机械系统动力学
简化串联机器人的运动学与动力学仿真分析
学院：机械工程学院
专业：机械设计制造
及其自动化
学生姓名：
学号：
指导教师：
完成日期： 2015.01.09
摘要
在机器人研究中，串联机器人研究得较为成熟，其具有结构简单、成本低、控制简单、运动空间大等优点，已成功应用于很多领域。本文在ADAMS 中用连杆模拟两自由度的串联机器人（机械臂），对其分别进行运动学分析、动力学分析。得出该机构在给出工作条件下的位移、速度、加速度曲线和关节末端的运动轨迹。
关键词：机器人；ADAMS；曲线；轨迹
一、ADAMS软件简介
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.) (现已并入美国MSC公司)开发的虚拟样机分析软件。目前，ADAMS已经被全世界各行各业的数百家主要制造商采用。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朗日方程方法，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。
二、简化串联机器人的运动学仿真
（1）启动ADAMS/View。
在欢迎对话框中选择新建模型，模型取名为robot，并将单位设置为MMKS，然后单击OK。
（2）打开坐标系窗口。
按下F4键，或者单击菜单【View】→【Coordinate Window】后，打开坐标系窗口。当鼠标在图形区移动时，在坐标窗口中显示了当前鼠标所在位置的坐标值。
（3）创建机械臂关节1（连杆）。
单击连杆按钮，将其的长、宽、深选项，设置为300mm、40mm、10mm，如图2.1所示。在图形区单击鼠标左键，然后将连杆拖至水平位置时，再单击鼠标左键。
图2.1创建连杆图2.2创建孔
（4）在连杆的右端打孔。
在几何建模工具栏单击打孔按钮，将半径Radius设置为10mm，深度设置为10mm，如图2.2所示。然后在图形区模型附近单击鼠标左键，在与XY平面垂直的表面上单击鼠标左键。然后修改孔的位置，【HOLE_1】→【Modify】，在弹出的对话框中，将Center的坐标值设置成（300，0.0，5.0）（5）创建关节2。
用（3）的方法在关节1右端孔中心处创建关节2，如图2.3所示。然后再将关节2向内侧平移10mm。
图2.3机械臂模型
（6）添加约束。
在关节1的左端与大地之间添加转动副，在关节1与关节2结合处添加转动副。单击工具栏中的旋转副按钮，并将创建旋转副的选项设置为2Bod-1Loc和Normal Grid，然后在图形区单击关节1和大地，之后需要选择一个作用点，将鼠标移动到关节1的Marker1处出现center信息时，按下鼠标左键后就可以创建旋转副，旋转副的轴垂直于工作栅格。然后用同样的方法创建关节1与关节2之间的旋转副，如图2.4所示。
图2.4创建旋转副
（7）添加驱动。
在运动副1（Joint1）和运动副2（Joint2）上分别添加旋转驱动。单击主工具栏的旋转驱动按钮，然后在选择上面创建的旋转副1，然后在图形区单击鼠标右键，在快捷菜单中中选择Modify，在编辑对话框中将驱动函数设置为30d*sin(time)，如图2.5所示。用同样的方法在旋转副2上创建旋转驱动，并将驱动函数设置为20d*time*(-1)。
图2.5旋转驱动
（8）运行仿真计算。
单击主工具栏的仿真计算按钮，将仿真类型设置为Kinematic，仿真时间End Time设置为20，仿真步数Steps设置为500，然后单击运行按钮进行仿真计算。
（9）绘制运动轨迹。
单击菜单【Review】→【Create Trace Spline】，然后选择关节2右端点Marker4，再选择关节1与大地的铰接点，鼠标移动到Joint1处，单击鼠标
右键，在弹出对话框中选择ground，单击OK创建运动轨迹，如图2.6所示。
图2.6机器人末端运动轨迹
（10）结果后处理。
按下键盘上的F8键，界面将从View模块直接进入到PostProcess模块，后处理模块界面如图2.7所示。
图2.7后处理模块界面
（11）后处理模块界面
在后处理模块，通过菜单【View】→【Load Animation】可以载入动画。在仿真动画中可以播放两种动画，一种是在时间域内进行的运动学和动力学仿真计算动画；另一种是在频率域内的，播放通过现行化或者在震动模块中的计算模型的振型动画。单击播放按钮后开始播放动画，如果在播放同时按下记录按钮，在播放动画的同时也将动画保存到动画文件中，动画文件位于ADAMS的工作目录下。
在后处理模块中，通过菜单【View】→【Load Plot】，通过选择相应的选项，绘制出相应的结果曲线。如果2.8、2.9、2.10所示，分别绘制出机械臂末端点的位移曲线、速度曲线和加速度曲线。
图2.8机器人末端位移曲线
图2.9机器人末端速度曲线
图2.10 机器人末端加速度曲线
三、串联机器人的动力学分析
（1）创建机械臂模型。
按照二中（1）~（6）步创建同样的机械臂，并添加运动副约束。（2）添加驱动。
与运动分析不同，动力学分析添加的驱动为单分量力矩。单击工具栏上的单分量力矩选项，将选项设置为Space Fixed、Normal to Grid和Constant，然后勾选Torque项并输入3800，然后在图形区单击关节1，再在
其上单击任何一点。用同样的方法添加关节2的驱动，并将其值设置为-120。
图3.1添加驱动——单分量力矩
（3）运动学计算仿真。
