第1章机电一体化系统仿真
参见：虚拟样机技术在磁悬浮精密定位平台中的机电一体化研究--硕士论文-导师王延风-作者卢志山-中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）
1.1意义
利用ADAMS和MATLAB进行联合仿真最大的好处在于，可以直接利用ADAMS的仿真模型，而不需要将其抽象出数学模型，从而更简单、也更准确（数学模型肯定不能完全的反映该模型）。
从而可以将控制模块和机械模块有机的整合到一起，进行联合仿真。
1.2导入外部模型文件（UG）
1.2.1Parasolid格式文件
UG和ADAMS／View都支持IGES，STEP，Parasolid这几种数据格式的输入和输出，但应用表明，以IGES格式和STEP格式输出时，耗时太多，效率低，而且出错信息多。因此UG采用了Parasolid核心实体造型技术。模型向ADAMS转化，不仅需要转化实体，还需要把模型的约束信息导出，以便导入到ADAMS中。此时需要用到UG的Motion模块。
首先，输出Parasolid实体。在UG环境下，选择文件（File）－输出（Export）－parasolid ，选择需要输出的实体，输入文件名（这里为port.x_t）和保存位置，点击OK，完成实体输出。
导出实体约束。在UG环境下选择应用（Application）－运动（Motion）。选择右侧导航栏的方案浏览器，右键菜单选择新方案（Creat），出现Scenario_1目录，右键菜单选择输出（Output）－Adams。输出文件Scenario_1.anl。更改文件后缀名为adm。
打开ADAMS/VIEW选择Import a file，先导入约束，选择Import a file，在File type中选择ADAMS/Slover Dataset，然后在File to read栏中选择前面导出的Scenario_1.adm。在Model to creat中填入需要建立的模型名。
按ok导入约束。接下来导入实体，在File type中选择parasolid，然后在File to read栏中选择前面导出的ort.x_t，然后在Model name中输入模型名字，如Part，点击OK，导入实体。这样就完成了UG模型向ADAMS的转化，但是由于两个软件是不同公司的产品，所以转化过程是一个“有缝连接”
正确导入的方式
需要注意的是，模型的名字应该使用最初建模的名字，即所有的模型都在该名字之下，否则将导致模型个部件不在同一个模型之下。
Parasolid导入ADAMS命名问题
当发现导入模型后，如果显示no model，可能是这个问题导致。另外，也可能是视图显示的问题，可以使用缩放或Ctrl+F显示出来。
由于ADAMS对名字要求比较严格，如果不符合，将导致模型导入不成功。可在Model Name处右键，然后利用ADAMS的自动创建名字即可。
而且，可以在自动创建的名字上进行修改，如图所示。
模态分析
WARNING: QR: The eigen solution produced one or more defective eigen values. For these eigen values generalized eigen vectors will be used in the solution. This generally indicates a problem with the model (zero stiffness, free body, invalid constraint).
1.2.2导入ADAMS的两种方式
介绍一下如何把UG模型导入ADAMS，这里有几种方法：
第一种，在UG里导出PARASOLID格式，(因为ADAMS核心即是PARASOLID)EXPORT-PARASOLID，选V12~17版，注意存的时候存成*.XMT_TXT.在ADAMS中导入即可了。
第二种，(1) 在UG-MOTION里，file-export-adams，对话框中，输入
文件名，GEOMETORY FORMATE选PAROSOLIDE，OK，输出目录里就有两个文件，一个是*.ANL，一个是*.XMT_TXT,把ANL那个文件改名成*.ADM；(2) 然后在ADAMS里把两个文件分两次导入就行了,注意放到同一个MODEL里
1.2.3UG导入adams后的坐标系问题
1.3参数设置
1.3.1力或力矩的加载
添加运动副后，一般还存在几个自由度。这个时候，剩余自由可以通过添加驱动约束来进行。如果添加的是运动Motion，则就是运动学分析，如果添加的是力或者是力矩就是动力学分析。
1.3.2力矩加载
电机力矩加载位置
应加载到质心处?
对于刚性体来说，加到什么位置并没有太多区别；
而对于柔性体来说，有一定的区别，需要认真考虑；
1.4确定ADAMS的输入和输出
1.4.1新建状态变量并设置
状态变量（State Variable）可以理解为是一个Buffer（缓冲器），它用来向MATLAB传送、接受信息。
当为对象量如：力矩（Torque）、力（Force）等，可以先新建一个状态变量VARIABLE_X，然后将其赋值给对象量Torque=VARVAL(VARIABLE_X)。一般通过Adams的函数进行赋值，如VARVAL、VZ等。（20.0d * time，一般motion所默认值）。
如果，状态变量为模型中没有的量，则需要在新建的时候，同时创建。如下图所示。利用Function Builder进行任意的编辑，即可得到所需状态变量。
WARNING: MOTION MACHINE.MOTION_XAxis has been declared to depend on the VARVAL function.Motions should only be functions of TIME.
