ADAMS参数化建模及优化设计

设计要求：
能产生至少800N的 夹紧力。 手动夹紧，用力不
大于80N。 手动松开时做功最 少。 必须在给定的空间 内工作。 有震动时，仍能保 持可靠夹紧。
模型建立
1、启动ADAMS/View
（1）打开ADAMS/View，欢迎对话框中选择 Create a new model项，输入文件名Latch，选择 OK按钮，如图所示 。
（13）仿真观看观看当前模型的运动情况
在主工具箱，选择仿真工具 ，取End Time=1.0，Step=1000，开始仿真分析。
二.运动仿真分析
1.测试模型
(1)设置弹簧力的测量 在弹簧处鼠标右键，在弹出菜单中选中选择 Spring：Spring_1，再选择Measure，显示施加测 量对话框，将Characteristic选项设置成Force，如 图所示。选择OK按钮，显示弹簧力测量窗口。
（4)设置图标。在在Setting菜单，选择Icons命令，
显示图标设置对话框，在New Size栏，输入2. (5)在File菜单选择Select Directory命令，设置 ADAMS默认存盘目录。 2.建立夹紧机构模型 （1）创建参数点。在工具箱几何建模工具集，选择 Point工具 使用默认设置，如图 所示。根据表的坐标 值，产生A、B、C、D、 E、F6个设计点，如图 所示。
ADAMS参数化建模及优化设计
参数化的四种方法
参数化点坐标 使用设计变量 参数化运动方式 使用参数表达式
（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。
(3)样机仿真分析
在主工具箱，选择仿真工具
，取End Time=1.0，
Step=1000，开始仿真分析。
测量仿真结果，得到如下结果
角度测量曲线图
弹簧力测量曲线图
（4）创建角度传感器
在
菜单选择
， ，显
示创建传感器对话框， 如图所示。在对话框中 设置或选择，按照下图
设置。选择OK按钮，完
(4)创建锁钩（hook）
在工具箱几何建模工具集，选择工具
,在Length中输 入1，根据下表给出的坐标值，依次选取各点(若是点不 好选可按住ctrl)，鼠标右键完成创建滑钩，如图所示。
点坐标 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 x坐标 5 3 -6 -14 -15 -15 -14 -12 -12 -5 4 y坐标 3 5 6 6 5 3 1 1 3 3 2 z坐标 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
成创建传感器。
（5）再一次仿真
夹紧系统在80N恒力作用下，由于传感器的作用，使
得手柄到达角度（overcenter_angle）等于0时停止仿 真分析。
角度 随时间的变化曲线
弹簧力随时间的变化曲线
九样机模型参数化
(1)创建设计变量 在机构中,除了手柄末端标记点POINT_4以外,其
余5个标记点的位置可能影响夹紧力的大小.因此将 这些标记点的X、Y坐标作为设计变量。 右击POINT_1点，激活浮动对话框，选择Point： POINT_1、Modify，弹出标记点表格编辑器。 点击POINT_1行，Loc_X列的数据0.0，该数 据在上方的输入框中出现，右击该框，弹出浮动 菜单，依次选择 在输入框和表格中出现(.MODEL_1.DV_1)，用同样 的方法创建其它9个设计变量，(.MODEL_1.DV_2) ~(.MODEL_1.DV_10)
点上（hook.Extrusion_9.v16），而不是坐标点上，再 选取（-23,1,0）
（10）创建手柄力
在主工具箱施加力工具集选择单作用力工具 设置Space Fixed ，Pick Feature
及Constant，选择Force，输入80。 依次选取手柄（handle）、手柄末端点
（pivot）、手柄（handle）及Point_3。
• 添加滑杆与手柄铰链副，选取铰链副后选择滑杆 （slider）、手柄（handle）及Point_5。
• 添加滑杆与滑钩铰链副，选取铰链副后选择 滑杆（slider）、滑钩（hook）及Point_6。
（8）添加点—面约束副（低副）
局部放大滑钩，在Build菜单选择Joint，显示连接对话
(6)创建夹紧固定支架
在工具箱几何建模工具集，选择工具
,由New Part 改为On Ground，依次选取（-2,1,0,）、（-18,0,0）创 建固定支架，如图所示。 鼠标右键，选择Block：BOX_11，再选择Rename，输 入新名.Latch.ground.block。
(7)创建运动副
（ 2 ）设置单位。在 Setting 菜单，选择 Units 命令，
显 示 单 位 设 置 对 话 框 ， 在 Length 栏 ， 选 择 centimeter，选择OK。
（3）设置工作栅格。 在 Setting 菜 单 ， 选 择 Working Grid 命 令，显示工作栅格 设置对话框，设置： size=25 ， spacing=1 ， 如图2所示，选择 OK按钮，设置好工 作栅格。
(2)角度测量
在
