使用Adams卫星太阳帆板展开动力学仿真
卫星太阳帆板展开动力学仿真
陈鹿民阎绍泽金德闻
（清华大学精密仪器与机械学系）
摘要: 为研究太阳帆板的展开和锁定过程的动力学，首先在MSC.ADAMS/View模块中建立了一个多刚体卫星太阳帆板、转动铰、扭簧、锁定和绳索联动机构(Closed Cable Loops)的模型，用接触力(Contact)模拟锁定机构中的接触碰撞现象，用外加力矩(Applied Torque)模拟CCL机构中绳索的弹性协调作用，用库仑摩擦力计入干摩擦效应，然后使用MSC.ADAMS/Solver进行了动力学仿真，并用后处理模块(Postprocessor)对输出结果进行了分析。最后讨论了当前的MSC.ADAMS软件在机构动力学仿真中的优势及其局限性。
引言
太阳帆板的展开及锁定是卫星入轨后的重要操作之一。由于重力和空气阻力等因素影响，在地面上模拟太空中太阳帆板展开试验是极其困难的，且代价高昂。本文采用MSC.ADAMS软件，对太阳帆板折叠机构的展开过程进行了动力学数值仿真，考察展开过程中运动学量以及接触碰撞力的变化。
1 机构工作原理
仿真模型采用如图1所示的太阳能帆板模型。该机构由3块帆板（视为刚体）通过转动铰关节组成，释放前各板折叠起来，相互平行，固定在卫星本体上，图2为太阳能帆板释放前折叠状态。由爆炸螺栓释放后靠安装在各个铰关节上的扭转弹簧驱动，通过绳索联动机构（Closed Cable Loops）实现同步展开运动，如图3所示。展开到位后由安装在各转动关节上的锁定机构锁定相邻帆板的相对转动（图4）。因此，机构存在三种状态：
1 释放前的初始状态：各个帆板相对卫星主体静止；
2 释放后的展开过程；扭簧驱动和同步机构协调下近似同步展开；
3 锁定过程：各关节接近最终展开位置时开始锁定过程。
仿真从刚释放时的初始状态开始，经过展开过程到最后锁定。由于把锁定看作一个过程，因而实现了全局连续仿真。锁定过程及MSC.ADAMS建模原理下节详述。
图1 太阳帆板几何模型
图2释放前图3 展开过程中
图4 展开到位锁定后
2 MSC.ADAMS中建模
帆板用长方体刚体（Rigid Body：Box）描述，共三个，转动关节用旋转铰（Joint：Revolute）表示，也是三个。初步仿真时转动铰未计入干摩擦因素。选择两种扭簧进行仿真研究，第一种特性是恒扭矩，第二种特性是恒刚度，模型中用扭转弹簧（Connector: Torsion Spring）描述，并设置好预变形角和预载荷等参数。
锁定机构如图5所示，凸轮C固定安装在内侧板A上，轴D固定在外侧板B上，轴D和凸轮C之间为转动铰，滑销E通过板簧F安装在外测板B上，当外侧板B展开时带动滑销E在凸轮C表面上滑动，最终进入槽窝G中，与凸轮窝槽表面经过数次接触碰撞后停止相对运动，实现锁定。为此，采用接触力模型（Contact）描述滑销和凸轮的接触碰撞作用过程，修改系统默认的接触刚度和指数，以减小计算出的接触变形量，使计算结果更符合实际情况；然后，计入干摩擦力（库仑摩擦）。
图5 锁定机构原理
以图6所示的绳索联动机构（CCL ）为例，简单说明其同步协调原理。轮D 和E 半径为r ，固定在板A 和C 的轴1O 和2O 上，轴1O 和2O 可绕板B 转动。轮D 和E 用拉伸刚度为k 的绳索L 连接，绳索L 与轮D 和E 之间无相对滑动。设初始位置时板A 和板B 之间的夹角α等于板B 和板C 之间的夹角β，绳索中张力为0F 。当展开过程中角α不等于角β时，设β>α，则上侧绳索中张力变为)(01βαkr F F -+=，下侧绳索中
张力为)(kr F F β-α-=02，对板A 和C 产生的附加力矩为)(kr β-α22，在MSC.ADAMS 模型中用外加力（Applied Force ：Force ）和外加力矩（Applied Force ：Torque ）描述，需要编写运行时间函数（Run Time Function ），其中作用力方向延1O 2O ，角α和β的大小通过比较各个帆板局部坐标系（Marker ）在惯性坐标系中的角位移来实现。然而安装在卫星本体上的CCL 机构固定轮半径是安装在第二块帆板B 上固定轮半径的两倍，以实现板A 相对卫星本体转动角度90度，板B 相对板A ，板C 相对板B 转动角度180度的目的，因此在编写作用在帆板B 上外加力和外加力矩的运行时间函数时考虑了作用力的方向和力臂大小与等半径轮时的不同。
