ADAMS约束和载荷施加与修改

第三讲ADAMS约束和载荷施加与修改一、约束的施加与修改二、载荷的施加与修改1.1、约束的概述和分类•ADAMS/View可以处理以下4种类型的约束：•1)常用运动副约束•2)指定约束方向，即：限制某个运动方向•3)接触约束，定义两构件在运动中发生接触时，是怎样相互约束的。•4)约束运动。1.2、约束工具•有两种启动约束工具的方法：•一种是在主工具箱中，选择连接工具集图标或运动工具集图标，然后选择约束工具。•另一种方法是在Build菜单中选择Joints项，可显示连接对话框。•常用约束工具接触约束工具运动约束工具凸轮约束工具状态参数设置约束与运动工具集1.3、常用运动副ADAMS／view提供了l2种常用的运动副工具。通过这些运动副，可以将两个构件连接起来。被连接的构件可以是刚体构件、柔性构件或者是点质量。又分为简单运动副和复杂运动副。简单运动副：铰链连接、移动副、转动副等。简单副连接高副连接简单约束工具集转动副施加过程操作工具下方状态参数设置一个位置两物体、一个位置两物体、两位置指定物体和位置垂直栅格指定方向指定方向第一物体第二物体•注意：在施加运动副的过程中，程序要求依次选择被连接的构件1和构件2，ADAMS/View设定在两个被连接的构件中，是构件1被连接到构件2上面。例如：如果要使用旋转运动副将一扇门连接到门框上，在选择被连接的构件时，首先应该选择门，然后选择门框。•产生运动副时，ADAMS/View自动为运动副设置一个名称，运动副取名为•“JOINT_”+“序号”，例如：JOINT_1复杂运动副：齿轮副、关联副、凸轮副。1、施加齿轮副•齿轮副由两个齿轮，一个连接支架和两个连接组成。在两个齿轮(连接件)的触点设置一个坐标系标记，称为速度标记，两个连接件都以速度标记坐标系为自己的定位坐标系。速度标记到两个连接点的距离决定了齿轮的传动比，速度标记的轴定义了齿轮啮合点的速度和啮合力的方向。齿轮副中的连接可以是铰接副、棱柱副或圆柱副，用户可以选择不同类型的连接，模拟不同的齿轮连接形式。两个连接齿轮副名称一个标志点齿轮副施加对话框•施加齿轮副注意如下：••1)按以上介绍的运动副设置方法，分别设置齿轮副的两个连接。在设置时，应注意首先选择的构件为齿轮，其次为连接支架。•2)在几何建模工具集，选择标记工具图标，设置速度标记，即定义齿轮啮合点。•注意，速度标记z轴的方向，应该指向齿轮副啮合点的运动方向。••2、凸轮机构•（1）凸轮机构ADAMS/View可以处理两种形式的凸轮机构：尖底凸轮机构和曲底凸轮机构。•在尖底凸轮机构中，定义构件1为从动轮，可以旋转运动，同时构件1上的触点始终沿着构件2（凸轮）的轮廓曲线运动。尖底凸轮约束了2个移动自由度。•在曲底凸轮机构中，约束条件1（从动轮）上的一条曲线始终沿着构件2（凸轮）的轮廓曲线运动。曲底凸轮约束了3个自由度。应用时应该注意曲底凸轮机构中只允许有一个接触点凸轮副施加参数设置凸轮副类型凸轮啮合线类型凸轮副施加对话框1)使用足够多的点来定义曲线。2)尽可能使用封闭曲线。3)所定义的曲线应该包括凸轮运动的全部范围。4)避免将初始触点定义在曲线的接点附近。5)应避免曲底凸轮机构产生一个以上的触点。6)可以使用一条曲线定义多个接触约束。设置凸轮机构时应注意以下方面：1.4、修改运动副利用弹出式菜单，选择有关运动副，再选择Modify命令•1)运动副名称、连接的构件1和构件2、连接类型、仿真分析时是否显示连接力•2)设置初始条件。对铰接副、棱柱副和圆柱副，可以设置初始条件，包括：构件1的连接点相对于构件2的初始位移和初始速度等。•3)指定连接的运动。用户可以强行指定运动副中可以活动的轴的运动规律。例如：指定棱柱副沿z轴的按一定的时间函数规律运动。•4)对铰接副、棱柱副、圆柱副、万向副和球形副，可以施加动态和静态摩擦力，以及预紧力。运动副修改对话框运动副名称第一连接件第二连接件连接形式初始参数设置是否显示连接力1.5、指定约束•ADAMS／View提供了5种常用的指定约束工具。