第三讲第三讲 ADAMS约束和载荷约束和载荷施加与修改施加与修改一、约束的施加与修改一、约束的施加与修改二、载荷的施加与修改二、载荷的施加与修改 1.1、约束的概述和分类、约束的概述和分类•ADAMS/View可以处理以下可以处理以下4种类型的约束：种类型的约束：•1) 常用运动副约束常用运动副约束•2) 指定约束方向，即：限制某个运动方向指定约束方向，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，接触约束，定义两构件在运动中发生接触时，是怎样相互约束的是怎样相互约束的•4) 约束运动约束运动 1.2、约束工具、约束工具 • 有两种启动约束工具的方法：有两种启动约束工具的方法：•一种是在一种是在主工具箱主工具箱中，选择连接工具集中，选择连接工具集图标或运动工具集图标，然后选择约束图标或运动工具集图标，然后选择约束工具•另一种方法是在另一种方法是在Build菜单中选择菜单中选择Joints项，可显示连接对话框项，可显示连接对话框• 常用约束工具常用约束工具接触约束工具接触约束工具运动约束工具运动约束工具凸轮约束工具凸轮约束工具状态参数状态参数设置设置约约束束与与运运动动工工具具集集 1.3、常用运动副、常用运动副 ADAMS／／view提供了提供了l 2种种常用的运动副工具。
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者是点质量又分为简单运动副和复杂运动简单运动副和复杂运动副副简单运动副简单运动副：铰链连接、移动副、转动副等铰链连接、移动副、转动副等 简单副连简单副连接接高副高副连接连接简单约束工具集简单约束工具集 转动副施加过程转动副施加过程操作工具操作工具下下方方状状态态参参数数设设置置一个位置一个位置两物体、两物体、一个位置一个位置两物体、两物体、两位置两位置指定物指定物体和位体和位置置垂直栅格垂直栅格指定方向指定方向指定方指定方向向第一第一物体物体第二第二物体物体 •注意：注意： 在施加运动副的过程中，程序要求依次在施加运动副的过程中，程序要求依次选择被连接的构件选择被连接的构件1和构件和构件2，，ADAMS/View设设定在两个被连接的构件中，是定在两个被连接的构件中，是构件构件1被连接到被连接到构件构件2上面上面例如：如果要使用旋转运动副将例如：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，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。
首先应该选择门，然后选择门框• 产生运动副时，产生运动副时，ADAMS/View自动为运动副自动为运动副设置一个名称，运动副取名为设置一个名称，运动副取名为•“JOINT_”+“序号序号”，例如：，例如：JOINT_1 复杂运动副：复杂运动副：齿轮副、关联副、凸轮副齿轮副、关联副、凸轮副1、施加齿轮副、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成在两个齿轮(连接件连接件)的的触点触点设置一个坐标系标设置一个坐标系标记，称为记，称为速度标记速度标记，两个连接件都以速度标记坐，两个连接件都以速度标记坐标系为自己的定位坐标系标系为自己的定位坐标系速度标记到两个连接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义了齿轮啮合点的速度和啮合力的方向齿轮副齿轮副中的连接可以是铰接副、棱柱副或圆柱副，用户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可以选择不同类型的连接，模拟不同的齿轮连接形式 两两个个连连接接齿轮副名称一个标志点齿轮副施加对话框齿轮副施加对话框 •施加齿轮副注意如下：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，轮副的两个连接在设置时，应注意首先选择应注意首先选择的构件为齿轮，其次为连接支架的构件为齿轮，其次为连接支架• 2)在几何建模工具集，选择标记工具图标，在几何建模工具集，选择标记工具图标，设置速度标记，即定义齿轮啮合点设置速度标记，即定义齿轮啮合点•注意，速度标记注意，速度标记z轴的方向，应该指向齿轮副轴的方向，应该指向齿轮副啮合点的运动方向啮合点的运动方向• • 