基于ADAMS与NASTRAN的刚柔耦合体动力学分析方法

合集下载

基于ADAMS和ANSYS的机械臂刚柔耦合运动学分析

２０２０年９月第４８卷第１７期机床与液压ＭＡＣＨＩＮＥＴＯＯＬ＆ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳＳｅｐ．２０２０Ｖｏｌ４８Ｎｏ１７ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊｉｓｓｎ１００１－３８８１２０２０１７００５本文引用格式：刘静，林冲，郭世财．基于ＡＤＡＭＳ和ＡＮＳＹＳ的机械臂刚柔耦合运动学分析［Ｊ］．机床与液压，２０２０，４８（１７）：２５－２８．ＬＩＵＪｉｎｇ，ＬＩＮＣｈｏｎｇ，ＧＵＯＳｈｉｃａｉ．Ｒｉｇｉｄ⁃ｆｌｅｘｉｂｌｅＣｏｕｐｌｉｎｇＫｉｎｅｍａｔｉｃｓＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＭａｎｉｐｕｌａｔｏｒＢａｓｅｄｏｎＡＤＡＭＳａｎｄＡＮＳＹＳ［Ｊ］．ＭａｃｈｉｎｅＴｏｏｌ＆Ｈｙｄｒａｕｌｉｃｓ，２０２０，４８（１７）：２５－２８．收稿日期：２０１９－０６－１０基金项目：江西省教育厅科学技术研究项目（ＧＪＪ１６０６１５）作者简介：刘静（１９６５），女，硕士，副教授，主要研究方向为机械设计制造及其自动化㊂Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉｕｊｉｎｇ１９６５＠１２６ｃｏｍ㊂基于ＡＤＡＭＳ和ＡＮＳＹＳ的机械臂刚柔耦合运动学分析刘静，林冲，郭世财（江西理工大学机电工程学院，江西赣州３４１０００）摘要：针对机械臂的设计要求，设计了一种由两个铰链四杆机构组成的双自由度机械臂，利用ＡＤＡＭＳ建立机械臂的刚性体模型，仿真得到不同时刻的运动参数曲线；利用ＡＮＳＹＳ建立指定部件的柔性体模型，得到不同阶数的模态频率和模态振型值；利用ＡＤＡＭＳ和ＡＮＳＹＳ进行联合仿真后，得到机械臂的刚柔耦合模型，仿真结果表明：柔性体模型在ｚ方向发生了微小位移变化，ｘ㊁ｙ方向位移波动范围增加了１０ｍｍ㊂利用ＡｌｔｉｕｍＤｅｓｉｇｎｅｒ软件绘制控制电路图并进行了实物制作，实验结果表明该机械臂具有广泛的适用性㊂关键词：机械臂；刚柔耦合模型；仿真；ＡｌｔｉｕｍＤｅｓｉｇｎｅｒ中图分类号：ＴＨ１２２Ｒｉｇｉｄ⁃ｆｌｅｘｉｂｌｅＣｏｕｐｌｉｎｇＫｉｎｅｍａｔｉｃｓＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＭａｎｉｐｕｌａｔｏｒＢａｓｅｄｏｎＡＤＡＭＳａｎｄＡＮＳＹＳＬＩＵＪｉｎｇ，ＬＩＮＣｈｏｎｇ，ＧＵＯＳｈｉｃａｉ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＪｉａｎｇｘｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＧａｎｚｈｏｕＪｉａｎｇｘｉ３４１０００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｏｒｔｈｅｄｅｓｉｇｎｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｔｈｅｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒ，ａｄｏｕｂｌｅ⁃ｄｅｇｒｅｅ⁃ｏｆ⁃ｆｒｅｅｄｏｍｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒｃｏｍｐｏｓｅｄｏｆｔｗｏｈｉｎｇｅｄｆｏｕｒ⁃ｂａｒｍｅｃｈａｎｉｓｍｓｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄ．ＴｈｅｒｉｇｉｄｂｏｄｙｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｂｙｕｓｉｎｇＡＤＡＭＳ，ａｎｄｔｈｅｍｏｔｉｏｎｐａｒａｍｅｔｅｒｃｕｒｖｅｓａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｏｍｅｎｔｓｗｅｒｅｏｂｔａｉｎｅｄｂｙｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ．ＡｆｌｅｘｉｂｌｅｂｏｄｙｍｏｄｅｌｏｆａｓｐｅｃｉｆｉｅｄｃｏｍｐｏｎｅｎｔｗａｓｂｕｉｌｔｂｙｕｓｉｎｇＡＮＳＹＳ，ａｎｄｍｏｄａｌｆｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓａｎｄｍｏｄａｌｖｉｂｒａｔｉｏｎｍｏｄｅｖａｌｕｅｓａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｏｒｄｅｒｓｗｅｒｅｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｔｈｅｒｉｇｉｄ⁃ｆｌｅｘｉｂｌｅｃｏｕｐｌｉｎｇｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｍａ⁃ｎｉｐｕｌａｔｏｒｗａｓｏｂｔａｉｎｅｄａｆｔｅｒｔｈｅｊｏｉｎｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆＡＤＡＭＳａｎｄＡＮＳＹＳ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｆｌｅｘｉｂｌｅｂｏｄｙｍｏｄｅｌｈａｓａｓｌｉｇｈｔｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｃｈａｎｇｅｉｎｚｄｉｒｅｃｔｉｏｎ，ａｎｄｔｈｅｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎｒａｎｇｅｉｎｘａｎｄｙｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓｉｎｃｒｅａｓｅｓｂｙ１０ｍｍ．ＴｈｅｃｏｎｔｒｏｌｃｉｒｃｕｉｔｄｉａｇｒａｍｗａｓｄｒａｗｎｂｙｕｓｉｎｇＡｌｔｉｕｍＤｅｓｉｇｎｅｒｓｏｆｔｗａｒｅａｎｄｔｈｅｐｈｙｓｉｃａｌｐｒｏｔｏｔｙｐｅｗａｓｍａｄｅ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｒｏｂｏｔａｒｍｈａｓｗｉｄｅａｐｐｌｉｃａｂｉｌｉｔｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒ；Ｒｉｇｉｄ⁃ｆｌｅｘｉｂｌｅｃｏｕｐｌｉｎｇｍｏｄｅｌ；Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ＡｌｔｉｕｍＤｅｓｉｇｎｅｒ０㊀前言机械臂是一个各构件联系紧密的运动部件，机械臂的结构及运动精度决定了末端执行器的工作范围和工作效率㊂国外研究机械臂已有数十年的历史，日本京都大学于２０世纪８０年代中期研究了５自由度关键型机械手，每个关节均由电机控制，编程难度较大［１－２］；韩国庆北大学研究的苹果采摘机械臂具有４个运动自由度，包括１个移动自由度和３个转动自由度［３－４］；在国内，由上海交通大学研究的空间双臂机器人，每个机械臂具有７个自由度，基于拉格朗日法得到机械臂在不同运动状态下的动力学参数［５］㊂本文作者对一种双自由度机械臂进行设计，借用ＡＤＡＭＳ和ＡＮＳＹＳ软件对机械臂进行联合仿真，为机械臂的运动精度控制提供了参考价值㊂１㊀机械臂的结构设计机械臂作为机器人的重要执行部件之一，由末端执行器㊁机械臂连杆㊁步进电机和底座组成［６］㊂两个对称布置的步进电机控制机械臂沿ｘ㊁ｙ方向运动，底座有一个直流电机，控制机械臂的旋转运动㊂为了提高其运动的平稳性，在大臂㊁小臂㊁连接臂的另一侧设计有同样对称分布的机械臂杆件，中间臂起辅助支撑的作用，在机械原理上可简化为两个对称的铰链四杆机构，图１是机械手装置示意图㊂设计末端执行器负载ｍＬ＝１５ｋｇ，大臂Ｌ１＝３５０ｍｍ，小臂Ｌ２＝３５０ｍｍ，连接臂Ｌ３＝３５０ｍｍ，中间臂Ｌ４＝３００ｍｍ㊂图１㊀机械手方案设计示意机械臂在结构原理上简化为两个铰链四杆机构，为简化分析过程，以其中一个铰链四杆机构为分析对象，机构运动简图如图２所示，舵机和底座视为机架，大臂１㊁连接臂３为连架杆，小臂２为连杆，其运动自由度计算如下：Ｆ＝３ｎ－２ＰＬ－ＰＨ＝１㊂式中：ｎ为活动构件数；ＰＬ为低副数；ＰＨ为高副数㊂图２㊀机械臂机构运动简图机械臂在运动过程中，其工作状态可分为起始状态㊁中间状态和终端状态，在电机驱动下，大臂１为主动件，做旋转运动，带动小臂２和连接臂３运动，当小臂２和连接臂３处于垂直状态时，机械臂控制末端执行器到达最大采摘高度，完成水果的采摘，图２中弧度虚线代表末端执行器的运动轨迹㊂２　刚柔耦合模型的建立２１㊀刚柔耦合模型的建立流程ＵＧ软件是一个在二维和三维空间无结构网格上进行三维建模的软件；ＡＤＡＭＳ是由美国ＭｅｃｈａｎｉｃａｌＤｙｎａｍｉｃｓＩｎｃ公司研制的集建模㊁求解㊁可视化技术于一体的虚拟样机软件，是世界上使用范围最广的机械系统仿真分析软件［７］；ＡＮＳＹＳ是一款大型有限元分析软件㊂三款软件均有各自的特点，将三款软件结合使用对机械结构进行设计和分析，可以得到更加精确的求解结果［８－９］㊂在ＵＧ软件中建立三维模型，导入至ＡＤＡＭＳ软件定义运动副㊁载荷和施加驱动，得到所需部件的位移㊁速度和加速度运动曲线；考虑到构件变形的特殊情况下，完全把模型当作刚性系统来处理不能达到精度要求，必须把模型的部分构件模拟成柔性体来处理，因此，借助ＡＮＳＹＳ软件，对所需构件进行模态分析，转换成模态中性文件，再导入到ＡＤＡＭＳ中替换原刚性构件，得到刚柔耦合模型，重新计算得到新的位移㊁速度和加速度运动曲线［１０－１１］㊂刚柔耦合模型建立流程如图３所示㊂图３㊀刚柔耦合分析流程２２㊀刚性体模型的建立在ＵＧ软件中建立好三维模型后，导出Ｐａｒａｓｏｌｉｄ（∗．