图6 CCL 同步机构工作原理
3 仿真结果及分析
本文仅给出采用恒扭矩弹簧驱动下的展开计算结果，弹簧扭矩为1牛顿米。从图7帆板角位移和图8帆板角速度曲线可以看出，采用图5 所示的锁定机构存在明显不足：帆板达到展开位置后产生了较大的反弹现象。经第一次幅值较大的反弹后，振动幅值迅速减弱。由图8可以看出，在机构展开到位锁定后，角速度波动较为强烈，尤其是反弹过程中帆板B 的波动较大。图9所示的锁定机构中在展开方向上的接触碰撞力曲线显示，第一次反弹后再次进入锁定过程中的接触力较大。而图10所
示的CCL绳索联动机构中的张力则在第一次接近完全展开位置时较大，说明此时不同步现象较为严重，在经过第二次接触碰撞后不同步现象逐步减弱。
图7 帆板角位移
图8 帆板角速度
图9 锁定机构中接触碰撞力
图10 不同步引起的张力力矩
4 结论
通过对太阳帆板机构展开动力学和其它机构动力学的建模和仿真分析，我们感觉到MSC.ADAMS软件在一般构件的几何造型，常见运动副的建模，动力学方程求解，计算结果数据的曲线及动画显示等后处理方面，都显示了强大的功能，用户界面也很友好，使用极其方便。但MSC.ADAMS软件用于仿真复杂表面接触问题(如螺纹面间的接触)时的计算效率有待进一步提高。
参考文献
1 马兴瑞，王本利，苟兴宇. 航天器动力学. 北京：科学出版社，2001. 281-328
2 Oskar Wallrapp，Simon Wiedenmann. Simulation of Deployment of a Flexible Solar Array. Multibody System Dynamics 7:101-125，2002
Numerical Simulation of Dynamics of Dynamics of Solar Arrays
CHEN Lumin Y AN Shaoze JIN Dewen
Dept. of Precision Instruments and Mechanology，Tsinghua University，Beijing 100084
Abstract: To study the dynamics of deployment and lock of solar array, a multiple rigid-body model of solar panels, revolute joints, torsion springs, lock mechanisms and CCL (closed cable loops) mechanisms was formed in MSC.ADAMS/View, contact model was used to describe the contacts and impacts in lock mechanism, applied torque to simulate the elastic synchronization effects of CCL mechanism, Coulomb force to incorporating the effects of dry friction. MSC.ADAMS/Solver was used to numerically simulate the deployment dynamics of the solar arrays from beginning of release to locked phase, and simulation results were analyzed with the help of MSC.ADAMS/Postprocessor. Finally both strongpoint and limitation in dynamical simulation of mechanism of existing MSC.ADAMS software were discussed.