2、凸轮机构、凸轮机构•（（1）凸轮机构）凸轮机构ADAMS/View可以处理两种形式可以处理两种形式的凸轮机构：的凸轮机构：尖底凸轮机构和曲底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，定义构件在尖底凸轮机构中，定义构件1为从动轮，可以为从动轮，可以旋转运动，同时构件旋转运动，同时构件1上的触点始终沿着构件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（凸轮）的轮廓曲线运动尖底凸轮约束了2个移动自由度个移动自由度• 在曲底凸轮机构中，约束条件在曲底凸轮机构中，约束条件1（从动轮）上的（从动轮）上的一条曲线始终沿着构件一条曲线始终沿着构件2（凸轮）的轮廓曲线运（凸轮）的轮廓曲线运动。
曲底凸轮约束了动曲底凸轮约束了3个自由度个自由度应用时应该注应用时应该注意曲底凸轮机构中只允许有一个接触点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施加参数设置凸轮副类型凸轮副类型凸轮啮合凸轮啮合线类型线类型凸凸轮轮副副施施加加对对话话框框 1) 使用足够多的点来定义曲线使用足够多的点来定义曲线2) 尽可能使用封闭曲线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：设置凸轮机构时应注意以下方面： 1.4、修改运动副、修改运动副 利用弹出式菜单，选择有关运动副，再选择利用弹出式菜单，选择有关运动副，再选择Modify命令命令• 1)运动副名称、连接的构件运动副名称、连接的构件1和构件和构件2、连、连接类型、仿真分析时是否显示连接力接类型、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：构件柱副，可以设置初始条件，包括：构件1的连的连接点相对于构件接点相对于构件2的初始位移和初始速度等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：指定棱柱中可以活动的轴的运动规律例如：指定棱柱副沿副沿z轴的按一定的时间函数规律运动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修改对话框运动副运动副名称名称第一连接件第一连接件第二连接件第二连接件连接形式连接形式初始参数初始参数设置设置是否是否显示显示连接连接力力 1.5、指定约束、指定约束•ADAMS／／View提供了提供了5种常用的指定种常用的指定约束工具用户可以灵活运用这些约束约束工具用户可以灵活运用这些约束工具，组成不同的约束工具，组成不同的约束 指定约束对话框指定约束对话框 1.6、、 定义机构的运动定义机构的运动 •运动的类型和定义值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。
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：提供了以下两种类型的运动：• (1)连接运动连接运动 • 连接运动定义铰接副、棱柱副和圆柱副中的移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 连接运动工具连接运动工具移移动动运运动动工工具具旋旋转转运运动动工工具具 指定移动速度操作过程指定移动速度操作过程操作工具操作工具参参数数设设置置移动移动速度速度 指定转动速度操作过程指定转动速度操作过程操作工具操作工具参参数数设设置置转动转动速度速度 •(2)点运动点运动 •点运动定义两点之间的运动规律定义点规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用了任何典型的运动副点运动工具点运动工具单单项项运运动动复复合合运运动动 点运动操作过程点运动操作过程操作工具操作工具参参数数设设置置移动移动速度速度一个位置一个位置两物体、两物体、一个位置一个位置两物体、两物体、两位置两位置指定物体指定物体和位置和位置垂直栅格垂直栅格指定方向指定方向指定方指定方向向指定类指定类型型指定移动或转指定移动或转动动 一般点运动操作过程一般点运动操作过程操作工具操作工具参参数数设设置置一个位置一个位置两物体、两物体、一个位置一个位置两物体、两物体、两位置两位置垂直栅格垂直栅格指定方向指定方向指定物体指定物体和位置和位置指定方指定方向向其大小设置在其大小设置在随后出现的对随后出现的对话框中，方向话框中，方向在操作中指定。