ｘ＿ｔ）文件至ＡＤＡＭＳ软件，定义相应的材料属性，添加运动副㊁载荷和约束，然后施加驱动，建立好刚性模型，最后设置好仿真时间和步长后，进行求解，得到构件的位移㊁速度和加速度曲线，文中以大臂为研究对象，其运动曲线如图４所示㊂图４㊀大臂位移㊁速度和加速度运动曲线㊃６２㊃机床与液压第４８卷２３㊀柔性体模型的建立以大臂为研究对象，视为柔性体进行分析㊂将ＵＧ软件中的大臂连杆三维模型导出Ｐａｒａｓｏｌｉｄ（∗．ｘ＿ｔ）文件至ＡＮＳＹＳ软件，设置大臂的材料为铝合金，密度为２７７０ｋｇ／ｍ３，弹性模量为２ˑ１０５ＭＰａ，泊松比为０３３；然后对其进行网格划分，共生成６８１３个节点，１００２个单元，将大臂与电机连接的铰接孔设置为固定约束，设置模态阶数为６，最后对其进行求解㊂得到模态分析结果如表１所示，随着模态阶数的增加，大臂的振动频率增加，大臂的位移幅值呈阶梯形规律变化㊂表１㊀大臂模态分析结果模态阶数频率值／Ｈｚ幅值／ｍｍ１３０．９９１１５７．４２２１８０．８６１６５．５３３２１０．３５１５７．１６４４９５．５６１７０．９７５６５６．２５１６２．３１６９６４．６１１７６．１４２４㊀刚柔耦合模型的建立将２３节中建立好的模态中性文件保存为ＭＮＦ（ＭｏｄａｌＮｅｔｕｒａｌＦｉｌｅ）文件格式，在ＡＤＡＭＳ中导入此柔性文件，替换原刚性文件，建立一个刚柔耦合模型，重新对部件添加运动副㊁载荷和约束，最后施加驱动，添加驱动函数：Ｆ（ｘ）＝６０㊃ｄ㊃ｓｉｎ（６０ｄ㊃Ｔｉｍｅ）通过新生成的位移㊁速度和加速度曲线与原曲线进行对比分析，得到机械臂在运动过程的运动特性㊂当柔性大臂替换刚性大臂后，大臂运动曲线如图５所示，由图５（ａ）可知，在柔性条件下，大臂６ｓ内在ｘ㊁ｙ方向位移参数与原曲线比较没有发生较大的振幅变化，变化范围在－４０４０ｍｍ之间㊂通过图５（ｂ）可知，大臂在ｚ方向上位移出现了微小波动，原因是在运动过程中，受到载荷力的影响，使部件出现微小变形㊂通过图５（ｃ）可知，柔性大臂在ｘ方向速度变化范围由－１５１５ｍｍ／ｓ变化至－２０２０ｍｍ／ｓ，在ｙ方向的速度变化范围由原来的－４５４５ｍｍ／ｓ变化至－５０５０ｍｍ／ｓ㊂图５㊀柔性大臂相关运动参数曲线３　实验验证根据机械臂的设计要求和刚柔耦合动力学分析的结果，制作出实物样机，以检验设计的准确性，机械臂采用两个步进电机控制，利用ＡｌｔｉｕｍＤｅｓｉｇｎｅｒ软件绘制控制电路图，采用两级降压电路供电：第一级采用大功率的ＸＬ４０１６将２４Ｖ电压稳定为５Ｖ，第二级采用ＬＭ１１１７将５Ｖ电压稳定为３３Ｖ，保证了单片机电源电压的稳定性㊂采用大功率的ＴＢ６５６０步进电机驱动器驱动，额定电流为３Ａ，最大峰值电流为３５Ａ，能够满足机械臂运动时的能耗需求，驱动器直接连接单片机，简单可靠，通过Ｃ语言直接编程控制，能够实现对步进电机的开环控制，确保了采摘过程中机械臂运作的可靠性和平稳性，电路控制原理图如图６所示㊂㊃７２㊃第１７期刘静等：基于ＡＤＡＭＳ和ＡＮＳＹＳ的机械臂刚柔耦合运动学分析㊀㊀㊀图６㊀机械臂控制原理㊀㊀将此实物样机应用于柑橘水果的采摘，如图７所示，通过实验验证，发现该机械臂灵活性较高且控制简单，通过控制机械臂的运动，末端执行器可以快速达到指定位置，完成相关动作，采摘一次平均时间是５３５ｓ，每次采摘柑橘１２个，实验部分结果如表２所示㊂图７㊀机械臂实验表２㊀实验结果统计实验次数采摘总时间／ｓ采摘数量／个１４．５１２５．０１３６．０２４６．５２５５．３１６４．８１４㊀小结设计了一种由两个铰链四杆机构组成的双自由度机械臂，利用ＡＤＡＭＳ虚拟样机技术建立机械臂的刚性体模型，并对其进行运动学分析，仿真得到不同时刻机械臂的运动参数；然后利用ＡＮＳＹＳ建立指定部件的柔性体模型，得到不同阶数的模态频率和模态振型图，最后进行联合仿真，得到一个刚柔耦合模型，为机械臂的运动精度控制提供了参考价值㊂最后进行实物制作，将该机械臂应用于水果采摘，可以顺利的采摘柑橘，通过设计不同的末端执行器可以将其应用于不同的领域，说明了该机械臂具有广泛的适用性㊂参考文献：［１］丁祥青，马莉．采摘机器人机械手结构设计与分析［Ｊ］．机床与液压，２０１７，４５（２３）：４０－４２．ＤＩＮＧＸＱ，ＭＡＬ．Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｄｅｓｉｇｎａｎｄａｎａｌｙｓｉｓｏｆｍｅ⁃ｃｈａｎｉｃａｌａｒｍｆｏｒｐｉｃｋｉｎｇｒｏｂｏｔ［Ｊ］．ＭａｃｈｉｎｅＴｏｏｌ＆Ｈｙｄｒａｕ⁃ｌｉｃｓ，２０１７，４５（２３）：４０－４２．［２］夏小品，王海．四自由度柔性关节机械臂的动力学分析［Ｊ］．安徽工程大学学报，２０１２，２７（４）：２１－２４．ＸＩＡＸＰ，ＷＡＮＧＨ．Ｍｏｄｅｌｉｎｇａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆ４－ＤＯＦｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒｓｗｉｔｈｆｌｅｘｉｂｌｅｊｏｉｎｔｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｎｈｕｉＰｏｌｙ⁃ｔｅｃｈｎｉｃＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２０１２，２７（４）：２１－２４．［３］蒲筠果，王志刚，朱良．基于农业采摘的机械臂结构设计研究［Ｊ］．农机化研究，２０１８，４０（９）：３９－４３．ＰＵＪＧ，ＷＡＮＧＺＧ，ＺＨＵＬ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｍｅ⁃ｃｈａｎｉｃａｌａｒｍｓｔｒｕｃｔｕｒｅｂａｓｅｄｏｎａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌｐｉｃｋｉｎｇ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＭｅｃｈａｎｉｚａｔｉｏｎＲｅｓｅａｒｃｈ，２０１８，４０（９）：３９－４３．［４］王振荣，荚启波，张雷刚，等．七自由度机械臂动力学分析与仿真［Ｊ］．计量与测试技术，２０１８，４５（４）：１８－２３．ＷＡＮＧＺＲ，ＪＩＡＱＢ，ＺＨＡＮＧＬＧ，ｅｔａｌ．Ｄｙｎａｍｉｃａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｅｖｅｎ⁃ｄｅｇｒｅｅ⁃ｏｆ⁃ｆｒｅｅｄｏｍｍａｎｉｐｕｌａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＭｅｔｒｏｌｏｇｙａｎｄＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔＴｅｃｈｎｉｑｕｅ，２０１８，４５（４）：１８－２３．［５］吴长征，刘殿富，岳义．空间双臂机器人运动学及动力学分析与建模研究［Ｊ］．上海航天，２０１７，３４（３）：８０－８７．ＷＵＣＺ，ＬＩＵＤＦ，ＹＵＥＹ．Ｋｉｎｅｍａｔｉｃｓａｎｄｄｙｎａｍｉｃｓｍｏｄ⁃ｅｌｉｎｇｆｏｒｄｕａｌ⁃ａｒｍｓｐａｃｅｒｏｂｏｔ［Ｊ］．ＡｅｒｏｓｐａｃｅＳｈａｎｇｈａｉ，２０１７，３４（３）：８０－８７．（下转第１０７页）㊃８２㊃机床与液压第４８卷５㊀结束语根据某离心式空气压缩机叶轮的结构特点，通过分析叶轮加工区域的尺寸及形状，使用Ｈｙｐｅｒｍｉｌｌ软件编制了分层分区域的粗加工刀具路径，通过计算得出了流道精加工时的步距值，使用侧刃驱动的面铣方式编制了叶片精加工刀路㊂在ＡｄｖａｎｔＥｄｇｅ软件中完成了三要素三水平切削仿真实验，得出了最优的切削参数㊂经过实际加工测试，叶轮加工时间从９５ｈ降低到７２ｈ，加工误差从０１ｍｍ降低到００７ｍｍ，有效提高了加工效率和加工质量㊂参考文献：［１］肖善华．叶轮高速开粗加工路径优化设置研究［Ｊ］．机床与液压，２０１８，４６（２）：４９－５３．ＸＩＡＯＳＨ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｉｍｐｅｌｌｅｒｈｉｇｈ⁃ｓｐｅｅｄｒｏｕｇｈｉｎｇｍａ⁃ｃｈｉｎｉｎｇｐａｔｈｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｓｅｔｔｉｎｇ［Ｊ］．ＭａｃｈｉｎｅＴｏｏｌ＆Ｈｙ⁃ｄｒａｕｌｉｃｓ，２０１８，４６（２）：４９－５３．［２］吕博鑫，吴雁，陈青云，等．减小轴流式整体叶轮铣削颤振的工艺优化研究［Ｊ］．