液压挖掘机工作装置在ADAMS中的运动仿真解析
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
ADAMS平板式抓取机构建模与仿真
ADAMS大作业 机构名称：平板式抓取机构 指导老师：贾璐 学号： 姓名：H L 班级：机制一班
目录 1、启动工作环境 (2) 1.1启动ADAMS软件 (2) 2、设置工作环境 (2) 2.1设置工作网格 (2) 2.2设置图标 (3) 2.3调出坐标 (3) 2.4设置单位 (3) 3、建模 (3) 3.1画出平面闭合曲线 (3) 3.1.1平面闭合曲线一的绘制 (3) 3.1.2曲线二的绘制 (4) 3.1.3曲线三的绘制 (5) 3.1.4曲线四的绘制 (5) 3.2拉伸成三维实体 (5) 3.2.1曲线一的拉伸 (6) 3.2.2曲线二的拉伸 (6) 3.2.3曲线三的拉伸 (6) 3.2.4曲线四的拉伸 (6) 3.3孔的绘制 (7) 3.4贯通杆的绘制 (8) 3.5使贯通杆与Part5形成一个整体 (8) 3.6长方体块的绘制与移动 (8) 3.6.1绘制 (8) 3.6.2移动 (9) 3.7连杆的绘制 (10) 4、添加各种副 (11) 4.1添加转动副 (11) 4.2添加固定副 (12) 4.3添加移动副 (12) 5、添加运动及运动函数的编辑 (13) 5.1添加运动 (13) 5.2运动函数的编辑 (13) 6、防真 (14) 7、防真分析 (15) 7.1位移曲线一的生成 (15) 7.2位移曲线二的生成 (16) 7.3角度曲线的生成 (17) 8、视频输出 (18) 9、退出ADAMS (20) 10、感想 (20)
1、启动工作环境 1.1启动ADAMS软件 双击ADAMS图标，命名如图1-1，点击进入ADAMS 工作环境。右击，点击，将背景颜色修改为白色。 图1-1 2、设置工作环境 2.1设置工作网格 点击，选择其中的，将工作网格设置为如图2-1所示，点击完成设置。
(完整版)Adams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
ADAMS与Matlab联合仿真要点
7.1机械夹紧机构建模使用实例 机械系统建模实例将创建一种机械夹紧机构模型，是阿波罗登月计划中用于夹紧登月舱和宇宙飞船的十二个夹紧机构之一。夹紧机构包括：摇臂（Pivot）、手柄（Handle）、锁钩（Hook）、连杆（Slider）和固定块（ground Block）等物体。 夹紧机构的工作原理是：如图7-1所示，在夹紧机构手柄（Handle）处施加一个作用力，驱动机构运动，使其锁钩（Hook）处产生十倍于作用力的夹紧力，用于夹紧登月舱和宇宙飞船。 夹紧机构的设计要求是：至少产生800N的夹紧力；施加在手柄上的力应不大于80N；释放手柄的力应最小；在振动环境中夹紧机构应安全可靠。 手柄Handle 锁钩Hook 图7-1 夹紧机构三维模型图 以下将从创建几何构件、添加约束、添加载荷及结果后处理等几个方面详细介绍机械夹紧机构模型的建立。通过本实例的学习，能够详细了解ADAMS软件设计流程及使用方法。 7.1.1创建几何构件 1、创建新模型 本实例将使用ADAMS/View的零件库、约束库和力库创建夹紧机构模型。 首先打开ADAMS/View，选择“Create a new model”，模型名称（Model Name）：Latch，点击OK，创建新模型完毕。其它设置如图7-2所示：
图7-2 创建新模型 2、设置工作环境 选择菜单栏【Settings】→【Units】命令，设置模型物理量单位，如图7-3所示： 图7-3设置模型物理量单位 选择菜单栏【Settings】→【Working Grid】命令，设置工作网格，如图7-4所示：
图7-4设置工作网格 3、创建设计点 设计点是几何构件形状设计和位置定位的参考点。本实例将通过设计点列表编辑器创建几何构件模型所需要的全部设计点。 选择并点击几何模型库（Geometric Modeling）中的点（Point），下拉菜单选择（Add to Ground）、（Don’t Attach），并单击Point Table列表编辑器，创建并生成Point_1、Point_2等六个设计点，如图7-5、图7-6所示： 图7-5设计点列表编辑器
ADAMS实例建模仿真
Adams 实例建模仿真 目录 Adams课程论文 (1) 第一章模型的建立 (2) 1、模型的介绍 (2) 2、启动ADAMS (2) 3、栅格设置 (3) 4、创建齿轮 (3) 5、创建连杆 (5) 6、创建滑块 (6) 第二章创建转动副，移动副，齿轮副，驱动力，仿真 (7) 1、创建转动副 (7) 2、创建移动副 (8) 3、创建齿轮副 (9) 4、创建驱动力 (10) 5、仿真 (11) 第三章计算结果后处理 (12) 1、滑块的速度曲线 (12) 2、滑块位移曲线 (12) 3、滑块加速度曲线 (13) 4、齿轮1与齿轮2转角曲线 (13) 5、连杆曲线图 (14) 6、录制动画并导出 (15) 第四章总结 (17)