在操作中指定 一般点参数设置对话框一般点参数设置对话框运动运动名称名称移动移动点点参考参考点点参数参数设置设置 • 运动可以是与时间有关的位移、速度和加速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用户可以自定义运动值 运动修改对话框运动修改对话框运动名称连接类型连接类型连接名称连接名称运动方运动方式式运动参数设置 公式编辑器公式编辑器 公式编辑器对话框公式编辑器对话框公式输入窗公式输入窗口口编辑公式编辑公式 实例：实例：Step(time，，t0，，v0, t1，，v1)运动速度大小为阶梯变化时运动速度大小为阶梯变化时初初试试时时间间初初试试速速度度结结束束时时间间结结束束时时间间 正确地约束机构的若干技巧：正确地约束机构的若干技巧：n1)在样机建模时，应该逐步地对构件施加各在样机建模时，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易地发现约束错误。
n2)在设置运动约束时．要注意选择对象的顺序，在设置运动约束时．要注意选择对象的顺序，正确的选择对象正确的选择对象ADAMS／／View设定在两个被设定在两个被连接的构件中，构件连接的构件中，构件1被连接到构件被连接到构件2上面上面 3)应该注意约束的方向是否正确错误的约束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约束了不应该约束的方向4)注意检查约束类型是否正确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无法预料的结果 6)定期地检查样机系统的自由度在定期地检查样机系统的自由度在Tools菜单，菜单，选择选择Model verify命令，可以显示当前样机系统命令，可以显示当前样机系统自由度的信息自由度的信息7)在没有作用力的状态下，通过运行系统的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。
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、力矩工具力、力矩工具柔性力与特柔性力与特殊力殊力状态参数状态参数设置设置载载荷荷工工具具集集 2.1、简单载荷的施加和修改工工具具集集单单项项力力单项单项力矩力矩组组合合力力组组合合力力矩矩组合组合力、力、力矩力矩单向力、单项力矩、组合力、组合力矩单向力、单项力矩、组合力、组合力矩 单项力的施加单项力的施加操作工具操作工具参参数数设设置置空间固定空间固定物体固定物体固定指定指定方向方向与栅格与栅格垂直垂直大小大小设置：设置：常量常量变量变量 组合力的施加组合力的施加操作工具操作工具参参数数设设置置一个位置一个位置两物体、两物体、一个位置一个位置两物体、两物体、两位置两位置指定物体指定物体和位置和位置垂直栅格垂直栅格指定方向指定方向指定方指定方向向设定大小设定大小给定方式给定方式 2.2、柔性载荷的施加和修改工工具具集集无无质质量量梁梁力力拉拉压压弹弹簧簧扭扭转转弹弹簧簧模模态态力力力力场场重重力力无无质质量量梁梁力力轮轮胎胎力力接接触触力力 弹簧力的施加弹簧力的施加操作工具操作工具参参数数设设置置参参数数设设置置 场力的施加场力的施加操作工具操作工具参参数数设设置置一个位置一个位置两物体、两物体、一个位置一个位置两物体、两物体、两位置两位置指定物体指定物体和位置和位置垂直栅格垂直栅格指定方向指定方向指定方指定方向向 接触力的施加接触力的施加操作工具操作工具参参数数设设置置接触接触物体物体1接触接触物体物体2 载荷的修改载荷的修改鼠标放在力鼠标放在力上，点击右上，点击右键，选择力键，选择力下一级菜单，下一级菜单，点击修改，点击修改，打开修改对打开修改对话框。
话框 公式编辑器对话框公式编辑器对话框公式输入窗公式输入窗口口编辑公式编辑公式 三、实例分析三、实例分析 以下为两个球，黄球以一定速度向前运以下为两个球，黄球以一定速度向前运动，撞击篮球，试对两球施加约束、运动动，撞击篮球，试对两球施加约束、运动和载荷，完成设计要求和载荷，完成设计要求 本讲小结：本讲小结： 本次课主要介绍基于本次课主要介绍基于ADAMS仿真软件的机械系统样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，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，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否则很容易是的仿真失败。