为快速的建模-解算-评估，提高了设计效率③.具备一种易于使用的自动化、向导驱动型模型创建过程。④.在Adams/Postprocessor（后处理程序）中直接评估建模结果。利用本解决方案，机械装备制造商将能够相对方便地在世界级的CAE环境中实现常用机械组件的设计、建模和评估，其聚焦于应用，易用性强的特点可以极大的提高效率创造价值。主要表现有以下几个方面：（1）为提高建模效率而定制的工具套件Adams/Machinery解决方案通过自动化执行包括几何生成和建立子系统关联等方式，为设计人员和工程师提供了一套定制的工具套件，从而能够快速的建模并进行预处理。新功能通过后处理提供自动绘图和生成报告的功能，从而为机械装备制造商及它们的供应商解决系统信息沟通的问题。第一版本中包含的快速建模工具包括：齿轮模块：对多种类型的齿轮组性能进行建模预评估，其中包括直齿轮，螺旋齿轮，锥齿轮等；皮带模块：对多种类型的皮带-轮进行建模及评估，包括一般平面带，V型带，梯形带23等；链条模块：能够为链轮和渐开线轮，以及静音链条等进行动态建模和评估。（2）为工程师提供易用的界面处理具有针对链条、齿轮和皮带零件建模和预处理高效工具的同时，Adams/Machinery提供了一个极为易于接受、易于使用的界面，具备内置的帮助信息和关于各组件、相互关系，以及建模逼真度适应性选项的相关信息。向导程序能够自始至终的引导用户完成模型的建立，并提供快速编辑、修改，和/或改变建模逼真程度选项的功能。（3）使用Adams进行系统级优化Adams/Machinery组件能够进行参数化，并且能够使用Adams/Insight进行设计研究和优化模拟。工程师能够在Adams中，使用完整的虚拟原型制作特征函数集，并且能够将各种动作无缝扩展至完整的系统级仿真模拟之中，从而评估整体设计性能。目前最新版Adams/Machinery2013包含皮带、齿轮、链条、轴承的分析功能，另外缆绳、发动机以及其他常用机械组