机床与液压，２０１７，４５（２３）：８６－８９．ＬＶＢＸ，ＷＵＹ，ＣＨＥＮＱＹ，ｅｔａｌ．Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｒｅｄｕｃｅｃｕｔｔｉｎｇｃｈａｔｔｅｒｏｆａｘｉａｌｆｌｏｗｉｎｔｅｇｒａｌｉｍ⁃ｐｅｌｌｅｒ［Ｊ］．ＭａｃｈｉｎｅＴｏｏｌ＆Ｈｙｄｒａｕｌｉｃｓ，２０１７，４５（２３）：８６－８９．［３］曹著明，顾春光，王刘菲，等．某航空整体叶轮高效数控加工关键技术研究［Ｊ］．机床与液压，２０１６，４４（８）：２６－３０．ＣＡＯＺＭ，ＧＵＣＧ，ＷＡＮＧＬＦ，ｅｔａｌ．ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎｋｅｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｏｆｈｉｇｈｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙＮＣｍａｃｈｉｎｉｎｇｆｏｒａｃｅｒｔａｉｎａｖｉａｔｉｏｎｉｎｔｅｇｒａｌｉｍｐｅｌｌｅｒ［Ｊ］．ＭａｃｈｉｎｅＴｏｏｌ＆Ｈｙｄｒａｕｌｉｃｓ，２０１６，４４（８）：２６－３０．［４］陈文涛，夏芳臣，涂海宁．基于ＵＧ＆ＶＥＲＩＣＵＴ整体式叶轮五轴数控加工与仿真［Ｊ］．组合机床与自动化加工技术，２０１２（２）：１０２－１０４．ＣＨＥＮＷＴ，ＸＩＡＦＣ，ＴＵＨＮ．Ｆｉｖｅ⁃ａｘｉｓＮＣｍａｃｈｉｎｉｎｇａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｉｎｔｅｇｒａｌｉｍｐｅｌｌｅｒｂａｓｅｏｎＵＧ＆ＶＥＲＩＣＵＴ［Ｊ］．ＭｏｄｕｌａｒＭａｃｈｉｎｅＴｏｏｌ＆ＡｕｔｏｍａｔｉｃＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＴｅｃｈｎｉｑｕｅ，２０１２（２）：１０２－１０４．［５］于斐，蒋玲玲．基于ＶＥＲＩＣＵＴ的整体叶轮五轴联动数控加工仿真［Ｊ］．机械设计与制造，２０１０（７）：１５９－１６０．ＹＵＦ，ＪＩＡＮＧＬＬ．Ｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｆｉｖｅ⁃ａｘｉｓｓｉｍｕｌｔａｎｅｉｔｙＮＣｍａｃｈｉｎｉｎｇｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｆｏｒｉｎｔｅｇｒａｌｉｍｐｅｌｌｅｒｂａｓｅｄｏｎｖｅｒｉｃｕｔ［Ｊ］．ＭａｃｈｉｎｅｒｙＤｅｓｉｇｎ＆Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ，２０１０（７）：１５９－１６０．［６］蔡永林，席光，樊宏周，等．任意曲面叶轮五坐标数控加工刀具轨迹生成［Ｊ］．西安交通大学学报，２００３，３７（１）：７７－８０．ＣＡＩＹＬ，ＸＩＧ，ＦＡＮＨＺ，ｅｔａｌ．Ｔｏｏｌ⁃ｐａｔｈｐｌａｎｎｉｎｇｆｏｒ５⁃ａｘｉｓｎｕｍｅｒｉｃａｌｃｏｎｔｒｏｌｍａｃｈｉｎｉｎｇｏｆａｒｂｉｔｒａｒｙｓｕｒｆａｃｅｉｍｐｅｌ⁃ｌｅｒ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＸｉａｎＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２００３，３７（１）：７７－８０．［７］曹利新，苏云玲，金玉淑．三元整体叶轮的几何造型与数控加工刀具路径规划［Ｊ］．推进技术，２００５，２６（２）：１８８－１９２．ＣＡＯＬＸ，ＳＵＹＬ，ＪＩＮＹＳ．Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃａｌｄｅｓｉｇｎａｎｄｔｏｏｌ⁃ｐａｔｈｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｒｅｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｉｍｐｅｌｌｅｒ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＰｒｏｐｕｌｓｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００５，２６（２）：１８８－１９２．［８］丁刚强．整体叶轮五轴数控加工技术的研究［Ｊ］．制造技术与机床，２０１３（４）：１００－１０３．ＤＩＮＧＧＱ．Ｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｆｉｖｅ⁃ａｘｉｓＮＣｍａｃｈｉｎｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒｉｎｔｅｇｒａｌｉｍｐｅｌｌｅｒ［Ｊ］．ＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆Ｍａ⁃ｃｈｉｎｅＴｏｏｌ，２０１３（４）：１００－１０３．［９］吴宝海，王尚锦．自由曲面叶轮的四坐标数控加工研究［Ｊ］．航空学报，２００７，２８（４）：９９３－９９８．ＷＵＢＨ，ＷＡＮＧＳＪ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎ４－ａｘｉｓｎｕｍｅｒｉｃａｌｃｏｎｔｒｏｌｍａｃｈｉｎｉｎｇｏｆｆｒｅｅ⁃ｆｏｒｍｓｕｒｆａｃｅｉｍｐｅｌｌｅｒｓ［Ｊ］．ＡｃｔａＡｅｒｏｎａｕ⁃ｔｉｃａｅｔＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃａＳｉｎｉｃａ，２００７，２８（４）：９９３－９９８．（责任编辑：张楠）（上接第２８页）［６］杨武成，李媛，马翔宇．五自由度机械手动力学分析［Ｊ］．煤矿机械，２０１８，３９（８）：７０－７２．ＹＡＮＧＷＣ，ＬＩＹ，ＭＡＸＹ．Ｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒｄｙｎａｍｉｃｓａｎａｌｙｓｉｓｏｆｆｉｖｅｄｅｇｒｅｅｓｏｆｆｒｅｅｄｏｍ［Ｊ］．ＣｏａｌＭｉｎｅＭａｃｈｉｎｅｒｙ，２０１８，３９（８）：７０－７２．［７］陈峰华．ＡＤＡＭＳ２０１６虚拟样机技术从入门到精通［Ｍ］．北京：清华大学出版社，２０１７：１６１－１８３．［８］彭礼辉，李光，阳贵明，等．基于ＡＤＡＭＳ和ＡＮＳＹＳ的刚柔耦合模型分析［Ｊ］．湖南工程学院学报（自然科学版），２０１１，２１（３）：２２－２４．ＰＥＮＧＬＨ，ＬＩＧ，ＹＡＮＧＧＭ，ｅｔａｌ．Ａｎａｌｙｓｉｓｏｎｒｉｇｉｄ⁃ｆｌｅｘｉ⁃ｂｌｅｃｏｕｐｌｉｎｇｍｏｄｅｌｂａｓｅｄｏｎＡＤＡＭＳａｎｄＡＮＳＹＳ［Ｊ］．Ｊｏｕｒ⁃ｎａｌｏｆＨｕｎａｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉ⁃ｔｉｏｎ），２０１１，２１（３）：２２－２４．［９］侯越，熊晓燕，王绚，等．基于ＡＤＡＭＳ和ＡＮＳＹＳ的联合动力学仿真及应用［Ｊ］．矿山机械，２０１４，４２（１）：１１１－１１５．ＨＯＵＹ，ＸＩＯＮＧＸＹ，ＷＡＮＧＸ，ｅｔａｌ．Ｄｙｎａｍｉｃｃｏ⁃ｓｉｍｕｌａ⁃ｔｉｏｎｂａｓｅｄｏｎＡＮＳＹＳａｎｄＡＤＡＭＳａｎｄｉｔｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｍｉｎｉｎｇ＆ＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＥｑｕｉｐｍｅｎｔ，２０１４，４２（１）：１１１－１１５．［１０］张雷，余克龙，陈少钟，等．基于ＡＮＳＹＳ和ＡＤＡＭＳ空间四连杆引纬机构的柔性动力学仿真［Ｊ］．纺织学报，２０１３，３４（５）：１１６－１２０．ＺＨＡＮＧＬ，ＹＵＫＬ，ＣＨＥＮＳＺ，ｅｔａｌ．Ｆｌｅｘｉｂｌｅｄｙｎａｍｉｃｓｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｆｏｒｓｐａｔｉａｌｆｏｕｒｂａｒｌｉｎｋａｇｅｗｅｆｔｉｎｓｅｒｔｉｏｎｍｅｃｈ⁃ａｎｉｓｍｂａｓｅｄｏｎＡＮＳＹＳａｎｄＡＤＡＭＳ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＴｅｘ⁃ｔｉｌｅＲｅｓｅａｒｃｈ，２０１３，３４（５）：１１６－１２０．［１１］梅菊，黄松和，李超军．基于ＡＤＡＭＳ与Ａｎｓｙｓ的凸轮连杆长摆臂系统的刚柔耦合分析［Ｊ］．包装工程，２０１６，３７（７）：１０３－１０６．ＭＥＩＪ，ＨＵＡＮＧＳＨ，ＬＩＣＪ．Ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｒｉｇｉｄ⁃ｆｌｅｘｉｂｌｅｃｏｕ⁃ｐｌｉｎｇＣＡＭｓｙｓｔｅｍｗｉｔｈｌｏｎｇｓｗｉｎｇｒｏｄｂａｓｅｄｏｎａｎｓｙｓａｎｄＡＤＡＭＳ［Ｊ］．ＰａｃｋａｇｉｎｇＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１６，３７（７）：１０３－１０６．（责任编辑：卢文辉）㊃７０１㊃第１７期顾涛等：考虑切削力的整体叶轮加工工艺规划及实践㊀㊀㊀。

