英文资料翻译：MSC.ADAMS/View使用入门
MSC.ADAMS/View
使用入门练习
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目 录
第一章弹簧挂锁设计问题介绍
总论--------------------------------------------------------------------------------1 你将学习的内容----------------------------------------------------------------------1 你将创建的模型----------------------------------------------------------------------2 设计要求------------------------------------------------------------------------3 弹簧挂锁的工作原理--------------------------------------------------------------3 第二章建模
总论--------------------------------------------------------------------------------5 建造曲柄和手柄----------------------------------------------------------------------5 启动ADAMS/View并建立一个新的数据文件-------------------------------------------6 熟悉ADAMS/View的界面 ----------------------------------------------------------6 设置工作环境--------------------------------------------------------------------7 创建设计点----------------------------------------------------------------------8 建造曲柄（pivot）---------------------------------------------------------------9 重新命名曲柄（pivot）-----------------------------------------------------------9 建造手柄（handle）--------------------------------------------------------------9 用转动副连接各个构件------------------------------------------------------------9 模拟模型的运动-----------------------------------------------------------------10 观察参数化的效果---------------------------------------------------------------10 建造钩子（Hook）和连杆（Slider）---------------------------------------------------10 建造钩子和连杆-----------------------------------------------------------------11 用铰链连接各构件---------------------------------------------------------------12 模型运动仿真-------------------------------------------------------------------12 存储你的数据文件-------------------------------------------------------------------12 第三章测试初始模型
总论-------------------------------------------------------------------------------13 生成地块(Ground Block)-------------------------------------------------------------14 加一个Inplane 虚约束---------------------------------------------------------------14 加一个拉压弹簧---------------------------------------------------------------------15 加一个手柄力-----------------------------------------------------------------------15 弹簧力的测试-----------------------------------------------------------------------16 角度测试---------------------------------------------------------------------------17 生成一个传感器---------------------------------------------------------------------18 存储模型---------------------------------------------------------------------------18 模型仿真---------------------------------------------------------------------------18 第四章验证测试结果