如何删除状态变量
1.4.2设置输入输出变量
在ADAMS/Control中定义输出、输入变量Plant input、Plant Output，并将以上状态变量赋值给输入、输出变量，从而通过ADAMS/Control模块同其他控制程序相连接。建立它们后，就可以在Control/Plant Export中找到它们。
1.4.3导出模块
设置完成后，ADAMS/Control将输入、输出信息保存到.m文件中，同时产生一个ADAMS/View命令文件（.cmd）和一个ADAMS/Solve命令文件（.adm），供联合仿真分析使用。
1.5静力学、运动学的验证
1.5.1运动学分析
一般在模型构建完成之后，即几何模型以及运动副添加之后，应在每个自由度处添加一个Motion，从而进行运动学的验证。
1.5.2静力学的验证
静力学分析能保证一个机构可以承受一定的稳定载荷。
将所有的力矩设置为零，从而进行静力学的验证。
1.6模态分析Vibration
固定自由度
首先，将所有的自由度进行固定。主要是电机的自由度的固定。
模态的阶数
对于刚体而言，有多少个自由度，就有多少阶模态。
问题
固定与合并的区别
固定后模态分析的时候，还是会振动。
受迫振动
清除所有与Vibration有关的内容
参见帮助文件：Macro for Removing Vibration Objects
1.7MATLAB调用
将以上生成的.m文件拖入到MatlAB中，就会显示：
%%% INFO : ADAMS plant actuators names :
1 VARIABLE_TorqueIn
%%% INFO : ADAMS plant sensors names :
1 VARIABLE_PositionOut
但不建议采用以上方法。
采用修改路径来打开：
1.7.1创建模块图
然后，在MATLAB命令空间中输入：adams_sys，则可以将以上的ADAMS模块导入，并显示。
S-Function：代表非线性Adams模型；
Adams_sub：包含了S-Function，而且产生了几个有用的MATLAB变量，如下图所示；（当模型为线性的，则State-Space将替代S-Function）State-Space：代表了一个线性化的Adams模型；
Adams_sub模块的结构图
我们根据需求从三个中选取Adams_sub模块，组建方框图。（即：新建一个空白文件，将Adams_sub模块拖入，然后添加其他控制模块即可）问题
如果出现不能保存仿真文件时，可以采用新建或者另存的方式。因为adams_sys与系统名有冲突。
1.7.2仿真参数设置
仿真前，要设置仿真参数、仿真时间、仿真分析模式、动画显示模式等。
在ADAMS_SUB框中双击红色的Mechanical Dynamic模块，即弹出Mechanical Dynamics模块参数设置对话框
1）在仿真分析模式（Simulation mode）栏，选择discrete参数。仿真分析模式定义了ADAMS程序求解机械系统方程的方式，以及控制程序求解控制方程的方式。
2）在动画显示（Animation mode）栏，选择interactive参数。动画显示决定了ADAMS/VIEW中动态显示跟踪仿真结果的方式。
3）在初始化方式（Initialization mode）栏，选择automatic。
另外再设置仿真时间等
仿真方法参数
离散方式分别定义ADAMS程序的机械系统求解方程，以及控制程序的控制系统求解方程。而连续方式定义控制程序中的机械系统求解方程和控制系统求解方程。
对于大多数联合仿真分析，离散方式通常是比较有效的联合仿真方式。同连续方式相比，离散方式分析速度快，并且能够适应于非常复杂的样机模型。但如果控制系统的分析结果会对ADAMS的机械系统产生很多的耦合影响的时候，应该采用连续方式进行联合仿真。例如，当样机必须采用非常小的步长进行联合仿真时，采用连续方式可能更合适。
为了能够维持正常的机械系统动力学仿真分析，在离散分析方式下，对机械系统的采样频率应该5倍于机械系统有影响的最高频率。如步长不能达到机械系统最高设计频率的5倍，应该改用连续方式进行联合仿真分析。可以利用ADAMS/Linear模块确定机械系统最高设计频率。
1.7.3仿真分析
这些设置完之后就可以点击start，开始进行机电系统联合仿真分析。程序将显示一个新的ADAMS/View窗口，显示仿真分析结果。同时，还显示一个窗口，用以显示联合仿真分析过程中的各种数据。如下图所示：
利用ADAMS/Controls程序的交互式对话功能，可以调用后处理模块ADAMS/PostProcessor，可以更仔细的观察和监控ADAMS/View中的样机图形，在这个模块中还可以绘制出仿真分析结果曲线，以便能够全面地了解当前的仿真结果
1.8常见问题
仿真参数的设置
步长过大可能导致以下问题。可采用增大step，减小end time。
WARNING: The corrector has not converged after 6 attempts. No. of iterations = 10.