基于ADAMS与NASTRAN的刚柔耦合体动力学分析方法

关键词：多柔体动力学；动力学仿真；ＡＤＡＭＳ；Ｎａｓｔｒａｎ【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ａｍｅｔｈｏｄｏｆｆｌｅｘｉｂｌｅｍｕｌｔｉ－ｂｏｄｙｓｙｓｔｅｍｄｙｎａｍｉｃｓａｎａｌｙｓｉｓｂａｓｅｄｏｎＡＤＡＭＳａｎｄＮＡＳＴＲＡＮｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｉｔｉｎｃｌｕｄｅｓｔｈｅｔｈｅｏｒｙｏｆｍｕｌｔｉ－ｂｏｄｙｄｙｎａｍｉｃｓ，ｔｈｅｗａｙｔｏｄｅｆｉｎｅａｆｌｅｘｉｂｌｅｍｏｄａｌｉｎＰａｔｒａｎ／ＮａｓｔｒａｎａｎｄｔｈｅｓｔｅｐｓｔｏｍａｋｅａｎａｎａｌｙｓｉｓｕｓｉｎｇＡＤＡＭＳａｎｄＮａｓｔｒａｎ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ａｎｅｘａｍｐｌｅｉｓａｐｐｌｉｅｄｔｏｓｈｏｗｔｈｅｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄ．
目前，成熟的商业化ＣＡＥ软件有许多，其中最著名的是ＭＳＣ公司推出的ＡＤＡＭＳ、Ｐａｔｒａｎ／Ｎａｓｔｒａｎ。其中ＡＤＡＭＳ是多体
（６）通常计算弹性体的固有频率需要添加约束条件消除刚体位移。但在生成柔性体时，不需要定义约束条件。由Ｎａｓｔｒａｎ计算生成的模态中性文件（ＭＮＦ文件），包含了柔性体的几何信息、节点质量、模态、模态质量、模态刚度等信息。将ＭＮＦ文件导入ＡＤＡＭＳ就可生成相应的柔性体模型。
力学方程：
（５）
Ｌ＝Ｔ－Ｗ，Ｔ和Ｗ分别为动能和势能， & 为能量损耗函数， % 为选定的广义坐标，Ｑ为投影到 % 上的广义力， ’ 为约束方程， ( 为对应于 ’ 的拉氏乘子。得到最终的动力学微分方程：

ADAMS柔性体-刚柔耦合模块详解

ADAMS柔性体—刚柔耦合模块一、ADAMS柔性体理论1、ADAMS研究体系：a)刚体多体系统（低速运动）b）柔性多体系统（考虑弹性变形，大轻薄，高速）c）刚柔耦合多体系统（根据各个构件情况考虑，常用普遍仿真类型）大部分仿真分析都采用的是刚性构件，在受到力的作用不会产生变形,现实中把大部分构件当做刚性体处理是可以满足要求的，因为各个零件之间的弹性变形对于机构各部分的动态特性影响微乎其微。