总论-------------------------------------------------------------------------------20 输入物理样机试验数据---------------------------------------------------------------20 用物理样机试验数据建立曲线图-------------------------------------------------------21 编辑曲线图-------------------------------------------------------------------------22 用仿真数据建立曲线图---------------------------------------------------------------22 存储模型--------------------------------------------------------------------------23
第五章细化模型
总论-------------------------------------------------------------------------------24 建立设计变量----------------------------------------------------------------------24 重新设置设计变量的值---------------------------------------------------------------25 第六章深化设计
总论------------------------------------------------------------------------------26 人工做一次的方案研究---------------------------------------------------------------26 运行Design Study-------------------------------------------------------------------26 检查方案研究结果-------------------------------------------------------------------28第七章最优化设计
总论------------------------------------------------------------------------------30 调整设计变量-----------------------------------------------------------------------30 运行最优化设计程序----------------------------------------------------------------31 第八章设计过程自定义
总论------------------------------------------------------------------------------34 建立设计变量-----------------------------------------------------------------------34 制作自定义的对话框-----------------------------------------------------------------34 给对话框填充内容--------------------------------------------------------------35 给滑动条赋予命令--------------------------------------------------------------36 测试对话框--------------------------------------------------------------------36 存储对话框--------------------------------------------------------------------37 修改手柄力值----------------------------------------------------------------------37 结束语----------------------------------------------------------------------------38
第一章 弹簧挂锁设计问题介绍
总论
本入门练习将介绍如何使用机械系统动力学分析仿真软件MSC.ADAMS/View解决一个实际工程问题。我们建议你按本练习指导过程循序渐进地进行学习,因此在开始阶段我们会给予你较多的指导,随着你对软件的逐步熟悉，这样的指导就会逐渐减少。假如你不想按照练习指定的顺序学习，那么你也可以在不同的章节将命令文件直接输入到MSC.ADAMS/View中，并从那里开始学习。但如果这样的话，你可能会为了一些最基本的概念而不得不去参阅初始几章。
在每章的开始只要见到此标志，就可以找到在该步要输入的文件名，直接import到
MSC.ADAMS/View中即可。
本章包括以下内容：
你将学习的内容
你将创建的模型
你将学习的内容
本指导教程将引导你如图 1所示的设计步骤。无论你在什么时候使用MSC.ADAMS/View来创建和测
试模型，你都须遵循以下七个基本步骤：
1、创建一个包括运动件、运动副、柔性连接和作用力等在内的机械系统模型；
2、通过模拟仿真模型在实际操作过程中的动作来测试所建模型；
3、通过将模拟仿真结果与物理样机试验数据对照比较来验证所设计的方案；
4、细化模型，使你的仿真测试数据符合物理样机试验数据；
5、深化设计，评估系统模型针对不同的设计变量的灵敏度；