单击菜单【Simulate】→【Iteractive Controls】，打开交互式仿真控制对话框，在对话框中将仿真时间End Time设置为2，仿真步数Steps设置为500，仿真类型Type设置为Dynamic，单击仿真计算按钮，观看仿真动画，模型将在重力和驱动力矩作用下运动。
（4）绘制运动轨迹。
单击菜单【Review】→【Create Trace Spline】，然后选择关节2右端点Marker4，再选择关节1与大地的铰接点，鼠标移动到Joint1处，单击鼠标右键，在弹出对话框中选择ground，单击OK创建运动轨迹，如图3.2所示。
图3.2 机器人末端运动轨迹
（5）结果后处理。
在后处理模块，通过菜单【View】→【Load Animation】可以载入动画。单击播放按钮后开始播放动画，在播放同时按下记录按钮，将动画保存到动画文件中。在后处理模块中，通过菜单【View】→【Load Plot】，通过选择相应的选项，绘制出相应的结果曲线。如果3.3、3.4、3.5所示，分别绘制出机械臂末端点的位移曲线、速度曲线和加速度曲线。
图3.3机器人末端位移曲线
图3.4 机器人末端速度曲线
图3.5机器人末端加速度曲线
四、小结及心得
运用ADAMS通过以上过程对两自由度串联机器人进行了仿真分析，得出相应的位移、速度、加速度曲线以及工作端的运动轨迹，得出了构件的运动的规律，同时也可以较准确掌握机器人工作端的位移、速度、加速度等动力学参数。这对于对机构进行结构优化提供了一定依据。
通过用ADAMS软件对连杆机器人进行以上的简单模拟，我对机械系统动力学仿真软件有了初步的认识和一定的了解，为以后进一步学习这些软件打下了基础。
液压挖掘机工作装置在ADAMS中的运动 仿真解析 姓名：XXX 部门：XXX 日期：XXX
液压挖掘机工作装置在ADAMS中的运动仿真解析虚拟样机技术在使用过程中为液压挖掘机设计提供了有效的方法 和手段，在使用过程中受到了条件限制，较少的单位会对运行学进行仿真研究，降低了色剂方案可行性。文章基于动力学仿真软件ADAMS建立起了挖掘机工作装置虚拟系统，更好的完成了前期处理工作，使得建模正确性更高。 液压缸顺序工作的运动仿真分析 1.1.基于尺寸确定 当液压的挖掘机工作装置尺寸以及基本结构都确定下来之后，该挖掘机的工作范围也基本确定下来。简单理解就是挖掘机铲斗齿尖轨迹的包络图得以确定。在包括图中，有些部分区间靠近的比较紧密，有的会深入到挖掘机停点底部下，这一个位置虽然还可以挖掘到，但是在挖掘过程中会引起土壤坍塌，从而影响机械运行稳定，使得施工安全性受到影响。在以上动臂液压缸、斗杆液压缸和铲斗液压缸运动仿真分析过程中，选择的挖掘机工作顺序和方式一般都是在装置范畴内，这里讲解的顺序指的是，挖掘工作进行时，各个油缸都是根据一定顺序进行收缩或者伸出。例如：挖掘进行时，需要先下降动动臂，再收回斗杆，这个动作完成之后，在使用铲斗进行挖掘。 1.2.顺序工作运动仿真实现的路线 仿真路线是，在斗杆液压缸、动臂液压缸、铲斗液压缸上进行设置，一般在不同的时间段内，它的运动驱动函数都不同，需要进行调节处理，使得各缸在相应的工作极限范围内相互运行，这样就可以获得挖掘机的工作范围。可以在液压缸移动副约束处添加移动驱动，改变运动方式， 第 2 页共 5 页
将其更换成位移运动方式。运动的函数输入时，需要注意相匹配的的STEP函数。对液压缸进行STEP函数值设置时，应该满足运动函数需求。当完成了函数值输入之后，在运行状态下可以启动ADAMS软件的仿真模块。 1.3.仿真过程 当工作面从最初的范围逐渐移动时，一般最初的指的是停机状态下。可以适当的对斗杆、铲斗液压缸进行调整，将其保持在全缩的状态中，逐渐对动臂液压缸拉伸，将其缩小到CD弧线上。这个伸缩过程需要得到弧线支撑，基于保障弧线运动轨迹基础上做好控制工作。其中在进行一次姿态调整之后，作业范围会缩小，而且包络图中的各个点会逐渐深入挖掘机的底部，在这个范围上可以实现挖掘，但是可能出现塌陷实现，导致机械无法正常施工。因此，一般除了有条件的挖沟作业之外进行使用，其他施工一般都不会使用。可以在模型中建立起一个处于回转中心轴的三维坐标，将坐标点确定为（608,.0,0.0,1254.3306），这样就可以测量出方向移动值，可以得出这个位置的位移，这样便可以达到最大高度值，其实这个测量方法比较简单，也比较容易掌握。根据曲线变化得出，从得到的曲线中得出最终的数值，可以查看到最大值，平均值以及最小值等。 工作装置模型的运动学仿真分析 2.1.参数范围 运动学仿真中的参数范围确定一般都包含速度、位移以及加速度，这些参数会有一个变化范围。在进行运动学仿真分析中，需要基于ADAMS/Solver求解，就可以得出代数方程。因此，在进行仿真系统自由度确认时，一般自由度的必须为零。如果这个时候会考虑到物体的惯性 第 3 页共 5 页
1起重机的建模和仿真，如下图所示。 1）启动ADAMS 1. 运行ADAMS，选择create a new model; 2. modal name 中命名为lift_mecha; 3. 确认gravity 文本框中是earth normal (-global Y)，units文本框中是MKS；ok 4. 选择setting——working grid，在打开的参数设置中，设置size在X和Y方向均为20 m，spacing在X和Y方向均为1m；ok 5. 通过缩放按钮，使窗口显示所有栅格，单击F4打开坐标窗口。 2）建模 1. 查看左下角的坐标系为XY平面 2. 选择setting——icons下的new size图标单位为1