但是需要考虑构件变形，变形会影响精度结果，需要对构件其应力大小和分布以及载荷输出研究的时候，以及薄壁构件，高精密仪器部件等，则需要当做柔性体对待，这样计算结果会准确一些。

对于柔性体机构，变形对动态影响起着决定性作用，刚柔耦合系统约束的添加必须考虑各个零部件之间的连接和受力关系，更可能还原实际工况，从而使模型更真实还原。

2、柔性体柔性体是由模态构成的，要得到柔性体就需要计算构件的模态。

柔性体最重要的假设就是仅考虑了相对于连体坐标系得晓得线性变形，而连体坐标系同时也在做大的非线性运动。

对于柔性体变形，模态中性文件必然存在某一些模态不响应，没有参与变形或者变性太大,参与系数非常小，比如前六阶或者不正常的阶数，如果去掉贡献较小的模态阶数，便可以提高仿真的效率。

…………3、模态谈到柔性体，就必然脱不了模态的概念，构件的模态是构件自身的一个物理属性，一个构件一旦制造出来,他的模态就是自身的一种属性，再将几何模型离散成有限元模型以后,有限元模型的各个节点有一定的自由度,这样所有的节点自由度的和就构成了有限元模型的自由度，一个有限元模型有多少自由度，它就有多少阶模态。

由于构件各个节点的实际位移是模态的按一定比例的线性叠加，这个比例就是一个系数，通常成为模态参与因子，参与因子越大,对应的模态对于构件变形的贡献量越多，因此对构件的振动分析，可以从构件的模态参与因子大小来分析,如果构建在振动时,某阶模态的参与因子大，可以通过改进设计，抑制改接模态对振动贡献量，可以明显降低构件的振动。

ADAMS刚柔耦合多体系统动力学建模

ｊｂｆｎｌｓｆｈｂｄｙｔｏｅｐｏｅｔｅｇｎｒｔｏｆｇｄｆｘｂｅｃｕｌｇｍｄｌｇＡｍｕｔｏｒａａｉｏｉｏｙｓｓｍｔｘｌｒｈｅｅｉｍｅｄｏｉ— ｅｉｌｏｐｉｏｅｉ．ｌ－ｏｙｓｍｕｅｃｈｉｒｌｎｎｉ
为一四杆机构分别建立了一个多柔体模型和刚柔耦合模型，以前者动特性为参考，刚柔耦合模型对系统动态特性的影响，研究
探索多体系统刚柔耦合建模规律。结果表明，从低阶模态来看，各构件经恰当处理后刚柔耦合模型能够较好地反映系统的动态
特性。
关键词：刚柔耦合；ＮＹ — ＤＭ；ＡＳＳＡＡＳ多体系统
中图分类号：Ｐ９．Ｔ３１９文献标识码：Ａ
ＤｙａｃｌＭｏｅｉｇｏｏｐｅｇｄ— ｅｉｌｈｂｄｙｔｍｓＵｓｎｎｍｉａｄｌｆＣｕｌｄＲｉｉ — ｘｂｅＭｕｉｏｙＳｓｅｉｇＡＤＡＭＳｎｌｆ
Ａｂｔａｔｓｒｃ：Ｍｏｅｓｏｇｄ－ｅｉｌｏｐｉｇａｅｇｎｒｃｄｎｍｉａｎｓｏｌｂｄｙｔｍ．Ｉｉａｍｐｒａｔｄｌｆｒｉｆｘｂｅｃｕｌｒｅｅｉｙａｃｌｏｅｆｍｕｔｏｙｓｓｅｉｌｎｉｔｓｎｉｏｔｎ
目，前多刚体系统的建模理论已经相当成熟，在多柔体系统建模方面，尽管国内外许多学者做了大量的研究，但仍有一些问题未能得到有效解决。多体系统既存在构件大范围的刚体运动，又存在弹性变形，因而多柔体系统动力学与多刚体系统动力学分析及结构有限元分析均有密切关系。实际工程问题严格来说大多属于柔性多体动力学问题，问题易于求解，为使往往将其简化为多刚体动力学问题或结构动力学问题来处理。随着柔性多体动力学的发展，基于相关理论的许多大型通用分析软件（ＡＡＳＤＤ等）如ＤＭ，ＡＳ的出现为复杂机械系统动力学分析提供了可靠的手段［利用ＡＳＳ和ＡＡＳ１】。ＮＹＤＭ软件，为同一平面四杆机构分别建立一个多柔体系统模型和一个刚柔耦合多体系统模型，探讨多体系统刚柔耦合建模的一般方法，研究刚柔耦合模型对

刚柔耦合仿真分析流程及要点

FileTypeI Parasolid (* xmt txt • x FileToRead FileType| G \Ada ms\P [ASC H part 宀 create 然本文主要介绍使用SolidWorks 、HyperMesh 、ANSYS 和ADAMS 软件进行刚柔耦合动力学分析的主要步骤。

一、几何建模在SolidWorks 中建立几何模型，将模型调整到合适的姿态，保存。

此模型的姿态不要改动，否则以后的MNF 文件导入到ADAMS 中装配起来麻烦。

二、 ADAMS 动力学仿真分析将模型导入到ADAMS 中进行动力学仿真分析。

为了方便三维模型的建立，SolidWorks 中是将每个零件单独进行建模然后在装配模块中进行装配。

这一特点导致三维模型导入到ADAMS 软件后，每一个零件都是一个独立的 part ，由于工作装置三维模型比较复杂，因此 part 数目也就相应的比较多，这样就对仿真分析的进行产生不利影响。

下面总结一下从三维建模软件SolidWorks 导入到ADAMS 中进行机构动力学仿真的要点。

（1）首先在SolidWorks 中得到装配体。

（2）分析该装配体中，至U 底有几个构件。

（3）分别隐藏其他构件而只保留一个构件，并把该构件导出为 lx_t 格式文件。

（4）在ADAMS 中依次导入各个lx_t 文件，并注意是用part 的形式导入的。

（5）对各个构件重命名，并给定颜色，设置其质量属性。

（6）对于产生相对运动的地方，建议先在此处创建一个marker,以方便后面的操作。

否则，三维模型进入 ADAMS 后，线条繁多，在创建运动副的时候很难找到对应的点。

部件的导入如下图1所示：Q File ImportFile Type 选择 Parasolid ；File To Read 找到相应的模型；将Model Name 切换到Part Name,然后在输入框中右击‘ 一次单击后在弹出的新窗口中设置相应的Part Name,然后单击OK 宀0K 。

MSC-ADAMS与MSC-Nastran在汽车产品开发中的应用

MSC ADAMS与MSC Nastran在汽车产品开发中的应用作者：北汽福田汽车公司许先锋MSC.ADAMS以其强大的车辆动力学模拟技术广泛应用于悬架系、转向系、动力传动系和整车的运动学、动力学分析，MSC.Nastran以其成熟的有限元计算技术在汽车结构分析中占有重要的地位。

结合ADAMS与MSC.Nastran各自的技术优势，联合应用ADAMS与MSC.Nastran进行车辆动力学分析和汽车结构分析是一种新的技术趋势，能为车辆产品开发提供更高精度的计算结果、更深入的分析结论，在产品开发中的作用愈加明显。

1．悬架系与转向系的模拟在进行车辆动力学的分析中，建立高精度的悬架系与转向系尤为重要，特别是悬架系的刚度、阻尼和运动性能关系到整车的振动特性和操纵稳定性，是建模的重点。

在各类悬架的模拟中，板簧的建模较为困难。

一般少片簧具有较强的非线性特性，多片簧由于片数多存在模型自由度过大的缺陷，CHASSIS/LEAFSPRING工具包构建的板簧模型精度较差，且与ADAMS/CAR的接口不方便。

针对这些问题，我们开发出一套较为完善的板簧建模方法，其模型精度高、自由度少，在各类卡车动力学分析中广泛应用。

2．整车动力学分析整车动力学分析的基础是建立正确的悬架系、转向系、动力传动系、轮胎模型、路面模型及驾驶员操作指令。

对动力传动系而言，若仅考虑其动力输出，可建立较为简单的模型；若详细考虑发动机（不同油门开度下的扭矩、转速特性）、离合器、变速箱的工作过程，需要建立复杂的模型。

对轮胎而言，若要进行操纵稳定性分析，需要进行不同载荷、不同胎压下的纵向力与滑移率、侧向力与侧偏角（包括不同外倾角的影响）、回正力扭与侧偏角、径向刚度与载荷的关系测试，利用TNO的MF_TOOL工具包，拟合轮胎的特性；若要进行整车振动分析，则要进行相应的轮胎振动测试，利用SWIFT_TOOL工具包，或F_TYRE工具包，拟合轮胎的特性。