6、优化设计方案，找到能够获得最佳性能的最优化设计组合；
7、使各设计步骤自动化，以便你能迅速地测试不同的设计可选方案。
图1. 模型设计步骤
你将建造的模型
本指导教程将通过建立一个弹簧挂锁模型教你如何使用MSC.ADAMS/View。在与休斯敦的人造太空飞船研制中心签订的一份合同中，North American Aviation, Inc. 的Earl V. Holman 发明了一个挂锁模型，它能够将运输集装箱的两部分夹紧在一起，由此而产生了该弹簧挂锁的设计问题。该挂锁共有十二个，在Apollo 登月计划中，它们被用来夹紧登月舱和指挥服务舱。
其物理样机模型如图 2所示，虚拟样机模型如图 3所示。
图2.物理样机模型
Pivot
Hook
Slider
Handle
设计要求：
1、 能产生至少800N 的夹紧力。
2、 手动夹紧，用力不大于80N。
3、 手动松开时做功最少。
4、 必须在给定的空间内工作。
5、 有震动时，仍能保持可靠夹紧。
弹簧挂锁模型的工作原理
在POINT_4处下压操作手柄(handle)，挂锁就能够夹紧。下压时，曲柄(pivot)绕POINT_1顺时针转动，将钩子(hook)上的POINT_2向后拖动，此时，连杆(slider)上的POINT_8向下运动。当POINT_8处于POINT_9和POINT_3的连线时，夹紧力达到最大值。POINT_8应该在POINT_3和POINT_9连线的下方移动，直到操作手柄(handle)停在钩子(hook)上部。这样使得夹紧力接近最大值，但只需一个较小的力就可以打开挂锁。
根据对挂锁操作过程的描述可知，POINT_1与POINT_9的相对位置对于保证挂锁满足设计要求是非常重要的。因此，在建立和测试模型时，你可以通过改变这两点之间的相对位置来研究它们对设计要求的影响。
图 3. 虚拟样机模型
Handle force (80N)
Handle
Pivot
(Width=1cm Radius=1cm)
Slider
Spring
(K=800N/cm C=0.5NS/cm)
Hook
(Length=1cm)
Ground_block
第二章建模
总论
在本章，你将建立和连接挂锁的各个部件，并同时验证各个部件的建立和连接是否正确。有了正确的模型，你就可以在第三章中在仿真环境下对其进行测试。
建造挂锁模型可分为两个基本部分：
建造曲柄（pivot）和手柄（handle）
建造钩子（hook）和连杆（slider）
Handle
Slider Pivot
(Width=1cm
Radius=1cm)
Hook
(Length=1cm)
Status bar
建造曲柄（pivot）和手柄（handle）
作为建造模型的初始步骤，你需完成以下操作：
1、启动MSC.ADAMS/View并建立一个新的数据文件
2、熟识MSC.ADAMS/View的界面
3、设置工作环境
4、创建设计点（point）
5、建造曲柄（pivot）
6、重新命名曲柄（pivot）
7、建造手柄（handle）
8、用转动副连接各个部件
9、模拟模型的运动
10、观察参数化的效果
启动MSC.ADAMS/View并建立一个新的数据文件
在本部分，你需要启动MSC.ADAMS/View并建立一个模型数据文件，其中包含一个名为Latch的模型。模型数据文件记录了你在MSC.ADAMS/View当前时段所做的所有工作，包括你建立的所有模型、模型的属性、仿真的结果和图表、定制菜单和对话框，以及你所做的所有参考标识。
在UNIX环境下，你可以从MSC.ADAMS Product Menu菜单中启动MSC.ADAMS/View。关于MSC.ADAMS Product Menu菜单更多的信息请参阅指导手册《Running and Configuring MSC.MSC.ADAMS on UNIX》。 在Windows环境下，你可以从开始菜单启动MSC.ADAMS/View。关于更多的信息请参阅指导手册《Running MSC.MSC.ADAMS on Windows》。
在UNIX环境下启动MSC.ADAMS/View:
1、从MSC.ADAMS Product Menu菜单中，选择MSC.ADAMS/View，则运行MSC.ADAMS/View的对话框出现。
2、用鼠标点击OK,则欢迎用户使用的对话框出现。
在Windows环境下启动MSC.ADAMS/View:
1、 点击开始按钮。
2、在Programs中，点选MSC.Software,指向MSC.ADAMS 2005，指向Aview,选择ADAMS - View。
欢迎用户使用的对话框出现。
在欢迎使用（Welcome)的对话框中建立数据文件
1、在Welcome对话框中选择Create a new model。
2、在Model Name栏中键入Latch。
3、用鼠标点击OK。
熟悉MSC.ADAMS/View的界面
在继续进行教程之前，首先要熟悉MSC.ADAMS/View的界面，尤其要熟悉主工具箱（如左下图所示）。通过主工具箱（Main toolbox），你可以利用各种几何造型元素（包括约束和作用力）建模。在主工具箱（Main toolbox）中，有许多工具栏，其中某些工具栏实际上是工具包，其区别是在工具包的右下角有一个小黑三角符号。默认工具或上一次选择的工具会作为顶层工具出现。用鼠标右键点击顶层工具就可以打开工具包。你选择的工具或工具包不同，主对话框下半部所显示的内容也就不同（如右下图所示）。点击左上角的Select钮，即可以回到初始状态。
设置工作环境
在本部分，你将学习如何设置单位和工作栅格尺寸。你可以在建模过程中的任意时刻修改单位设置，即使是在读写模型或结果数据文件之时。你可以利用MSC.ADAMS/View的工作栅格和坐标显示窗口建立标识点并获得设计布局的精确位置反馈。
操作步骤：
1、在Setting菜单中选择Units，将长度单位设置为厘米（cm）。
2、点击OK。
3、在Setting菜单中选择Working Grid,则工作栅格设置对话框就会弹出。
4、将工作栅格尺寸设置为25，格距为1。
5、点击OK。