3. 在工具图标中，选择实体建模按钮中的box按钮 4. 设置实体参数； On ground Length :12 Height:4 Depth:8 5. 鼠标点击屏幕上中心坐标处，建立基座部分 6. 继续box建立Mount座架部件，设置参数： New part Length :3 Height:3 Depth: 3.5 设置完毕，在基座右上角建立座架Mount部件 7. 左键点击立体视角按钮，查看模型，座架Mount不在基座中间，调整座架到基座中间部位：
①右键选择主工具箱中的position按钮图标中的move按钮 ②在打开的参数设置对话框中选择Vector，Distance项中输入3m，实现Mount 移至基座中间位置 ③设置完毕，选择座架实体，移动方向箭头按Z轴方向，Distance项中输入2.25m，完成座架的移动 右键选择座架，在快捷菜单中选择rename，命名为Mount 8. 选择setting—working grid 打开栅格设置对话框，在set location中，选择pick 选择Mount.cm座架质心，并选择X轴和Y轴方向，选择完毕，栅格位于座架中心
Matlab与adams联合仿真实例 本实例以matlab为外部控制程序，使用PID算法控制偏心杆的摆动，使偏心杆平衡到指定位置。 1.在adams/view中建立偏心杆模型 图1 偏心杆模型 1)新建模型 如图所示，将Units设置为MMKS。设置自己的Working Directory，这里设置为C:\adams\exercise。点击OK按钮。 图2 新建模型对话框 2)创建连杆 设置连杆参数为Length=400,Width=20,Depth=20,创建如图所示的连杆。 图3 创建连杆 3)创建转动幅 在连杆质心MARKER点处创建转动幅，旋转副的参数设置为1Location和Normal To grid将连杆与大地相连。
图4 创建转动幅 4)创建球体 球体选项设置为Add to part，半径设置为20，单击连杆右侧Marker点，将球体添加到连杆上 图5 创建球体 5)创建单分量力矩 单击Forces>Create a Torque(Single Component)Applied Forces，设置为Space Fixed，Normal to Grid，将Characteristic设置为Constant，勾选Torque并输入0，单击连杆，再点击连杆左侧的Marker点，在连杆上创建一个单分量力矩。 图6 创建单分量力矩
2.模型参数设置 1)创建状态变量 图7 新建状态变量 点击图上所示得按钮，弹出创建状态变量对话框，创建输入状态变量Torque，将Name 修改为.MODEL_1.Torque。 图8 新建输入状态变量Torque 再分别创建状态变量Angel和Velocity（后面所设计控制系统为角度PID控制，反馈变量为Angel，Velocity为Angel对时间求导，不需要变量Velocity，这里设置Velocity是为了展示多个变量的创建）。设置Angel的函数AZ(MARKER_3,MARKER_4)*180/PI，Velocity 的函数为WZ(MARKER_3,MARKER_4)*180/PI。（MARKER_3为连杆上的点，MARKER_4为地面上固定的点）AZ(MARKER_i,MARKER_j)表示MARKER_i绕MARKER_j的Z轴旋转的角度，WZ表示MARKER_i绕MARKER_j的Z轴旋转的角速度。
基于adams的凸轮机构运动仿真 摘要：虚拟样机技术是一种崭新的产品开发技术，其中ADAMS软件是目前最著名的虚拟样机分析软件之一。本文阐述了虚拟样机技术和ADAMS软件的特点及其应用，以凸轮机构为研究对象，对其进行动力学分析。主要运用我们学习过的机械原理等理论知识对机构进行运动学和动力学的相关理论计算；利用ADAMS软件在图形显示方面的优势，采用其基本模块ADAMS/View(界面模块)进行一系列建模、运动分析和动态模拟仿真工作，验证模型的正确性，并对机构在整个周期内的可行性进行计算分析，记录相应信息，输出所需要的位置、速度、加速度等曲线与理论结果比较，充分展现虚拟样机技术的优越性，为虚拟样机技术的深入研究打下基础。 关键词：ADAMS；凸轮机构；运动学分析；仿真 引言 凸轮机构的应用十分广泛，在生产机械中应用凸轮机构可以较容易的实现不同的工作要求。特别是实现间歇式的运动过程！但是，目前对于该类模型的动态仿真很少。本例主要就推程、回程等要求进行预设。力图通过adams实现对该凸轮机构的构建以及后续的仿真，并尝试进行一定的机构优化。 1.研究内容 这里，我主要研究内容为理论凸轮设计在adams中的设计及其动态仿真。后续，根据输出的相应的速度、加速度曲线等将进行一定的设计优化。力图真实还原凸轮机构在设计中的真实过程。 2.工作原理 凸轮机构是由凸轮，从动件和机架三个基本构件组成的高副机构。凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件，一般为主动件，作等速回转运动或往复直线运动。通过对凸轮轮廓进行不同的设计，可以实现从动件不同形式的运动。以此来满足机械设计中对于运动的精细控制过程。 3.动力学建模 （1）建模前期准备 情景设想：某公司需要设计一凸轮机构实现对物料的间歇夹紧过程。其给出相应数据如下。 注：其他的暂 不作要求。 （2）设计