菜单下选择 ，显示产生角度测量对 话框,选择advanced。 在Measure Name栏，将测量名称改为overcenter_angle。 在Fist Marker栏，按鼠标右键选择Marker，再选择Pick。 选择在Point_6处的任意一个标记（Marker）。 在Middle Marker栏，按鼠标右键选择Marker，再选择 Pick。选择在Point_7处的任意一个标记（Marker）。 在Last Marker栏，按鼠标右键选择Marker，再选择Pick。 选择在Point_3处的任意一个标记（Marker）。设置完 成如图所示。选择OK按钮，显示角度测量窗口。
取DV_8的取值范围为(9,11)，标准值为10
进行优化设计
设计点 A
B C D E F
变量名 POINT_1
POINT_2 POINT_3 POINT_4 POINT_5 POINT_6
x坐标 0
3 2 -10 -1 -6
y坐标 0
3 8 22 10 5
z坐标 0
0 0 0 0 0
(2)创建摇臂（pivot）。 在工具箱几何建模工具集， 选择工具 ，在参数设置 栏 设 置 Thickness=1 ， Radius=1 。 依 次 选 取 POINT_1 、 POINT_2 及 POINT_3、POINT_1四点， 按右键创建摇臂
DV_3 DV_4
DV_5 DV_6 DV_7 DV_8 DV_9 DV_10
POINT_2 POINT_2
POINT_3 POINT_3 POINT_4 POINT_4 POINT_5 POINT_5
Ｘ Ｙ
Ｘ Ｙ Ｘ Ｙ Ｘ Ｙ
３ ３
２ ８ －１ １０ －６ ５
147.9 -453.55
-20.792 -393.88 32.052 361.88 -57.66 84.817
2.7 3.3
2.2 7.6 -1.1 10.5 -5.4 4.5
-875.67 -965.65
-836.23 -920.73 -835.13 -933.55 -866.73 -876.61
取DV_2的取值范围为(-1,1),标准值为0
取DV_4的取值范围为(1,6)，标准值为3 取DV_6的取值范围为(6.5,10)，标准值为8
框，如图9所示。选择工具
置 ， 。
，在参数栏设
依次选取固定支架（ground.block）、滑钩（hook）、 点（-12,1,0），竖直向上拖动鼠标，按下左键。
（9）创建弹簧
在主工具箱施加力工具集选择拉压弹簧阻尼器工 具 。 输入K=800，C=0.5。
选取点（-14,1,0）处滑钩顶点，注意应选取钩上的顶
鼠标右键，选择part：PART_2，再选择Rename， 输入新名.Latch.pivot
(3)创建Baidu Nhomakorabea柄(handle)
在工具箱几何建模工具集，选择工具
,依次选取
POINT_3、POINT_4创建手柄。 鼠标右键，选择part：PART_3，再选择Rename，输 入新名.Latch.handle。
鼠标右键，选择part：PART_4，再选择Rename，输
入新名.Latch.hook。
(5)创建滑杆（slider）
在工具箱几何建模工具集，选择工具 ,依次选取 POINT_5、POINT_6创建滑杆 鼠 标 右 键 ， 选 择 part ： PART_5 ， 再 选 择 Rename ， 输 入 新 名.Latch.slider
用相同的方法对其它设计变量进行研究，计算 结果如下：
整理设计报表中的数据，可得到下表中的结果
设计变量 DV_1 DV_2 设计点 POINT_1 POINT_1 坐标 X Ｙ 初始值 ０ ０ 初始值敏 感度 -97.506 -337.53 优化显著 值 １ -0.5 最大夹紧力 -９１５.43 -1056
在 A 点处将摇臂与基础框架连接。在主工具箱的连接
工具集，选择铰链 择， , 和
，在参数设置栏选 选取Point_1点。
添加滑钩与摇臂铰链副。在主工具箱的连接工具集， 选择铰链副，在参数设置栏选择
依次选择摇臂（pivot）、滑钩 （hook）及Point_2点，完成设置。
添加手柄与摇臂铰链副，选取铰链副后选择摇臂
，
（handle.Marker_5）
（11）模型验证
在主工具箱的Tools选择Model verify对模型正确性进
行验证。验证信息如下：
（12）保存模型
完成创建，保存数据库。完成建模后的夹紧机构模型，
在File菜单，选择Save Database As 命令，输入文件名： Latch.bin选择OK按钮，保存数据。
参数化建模应用实例
以参数化点坐标的方式进行参数化建模

例:
North American Aviation, Inc. 的Earl V. Holman 发明的一个挂锁模型，它能够将运输集装箱的两 部分夹紧在一起。该挂锁共有十二个，在Apollo 登月计划中，它们被用来夹紧登月仓和指挥服务 仓。
(2)重新设置设计变量
可以查看设计变量的标准值和限制范围,默认值 为10%,当标准值为0时,绝对变化范围为±1.用户 可根据需要修改限制范围. 查看时,点击表编辑对话框组下方的命令Variables
十样机模型研究
在Design Exploration下的
Design Evaluation选择 Design Evaluation Tools弹
出参数化分析工具对话框。
Simulation Script:.MODEL_1.Last_Sim( 最后一次仿真)参数选 择:Measure,设计变量及其它
设置等后按Start.
试验报表和试验曲线结果见图
从设计研究报表中可以得到最大夹紧力为-915.13N， DV—1，初始值(DV—1=0)的敏感度为-88.644N/cm.