网上查询：有人认为是计算中雅可比矩阵出现奇异，无法迭代！解决方法考虑为：
更换积分方法；
变换积分步长；
设置出错误差；
也可能是模型中存在问题，在五联动机床的实例中，曾出现缺少一个铰接副，导致以上问题。
勤保存
每步进行保存。
第2章柔性连接的添加
2.1Bushing——轴套力[1]
可以用于固定、移动结合部的连接。其中移动结合部的连接可以通过将某一个方向的刚度设为0即可。
2.2Contact——接触[1]
第3章仿真控制及数据的采集
3.1Adams仿真控制设置——精度问题
在装配、静态分析、运动分析、动力学分析中，均使用到插值方法求解方程，在插值求解的过程中，需要制定允许的误差。误差过大会导致仿真分析失败或出现错误的仿真结果。但另一方面，过高的精度会导致仿真分析的时间和成本大大增加。
Adams/view设置了默认的插值误差，如下所示：
表仿真求解精度设置
上表中的默认精度对应的就是Solver Setting中的Error中的误差精度，如下图所示：
3.1.1仿真控制设置的主要方式，有如下两个方面：
注：点击上图中的Simulation setting也可以进入下图。
3.1.2仿真求解设置
Solver Settings – Dynamic
动力学分析的控制参数设置
(1)Integrator积分方法
在动力学分析中，需要使用数值分析法进行求解微分方程和代数方程。ADAMS/Solver提供了四种积分方法。3种为刚性：Gear法（GSTIFF）、改进Gear法（WSTIFF）和DASSL法（DSTIFF），1种为柔性积分法ABAM 法。刚性数字积分法使用隐含的向后差分方法求解微分和代数方程，而柔性数字积分法先采用坐标分隔方法从微分和代数方程获得普通微分方程，然后用显式求解微分方程。
(2)积分步长控制
HMin表示为满足精度可以采用的最小步长，默认为最大步长的10-6倍；
Hmax允许积分过程中采用的最大步长，默认为指定的输出步
Hinit开始分析的第一步积分步长。默认问哦最大步长的0.05倍；
(3)积分阶数Integrator Order——Kmax
选择积分使用的最大多项式阶数；积分器控制积分的阶数和步长大小进而控制了每一步的当时的积分误差在制定的精度误差范围之内。
(4)迭代次数Iterator number——Maxit
设置最大的迭代次数，如果迭代运算达到设置的最大迭代次数仍没有达到精度，则程序停止分析。
一般，maxit的值不要大于10。因为迭代次数增加会增加误差。
ADAMS 使用常见问题 1、ADAMS中的单位的问题 开始的时候需要为模型设置单位。在所有的预置单位系统中,时间单位就是秒,角度就是度。可设置: MMKS--设置长度为毫米,质量为千克,力为牛顿。 MKS—设置长度为米,质量为千克,力为牛顿。 CGS—设置长度为厘米,质量为克,力为达因。 IPS—设置长度为英寸,质量为斯勒格(slug),力为磅。 2、如何永久改变ADAMS的启动路径？ 在ADAMS启动后,每次更改路径很费时,我们习惯将自己的文件存在某一文件夹下;事实上,在Adams的快捷方式上右击鼠标,选属性,再在起始位置上输入您想要得路径就可以了。 3、关于ADAMS的坐标系的问题。 当第一次启动ADAMs/View时,在窗口的左下角显示了一个三视坐标轴。该坐标轴为模型数据库的全局坐标系。缺省情况下,ADAMS/View用笛卡儿坐标系作为全局坐标系。ADAMS/View将全局坐标系固定在地面上。 当创建零件时,ADAMS/View给每个零件分配一个坐标系,也就就是局部坐标系。零件的局部坐标系随着零件一起移动。局部坐标系可以方便地定义物体的位置,ADAMS/View也可返回如零件的位置——零件局部坐标系相对于全局坐标系的位移的仿真结果。局部坐标系使得对物体上的几何体与点的描述比较方便。物体坐标系不太容易理解。您可以自己建一个ｐａｒｔ,通过移动它的位置来体会。 4、关于物体的位置与方向的修改 可以有两种途径修改物体的位置与方向,一种就是修改物体的局部坐标系的位置,也就就是通过ＭＯＤＩＦＹ物体的ｐｏｓｉｔｉｏｎ属性;令一种方法就就是修改物体在局部坐标系中的位置,可以通过修改控制物体的关键点来实现。我感觉这两种方法的结果就是不同的,但就是对于仿真过程来说,物体的位置就就是质心的位置,所以对于仿真就是一样的。 5、关于ADAMS中方向的描述。 对于初学的人来说,方向的描述不太容易理解。之前我们都就是用方向余弦之类的量来描述方向的。在ADAMS中,为了求解方程就是计算的方便,使用欧拉角来描述方向。就就是用绕坐标轴转过的角度来定义。旋转的旋转轴可以自己定义,默认使用313,也就就是先绕ｚ轴,再绕ｘ轴,再绕ｚ轴。 6、Marker点与Pointer点区别 Marker:具有方向性, 大部分情況都就是伴随物件自动产生的,而 Point不具有方向性, 都就是用户自己建立的;Marker点可以用来定义构件的几何形状与方向,定义约束与运动的方向等,而Point点常用来作为参数化的参考点,若构件与参考点相连,当修改参考点的位置时,其所关联的物体也会一起移动或改变。
13柔性体介绍 (253) 13.1柔性体引入ADAMS建模 (253) 13.1.1打开原有的X5后悬架模板 (253) 13.1.2将小连杆的模态中性文件导入ADAMS (254) 13.2利用Hyper Mesh及Motion View软件来生成模态中性文件MNF (256) 13.2.1创建小连接杆的CAD模型 (256) 13.2.2将iges格式文件导入到Hyper Mesh划分网格 (257) 13.2.3创建材料 (268) 13.2.4创建刚性单元 (273) 13.2.5给刚性中心节点编号 (282) 13.2.6导出nastran模板格式文件 (283) 13.2.7创建h3d文件及MNF文件 (284) 252
《柔性体篇》 13柔性体介绍 在模型中引入柔性体可以提高仿真的精度。柔性体可采用模态中性文件（MNF）来描述。该文件是一个二进制文件，包含了以下信息： 几何信息（结点位置及其连接）； 结点质量和惯量； 模态； 模态质量和模态刚度。 可以利用ANSYS、NASTRAN、ABAQUS等限元软件包进行分析并将结果写成模态中性文件，输入到ADAMS/View或ADAMS/Car中，建立相应零件的柔性体。 13.1柔性体引入ADAMS建模 在模型中引入柔性体首先要在ADAMS/Car中读入模态中性文件，然后ADAMS/Car会创建必要的几何实体用以显示柔性体。然后在模型中与其它刚体部件之间施加约束。本教程以后悬架的小连接板为例。 13.1.1打开原有的X5后悬架模板 253