6、在Setting菜单中选择Icons,弹出Icons设置对话框，将Model Icons 的所有缺省尺寸改为2。
7、点击OK 。
创建设计点
MSC.ADAMS/View 使你能够通过改变设计布局从而迅速地找到可用的最佳机械系统。你可以用点来标识你的设计布局，这样一来，你就可以通过移动点的位置来改变设计布局。
点用于空间定位和参数化其它目标。对于几何体的参数化，点是最简单的方法，因为它一次就可以确定重要位置的坐标，然后以此建立模型物体。以后当你优化挂锁模型时，其参数化作用就可以体现出来了。
操作步骤：
1、点击Dynamic Pick 图标 并将你的工作栅格进行放大。 用光标框出你想观察的区域。
2、敲击鼠标右键打开工具包 点击Point 图标
3、按照下表所列数据放置设计参考点。使用点的缺省设置，即Add to Ground 和Don ’t Attach 。
注意：当放置许多点时，不用重复选择Point
图标，只需在图标上双击即可。
X 位置 Y 位置 Z
位置 POINT_1 0 0 0 POINT_2 3 3 0 POINT_3 2 8 0 POINT_4
-10 22 0
建立曲柄
你可以使用工具，建立曲柄,其形状如图4所示。
操作步骤：
1、 用鼠标右键打开工具包,选择工具按钮，把厚度和半径都设为1cm 。
2、 用鼠标左键点选Point_1、Point_2和Point_3，点击右键使曲柄闭合。
重新命名曲柄
你在MSC.ADAMS/View 中完成物体建模后,MSC.ADAMS/View 将自动给这些物体起名字。该名字由模型名、物体名称组成。例如，MSC.ADAMS 会把曲柄命名为.Latch.Part_2。 在此，你要给曲柄改名。保留模型名，只需改物体名称。 操作步骤：
1、将光标放在曲柄上。
2、敲击鼠标右键，菜单弹出，点击Part:Part_2,选择 Rename 。Rename Object 对话框出现。
3、模型名不变，修改物体名称。如下图所示，将Part_2改为Pivot
。
建立手柄
建立手柄需使用工具Link
。其步骤如下：
1、选择工具Link
。
2、在Point_3和Point_4之间建立连杆。
注意：只有当点的标识出现才表示已把连杆附着到了点上。 3、为连杆改名，将Part:Part_3改为handle ,其代表图 4中的手柄。
用转动铰链连接各构件
用转动铰链连结两个构件，使一个构件可以相对另一个构件绕它们的公共轴转动。如果把铰链只装到一个构件上,MSC.ADAMS/View 将把该构件同机架连接起来。每个转动铰链只有一个自由度。
在本部分，你要在曲柄和机架之间放置一个转动铰链，使曲柄可以绕机架转动。你还要在曲柄与手柄之间放置一个转动铰链，使它们能够相互转动。
操作步骤：
1、选择Revolute Joint
2、在Point_1处放置一个铰链，看起来应如下图所示。
3、再次选择Revolute Joint。
在主对话框中，把建造模式改为2 Bod-1 Loc 。选取曲柄、手柄和Point_3。
模拟模型的运动
在本部分，你要设置模拟运动参数，并通过模拟模型的运动，检验你是否把各个构件和铰链正确地组合到了一起。你要设置模拟结束的时间和输出的步数，MSC.ADAMS/View将据此确定你想要模拟多长时间以及你想要输出模拟的幅数。
在模拟过程中，手柄相对于曲柄作圆周运动，而曲柄相对于机架作圆周运动。注意，作用于模型的只有重力，因为你没有施加别的作用力。
操作步骤
：
1、 选择工具Simulate
2、 设置模拟结束时间为1秒钟、输出步数为50步，单
击Simulate Start
3、 模拟完毕，模型停留在模拟状态，单击Reset回到模型初始状态。
建造钩子（hook）和连杆（slider）
建造你的模型的最后几步是：
1、建造钩子和连杆
2、用铰链连接各构件
3、模型运动仿真
4、存储你的数据文件
建造钩子和连杆
用工具Extrusion你可以很快建造好钩子，拉伸物体（Extrusion）是由截面外形和厚度定义的三维物体。要生成拉伸物体，先用折线定义侧面外形，MSC.ADAMS/View将以当前工作平面为中心或沿指定的方向拉伸侧面外形，生成物体。
建造钩子操作步骤：
1、用鼠标右键打开工具包，选择设置长度为1cm，用鼠标左键按下表所列值选取
位置，最后敲击鼠标右键使之闭合。
注意：有的时候MSC.ADAMS/View会捕捉到最近的物体目
标而不是捕捉坐标植。要避免这种情况，按
住Ctrl键移动光标直到获得想要的坐标值。
X位置 Y位置 Z
位置
5
3
3 5 0
-6 6 0
-14 6 0
-15 5 0
-15 3 0
-14 1 0
-12 1 0
-12 3 0
-5 3 0
4 2 0
2、当鼠标放在物体上时，会出现对话窗，右键选取其几何外形，这时在拉伸体的各顶点处出现叫做 “热点”的小方块。你可以用这些热点修改变拉伸体侧面外形的形状。
使用Undo取消你所做的改动，你最多可以取消50步操作。
3、将拉伸体的名字改为hook。
建造连杆操作步骤：
1、再建两个设计点Point_8和Point_9，位置如下表所示。
X位置 Y位置 Z位置 POINT_8 -1 10 0
POINT_9 -6 5 0
2、在两个新设计点之间建立连杆。在点取之前要见到点的标识出现。
3、将连杆改名为slider。
用转动铰链连接构件：
现在你要再设立三个铰链，构造模式为2 Bod-1 Loc和Normal to Grid。用这种方式建立铰链，你先要选取两个构件，再选位置。
在下述位置设置铰链：
1、手柄与连杆之间的Point_8
2、连杆与钩子之间的Point_9
3、钩子与曲柄之间的Point_2
模型运动仿真
在本部分你要再次进行仿真来检验你是否把各构件和运动铰链正确地连接到了一起。在仿真过程中，手柄、钩子和连杆相对曲柄做圆周运动，而曲柄相对大地做转动。作用在模型上的力只有重力，因为你没有给模型施加别的力。
操作步骤：
1、点击Simulate 图标。
2、进行时间为1秒、50步的仿真。
3、用Reset回到模型的初始状态。
存储你的数据文件
