1、机械系统仿真软件机械系统仿真软件ADAMS基础教程基础教程清华大学计算机辅助设计教学中心清华大学计算机辅助设计教学中心清华大学计算机辅助设计教学中心CADTC课程内容课程内容 1. ADAMS简介简介 2. 建立模型建立模型 3. 施加约束施加约束 4. 运动驱动运动驱动 5. 简单运行函数简单运行函数 6. 施加力施加力 7. 测量对象测量对象 8. 分析和动画分析和动画清华大学计算机辅助设计教学中心CADTC第一章重点第一章重点了解机械系统仿真（了解机械系统仿真（MSS）和和ADAMS进进行行MSS的步骤的步骤了解了解MSS在虚拟样机设计中的重要作用，在虚拟样机设计中的重要作用，以及以及M
2、SS与其他与其他MCAE程序的接口方式程序的接口方式使用刚体、运动副和施加载荷构建机械使用刚体、运动副和施加载荷构建机械系统的虚拟样机系统的虚拟样机在机械系统的虚拟样机上进行静力、运在机械系统的虚拟样机上进行静力、运动学和动力学分析动学和动力学分析清华大学计算机辅助设计教学中心CADTC相关术语相关术语ADAMS = Automated Dynamic Analysis of Mechanical SystemsCAD = Computer-Aided Design(计算机辅助设计)CAE = Computer-Aided Engineering(计算机辅助工程)CM = Center of
3、Mass(质心)DAEs = Differential and Algebraic Equations(微分代数方程)DOF = Degree(s) of Freedom(自由度)EOM = Equations of Motion(运动方程)GCS = Global Coordinate System(全局坐标系)GUI = Graphics User Interface(图形用户接口)PCS = Part Coordinate System(零件坐标系)MCAE = Mechanical Computer-Aided EngineeringMDI = Mechanical Dynamics,
4、 Inc.MSS = Mechanical System Simulation(机械系统仿真)清华大学计算机辅助设计教学中心CADTC建模与仿真步骤建模与仿真步骤清华大学计算机辅助设计教学中心CADTCADAMS图形用户界面图形用户界面视图标题工作网格菜单条主工具箱坐标窗口坐标系状态栏清华大学计算机辅助设计教学中心CADTC控制模型的显示控制模型的显示使用主工具箱使用主工具箱使用弹出菜单使用弹出菜单使用快捷键使用快捷键使用使用(View)主菜单主菜单ADAMS/View提供了多种方式控制模型的显示:按鼠标右键弹出显示菜单快捷方式位于弹出菜单的“”中清华大学计算机辅助设计教学中心CADTC工作网
5、格（工作网格（Working Grid）工作网格特征：网格显示开关用做创建对象的平面用做创建对象的平面通过捕捉网格点来绘制、通过捕捉网格点来绘制、移动、改变大小以修改移动、改变大小以修改实体实体外观外观网格原点可以设置在：网格原点可以设置在：o全局坐标系全局坐标系o已有坐标系已有坐标系网格方向可以设置在：网格方向可以设置在：o全局坐标系的轴线全局坐标系的轴线o预定义的轴、边或面法线预定义的轴、边或面法线o已有坐标系或顶点的位置网格类型、大小和间距设置网格元素的显示设置网格原点设置网格方向已有坐标系或顶点的位置清华大学计算机辅助设计教学中心CADTC坐标窗口坐标窗口(CW)坐标窗口：显示相对位置
6、显示相对位置o全局坐标全局坐标(GCS,如果如果WG关闭关闭)o工作网格点坐标工作网格点坐标(WG打开打开)使用当前长度单位显示当前光标使用当前长度单位显示当前光标位置位置坐标窗口显示开关坐标窗口显示开关o主工具箱图标主工具箱图标o主菜单主菜单:View=Coordinate Windowo热键热键:F4CW显示时显示时,坐标动态显示在光标坐标动态显示在光标附近附近清华大学计算机辅助设计教学中心CADTC模型设置模型设置可以在起始窗口下拉菜单或可以在起始窗口下拉菜单或Setting=Units菜单按钮设置单位菜单按钮设置单位可以在起始窗口菜单或可以在起始窗口菜单或Setting=Gravity
7、菜单中设置重力菜单中设置重力清华大学计算机辅助设计教学中心CADTCUndo-Redo命令命令ADAMS/View允许用户撤销错误命令回到命令前的状态：通过下列方法可以撤销通过下列方法可以撤销(Undo)任何操作任何操作o主工具箱图标主工具箱图标o主菜单主菜单:Edit=Undoo热键热键:Ctrl+Z相类似的相类似的,也可以使用同样的三种方法也可以使用同样的三种方法执行恢复执行恢复(Redo)命令命令用户可以撤销和恢复最近的用户可以撤销和恢复最近的50次命令次命令清华大学计算机辅助设计教学中心CADTC帮助信息帮助信息用户可以使用用户可以使用ADAMS的帮助的帮助(Help)菜菜单获得菜单或