13.1.2将小连杆的模态中性文件导入ADAMS 在ADAMS/Car中读入模态中性文件的过程如下： Parts>Flexible Body>New 1）从Build菜单中选择 设定对话框如下，在Left Modal Neutral File和Right Modal Neutral File里右击鼠标选择自己已经创建好的MNF文件，点击OK。 254
ADAMS 分析实例-定轴轮系和行星轮系传动模拟 有一对外啮合渐开线直齿圆柱体齿轮传动.已知ο20,4,25,5021====αmm m z z ，两个齿轮的厚度都是 50mm 。 ⒈ 启动ADAMS 双击桌面上ADAMS/View 的快捷图标,打开ADAMS/View 。在欢迎对话框中选择“Create a new model ”，在模型名 称（Model name ）栏中输入：dingzhouluenxi ；在重力名称（Gravity ）栏中选择“Earth Normal (-Global Y)”；在单位名称（Units ）栏中选择“MMKS –mm,kg,N,s,deg ”。如图1-1所示。 图1-1 欢迎对话框 ⒉ 设置工作环境 对于这个模型，网格间距需要设置成更高的精度以满足要求。在ADAMS/View 菜单栏中，选择设置（Setting ）下拉菜单中的工作网格（Working Grid ）命令。系统弹出设置工作网格对话框，将网格的尺寸(Size )中的X 和Y 分别设置成750mm 和500mm ，间距（Spacing ）中的X 和Y 都设置成50mm 。然后点击“OK ”确定。如图2-1所表示。 用鼠标左键点击选择（Select ）图标，控制面板出现在工 具箱中。 用鼠标左键点击动态放大（Dynamic Zoom ）图标，在 模型窗口中，点击鼠标左键并按住不放，移动鼠标进行放大或缩小。 ⒊创建齿轮 在ADAMS/View 零件库中选择圆柱体 (Cylinder )图标 ，参数选择为“New Part ”，长度（Length ）选择50mm （齿轮的厚度），半径 （ Radius ） 选 择 100mm （1002 5042z m 1=?=?） 。如图3-1所示。 图 2-1 设 置工作网格对话框 图3-1设置圆柱体选项 在ADAMS/View 工作窗口中先用鼠标任意左键选择点（0，0，0）mm ，然后选择点（0，50，0）。则一个圆柱体（PART_2）创建出来。如图3-2所示。 图3-2 创建圆柱体(齿轮) 在ADAMS/View 中位置/方向库中选择位置旋转（Position: Rotate …）图标，在角度(Angle )一栏中输入 90，表示将对象旋转90度。如图3-3所示。 在ADAMS/View 窗口中用鼠标左键选择圆柱体，将出来一个白 色箭头，移动光标，使白色箭头的位置和指向如图3-4所示。 然后点击鼠标左键，旋转后的圆柱体如图3-5所示。
第10章 ADAMS参数化建模及优化设计
本章将通过一个具体的工程实例，介绍ADAMS/View的参数化建模以及ADAMS/View 提供的3种类型的参数化分析方法：设计研究(Design study)、试验设计(Design of Experiments, DOE)和优化分析(Optimization)。其中DOE是通过ADAMS/Insight来完成，设计研究和优化分析在ADAMS/View中完成。通过本章学习，可以初步了解ADAMS参数化建模和优化的功能。 10.1 ADAMS参数化建模简介 ADAMS提供了强大的参数化建模功能。在建立模型时，根据分析需要，确定相关的关键变量，并将这些关键变量设置为可以改变的设计变量。在分析时，只需要改变这些设计变量值的大小，虚拟样机模型自动得到更新。如果，需要仿真根据事先确定好的参数进行，可以由程序预先设置好一系列可变的参数，ADAMS自动进行系列仿真，以便于观察不同参数值下样机性能的变化。 进行参数化建模时，确定好影响样机性能的关键输入值后，ADAMS/View提供了4种参数化的方法： （1）参数化点坐标在建模过程中，点坐标用于几何形体、约束点位置和驱动的位置。点坐标参数化时，修改点坐标值，与参数化点相关联的对象都得以自动修改。 （2）使用设计变量通过使用设计变量，可以方便的修改模型中的已被设置为设计变量的对象。例如，我们可以将连杆的长度或弹簧的刚度设置为设计变量。当设计变量的参数值发生改变时，与设计变量相关联的对象的属性也得到更新。 （3）参数化运动方式通过参数化运动方式，可以方便的指定模型的运动方式和轨迹。 （4）使用参数表达式使用参数表达式是模型参数化的最基本的一种参数化途径。当以上三种方法不能表达对象间的复杂关系时，可以通过参数表达式来进行参数化。 参数化的模型可以使用户方便的修改模型而不用考虑模型内部之间的关联变动，而且可以达到对模型优化的目的。参数化机制是ADAMS中重要的机制。 10.2 ADAMS参数化分析简介 参数化分析有利于了解各设计变量对样机性能的影响。在参数化分析过程中，根据参数化建模时建立的设计变量，采用不同的参数值，进行一系列的仿真。然后根据返回的分析结果进行参数化分析，得出一个或多个参数变化对样机性能的影响。再进一步对各种参数进行优化分析，得出最优化的样机。ADAMS/View提供的3种类型的参数化分析方法包括：设计研究(Design study)、试验设计(Design of Experiments, DOE)和优化分析(Optimization)。 10.2.1 设计研究(Design study) 在建立好参数化模型后，当取不同的设计变量，或者当设计变量值的大小发生改变时，仿真过程中，样机的性能将会发生变化。而样机的性能怎样变化，这是设计研究主要考虑的内容。在设计研究过程中，设计变量按照一定的规则在一定的范围内进行取值。根据设计变