用命令Save Database As把当前的模型存为MSC.ADAMS/View二进制文件,该文件储存了有关你的模型的所有信息。
在File菜单中选择Save Database As,存文件名为build。
第三章 测试初始模型
总论
在本章，你先要为挂锁模型的仿真测试做准备，然后进行测试。仿真测试可使你在仿真环境下快速组装和拆卸测试模型。
在本部分结束时你的模型应如图 6所示。
Handle force (80N)
Handle
Pivot
(Width=1cm Radius=1cm)
Slider
Spring
(K=800N/cm C=0.5NS/cm)
Hook
(Length=1cm)
Ground_block
在测试阶段你要完成以下工作： 生成地块（Ground Block ） 加一个Inplane 虚约束 加一个拉压弹簧 加一个手柄力 测试弹簧力 角度测试
生成一个传感器 存储模型 模型仿真
如果你想跳过前面章节从此节开始，可以输入文件i nstall_dir/aview/examples/Latch/build.cmd，其中：install_dir是MSC.ADAMS的安装路径。
生成地块（Ground Block）
用工具Box建立地块，代表钩子滑动的平面。在建立地块时，MSC.ADAMS/View默认其宽度是长和高中较小者的两倍。你也可以在生成地块前定义它的长、宽、高。
操作步骤：
1、右键单击打开工具包，选择，把生成方法New Part改为On Ground。
2、在（-2，1，0）单击鼠标，拖到（-18，-1，0）。
3、将其改名为ground_block。
加一个Inplane虚拟约束
在本部分你要在钩子和地块之间加一个Inplane虚拟约束代表夹紧运动。Inplane虚拟约束限制钩子上的一个点，使其只能在地块表面上滑动，钩子可以绕这个点自由转动。你要用“运动副工具包”而不是主对话框生成Inplane虚拟约束，因为“运动副工具包”包括了所有的运动副，但主对话框只包含常用的一些运动副。
操作步骤：
1、用工具Dynamic Pick把钩子末端区域放大。
2、在Build菜单中选择Joints , 运动副工具包出现。
3、选择Inplane Joint Primitive 把建立方法设为 2 Bodies-1 Location 和Pick Geometry Feature。
4、用鼠标左键依次点取钩子和地块。
5、在（-12，1，0）点击鼠标左键。
6、沿着钩子的内侧面将光标上移，直到出现向上的箭头，再点击鼠标左键。
Inplane虚约束应如下图所示。
7、关闭运动副工具包。
8、点击Fit
加一个拉压弹簧
弹簧代表钩子夹住集装箱时的夹紧力。弹簧的刚度系数是800N/cm，阻尼系数是0.5N*s/cm，表示钩子移动1厘米产生的夹紧力为800N。
操作步骤：
1、用Dynamic Translate把你的模型向右移,给出 增加拉压弹簧的空间。
2、选择Translational Spring-Damper在地块与钩子之间建弹簧。
3、如右图所示，在弹簧生成对话框中选择 K和C。
4、设置K值为800，C值为0.5。
5、点取以下位置放置弹簧：（-14,1,0）
（注意一定要取钩子的顶点EXTRUSION_1.V16）
和（-23,1,0）
6、用View Fit使模型满屏布置。
加一个手柄力
在本部分你要生成一个合力为80N 的手柄力，代表手能施加的合理用力。
操作步骤如下：
1、主工具箱中选择并在对话框中进行以下操作：
a)将仿真时方向改为Body Moving。
b)在特性栏中选择Constant。
c)打开力值输入开关，输入80。
2、依次选取手柄、手柄末端的标志点、位置(-18，14，0)。
测量弹簧力
在仿真模拟过程中，MSC.ADAMS/View通过各种测量监控模型的重要特性。交互式仿真过程中，测量的数据随之显示出来，你可以对仿真的过程有直观的了解。对于这个挂锁模型，你需要对夹紧力进行测试并与设计要求进行比较。弹簧力的值代表夹紧力的大小。
操作步骤：
1、把光标放在弹簧上单击右键，在弹出的菜单中选择Measure。
2、在特性（Characteristic）栏中选择force。
3、点击OK。弹簧测量图表出现。
4、进行一次0.2秒、50步的仿真。夹紧力测量曲线如下图所示：
5、用Reset回到初始状态。
角度测试
你还要进行一次角度的测试来以反映手柄压下的行程。挂锁锁紧时，手柄处于过锁紧点位置，从而保证挂锁处于安全状态。这和用虎钳夹紧相似，虎钳夹在材料上的那一点就是自锁点。
建立角度测量包括拾取定义角度的标识点，在本例中就是POINT_8、POINT_3、POINT_9。MSC.ADAMS/View自动在几何体的顶点、端点和质心建立坐标系统标识。MSC.ADAMS/View在你约束物体时也会自动建立标识，例如在两杆间加铰链。因此在一个位置会有几个不同的标识，当你建立角度测量的时候你只需任选其一。
操作步骤：
1、在Build菜单中点击Measure→Angle，选择New 。
2、在角度测量对话框中键入测量的名字overcenter_angle。
3、在First Point输入栏中点击右键，从弹出的菜单中选择Marker，再选Pick。
4、按表4第一行所列选择标识，图例见图7。
5、同样方法完成Middle Point、Last Point。
6、点击OK，角度测量图表如下图：
表4 overcenter_angle 测量的marker位置
角度点 Marker位置 参考坐标 First Point POINT_8附近任意marker -1,10,0
Middle point POINT_3附近任意marker 2,8,0
Last point POINT_9附近任意marker -6,5,0
图7.角度测量
生成一个传感器
你要生成一个传感器检测overcenter_angle什么时候达到负值，这时挂锁也就可靠锁合了。检测到这种情况，传感器会自动停止仿真过程。
操作步骤：
1、在Simulate菜单中点取Sensor，选择New。建立传感器的对话框出现。
2、依照下图完成对话框，选择OK。