8、对话框的在线帮助。单获得菜单或对话框的在线帮助。用户也可以在开始菜单中选择用户也可以在开始菜单中选择“Adams-Help”命令查看帮助文档。命令查看帮助文档。清华大学计算机辅助设计教学中心CADTC坐标系（坐标系（CS）什么是坐标系？坐标系就是使用三个互相垂直的单位坐标系就是使用三个互相垂直的单位向量来定义的右旋体系。在笛卡儿坐标向量来定义的右旋体系。在笛卡儿坐标系中定义三个坐标轴的向量一般标为系中定义三个坐标轴的向量一般标为X 、Y 、Z。ADAMS中有三类坐标系：全局坐标系（全局坐标系（GCS）局部坐标系（局部坐标系（PCS）坐标系标记（坐标系标记（CSM）清华大学计算机辅助设计教学中心
9、CADTCADAMS模型历史树模型历史树清华大学计算机辅助设计教学中心CADTCADAMS “爬爬-走走-跑跑”方法方法不要一次建立整个机构模型不要一次建立整个机构模型确定每次增加的组件正确工作确定每次增加的组件正确工作经常验证你的模型经常验证你的模型避免复杂的调试避免复杂的调试清华大学计算机辅助设计教学中心CADTCADAMS的文件操作的文件操作用户可以讲模型保存为两种不同的文件格式：ADAMS/View数据库文件（数据库文件（.bin）o保存整个建模过程保存整个建模过程o包含分析结果和曲线等等包含分析结果和曲线等等o大的二进制文件大的二进制文件ADAMS/View命令文件（命令文件（.cm
10、d）o只保存模型单元及其属性只保存模型单元及其属性o一般是很小，可以编辑的文本文件一般是很小，可以编辑的文本文件用户也可以将模型输入或输出为下列文件：几何模型文件（几何模型文件（STEP、IGES、DWG等等）等等）ADAMS/Solver输入和分析结果输入和分析结果测试和表格数据测试和表格数据清华大学计算机辅助设计教学中心CADTC第二章重点第二章重点区别零件和几何体区别零件和几何体了解零件和几何体的不同类型了解零件和几何体的不同类型创建构造几何体创建构造几何体创建几何实体创建几何实体修改实体修改实体列出实体信息列出实体信息清华大学计算机辅助设计教学中心CADTCADAMS中的零件（中的零件
11、（Part）IADAMS中有四种不同类型的零件中有四种不同类型的零件o地基（地基（Ground）：）：不可移动、无质量和惯量不可移动、无质量和惯量o刚体（刚体（Rigid Bodies）：）：可移动、有质量和惯量、不可变形可移动、有质量和惯量、不可变形o柔体（柔体（Flexible Bodies）：）：可移动、有质量和惯量、受力会弯曲可移动、有质量和惯量、受力会弯曲o点质量（点质量（Point Masses）：）：可移动、有质量但无惯量可移动、有质量但无惯量地基就有以下特点：地基就有以下特点：o每个模型中至少有一个地基每个模型中至少有一个地基o始终保持固定位置始终保持固定位置o模型创建时自动创
12、建地基模型创建时自动创建地基o没有质量和惯量没有质量和惯量o不增加模型的自由度不增加模型的自由度o定义全局坐标系（定义全局坐标系（GCS）和原点（和原点（0，0，0）o作为惯性参考系作为惯性参考系清华大学计算机辅助设计教学中心CADTCADAMS中的零件（中的零件（Part）II每个零件具有一个局部坐标系（每个零件具有一个局部坐标系（LCS）：）：o定义零件相对于全局坐标系的位置和姿态定义零件相对于全局坐标系的位置和姿态o由由ADAMS/View自动指定给每个零件自动指定给每个零件o默认为全局坐标系的位置默认为全局坐标系的位置o随零件及其默认初始位置移动随零件及其默认初始位置移动零件的自由度：
13、零件的自由度：o刚体具有六个自由度（刚体具有六个自由度（3个平动，个平动，3个转动）个转动）o点质量具有三个自由度（点质量具有三个自由度（3个平动，无转动）个平动，无转动）o施加约束（施加约束（Constraints）可以减少系统的自由度可以减少系统的自由度清华大学计算机辅助设计教学中心CADTCADAMS中的零件（中的零件（Part）III在在ADAMS/View中，用户可以通过绘制几何体来表示刚体。中，用户可以通过绘制几何体来表示刚体。ADAMS/View提供了几何体库来创建刚体提供了几何体库来创建刚体o构造几何体构造几何体无质量的原始对象，例如云线等等无质量的原始对象，例如云线等等用来定