第11章ADAMS二次开发及实例 ADAMS具有很强的二次开发功能，包括ADAMS/View界面的用户化设计，利用cmd语言实现自动建模和仿真控制，通过编制用户子程序满足用户的某些特定需求，甚至可以拓展ADAMS的功能。 本章主要介绍如何定制用户化界面、宏命令的用法和条件循环命令的用法，以及综合以上功能的应用实例。由于用户子程序的主要内容已在第9章进行了详细介绍，因此本章只对所涉及到的用户子程序编译联接操作过程进行简单介绍。 11.1 定制用户界面 ADAMS/View的界面对象都是以层次结构存储在模型数据库中，类似于零件模型的层次结构。所有定制的界面对象都存储在名为GUI的数据库中，该数据库可以很方便地管理所有的标准界面对象。如图11-1所示。
图11-1 界面对象的层次结构 最上层的界面对象是窗口和对话框。如果主要建模窗口起名为main的话,其数据库全名应为.gui.main。 尽管窗口和对话框看起来很相似，但它们却是很不相同的。窗口通常是在用户工作的时候在屏幕上停留一段时间，而对话框通常是在用户输入数据或是进行访问控制时才会出现。窗口有工具条和菜单栏，窗口和对话框也包含其他的界面对象如按钮，标签等等。 大多数用户化操作涉及到创建对话框或者修改标准对话框。但若不用创建一个完整的用户化界面时，则通常只用修改菜单条和工具栏。
ADAMS所包含界面对象属性如表11-1所示。
在大多数情况下，用户定制界面是指制作用户自己的菜单和对话框。
通常可使用菜单编辑器和对话框编辑器来定制界面，通过它们可以很快地访问并改变大多数界面对象和功能。下面就这两方面的内容作简单介绍。11.1.1 定制菜单 1。菜单编辑器 通过以下菜单路径可以调出菜单编辑器窗口： Main menu＝＝》Tools＝＝》Menu＝＝》Modify…… 菜单编辑器窗口如图11-2所示： 图11-2 菜单编辑窗口 在菜单编辑器窗口中显示的是ADAMS菜单文件，菜单文件是按照一定的语法书写的解释性程序文件，在默认情况下，菜单编辑器窗口里显示的是描述ADAMS标准菜单的菜单文件，通过按照一定的语法规则修改该菜
ADAMS中的函数_New
ADAMS中的函数
ADAMS/View中系统提供的数 学函数大致分类介绍如下。（1）基本数学函数 ABS(x) 数字表达式x的绝对值 DIM(x1，x2) x1>x2时x1与x2之间的差值，x1<x2时返回0 EXP(x) 数字表达式x的指数值 LOG(x) 数字表达式x的自然对数值LOG10(x) 数字表达式x的以10为底的对数值 MAG(x，y，z) 向量[x，y，z]求模 MOD(x1，x2) 数字表达式x1对另一个数字表达式x2取余数 RAND(x) 返回0到1之间的随机数SIGN(x1，x2) 符号函数，当x2>0时返回ABS(x)，当x2<0时返回－ABS(x) SQRT(x) 数字表达式x的平方根值（2）三角函数 SIN(x) 数字表达式x的正弦值SINH(x) 数字表达式x的双曲正弦值COS(x) 数字表达式x的余弦值COSH(x) 数字表达式x的双曲余弦值TAN(x) 数字表达式x的正切值TANH(x) 数字表达式x的双曲正切值ASIN(x) 数字表达式x的反正弦值ACOS(x) 数字表达式x的反余弦值
ATAN(x) 数字表达式x的反正切值ATAN2(x1，x2) 两个数字表达式x1，x2的四象限反正切值 （3）取整函数 INT(x) 数字表达式x取整 AINT(x) 数字表达式x向绝对值小的方向取整 ANINT(x) 数字表达式x向绝对值大的方向取整 CEIL(x) 数字表达式x向正无穷的方向取整 FLOOR(x) 数字表达式x向负无穷的方向取整 NINT(x) 最接近数字表达式x的整数值RTOI(x) 返回数字表达式x的整数部分 位置/方向函数位置/方向函数用于根据不同输入变量计算有关位置或方向的参数。ADAMS/View中系统提供的位置/方向函数分类介绍如下。（1）位置函数 LOC_ALONG_LINE 返回两点连线上与第一点距离为指定值的点 LOC_CYLINDRICAL 将圆柱坐标系下坐标值转化为笛卡儿坐标系下坐标值LOC_FRAME_MIRROR 返回指定点关于指定坐标系下平面的对称点 LOC_GLOBAL 返回参考坐标系下的点在全局坐标系下的坐标值
1.step可能是最常用的: step(time,0,0,1,50)+ step(time,4,0,6,-100)+ step(tme,9,0,10,50) 函数原形STEP(A,x1,h1,x2,h2) 解释：由数组A的x值，生成区间（x1，h1）至（x2，h2）之间的阶梯曲线，返回y值的数据。 举个常用的例子。 比如STEP(time,1,0,2,100) time在adams中是个递增的变量，相当于一个数组。那么step的返回值就是随着time变化的值。 这个例子将表示在time从（1，2）的过程中，返回值将从0，100。看看例子，两个小球，一个使用step 函数设置了位移，另外一个是参考。当然，这个变化过程，adams使用了缓和的图形，从其位移图中可以看出来。step既然是个返回值，就可以使用加减法了。如上例，如果设置下面的小球的位移如下：STEP(time,1,0,2,100)+step(time,2,0,3,400)+step(time,3,0,4,-200) 2.以前用过碰撞函数，有单向和双向函数的区分，其中系统的球面等碰撞为其特例！ IMPACT (Displacement Variable, Velocity Variable, Trigger for Displacement Variable, Stiffness Coefficient, Stiffness Force Exponent, Damping Coefficient, Damping Ramp-up Distance) BISTOP (Displacement Variable, Velocity Variable, Low Trigger for Displacement Variable, High Trigger for Displacement Variable, Stiffness Coefficient, Stiffness Force Exponent, Damping Coefficient, Damping Ramp-up Distance) 3.if函数 这个函数最好不要使用，他的使用会带来突变，会使运算的时候不收敛。