第一章模型的建立 1、模型的介绍 如图一所示，该模型由齿数z为200，模数m为4，半径400mm的齿轮1，齿数z为100，模数m为4，半径200mm的齿轮2，以及连杆和滑块组成。该模型的运动形式为齿轮1为驱动轮，带动齿轮2转动，齿轮2于连杆偏心连接，带动连杆推动滑块直线反复运动。实质上是将齿轮的转动转化为滑块的平动。 图1-1 模型简图 2、启动ADAMS 2.1 在桌面点击ADAMS快捷键Adams - View x64 2013，或者Windows开始菜单启动：“开始”—“所有程序”—“MSC.Software”—“Adams x64 2013”—“A View”—“Adams-View”。 2.2 启动后出现Welcome欢迎窗口，如图1-1所示，点击New Model，出现Create New Model，Model Name为adams，Gravity为Earth Normal，Units为MMKS。 2.3 单击OK，进入ADAMS。
Matlab及adams联合仿真 仿真结果动画的保存及后处理
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教程
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
Adams单摆建模与仿真分析
ADAMS对单摆的建模与仿真分析 姓名： 班级： 学号：
单摆作业: 已知: 摆杆质量M1=0.002kg,小球质量M2=12kg, 摆杆长度 l=40.0cm, g=9.8m/s2 ,初始摆角α=30o, 结束时间（End time）： 5.0 , 步长（Steps ）：500
一．建立单摆模型 1.设置参数 （1）通过开始程序菜单运行 ADAMS，运行 ADAMS。 （2）选择Create a new model 。 （3）确认Gravity （重力）文本框中是Earth Normal (-Global Y)，Units（单位）文本框中是MMKS-mm，kg，N，s，deg，单击OK按钮。 （4）在Setting下拉菜单中选择Working Grid，系统打开参数设置对话框，在Spacing栏，X和Y项都输入10mm 2. 建立摆杆模型 （1）选择View菜单选择Coordinate Windows 命令，打开坐标窗口，以便查看模型尺寸。（2）在主工具箱右键单击Rigid Body 在弹出的级联图标中选择Rigid Body ：link工具（3）用鼠标左键单击Rigid Body ：link工具，系统打开参数设置对话框，确认在工具箱下方文本框中显示New Part。选中Length 选项，输入40cm，即单摆的长度。选中Width选项，输入2.0cm。选中 Depth选项，输入2.0cm。 （4）单击View中的Coordinate Window键，鼠标单击（0,400,0）作为单摆的左侧起点，然后单击右侧水平方向的任一点，ADAMS自动生成摆臂 3.设置摆臂位置 （1）在工具箱中选择定位图标。 （2）打开参数设置对话框，在Angle栏输入30，此时摆臂高亮显示。 （3）点击2次顺时针箭头，摆臂转向与竖直方向成30度方向。 4.建立球模型 （1）在主工具箱右键单击Rigid Body 在弹出的级联图标中选择Rigid Body ：sphere工具（2）用鼠标左键单击Rigid Body：sphere 工具，系统打开参数设置对话框，确认在工具箱下方文本框中显示New Part （3 ）单击View中的Coordinate Window键，鼠标单击摆杆右端点作为球的中心点，自动生成一个球 5.设置摆臂和球的质量 （1）鼠标右键单击摆臂Part 2，在打开的右键快捷菜单中选择Modify，弹出修改对话框（2）在Define Mass By栏选择User Input。 （3）在Mass（质量）栏输入0.002kg。 （4）输入完毕单击OK按钮。 （5）根据上面步骤设置球的质量为12kg。 6.建立单摆支点 （1）在工具箱中选择铰接图标。 （2）系统打开参数设置对话框，确认在工具箱下方的Construction文本框中显示1 Location 和Normal To Grid。 （3）鼠标左键依次点击点击摆臂的左端点，ground，摆臂的左端点中心。 （4）在大地和摆臂之间生成一个铰接支点。 7.建立摆杆和球铰接 （1）在工具箱中选择铰接图标。 （2）系统打开参数设置对话框，确认在工具箱下方的Construction文本框中显示2Bod —1Loc和Normal To Grid。 （3）鼠标左键依次点击点击摆臂的左端点，球，摆臂的右端点中心。 （4）在球和摆臂之间生成一个铰接支点。
液压挖掘机工作装置在ADAMS中的运动仿真解析
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
Adams动力学仿真分析的详细步骤
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。
液压挖掘机工作装置在ADAMS中的运动仿真解析
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。
ADAMS入门教程
英文资料翻译：ADAMS/View使用入门 浏览我们的WWW地址 https://www.360docs.net/doc/0111230938.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
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.