液压挖掘机工作装置在ADAMS中的运动仿真解析Deploy The Objectives, Requirements And Methods To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level. 编订： ___________________ 审核： ___________________ 单位： ___________________
文件编号：KG-A0-4251-95 液压挖掘机工作装置在ADAMS中的 运动仿真解析 使用备注：本文档可用在日常工作场景，通过对目的、要求、方式、方法、进度等进行具体的部署，从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作，使日常工作或活动达到预期的水平。下载后就可自由编辑。 虚拟样机技术在使用过程中为液压挖掘机设计提 供了有效的方法和手段，在使用过程中受到了条件限 制，较少的单位会对运行学进行仿真研究，降低了色剂 方案可行性。文章基于动力学仿真软件ADAMS建立起 了挖掘机工作装置虚拟系统，更好的完成了前期处理工 作，使得建模正确性更高。 液压缸顺序工作的运动仿真分析 1. 基于尺寸确定 当液压的挖掘机工作装置尺寸以及基本结构都确 定下来之后，该挖掘机的工作范围也基本确定下来。简 单理解就是挖掘机铲斗齿尖轨迹的包络图得以确定。在 包括图中，有些部分区间靠近的比较紧密，有的会深入
到挖掘机停点底部下，这一个位置虽然还可以挖掘到，但是在挖掘过程中会引起土壤坍塌，从而影响机械运行稳定，使得施工安全性受到影响。在以上动臂液压缸、斗杆液压缸和铲斗液压缸运动仿真分析过程中，选择的挖掘机工作顺序和方式一般都是在装置范畴内，这里讲解的顺序指的是，挖掘工作进行时，各个油缸都是根据一定顺序进行收缩或者伸出。例如: 挖掘进行时，需要先下降动动臂，再收回斗杆，这个动作完成之后，在使用铲斗进行挖掘。 2?顺序工作运动仿真实现的路线 仿真路线是，在斗杆液压缸、动臂液压缸、铲斗液压缸上进行设置，一般在不同的时间段内，它的运动驱动函数都不同，需要进行调节处理，使得各缸在相应的工作极限范围内相互运行，这样就可以获得挖掘机的工作范围。可以在液压缸移动副约束处添加移动驱动，改变运动方式，将其更换成位移运动方式。运动的函数输入时，需要注意相匹配的的STEP函数。对液压缸进
1、将三维模型导出成parasolid格式，在adams中导入parasolid格式的模型，并进行保存。 2、检查并修改系统的设置，主要检查单位制和重力加速度。 3、修改零件名称（能极大地方便后续操作）、材料和颜色。首先在模型界面，使用线框图来修改零件名称和材料。然后，使用view part only来修改零件的颜色。 4、添加运动副和驱动。 注意： 1）添加运动副时，要留意构件的选择顺序，是第一个构件相对于第二个构件运动。 2）对于要添加驱动的运动副，当使用垂直于网格来确定运动副的方向时，一定要注意视图定向是否对，使用右手法则进行判断。若视图定向错了，运动方向就错了，驱动函数要取负。 3）添加运动副时，应尽量使用零件的质心点，此时也应检查零件的质心点是否在其中心。 4）因为在仿真中经常要修改驱动函数，所以应为驱动取一个有意义的名称，一般旋转驱动取为：零件名称_MR1，平移驱动取为：零件名称_MT1。 5）运动副数目很多，且后面用的比较少，所以运动副的名称可以不做修改。对于要添加驱动的运动副，在添加运动副后，应马上添加驱动，以免搞错。 6）添加完运动副和驱动后，应对其进行检查。使用数据库导航器检查运动副和驱动的名称、类型和数量，使用verify model检查自由度的数目，此时要逐个零件进行自由度的检查和计算。 7）进行初步仿真，再次对之前的工作进行验证。因为添加了材料，有重力，但没有定义接触，此时模型会在重力的作用下下掉。若没问题，则进行保存。 5、添加载荷。
6、修改驱动函数。一般使用速度进行定义，旋转驱动记得加d。 7、仿真。先进行静平衡计算，再进行动力学计算。 8、后处理。 具体步骤如下： 1）新建图纸，选择data，添加曲线，修改legend。一般需要线位移，线速度，垂直轮压和水平侧向力的曲线。 2）分析验证，判断仿真结果的正确性（变化规律是否对，关键数值是否对）。 3）截图保存，得出仿真分析结论。
编号：AQ-JS-06829 ( 安全技术) 单位：_____________________ 审批：_____________________ 日期：_____________________ WORD文档/ A4打印/ 可编辑 液压挖掘机工作装置在ADAMS中的运动仿真解析Motion simulation analysis of working device of hydraulic excavator in ADAMS
液压挖掘机工作装置在ADAMS中 的运动仿真解析 使用备注：技术安全主要是通过对技术和安全本质性的再认识以提高对技术和安全的理解，进而形成更加科学的技术安全观，并在新技术安全观指引下改进安全技术和安全措施，最终达到提高安全性的目的。 虚拟样机技术在使用过程中为液压挖掘机设计提供了有效的方法和手段，在使用过程中受到了条件限制，较少的单位会对运行学进行仿真研究，降低了色剂方案可行性。文章基于动力学仿真软件ADAMS建立起了挖掘机工作装置虚拟系统，更好的完成了前期处理工作，使得建模正确性更高。 液压缸顺序工作的运动仿真分析 1.1.基于尺寸确定 当液压的挖掘机工作装置尺寸以及基本结构都确定下来之后，该挖掘机的工作范围也基本确定下来。简单理解就是挖掘机铲斗齿尖轨迹的包络图得以确定。在包括图中，有些部分区间靠近的比较紧密，有的会深入到挖掘机停点底部下，这一个位置虽然还可以挖