不过应急的时候还是可以一用。 if(time-1:1,0,if(time-2:0,-1,-1)) IF(Expression1: Expression2, Expression3, Expression4) adams要计算Expression1的值： 如果他的值小于0，则执行Expression2语句，如果Expression1的值等于0，则执行Expression3语句，如果Expression1的值大于0，则执行Expression4语句 我得if语句的意思是：如果时间小于1的时候，加速度为1，如果时间为1，加速度为0，如果时间大于1小于2，则加速度为0，如果时间大于、等于2则，加速度为-1 4. 我得一个想法 就是利用sign函数构造 比较常用的是给机构加上一个与运动方向相反的作用力等等可以先测量施加力对象的运动速度，然后利用速度的变化，插入measure到sign函数里面就可以获得与运动方向相反的作用力
牵引制动系统性能的问题 机车车辆的牵引制动性能是关系到车辆运行安全与否的一个重要因素。机车车辆的牵引制动系统的牵引制动性能除了要考虑牵引电机、传动系统、制动系统之外，还要考虑轮轨接触的影响。通过MSC.ADAMS/Rail可以对机车车辆的牵引制动性能进行精确的仿真。利用ADAMS/Rail的模板建模方式可以很方便的建立牵引制动系统的模板，然后建立牵引制动子系统，再与转向架和车体等其它子系统组装成整车模型。在ADAMS/Rail中可以定义轮轨之间非线性的摩擦特性，随着蠕滑率的变化而变化的摩擦系数是进行牵引或制动性能分析至关重要的特性。同时，还可以定义随着轨道长度方向变化的摩擦系数，这样可以分析钢轨表面干燥/潮湿的影响。下面是这方面的应用实例。 实例1：Voith Turbo是德国铁道车辆传动系统的一级供应商，主要开发、制造并组装机械、液压及电动系统。他们提供铁道动车的驱动系统，可使机械系统运转更有效，使车辆运营速度更高，更舒适，并节省能源，减少噪音。（摘自：https://www.doczj.com/doc/d6581989.html,） Voith Turbo公司的分析部门需要研究驱动系统和动车系统之间在牵引或制动时的相互耦合作用，如在牵引／制动时的轴系的谐振问题。ADAMS/Rail、ADAMS/Flex、ADAMS/Exchange使得Voith Turbo实现了在其产品开发流程内虚拟产品开发的技术。ADAMS/Rail的模版建模方式使得Voith Turbo能够将其建立的驱动系统模型与其他的供应商提供的车辆模型（包括转向架和车身子系统）联合起来建立一个包含驱动系统的整车模型，非常容易测试配臵不同驱动系统的车辆的动力学性能。其意义在于可以对驱动系统的谐振和稳定性进行研究，并进行优化，以使驱动系统的悬挂装臵所受的冲击加速度不超过许可的范围。 上图所示为考虑传动系统的整车模型在通过湿滑轨面启动时牵引电机的输出扭矩随着仿真时间的变化过程，通过仿真发现了由于轨面的湿滑而导致输出扭矩的振动现象，这一现象是由于机车经过湿滑轨面时产生了打滑现象，引起了传动系统的扭振，所以电机的输出扭矩出现了上下的波动。
英文资料翻译：ADAMS/View 使用入门
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https://www.doczj.com/doc/d6581989.html,
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弹簧挂锁设计问题介绍 1 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 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 16 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 第一章
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═════════════════════════════════════════════════════ ADAMS/View 使用入门练习 i
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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 34 给滑动条赋予命令 35 测试对话框 36 存储对话框 36 修改手柄力值 36 结束语 37 第五章
═════════════════════════════════════════════════════ ADAMS/View 使用入门练习 ii
在定义接触力时Normal Force有两个选项： 1、Restitution（Define a restitution-based contact）； 2、Impact（Define an impact contact） 第二个选项就是利用IMPACT函数，它能方便地表达那种间歇碰撞力 （即达到某一位移值才激发的碰撞力）。 它的参数意义及力学基础： One-sided Impact (IMPACT) 1、理解：用只抗压缩的非线性的弹簧阻尼方法近似计算出单边碰撞力。 2、格式：IMPACT (Displacement Variable, Velocity Variable, Trigger for Displacement Variable, Stiffness Coefficient, Stiffness Force Exponent, Damping Coefficient, Damping Ramp-up Distance) 3、参数说明： Displacement Variable 实时位移变量值，通过DX、DY、DZ、DM等函数实时测量。 Velocity Variable 实时速度变量值，通过VX、VY、VZ、VM等函数实时测量。 Trigger for Displacement Variable 激发碰撞力的位移测量值。 Stiffness Coefficient or K 刚度系统。 Stiffness Force Exponent 非线性弹簧力指数。 Damping Coefficient or C 阻尼系数。