用户可以灵活运用这些约束工具，组成不同的约束。指定约束对话框1.6、定义机构的运动•运动的类型和定义值•通过定义机构遵循一定的规律进行运动，可以约束机构的某些自由度，另一方面也决定了是否需要施加力来维持所定义的运动。•ADAMS／View提供了以下两种类型的运动：•(1)连接运动•连接运动定义铰接副、棱柱副和圆柱副中的移动和转动，每一个连接运动约束了一个自由度。连接运动工具移动运动工具旋转运动工具指定移动速度操作过程操作工具参数设置移动速度指定转动速度操作过程操作工具参数设置转动速度•(2)点运动•点运动定义两点之间的运动规律。定义点规律时，还需指明运动的方向。点运动可以应用了任何典型的运动副。点运动工具单项运动复合运动点运动操作过程操作工具参数设置移动速度一个位置两物体、一个位置两物体、两位置指定物体和位置垂直栅格指定方向指定方向指定类型指定移动或转动一般点运动操作过程操作工具参数设置一个位置两物体、一个位置两物体、两位置垂直栅格指定方向指定物体和位置指定方向其大小设置在随后出现的对话框中，方向在操作中指定。一般点参数设置对话框运动名称移动点参考点参数设置•运动可以是与时间有关的位移、速度和加速度。在默认状态下，运动的速度定义为常数。用户可以自定义运动值运动修改对话框运动名称连接类型连接名称运动方式运动参数设置公式编辑器公式编辑器对话框公式输入窗口编辑公式实例：Step(time，t0，v0,t1，v1)运动速度大小为阶梯变化时初试时间初试速度结束时间结束时间正确地约束机构的若干技巧：1)在样机建模时，应该逐步地对构件施加各种约束，并且经常对施加的约束进行试验，检查是否有约束错误，通过这种方法可以比较容易地发现约束错误。2)在设置运动约束时．要注意选择对象的顺序，正确的选择对象。ADAMS／View设定在两个被连接的构件中，构件1被连接到构件2上面3)应该注意约束的方向是否正确。错误的约束方向，可以导致某些自由度没有被约束，或者约束了不应该约束的方向。4)注意检查约束类型是否正确。5)尽量使用一个运动副来完成所需的约束，如果用多个运动副来约束两个构件，每个运动副实现的自由度约束有可能会重复，这样会导致无法预料的结果。6)定期地检查样机系统的自由度。在Tools菜单，选择Modelverify命令，可以显示当前样机系统自由度的信息。7)在没有作用力的状态下，通过运行系统的运动学分析来检验样机。二、系统载荷的概述和分类ADAMS提供四种载荷：作用力、柔性力特殊力和解触力ADAMS施加载荷很重要，是正确进行系统仿真的基础施加载荷是要明确力作用的零件和作用点的位置、大小和方向载荷分为衡载（大小、方向不变），变载荷（大小或方向变化或同时改变）。力、力矩工具柔性力与特殊力状态参数设置载荷工具集2.1、简单载荷的施加和修改工具集单项力单项力矩组合力组合力矩组合力、力矩单向力、单项力矩、组合力、组合力矩单项力的施加操作工具参数设置空间固定物体固定指定方向与栅格垂直大小设置：常量变量组合力的施加操作工具参数设置一个位置两物体、一个位置两物体、两位置指定物体和位置垂直栅格指定方向指定方向设定大小给定方式2.2、柔性载荷的施加和修改工具集无质量梁力拉压弹簧扭转弹簧模态力力场重力无质量梁力轮胎力接触力弹簧力的施加操作工具参数设置参数设置场力的施加操作工具参数设置一个位置两物体、一个位置两物体、两位置指定物体和位置垂直栅格指定方向指定方向接触力的施加操作工具参数设置接触物体1接触物体2载荷的修改鼠标放在力上，点击右键，选择力下一级菜单，点击修改，打开修改对话框。公式编辑器对话框公式输入窗口编辑公式三、实例分析以下为两个球，黄球以一定速度向前运动，撞击篮球，试对两球施加约束、运动和载荷，完成设计要求。本讲小结：本次课主要介绍基于ADAMS仿真软件的机械系统样机的零部件间的连接、约束以及载荷的施加与修改。这一部分在样机模型建立中起着至关重要的地位，他直接影响仿真结果，所以操作时一定倍加注意；并且施加过程中一定边加边实验，不要等到全部加完在操作，否则很容易是的仿真失败。