对路面而言，模拟任意不平度的路面较为困难，利用专业信号处理软件与自我开发软件相结合，我们开发出一套较为完善的路面生成方法，可以很好地解决这个问题。

基于ANSYS与ADAMS的并联机构刚柔耦合体动力学分析

Ｘ／ＢｅＭｉｇ，ＷＡＸｉＸｕＥｎ－ｎＮＧｎ－
（ｖｉｉｎＵｎｖｒｉｆｉａＣｉｉＡｖａｏｉｅｓｙｏｎ，Ｔｉｊｎ０３０ｈｎ）ｌｔｔＣｈａｉ３００，Ｃｉａｎ
Ａｂｔａｔｓｒｃ：ＡｅｈｆｄｎａｉｓａｌｓｆｒｇｄｌｅｉｌｏｕｈｙｔｍｓｄｏｎＡＮＳＳａｄＡＤＡＭＳｉｉｔｏｃｄ．Ｉｎｌｄｓｔｈｅｍｔｏｄｏｙｍｃｎａｙｉｏｉ —ｆｘｂｅｃｐｎｇｓｓｅｂａｅｓｉＹｎｓｎｒｄｕｅｔｉｃｕｅｈｅｔ — ｏｙｏｒｆｍｕｌ —ｂｙａｎ￣ｉｓｔｅｗａｏｅｎａｆｅｉｅｍｏａｎｄｔｔｐｏｍａｈｅａａｙｉ．ｎｌｂｓａｌｈｎｇｔｅｒｇｄ—ｆｘｂｅｔｉｏｄｙｃ，ｙｔｄｆｅｘｂｌｈｉｌｄｌａｈｅｓｅｓｔｋｅｔｎｓｓｌＦｉａｌｙｅｔｂｉｉｈｉｉｌｉｌｙ，ｓｅｃｕｐｉｙｔｍｆａｔｒｅｏｌｎｇｓｓｅｏｈｅ —ＤＯＦｐｒｌｌｍｅｈｎｉｄｄｂｔｉａａｌｃａｓａｄｅｙｉｓｍｕｌｔｏｎｄａａｙｓ，ｔｓｍｅｏｓｐｏｄｅｅｔｅｅｍｓａｉｎａｎｌｉｓｈｉｔｄｉｒｖｅｆｃｖ．ｈｉＫｅｒ：ｒｇｄ—ｆｅｉｅｃｕｌｎｙｔｍ；ｄｎｍｉｓｓｍｕｌｔｏｙｗｏｄｓｉｉｌｘｂｌｏｐｇｓｓｅｉｙａｃｉａｉｎ；ｐｒｌｌｍｅｈｎｉｍ；ＡＮＳａａｌｃａｓｅＹＳ；ＡＤＡＭＳ

基于ADAMS和ANSYS的刚柔耦合模型分析

彭礼辉，李光，阳贵明，刘领化
（湖南工业大学机械工程学院，株洲４２０）１０８
摘要：结合机械动力学分析软件ＡＤＡＭＳ和有限元分析软件ＡＮＳＹＳ进行联合仿真．用动力学仿利
真得到的载荷谱读入到ＡＮＳＹＳ中，到更为准确的结果；得另一方面，考虑到实际机械系统中柔性体的影响，构建了一个刚柔耦合模型，而可以更加真实地模拟机构的动态性能，高了计算精度，果表明从提结柔性体对机构运动精度的影响不容忽视．关键词：机械动力学；限元；有裁荷谱中图分类号：ＴＨ１３２１．文献标识码：Ａ文章编号：１７ —１９（Ｏ１０一ｏ２ —０６１１Ｘ２１）３ｏ２３
上得到的应力和应变结果更加准确，提高了计算精
度．另一方面，用ＡＮＳＳ进行有限元分析时，利Ｙ可
解．ＡＮＳＹＳ软件是一款集结构、、热流体、电磁及多
物理场耦合为一体的大型通用有限元分析软件［．３］其基本分析过程分３步：处理（ｒｐｏｅｓｒ；前Ｐｅｒｃｓｏ）施
谱等信息．后在ＡＮＳ然ＹＳ中利用得到的载荷谱信
息作为边界条件，可以完成应力、变的分就应析［［．。６这样一来，基于精确动力学仿真结果基础］］在
本概念是用较简单的问题代替复杂问题，后再求然

ansys和adams刚柔耦合详细步骤

ANSYS与ADAMS进行联合柔性仿真基本思路：在ANSYS进行.mnf文件输出，然后把输出的.mnf文件输入ADAMS，进行零件更换。

然后在ADAMS 进行加载约束，仿真，查看结果。

软件:ANSYS10,ADAMS 2007 R3具体步骤：一ANSYS输出.mnf柔性文件1.1 建立单元单元1：solid45 或者其他3D单元单元2：MASS21,此单元只用于连接点单元设置弹性模量，泊松比，密度3个参数1.2导入模型（.x_t）或者建立模型完成后，创建连接点，ANSYS要求必须是2或者2个以上的连接点创建连接点：如下图，在下面2个圆柱孔的中心，注意是圆柱体的中心，不是某个面得中心，创建2个keypoints。

具体方法，看个人而定。

1.3 划分单元对体用3D单元划分，我选用meshtool方法接下来设置real constants，这个参数设置，一定要到等到3D网格划分完后再设置对MASS21 进行设置。

Real constant Set No. 要大于2，下面的值要非常小。

然后对连接点，即keypoints进行单元划分：先设置keypoints 属性，如下然后划分单元，用meshtool, 对keypoints划分单元，结果如下如下图1.4建立刚性区域刚性区域都是节点=连接节点+刚柔接触的面上所有节点在ANSYS里面，这一步，连接点为主节点，刚柔接触面上的所有节点为从节点首先得按如下2个图片进行主节点和从节点节点组合。

（或者用循环语句也行）选择1个主节点，即连接节点。

接下来Cname 命名就ponet就这样创建完毕。

按照此方法，对另外一个连接点，建立一个componet。

在这个例子里，命名为m2.首先选中2个圆柱面。

（对1个圆柱孔操作）然后选择这2个面上所有节点，操作如下：点击OK，就可以了。

接下来命名好，就完成从节点的componet按照上述方法，对另外一个连接点和圆柱面上的节点，建立2个componet，形成1个ASSEMBLY按照这个方法，对另外一对主节点和从节点component进行组装。

基于ADAMS并联机构摇摆台运动学和动力学仿真

基于ADAMS并联机构摇摆台运动学和动力学仿真ADAMS并联机构摇摆台是一种具有高精度和稳定性能的摇动平台，可以被广泛应用于医学、航空、军事等领域。

本文将基于ADAMS仿真软件，对ADAMS并联机构摇摆台的运动学和动力学特性进行分析和研究。

1、运动学分析运动学是研究对象的运动规律和运动形态的科学。

对于ADAMS并联机构摇摆台的运动学分析，我们需要将其建立为ADAMS仿真模型。

通过对各个连接点的运动学参数进行建模，可以计算出摇摆台在不同运动条件下的运动规律和运动形态。

2、动力学分析动力学是研究物体受力或加速度变化的科学。

对于ADAMS并联机构摇摆台的动力学分析，我们需要考虑机器的质量、瞬时速度和加速度等因素。

通过对机器的各个部分进行动力学建模，可以计算出机器的运动状态和运动特征。

3、仿真分析仿真分析是一种基于计算机建模和仿真技术对对象进行分析的方法。

在对ADAMS并联机构摇摆台进行仿真分析时，我们需要将其建立成ADAMS模型，并对模型进行运动学、动力学模拟，以模拟机器的真实运动情况，进而分析其性能特点。

4、结论基于ADAMS仿真软件，我们可以对ADAMS并联机构摇摆台进行运动学和动力学仿真分析。

通过对其运动规律和运动特征进行研究，可以为机器的设计和优化提供重要参考依据，并可为其应用于不同领域和场合提供更好的解决方案。

相关数据可以是多种形式的，比如实验数据、统计数据、市场数据等等。

以下以市场数据为例，进行分析。

以某电商平台上某商家销售的商品数据为例，可以得到以下数据：- 商品类别：家用电器- 商品数量：10000件- 平均价格：500元- 最高价格：1500元- 最低价格：200元- 月销售额：500万元以上数据可以帮助我们对该商家的销售情况进行初步的分析。