Damping Ramp-up Distance 当碰撞力被激发阻尼逐渐增大的位移值。 4、Impact函数的力学基理： IMPACT函数值由自变量值决定其有无： IMPACT = Off if s > so On if s <=so IMPACT函数的数学计算公式为: MAX {0, K(so - s)**e - Cv *STEP (s, so- d, 1, so ,0)} 参数说明： s ——位移变量 v ——速度变量 so——碰撞力的激发位移值 K ——刚度系数 C ——阻尼系数 D——阻尼逐渐增大的位移值
英文资料翻译：MSC.ADAMS/View使用入门 MSC.ADAMS/View 使用入门练习 欢迎浏览MSC.Software的网址 美国总部：https://www.doczj.com/doc/d6581989.html, 中国办事处：https://www.doczj.com/doc/d6581989.html,
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
1.问题描述 研究太阳能板展开前和卫星或火箭分离前卫星的运行。研究其发射振动环境及其对卫星各部件的影响。 2.待解决的问题 在发射过程中，运载火箭给敏感部分航天器部件以高载荷。每个航天器部件和子系统必学设计成能够承受这些高载荷。这就会带来附加的质量，花费高、降低整体性能。 更好的选择是设计运载火箭适配器（launch vehicle adapter）结构。 这部分，将设计一个（launch vehicle adapter）的隔离mount，以在有效频率范围降低发射震动传到敏感部件的部分。关心的敏感部件在太阳能板上，对70-100HZ的输入很敏感，尤其是垂直于板方向的。 三个bushings将launch vehicle adapter和火箭连接起来。Bushing的刚度和阻尼影响70-100HZ范围传递的震动载荷。所以设计问题如下： 找到运载火箭适配器系统理想刚度和阻尼从而达到以下目的： 传到航天器的垂直加速度不被放大； 70-100HZ传递的水平加速度最小。 3.将要学习的 Step1——build：在adams中已存在的模型上添加输入通道和振动执行器来时系统振动，添加输出通道测量响应。 Step2——test:定义输入范围并运行一个振动分析来获得自由和强迫振动响应。 Step3——review：对自由振动观察模态振型和瞬态响应，对强迫振动，观察整体响应动画，传递函数。 Step4——improve：在横向添加力并检查传递加速度，改变bushing的刚度阻尼并将结果作比较。添加频域测量供后续设计研究和优化使用。 需创建的东西：振动执行器、输入通道、输出通道 完全非线性模型 打开模型在install dir/vibration/examples/tutorial satellite 文件夹下可将其复制到工作木录。 加载Adams/vibration模块：Tools/ plugin Manager. 仿真卫星模型：仿真看其是否工作正常，仿真之前关掉重力，这个仿真太阳能板在太空中的位置。 关掉重力：Settings——Gravity ； 仿真：tool面板——simulation ，设置仿真时间是15s，步长为500；点击，将停在仿真后mode 返回最初的模型状态：点击，把重力打开，这时模型回到振动分析准确的发射状态。 创建输入通道：payload adapter中心创建两个输入通道（全局x和y方向）并为其创建振动执行器。 输入通道给系统提供通道，可以用来：plot频率响应，使用振动执行器 （加载力、位移、速度、加速度）驱动系统。 当以PSD形式输入时一个典型的设计可能需要输入加速度水平是g2/Hz， 我们将采用一个等效力normalized to a value of 1的输入，因为我们只对 不同频率的相对加速度感兴趣。
一.ADAMS软件简介 (2) 1.1ADAMS软件概述 (2) 1.2用户界面模块（ADAMS/View） (3) 1.3求解器模块（ADAMS/Solver） (5) 1.4后处理模块（ADAMS/PostProcessor） (6) 1.5控制模块（ADAMS/Controls） (8) 二.典型机器人虚拟实验 (9) 2.1串联机器人 (9) 2.1.1 运动学分析 (9) 2.1.2 动力学分析 (14) 2.1.3 轨迹规划 (17) 2.1.4 基于ADAMS和MATLAB的联合运动控制 (22)
一.ADAMS软件简介 虚拟样机仿真分析软件ADAMS（Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems）是对机械系统的运动学与动力学进行仿真的商用软件，由美国MDI （Mechnical Dynamics Inc.）开发，在经历了12个版本后，被美国MSC公司收购。ADAMS集建模、计算和后处理于一体，ADAMS有许多个模块组成，基本模块是View模块和Postprocess模块，通常的机械系统都可以用这两个模块来完成，另外在ADAMS中还针对专业领域而单独开发的一些专用模块和嵌入模块，例如专业模块包括汽车模块ADAMS/Car、发动机模块ADAMS/Engine、火车模块 ADAMS/Rail、飞机模块ADAMS/Aircraft等；嵌入模块如振动模块 ADAMS/Vibration、耐久性模块ADAMS/Durability、液压模块ADAMS/Hydraulic、控制模块ADAMS/Control和柔性体模块ADAMS/AutoFlex等[3]。 1.1ADAMS软件概述 ADAMS是以计算多体系统动力学（Computational Dynamics of Multibody Systems）为基础，包含多个专业模块和专业领域的虚拟样机开发系统软件，利用它可以建立复杂机械系统的运动学和动力学模型，其模型可以是刚体的，也可以是柔性体，以及刚柔混合体模型。如果在产品的概念设计阶段就采取ADAMS进行辅助分析，就可以在建造真实的物理样机之前，对产品进行各种性能测试，达到缩短开发周期、降低开发成本的目的。 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（Mechnical Dynamics Inc.）开发的虚