14、义其它几何体用来定义其它几何体o几何实体几何实体有质量的原始几何体，例如立方体（有质量的原始几何体，例如立方体（box）、）、连杆（连杆（link）可以基于构造几何体可以基于构造几何体自动计算质量属性自动计算质量属性新的几何体必须新的几何体必须“属于属于”零件。用户每次创建新的几何体，可零件。用户每次创建新的几何体，可以选择一些操作：以选择一些操作：o创建为新的零件创建为新的零件o加入已有零件加入已有零件o加入地基加入地基清华大学计算机辅助设计教学中心CADTC创建几何体创建几何体使用主工具箱的几何造型工具堆栈使用主工具箱的几何造型工具堆栈使用几何造型面板使用几何造型面板o在在Build菜单中
15、选择菜单中选择Bodies/Geometryo在几何造型工具堆栈中选择下拉工具命令在几何造型工具堆栈中选择下拉工具命令用户可以通过下列方法创建几何体：清华大学计算机辅助设计教学中心CADTC创建构造几何体创建构造几何体Open/Closed云线云线Radius,Start and End Angle圆弧圆弧One Line/Multiple Lines,Open/Closed,Length,Angle折线折线Orientation标记标记Attach/Dont Attach点点参数参数图标图标类型类型清华大学计算机辅助设计教学中心CADTC创建几何实体创建几何实体（I）Inner and Ou
16、ter Radii圆环圆环Length,Bottom and Top Radii圆锥体圆锥体Radius球体球体Length,Radius圆柱体圆柱体Length,Height,Depth立方体立方体参数参数图标图标类型类型清华大学计算机辅助设计教学中心CADTC创建几何实体创建几何实体（II）Open/Closed Profile旋转旋转Open/Closed Profile,Length拉伸拉伸Thickness,Radius盘盘Length,Width,Depth连杆连杆参数参数图标图标类型类型清华大学计算机辅助设计教学中心CADTC修改几何体修改几何体（I）用户可以使用下列工具修改几何
17、体：用户可以使用下列工具修改几何体：o热点（热点（Hotpoints）o几何体修改对话框几何体修改对话框使用热点修改几何体使用热点修改几何体o热点随几何体类型的不同出现在不同的位置热点随几何体类型的不同出现在不同的位置o使用热点改变几何体的大小和形状使用热点改变几何体的大小和形状清华大学计算机辅助设计教学中心CADTC修改几何体修改几何体（II）使用对话框精确修改几何体使用对话框精确修改几何体o对于不同的几何体，对应不同的对话框对于不同的几何体，对应不同的对话框o改变几何体的大小和形状的步骤为：改变几何体的大小和形状的步骤为：将光标放在零件上，按鼠标右键将光标放在零件上，按鼠标右键指向要修改的
18、几何体名称，选择指向要修改的几何体名称，选择Modify在对话框中输入新值，选择在对话框中输入新值，选择OK。清华大学计算机辅助设计教学中心CADTC列出几何体信息列出几何体信息查看几何体信息查看几何体信息o用户可以显示几何体的详细信息，包括：用户可以显示几何体的详细信息，包括：名字和类型名字和类型相关的坐标系（标记）相关的坐标系（标记）参数值参数值o显示几何体信息的步骤为：显示几何体信息的步骤为：将光标放在零件上，按鼠标右键将光标放在零件上，按鼠标右键指向要修改的几何体名称，选择指向要修改的几何体名称，选择Info，弹出信息对话框。弹出信息对话框。清华大学计算机辅助设计教学中心CADTC第三
19、章重点第三章重点命名六种不同的约束类型命名六种不同的约束类型理解不同类型约束的作用及其限制的自理解不同类型约束的作用及其限制的自由度由度创建各种约束创建各种约束人工或人工或ADAMS计算系统的自由度计算系统的自由度清华大学计算机辅助设计教学中心CADTCADAMS中的约束（中的约束（Constraints）约束（约束（Constrains）具有以下特点：具有以下特点：o限制零件间的相对运动限制零件间的相对运动o代表代表“理想化理想化”的联接的联接o在在ADAMS/Solver中代表一个代数方程中代表一个代数方程所有的约束都限制系统的平动或转动自由度所有的约束都限制系统的平动或转动自由度限制的自由度数目和类型取决于使用的约束类型限制的自由度数目和类型取决于使用的约束类型约束一般需要：约束一般需要：o两个零件两个零件o位置位置o方向方向清华大学计算机辅助设计教学中心CADTCMSS中的自由度中的自由度“自由度自由度”（Degree of Freedom）意味着实体移动的意味着实体移动的特定方式。特定方式。有两种有两种DOF类型类型:o平动（平动（Translational）o转动（转动（Rotational）每个零件增加系统每个零件增加系统6个自由度个自由度每个约束限制每个约束限制16个自由度个自由度力不增加或限制系统的自由度力不增加或限制系统的自由度