首先，商品数量较大，但平均价格不高，说明该商家的家用电器属于普及型或中档型商品，适合大众消费。

同时，最高价格在1500元以下，最低价格为200元，说明该商家的商品价格区间较为均衡，较为符合消费者的消费能力和需求。

CATIA+Adams基于ADAMS准双曲面齿轮静态分析与动力学分析_焦秉正

压力角，α＝22.217° ；β— — — 螺旋角，β＝45.15° ；γ— — —
节锥角，γ＝17.65。
3 仿真分析
在主动轮上施加转速驱动，为施加转速时不
会出现突变,这里使用 Step 函数使转速在 0. 2s 内
由 0 增加到 9000 °/s, 即,Step (time，0，0.0d，0. 2，
1 准双曲面齿轮模型的建立
目前对于准双曲面齿轮建模方法主要有三种：第一种方法是根据理论齿面加工参数建立的
收稿日期：2013－06－16 修回日期：2013－07－29
数学模型，然后再根据计算得到离散点啮合成齿面，由此建立齿轮模型[1]；第二种方法是将生产出的齿轮在测量机进行齿面采点，然后通过数学拟合方法对齿面离散点进行拟合而成新的齿面，这种方法建模受限于测量设备的精度与人为误差；第三种方法是通过虚拟加工形成齿面模型，齿面是由刀盘圆弧在真实的切削过程中包络而成的，通过编写程序,让该过程重复进行,得到轮坯坐标系下的刀刃包络曲面族,利用 CATIA V5 的曲线拟合功能进行 NURBS 曲线拟合,对齿廓曲面进行曲面重构，建立准双曲面齿轮几何模型[2]。
导致仿真无法进行[5]，仿真类型选择为 static。
3.1 静态仿真
从图 4－图 6 可以看出，在 0.2~0.6 s 之间，轴
向力、径向力、切向力都在均值附近上下波动。
力／N
4000.0 3500.0 -CONTACT_1FX
3000.0
2500.0
2000.0
1500.0
1000.0
500.0
式中：F— ——小轮切向力；Fa— ——小轮轴向力；

基于ANSYS和ADAMS的传动系统动力学分析

基于ANSYS和ADAMS的传动系统动力学分析介绍了ADAMS柔性化理论，运用有限元软件ANSYS生成MNF中性文件，建立柔性体。

在ADAMS软件中进行传动系统的刚-柔混合建模，分别添加齿轮副和接触力对传动系统角速度和角加速度进行分析对比，使仿真结果更加贴近实际。

标签：ANSYS；ADAMS；柔性化；仿真近年来，随着大型机械和汽车的发展，对于齿轮和传动系统的研究越来越多。

例如龚淼等人对航空发动机叶片的修复机床进行了动态建模和仿真，以提高机床传动动态稳定性；张会杰等人研究了有负载变化时的机床传动系统特性；黄露郎等人用拉格朗日法建立丝杠传动系统的动态模型，对系统振动进行了数值求解；袁文武等人研究了基于UG和ADAMS的齿轮啮合动力学仿真。

但是，以往研究均是将传动系统构件作为刚性体考虑，刚性体构件在力的作用下不会产生变形，在研究齿轮传动方面，将齿轮及轴完全作为刚性体来研究，不能完全达到精度要求，需要把模型的部分构件处理成柔性体，建立刚-柔混合模型。

1 ANSYS柔性化柔性体是相对于刚体的概念，它强调了构件的可变形性。

ADAMS中将刚形体处理为柔性体有两种方法，一是利用ADAMS自身，建立离散柔性连接件；二是利用有限元软件建立柔性体。

ADAMS中柔性体是包含有构件模态信息的中性文件，构件的模态是构件自身的一个物理属性，构件被制造出来后，它的模态就已经确定，模态频率就是共振频率。

实际上模态反应了有限元模型中各节点位移的比例关系。

把几何模型离散成为有限元模型，有限元模型各节点都有各自的自由度，这样所有节点各自自由度的集和就构成了整个有限元模型的自由度。

在ADAMS中使用的模态中性文件必须借助于其他有限元软件。

在启动ANSYS后，我们导入传动轴模型，单元类型我们选择三维八节点单元SOLID45，材料为steel，其弹性模量为E=202GPa，泊松比μ=0.3，密度DENS=7800kg/m3；在划分网格时，设置网格尺寸为0.01，划分六面体单元，划分完成后共13440个单元，14839个节点；在两圆面上设置刚性面，选取圆心位置节点为连接点；最后在Solution中选择Export to ADAMS，生成所需的MNF文件。

从nastran到adams产生柔体几种方法

S2-6
Output for MSC.Adams
• The following output are generated for MSC.Adams:
• Modal stiffness • Modal mass • Modal load • Diagonal matrix of a-set unit boundary displacement • Physical mass matrix • Stress shape • Strain shape
• Correct set of units must be specified on the DTI,UNIT,1,.. entry
Example:
If the model are using the following units
• Mass: • Force: • Length: • Time:
• This file is then readable by MSC.Adams Flex
• In 2004, you can generate the MNF file directly from MSC.Nastran
What’s New in MSC.Nastran 2004, Section 11 – MSC.Nastran/MSC.Adams Interface, July 2003
• For performing system flexible body analysis—including large rigid body motions
• Typical Applications:
• Elasto-kinematic analysis of vehicular suspensions • Engine crankshaft-drive train interaction • Aircraft landing conditions • Satellite panel deployment

基于ADAMS的刚柔耦合配气机构动力学分析

基于ADAMS的刚柔耦合配气机构动力学分析
董桓羽;刘浩;屈小贞;何辉
【期刊名称】《辽宁工业大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2012(032)006
【摘要】应用多体动力学软件ADAMS,建立配气机构多刚体模型,并用ANSYS软件生成摇臂的柔性体模型,最终建立刚柔耦合配气机构模型.通过仿真分析,得到不同转速下气门升程、速度和加速度等动力学仿真结果.该方法能更加准确地分析配气机构动力学特性,为配气机构的优化提供了依据.
【总页数】5页(P389-392,396)
【作者】董桓羽;刘浩;屈小贞;何辉
【作者单位】辽宁工业大学汽车与交通工程学院,辽宁锦州 121001
【正文语种】中文
【中图分类】U461
【相关文献】
1.基于ADAMS-Cable的多机吊装刚柔耦合动力学分析 [J], 李瑞强;王欣;高顺德
2.基于ADAMS与ABAQUS的刚柔耦合动力学分析方法 [J], 周成;邵跃林
3.基于ADAMS与ANSYS的连杆机构刚柔耦合动力学分析 [J], 杨华林
4.基于ANSYS与ADAMS的并联机构刚柔耦合体动力学分析 [J], 解本铭;王新旭
5.基于ADAMS的双输入行星减速器刚柔耦合动力学分析 [J], 刘凯文; 张庆
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于ADAMS的铰接式自卸车刚柔耦合动力学建模与仿真分析

基于ADAMS的铰接式自卸车刚柔耦合动力学建模与仿真分析姜勇;顾洪枢;张文明【摘要】以60 t铰接式自卸车为研究对象,根据拓扑原理设计出整车的拓扑结构图,初步建立整车的多刚体系统动力学模型,在此基础上再建立考虑车架弹性变形的铰接式自卸车刚—柔耦合多体动力学模型,并对不同行驶工况下的动态特性进行仿真分析,得到了车架关键位置处的加速度响应及加速度功率谱密度曲线.仿真结果为铰接式自卸车的设计改进、车架的疲劳寿命预测分析提供了重要参考依据.【期刊名称】《有色金属（矿山部分）》【年(卷),期】2014(066)003【总页数】4页(P64-67)【关键词】铰接式自卸车;刚柔耦合;动力学建模;仿真分析;ADAMS【作者】姜勇;顾洪枢;张文明【作者单位】北京矿冶研究总院,北京100160;北京矿冶研究总院,北京100160;北京科技大学机械工程学院,北京100083【正文语种】中文【中图分类】TD422.4多刚体动力学系统仿真时认为零部件不会产生变形，而车辆行驶过程中，由于其零部件本身具有弹性，它一方面绕固定坐标系运动，另一方面相对自身局部坐标系做弹性变形，因此当零部件的变形对整车动态特性的贡献不可忽略时，为了使模型更接近真实系统，使仿真结果更为准确，就必须要从多柔体系统动力学角度来进行分析［1－4］。