掘到，但是在挖掘过程中会引起土壤坍塌，从而影响机械运行稳定，使得施工安全性受到影响。在以上动臂液压缸、斗杆液压缸和铲斗液压缸运动仿真分析过程中，选择的挖掘机工作顺序和方式一般都是在装置范畴内，这里讲解的顺序指的是，挖掘工作进行时，各个油缸都是根据一定顺序进行收缩或者伸出。例如：挖掘进行时，需要先下降动动臂，再收回斗杆，这个动作完成之后，在使用铲斗进行挖掘。 1.2.顺序工作运动仿真实现的路线 仿真路线是，在斗杆液压缸、动臂液压缸、铲斗液压缸上进行设置，一般在不同的时间段内，它的运动驱动函数都不同，需要进行调节处理，使得各缸在相应的工作极限范围内相互运行，这样就可以获得挖掘机的工作范围。可以在液压缸移动副约束处添加移动驱动，改变运动方式，将其更换成位移运动方式。运动的函数输入时，需要注意相匹配的的STEP函数。对液压缸进行STEP函数值设置时，应该满足运动函数需求。当完成了函数值输入之后，在运行状态下可以启动ADAMS软件的仿真模块。
英文资料翻译：ADAMS/View使用入门 浏览我们的WWW地址 https://www.doczj.com/doc/675796839.html,
第一章弹簧挂锁设计问题介绍 总论 本指导教程将向你介绍如何运用机械系统动力学分析仿真软件ADAMS/View解决工程问题。我们假定你会循序渐进地学习本指导教程,因此在起始阶段我们会给予你较多的指导,伴随着你的进步，这样的指导就会逐渐减少。如果你不想按照既定的顺序学习，那么你也可以在不同的地方将命令文件输入到ADAMS/View中，并且从那里开始学习。但如果这样，你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溶入标志，就可以找到该输入的文件名。 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进行如图1所示的设计步骤。无论你在什么时候使用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。
●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ADAMS/View。在与Houston的Manned Spacecraft Center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。该模型共有十二个，在Apollo登月计划中，它们被用来夹紧登月仓和指挥服务仓。 其物理样机模型如图2所示，虚拟样机模型如图3所示。 ●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_5向下运动。当POINT_5越过POINT_6和POINT_3的连线后，夹紧力达到最大值。POINT_5应该在POINT_3和POINT_6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_6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。
ADAMS 柔性体运动仿真分析及运用 焦广发，周兰英 （北京理工大学机械与车辆工程学院100081） 摘要介绍了ADAMS柔性体基本理论及在ADAMS中生成柔性体的几种方法,并构建机械系统仿真模型.通过一个实例验证了ADAMS 柔性体运动仿真分析的实效. 关键词:ADAMS 柔性体运动仿真继电器 Application of ADAMS flexible body kinetic simulation Jiao guangfa Zhou lanying (Beijing institute of technology ,school of mechanical and vehicular engineering , Beijing 100081 ) Abstract Introduced the basic theory of ADAMS flexible body and some methods of adding flexible bodies to a model to study the dynamic characteristics of the mechanical system1,constructed mechanical system simulation model1 Tested the validity of the ADAMS flexible kinematical simulation through an example1. Key words :ADAMS Flexible body Kinetic simulation relay ADAMS全称是机械系统自动动力学分析软件,它是目前世界范围内最广泛使用的多体1系统仿真分析软件,其建模仿真的精度和可靠性在现在所有的动力学分析软件中也名列前茅.机械系统动力学仿真分析是机械设计的重要内容,过去分析时建立的模型,其构件都是属于刚体,在作运动分析时不会发生弹性变形.而实际上,在较大载荷或加、减速的情况下,机构受力后会有较大的变形和位移变化,产生振动.ADAMS的分析对象主要是多刚体,但ADAMS提供了柔性体模块,运用该模块可以实现柔性体运动仿真分析,以弹性体代换刚体,可以更真实地模拟出机构动作时的动态行为,同时还可以分析构件的振动情况[1]. 