adams运动仿真教学
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..
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：
ADAMS实例建模与仿真
ADAMS实例建模与仿真 ADAMS实例建模与仿真一模型描述 一个名称为ball，质量为4Kg，半径为5cm的球体，以50m/s的速度落到下面有弹簧支持的名为ban的矩形板上(200mm*200mm*10mm)，球心与支持板相距 0.3m，弹簧K=3000N/mm，试用ADAMS建立模型，并进行动力学及运动学分析。 二几何模型建立与物理性质添加 在ADAMS/View环境下，设置好工作环境，根据题意建立实体模型，并进行相关物理性质的添加。如支持板和球颜色的渲染，球质量的添加以及初始条件的设置，以及弹簧刚度系数的设置等，并在球与板之间添加碰撞接触对，完成以上工作后，所建模型如图1和图2: 图1
图2 准备工作做好以后，便可以进行仿真分析。 三运动学分析及动力学分析 1 运动学分析 点击工具栏中的仿真按钮，并分别设置“end time”和"steps"为1.0s和100，开始仿真。仿真结束后，进入PostProcessor，绘制相关曲线如图3至图8: 图3 图4
图5 图6 图7 图8 仿真结果分析: 图3:图3是球的位移与加速度变化曲线图，从图中可以看出在设定时间内小球与支持板碰撞三次，并在第二次碰撞时加速度达到最大，即第二次碰撞时弹簧的变形量达到最大。
图4:图4是球的位移与速度的变化曲线图，从图中看出小球的速度在每次碰撞时发生突变，且由于能量的损失，每次碰撞后速度的幅值逐渐减小，最后衰减为零。 图5:图5为小球的位移、速度和加速度三者之间综合比较曲线图，从图中可以更直观的看出三者之间的关系以及碰撞对三者的影响。 图6:图6的两条曲线分别为小球和支持板的加速度曲线。从图中可以看出小球只在每次碰撞与支持板接触的极短时间内有加速度(不考虑重力加速度)，而支持板与弹簧一起在碰撞后做上下的自由振动，到下一次碰撞时振幅发生突变并最终由于能量的损失而使振幅趋于零。 图7:图7反映了支持板的速度与加速度之间的关系，即支持板加速度为零时速度达到最大值，此时弹簧处于平衡位置;而支持板速度为零时加速度达到最大值，此时弹簧处于每一个振动的变形最大处。 图8:图8为小球的位移与支持板的速度变化曲线比较。图中蓝色虚线为小球位移曲线，红色实线为支持板速度变化图，可以看出，小球与支持板每次碰撞时同样使支持板的速度发生突变，并在第二次碰撞前后变化最大。同时可以看出能力之间的相互转化(本例中小球的动能和弹簧的势能之间的转化)以及碰撞过程中能量的损失。 2 动力学分析 同样在PostProcessor环境下，输出弹簧的压缩量以及小球与支持板之间的碰撞接触力的变化规律曲线以及与小球加速度之间的关系。如图9~图11:
基于ADAMS的多杆机构运动仿真分析
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，