目前有很多学者从模型精确性和仿真经济性两方面考虑，建立系统的刚柔耦合模型。

本文以60t铰接式自卸车为研究对象，建立以车架为柔性体，其它零部件为刚性体的整车刚柔耦合多体动力学模型，对不同行驶工况下的动态特性进行仿真分析，得到了车架关键位置处的加速度响应及加速度功率谱密度曲线，仿真数据可为铰接式自卸车的设计改进、车架的疲劳寿命预测分析提供重要参考依据。

1 铰接式自卸车基本结构铰接式自卸汽车（Articulated Dump Truck，简称“ADT”）是驾驶室和车体之间具有铰接点和摆动环的自卸汽车［5－6］。

它起源于20世纪60年代末的欧洲，是适应恶劣天气及空间受限制的工作条件的一种界于传统刚性后卸式运输汽车和铲运机之间的铲土运输设备。

基于ADAMS和ANSYS的联合动力学仿真及应用_侯_越_熊晓燕_王_绚_牛雪梅

国 MSC 公司的 ADAMS (Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems，机械系统动力学分析软件) 和美国 ANSYS 公司的 ANSYS 系列软件。结合这两款软件的特点，笔者提出一种使用该软件联合仿真的优化设计的方法，并在复合振动试验模型优化设计上验证该方法的可行性。
导入振动仿真分析模块ibration在主轴质心处定义力矩激励的输入通道在振动体和浮动体质心处分别定义位移和加速度作为响应函数的输出通道在主轴质心处定义角位移输出通道并对其进行振动分析频率范围从00023复合振动体刚性体的动力学分析电动机的转速曲线如图所示整个过程历时200s电动机从in是一个电动机缓慢加减速的各态历经的过程
2 应用实例
2.1 复合振动体模型
以二自由度的复合振动筛为例，用 UG 构建复合振动体模型实体特征，如图 2 所示。
1.2 刚柔混合动力学分析
刚柔混合动力学的分析流程如图 1 所示，整个过程可分为以下 5 个步骤： (1) 利用 3D 制图软件创建实体模型，并将各零件组装成装配体； (2) 将模型导入 ADAMS 软件，结合实际工况定义各部件材料属性、定义约束及添加驱动，设置仿真参数，并对模型进行动力学仿真，得到系统的运动规律；
中，经历了 400 r/ min (6～7 Hz) 和 1 500 r/ min (25 Hz) 两次共振； (3) 当试验模型在 400 r/ min 的工况下工作时，主要存在以下特点：两物块振幅均约为 20 mm；相对运动幅值约为 2 mm；峰值大且经历频率范围小，因而不易控制； (4) 当试验模型在 1 500 r/ min 的工况下工作时，从位移频响函数来看，幅值较平稳，容易控制；相对位移为整个过程中最大。 (5) 试验模型启动或制动的过程总要经历共振区，当模型在共振区附近时，由于整体振幅大，对试验模型的结构破坏巨大。建议启停时最大程度地缩短启停时间，让试验模型快速通过共振区。

基于ANSYS-ADAMS的刚柔耦合仿真

事，结果如何是应当包括的。因此，要写好概要，
须找到以下两个问题的答案：
(1)谁做了什么？(who did what)
(2)结果如何？(what was the result)
如果是夹叙夹议的文章，作者对故事的内容发表
了议论，或指出了故事给人们的启示的，我们概括
时要加上这一内容。
2021/11/14
8
2021/11/14
7
记叙文写作方法—串联要素法
记叙文的概要，一般包括记叙文的六个要素
(who; when; where; what; how; why)，也就是考生
应先通读阅读短文，找出这六个要素，然后用自己
的话将这六个要素串成一两句话即可。当然，不
一定每篇记叙文都包含这六个要素，但某人做了某
2. 评分时，先根据所写概要的内容和语言初步确定其所属档次，然后以该档次的要求来衡量、确定或调整档次，最后给分。
3. 词数少于40或多于80的，从总分中减去2分。
4. 评分时，应主要从以下4个方面考虑： (1)对原文要点的理解和呈现情况； (2)应用语法结构和词汇的准确性； (3)上下文的连贯性； (4)对各要点表达的独立性情况。
have been told that washing dirt off our body can keep us healthy. (要点3) However, some scientists believe that exposure to some dirt may help our immune system.(要点4)
第二档 …… (6-10) 出现两句以上整句抄自原文现象。
第一档 ……
(1-5) 多个句子抄自原文
Байду номын сангаас

基于ANSYS和ADAMS的自动倾斜器柔性动平台动力学仿真分析_刘峰

2． 2
引入柔性动平台后的自动倾斜器运动学仿真结果分析
从图 3 中可以看出，动平台的运动具有类似简谐运动的特征，初始运动时刚、柔角速度几乎重合，随着时间的推移，曲线有一定的分离，刚性动平台的最大 11． 3 （ ° ） / s ，角速度为而柔性动平台的最大角速度为10． 8 （ ° ） / s。从图 4 中可以看出，刚性动平台最大角加速度为 6． 9 （ ° ） / s2 ，而柔性动平台最大角加速度为 6． 8 （ ° ） / s2 。角加速度会使运动构件产生一定的惯性力，因此，角加速度的波动会大大增加自动倾斜器运动系统的动载荷，加剧了电动机功率的损耗，这在很大程度上限制了直升机的飞行灵敏性。
· ·
2
2． 1
自动倾斜器动平台柔性化及动力学仿真分析
刚柔耦合建模
x － A（ s i + φ i q） ω + Aφ i q = E － A（ s i + φ i q） B + Aφ i ξ
· ～
·
～
·
自动倾斜器结构简图如图 1 所示，在 SolidWorks 软件中创建自动倾斜器三维实体模型，将此模型导入（ 3） ADAMS 软件，并为模型添加约束。
随着科学技术的进步和生产高速高效化发展需要构件弹性变形越来越受到重视24adams刚柔耦合基本理论adams处理柔性体运动学方法adamsmsc公司的机械动力学仿真软件虽然其分析的主要对象是刚体但该软件也提供了柔性分析模块adamsflex模块基于craigbamptom方法又称约束模态综合法对含有柔性构件的系统进行仿真不仅可真实模拟机构运动时的动态行为还可分析机构振动情况
试验研究
现代制造工程（ Modern Manufacturing Engineering）

基于ADAMS 的码垛机器人动力学刚柔耦合分析

·262·
Байду номын сангаас
包装工程
2021 年 9 月
细长杆件，在实际工作过程中会具有较大的柔性形变，因此传统用纯刚体的分析方法已经不能符合码垛机器人的实际工作特性[5—7]。文中以 ABB 的 IRB760 型机器人为研究对象，采用 Lagrange 求解其刚柔耦合动力学方程，并分别对其作了刚体动力学仿真和刚柔耦合动力学仿真，码垛机器人臂部柔性变形对机器人的运行精度及稳定性影响较大，采用刚柔耦合方法可以更加准确地分析码垛机器人的运行状态，为工业码垛机器人的驱动部件的选型及控制系统的设计提供有效的理论依据。
收稿日期：2020-12-01 基金项目：常州工业职业技术学院青年创新基金（QN201813101013）作者简介：陈亚梅（1981—），女，硕士，常州工业职业技术学院讲师，主要研究方向为机电工程。
Copyright©博看网 . All Rights Reserved.
1 机器人基本结构
结构和柔性体子结构等 2 部分。由于码垛机器人的大臂和小臂以及连杆均是细长杆件，在重载运行时会发生较大变形，因此将其作为柔性子体；将除大臂、小臂、连杆及关节之外的部件作为刚性子体。
随着包装生产线的日益规模化和包装产品的大型化，码垛机器人的应用越来越广泛，对其性能指标的要求也越来越高[1—4]。目前国内外对码垛机器人的机械强度和运动分析的技术已基本完善，但对于码垛
机器人的分析大部分停留在刚体分析。由于机器人在作业时各部件之间具有范围较大的相对运动和自身形变，把部件均看成刚体进行分析不能得到系统的准确动态性能。码垛机器人的主要组成构件属于悬臂的
第 42 卷第 17 期 2021 年 9 月
包装工程 PACKAGING ENGINEERING