一、ADAMS柔性体理论及生成柔性体的几种方法 ADAMS柔性模块是采用模态来表示物体弹性的,它基于物体的弹性变形是相对于连接物体坐标系的弹性小变形,同时物体坐标系又是经历大的非线性整体移动和转动这个假设建立的.其基本 基金项目：北京市重点学科建设（XK100070424）；北京理工大学基金（0303E10） 作者简介：焦广发（1982—），男，河北人，硕士，主要研究方向为动力学仿真，有限元分析和表面涂层技术. 思想是赋予柔性体一个模态集,采用模态展开法,用模态向量和模态坐标的线性组合来表示弹性位移,通过计算每一时刻物体的弹性位移来描述其变形运动.ADAMS柔性模块中的柔性体是用离散化的若干个单元的有限个结点自由度来表示物体的无限多个自由度的.这些单元结点的弹性变形可近似地用少量模态的线性组合来表示. ADAMS提供了四种生成柔性体的方法,对于外形简单的构件,可以采用直接生成柔性件的方法,即拉伸模式；对于外形复杂的构件,可以采用先建刚性件, 再进行网格划分的模式, 即构件网格模式(Solid). 1) 拉伸法生成柔性体:首先要确定拉伸中心线,再定义截面半径、单元尺寸、材料属性等,最后定义好柔性体跟其它构件的连接点即外连点,就可以生成柔性体.模型生成柔性件的同时生成模态中性文件,该模态中性文件中包含了柔性件的质量、质心、转动惯量、频率、振型以及对载荷的参数因子等信息.将模型中原有的刚体件上的运动副修改在柔性件上,使柔性件与模型上的其它构件连接起来,同时删除无效的刚性件.这样可以使模型保持原有的自由度,从而实现柔性构件的运动仿真运算.
起重机的建模和仿真，如下图所示。 1）启动ADAMS 1. 运行ADAMS，选择create a new model; 2. modal name 中命名为lift_mecha; 3. 确认gravity 文本框中是earth normal (-global Y)，units文本框中是MKS；ok 4. 选择setting——working grid，在打开的参数设置中，设置size在X和Y方向均为20 m，spacing在X和Y方向均为1m；ok 5. 通过缩放按钮，使窗口显示所有栅格，单击F4打开坐标窗口。 2）建模 1. 查看左下角的坐标系为XY平面 2. 选择setting——icons下的new size图标单位为1 3. 在工具图标中，选择实体建模按钮中的box按钮 4. 设置实体参3.53.数；
On ground Length :12 Height:4 Depth:8 5. 鼠标点击屏幕上中心坐标处，建立基座部分 6. 继续box建立Mount座架部件，设置参数： New part Length :3 Height:3 Depth: 3.5 设置完毕，在基座右上角建立座架Mount部件 7. 左键点击立体视角按钮，查看模型，座架Mount不在基座中间，调整座架到基座中间部位： ①右键选择主工具箱中的position按钮图标中的move按钮
②在打开的参数设置对话框中选择Vector，Distance项中输入3m，实现Mount 移至基座中间位置 ③设置完毕，选择座架实体，移动方向箭头按Z轴方向，Distance项中输入2.25m，完成座架的移动 右键选择座架，在快捷菜单中选择rename，命名为Mount 8. 选择setting—working grid 打开栅格设置对话框，在set location中，选择pick 选择Mount.cm座架质心，并选择X轴和Y轴方向，选择完毕，栅格位于座架中心 选择主工具箱中的视角按钮，观察视图
基于ADAMS的玩具飞机的机构运动仿真 摘要：本文首先对目前市场上涉及到的机械玩具进行了一个简要的概括，然后选取一款玩具飞机的模型分析了它的运动规律，并进行测绘利用SolidWorks建立了其总体结构；对玩具飞机的关键部件—发条机构进行了简要介绍，在运动学分析的基础上，运用虚拟样机仿真软件Adams对玩具飞机进行了仿真。结果表明：玩具飞机的运动是稳定的，基本和实际运动状态一致。 关键词：玩具飞机；ADAMS；运动学分析 Dynamic simulation of toy aircraft based on ADAMS Abstract: Firstly，mechanical toys on the market at present involved in a brief summary,and then choose a toy airplane model to analyze the movement rules of it,and mapping of SolidWorks was utilized to establish the overall structure; the key part of the toy plane clockwork mechanism are introduced,on the basis of kinematics analysis last,the application of virtual prototype simulation software Adams simulation of the toy plane. The results show that: the toy plane movement is stable,consistent with the basic and the actual state of motion. Key words:toy aircraft;ADAMS;kinematics analysis 1 引言 中国是世界上最大的玩具制造国和出口国，全球70％的玩具是在我国境内制造的。