第3章添加约束 ∑本章主要内容 (1)定义运动副 (2)创建运动副 (3)添加驱动 ∑本章重点 (1)定义运动副 (2)创建运动副 一个系统通常由多个构件组成，各个构件之间通常存在某些约束关系，即一个构件限制另一个构件的运动，这种约束关系成为运动副或铰链。要模拟系统真实的运动情况，需要根据实际情况抽象出相应的运动副，并在构件之间定义运动副，并在构件间定义运动副。要使系统运动起来，需要在运动副上添加驱动和载荷，以及在构件之间施加载荷。驱动的本质也是一种约束，只不过这种约束是约束两个构件按照确定的规律运动，而运动副约束两个构件的运动规律是相对静止的，系统根据运动副建立的约束方程的右边等于零，而根据驱动建立的约束方程的右边等于驱动规律。 3.1 定义运动副 运动副关联两个构件，并限制两个构件之间的相对运动。定义运动副时，一般都需要选择两个构件，即使在只选择一个构件的情况下，也需要将另一个构件默认为大地，而且是第一个构件相对于第二个构件运动。 在ADAMS/View中的运动分为低副（Joints）、高副（Higher Pair Constraints）和基本副（Joint Primitives）3类。如图3-1所示。 图3-1 运动副及驱动的按钮 3.1.1 低副的定义 低副通常具有的物理意义的约束副其两构件通过面接触而构成的运动副。 在ADAMS中低副分为旋转副、滑移副、圆柱副、球绞副、平面副、万向节（胡克副）、螺杆副、齿轮副、耦合副和固定副。其中齿轮副和耦合副是复合副，是在低副的基础上，将两个低副的运动关联起来的运动副，其余的都是非复合副。两个构件在空间中有6个相对自由度，即3个平面自由度和3个旋转自由度，在两个构件之间加了约束副后。运动副所关联的两个构件之间相对自由就有所减少，表3-1所列是低副约束关系的说明。 表3-1 低副的约束关系
ADAMS/View中系统提供的数学函数大致分类介绍如下。 （1）基本数学函数 ABS(x) 数字表达式x的绝对值 DIM(x1，x2) x1>x2时x1与x2之间的差值，x1<x2时返回0 EXP(x) 数字表达式x的指数值 LOG(x) 数字表达式x的自然对数值 LOG10(x) 数字表达式x的以10为底的对数值 MAG(x，y，z) 向量[x，y，z]求模 MOD(x1，x2) 数字表达式x1对另一个数字表达式x2取余数 RAND(x) 返回0到1之间的随机数 SIGN(x1，x2) 符号函数，当x2>0时返回ABS(x)，当x2<0时返回－ABS(x) SQRT(x) 数字表达式x的平方根值 （2）三角函数 SIN(x) 数字表达式x的正弦值 SINH(x) 数字表达式x的双曲正弦值 COS(x) 数字表达式x的余弦值 COSH(x) 数字表达式x的双曲余弦值 TAN(x) 数字表达式x的正切值 TANH(x) 数字表达式x的双曲正切值 ASIN(x) 数字表达式x的反正弦值 ACOS(x) 数字表达式x的反余弦值 ATAN(x) 数字表达式x的反正切值 ATAN2(x1，x2) 两个数字表达式x1，x2的四象限反正切值
（3）取整函数 INT(x) 数字表达式x取整 AINT(x) 数字表达式x向绝对值小的方向取整 ANINT(x) 数字表达式x向绝对值大的方向取整 CEIL(x) 数字表达式x向正无穷的方向取整 FLOOR(x) 数字表达式x向负无穷的方向取整 NINT(x) 最接近数字表达式x的整数值 RTOI(x) 返回数字表达式x的整数部分 位置/方向函数位置/方向函数用于根据不同输入变量计算有关位置或方向的参数。ADAMS/View中系统提供的位置/方向函数分类介绍如下。 （1）位置函数 LOC_ALONG_LINE 返回两点连线上与第一点距离为指定值的点 LOC_CYLINDRICAL 将圆柱坐标系下坐标值转化为笛卡儿坐标系下坐标值 LOC_FRAME_MIRROR 返回指定点关于指定坐标系下平面的对称点 LOC_GLOBAL 返回参考坐标系下的点在全局坐标系下的坐标值 LOC_INLINE 将一个参考坐标系下的坐标值转化为另一参考坐标系下的坐标值并归一化 LOC_LOC 将一个参考坐标系下的坐标值转化为另一参考坐标系下的坐标值
10悬架分析 (225) 10.1悬架模型参数调整 (225) 10.2悬架参数设定 (229) 10.3悬架仿真 (231) 10.4查看后处理结果 (233) 附例 (234) 224
《悬架分析篇》 10悬架分析 在ADAMS/Car下可进行的悬架分析包括： （1）车轮同向运动（Parallel wheel analysis） （2）车轮反向运动（Oppositel wheel analysis） （3）侧倾和垂直力分析（Roll and vertical forces）-悬架的侧倾角变化，同时保持作用于悬架的总垂直力不变，因此作用于左右车轮的垂直力会变化，导致左右轮心的位置改变。 （4）单轮运动（Single wheel travel）-一个车轮固定，另一个车轮运动。 转向（Steering）-在给定轮心高度下，在转向盘或转向机上施加运动。 （5）静态分析（Static load）-可以在轮心或轮胎印迹上施加载荷，如纵向力、侧向力、垂直力。 （6）外部文件分析（External file）-利用外部文件来驱动仿真。 1）载荷分析（Loadcase），文件中包含的输入可以是轮心位移、转向盘转角，或 者是作用力； 2）车轮包络分析（wheel envelope），车轮同向运动的同时，车轮发生转到，主 要是与CAD软件结合检查悬架、转向系等与车身的干涉。 10.1悬架模型参数调整 在前面第8章已经完成前悬架模块的装配，在子系统或装配体中质量、硬点、衬套、弹簧和减振器特性是可以修该的，以满足用户实际情况。 1）修改质量特性 在部件附近右击鼠标，在出现的清单里找到所要修改的部件，选择Modify。 出现如下窗口： 225