在琳琅满目的玩具之中，靠发条驱动的纯机械玩具吸引着许多小孩子的眼球这类玩具用塑料做成，价格低廉，体积较小，节能环保，大多模拟某一种动物的动作这类机械玩具在设计方面采用了大量的机械机构，如连杆机构，齿轮机构，凸轮机构，不完全齿轮机构，槽轮机构等，很多玩具的设计思想十分巧妙"对这些商品玩具进行测绘、建模、装配并做仿真，这对玩具的研发和设计，都具有重要的参考价值[2]。 然而，对机械玩具进行仿真的相关研究在国内期刊上很少见到"中科院自动化研究所的张志刚等从仿生学的角度出发，按照一系列步骤，编制了机器鱼的设计与仿真软件，实现了由生物特征到机器鱼实现的过渡，方便了机器鱼的设计[1]。在对玩具市场进行一番调研后发现，一款玩具飞机设计非常巧妙，也很有代表性，这里主要以它为例来阐述玩具的运动机理和y运动学仿真中的一些关键技术。 2 玩具飞机的运动原理及仿真方案 玩具飞机的虚拟仿真研究过程中，零件之间存在着各种相对关系，为得到理想的结 果，首先需要对玩具进行拆卸，然后分析出其零件间的连接关系，测绘出其零件的尺寸， 完成装配，为仿真准备好模型数据。玩具飞机的整体图如下：
基于ADAMS的多杆冲压机构运动仿真分析 摘要：使用Adams软件可以对多杆机构进行建模和运动仿真分析，同时得出从动件的各类运动参数。本文建立了一个简化的齿轮多杆冲压机构的模型，进行了运动仿真，对执行机构的重要参数并进行了测量和分析，判断该机构的运动是否满足加工特性，为以后该类机构的设计工作积累经验。 关键词：运动仿真分析；齿轮多杆机构；Adams 1引言 连杆机构是许多机械上都广泛使用的运动机构。它的构件运动形式多样,如可实现转动、摆动、移动和平面或空间复杂运动,有着显著的优点如：运动副单位面积所受压力较小,且面接触便于润滑,故磨损减小;制造方便,易获得较高的精度和较大的机械效益等。故一般的锻压加工，冲压加工，插齿加工等都采用了多杆机构的设计。 本文分析的冲压机构在冲制零件时，冲床模具必须先以较大速度冲击样坯，然后以均匀速度进行挤压成型，模具快速将成品推出型腔，最后，模具以较快速度完成返回行程。图1为本文冲压机构简图。 图1 齿轮冲压机构简图 2冲压主运动机构及其工作原理 齿轮多杆机构的如图1所示，构件1、2为齿轮配合，齿轮1由电机驱动，连杆3连接大齿轮和4、5、6组成的曲柄滑块机构，当主动齿轮1转动时，从而实现滑块6（冲床模具）的直线往复运动。
3机构的建模与仿真 3.1 建模参数的确定 在简图1中，设原动件1匀速转动（m=2，z1=20，w=60r/min），齿轮 (2m=2,z2=45)，各杆件长度为l3=80mm，l4=150mm，l5=98mm。 3.2模型的建立 ①通过杆长条件，确立了初始位置的8个点的坐标，通过Adams中的Table Editor写入如图3.1 图3.1 初始位置各构件端点坐标 写入后的各端点建模如图3.2 图3.2 端点位置确定 ②在POINT_1和POINT_7处分别建立大小齿轮的模型 选择Main Toolbox中的圆柱模块，分别以分度圆直径40mm、90mm，
A d a m s运动仿真例子--起重机的建模和仿真
1起重机的建模和仿真，如下图所示。 1）启动ADAMS 1. 运行ADAMS，选择create a new model; 2. modal name 中命名为lift_mecha; 3. 确认gravity 文本框中是earth normal (-global Y)，units文本框中是MKS；ok 4. 选择setting——working grid，在打开的参数设置中，设置size在X和Y方向均为20 m，spacing在X和Y方向均为1m；ok 5. 通过缩放按钮，使窗口显示所有栅格，单击F4打开坐标窗口。 2）建模 1. 查看左下角的坐标系为XY平面 2. 选择setting——icons下的new size图标单位为1
3. 在工具图标中，选择实体建模按钮中的box按钮 4. 设置实体参数； On ground Length :12 Height:4 Depth:8 5. 鼠标点击屏幕上中心坐标处，建立基座部分 6. 继续box建立Mount座架部件，设置参数： New part Length :3 Height:3 Depth: 3.5 设置完毕，在基座右上角建立座架Mount部件 7. 左键点击立体视角按钮，查看模型，座架Mount不在基座中间，调整座架到基座中间部位：
①右键选择主工具箱中的position按钮图标中的move按钮 ②在打开的参数设置对话框中选择Vector，Distance项中输入3m，实现Mount 移至基座中间位置 ③设置完毕，选择座架实体，移动方向箭头按Z轴方向，Distance项中输入 2.25m，完成座架的移动 右键选择座架，在快捷菜单中选择rename，命名为Mount 8. 选择setting—working grid 打开栅格设置对话框，在set location中，选择pick 选择Mount.cm座架质心，并选择X轴和Y轴方向，选择完毕，栅格位于座架中心
挖掘机建模过程及运动仿真 完成如下挖掘机简化模型，并进行运动过程仿真及受力分析： 挖掘机总体结构图 1 建立挖掘机模型 1.1建立挖掘机底盘模型 运行adams ，建立新模型，设置工作网格大小为5000x2000，间隔为100mm 。 使用工具box 建立模型，length=4200，height=900，depth=2800，设置为on ground ； 再在box1左右两端建立box2和box3，length=1200，height=900，depth=1600，设置为on ground ；使用位置调整工具，调整box2和box3的位置在box1沿z 轴方向的中间，使用布尔运算工具从box1中减去box2和box3； 使用工具Cylinder 建立旋转支撑部分，length=200，radius=700，设置为add to part ，调整位置，使其位于box1中间。 使用fillet 工具将box1左右倒圆角，radius=450； 底盘模型建立完成，如图1-1所示 车身 底盘 动臂 斗杆液压缸 动臂液压缸 斗杆 铲斗 摆杆 下连杆 铲斗液压缸 上连杆
图1- 1挖掘机底盘 1.2建立车架模型 使用工具box建立模型，length=2400，height=300，depth=2200，设置为new part； 使用工具box建立动臂支架座，length=200，height=900，depth=500，设置为add to part； 使用工具box建立两个动臂液压缸支架座，length=200，height=300，depth=200，设置为add to part； 使用位置调整工具调整支架座的位置，使动臂支架与液压缸支架座x向间距500mm，两液压缸支架座z向间距700mm，；动臂支架位于两液压缸支架z向中间位置； 使用工具fillet对支架上侧倒圆角，radius=100； 使用工具marker，在各支架座圆弧圆心沿z轴中间位置建立marker点，液压缸支架上为marker16、marker16，动臂支架为marker14； 修改模型名称为chejia；模型完成如图1-2所示：
基于Adams的机器人仿真 xxxxxx.xx 摘要：机器人是高级整合控制论、机械电子、计算机、材料和仿生学技术的产物，用来协助或代替人类工作。机器人可用于生产制造业，可以替代人从事危险的工作。它在制造业、医学、农业、建筑业甚至军事等领域中均有重要用途，研究和开发一套机器人仿真系统是非常必要的。adams是虚拟样机领域非常优秀的软件，它能根据实际运动系统建造仿真虚拟样机，在物理样机建造之前分析出系统的工作性能，并能方便地改进和优化。本文简要分析了虚拟样机技术和机器人国内外发展的现状和趋势并提出阐述了研究意义。 关键词：机器人，虚拟样机，仿真，adams The Robot Based On Adams Simulation Wu Xiaoyong Wuhan Polytechnic University . Wuhan Abstract: the robot is advanced integration of cybernetics, machinery and electronics, computer, material and the product of bionics technology, used to assist or replace human work. The robot can be used in the production of manufacturing industry, can replace people engaged in dangerous job. It in manufacturing, medicine, agriculture, construction and even military, etc all have important USES, research and develop a set of robot simulation system is very necessary. Adams virtual prototype field is very good software, it can according to the actual motion system building simulation in virtual prototype, physical prototype was built before the analysis of system performance, and can easily improvement and optimization. This paper briefly analyzes the virtual prototype technology and the present situation of the development of robots at home and abroad and the trend and puts forward the significance of the research paper. Keywords: robot, virtual prototype, simulation, Adams 0.引言 机器人技术是近几十年来迅速发展起来的一门高技术，它综合了机械与精密机械、微电子与计算机、自动控制与驱动、传感与信息处理以及人工智能等多种学科的最新研究成果，是典型的机电一体化技术，是目前科技发展最活跃的领域之一。经济的发展与各行各业要求自动化程度的提高，推动着机器人技术的发展，出现了各种各样的机器人产品。机器人产品已经广泛应用于国民生产的各个领域，并正在给人类传统的生产模式带来革命性的变化，