基于ADAMS的机床主轴刚柔耦合系统建立及性能分析
刚柔耦合机械系统动态特性仿真与分析
刚柔耦合机械系统动态特性仿真与分析近年来，随着科技的不断发展和机械工程领域的进步，刚柔耦合机械系统逐渐成为了研究热点。
刚柔耦合机械系统由刚性部分和柔性部分组成，刚性部分负责传递力量和实现运动控制，而柔性部分则通过弹性变形来减小冲击和振动。
动态特性仿真与分析的研究，可以帮助我们更好地了解刚柔耦合机械系统的运动规律和优化设计。
刚柔耦合机械系统是一个复杂且多变的系统，因此进行仿真和分析是必不可少的一步。
在进行仿真前，我们需要建立系统的数学模型。
数学模型可以描述系统的运动方程和力学关系，是进行仿真与分析的基础。
通过数学模型，我们可以对系统的动态特性进行定量描述，如自然频率、振型等。
一种常见的建模方法是基于有限元分析（FEA）。
FEA可以将复杂的几何结构离散为许多小的有限元，通过求解有限元的位移和变形来分析整体系统的动态响应。
对于刚柔耦合机械系统而言，我们可以将刚性部分建模为刚体，柔性部分建模为弹簧或梁。
通过选择合适的单元类型和约束条件，可以模拟系统在不同载荷下的振动响应和应力分布。
在进行仿真分析时，需要考虑到系统的初始条件和边界条件。
初始条件包括系统的初始位置、速度和加速度等。
边界条件则包括约束和外部施加力等。
通过改变这些条件，我们可以研究系统在不同工况下的响应情况。
例如，可以研究系统在不同频率下的共振现象和应力集中情况，以评估系统的可靠性和安全性。
刚柔耦合机械系统的动态特性仿真与分析可以帮助我们优化系统设计和改进产品性能。
通过仿真，我们可以在不同参数和条件下评估系统的响应，从而提供优化设计方案的依据。
例如，在设计机器人手臂时，我们可以通过仿真分析手臂的振动频率和振幅，进而改进结构和材料的选择，以提高手臂的工作稳定性和精度。
此外，仿真和分析还可以帮助我们预测系统的故障和损坏。
通过分析系统在不同载荷下的应力和变形分布，我们可以评估系统的强度和刚度，以判断系统是否会发生破坏性失效。
这对于预防事故和优化维护策略具有重要意义。
基于ADAMS的汽车电子机械制动系统刚柔耦合分析
基于ADAMS的汽车电子机械制动系统刚柔耦合分析靳华伟;张新;陈清华;王赛;徐少洋【摘要】基于提高汽车电子机械制动系统性能的目的,以\"电机+行星齿轮减速器+螺旋变向\"制动执行器结构为研究对象,采用刚柔耦合多体动力学理论进行了汽车制动的多柔体运动学和动力学分析,得到了多柔体的运动学和动力学模型;运用ADAMS仿真方法分析了系统的刚柔耦合动力学仿真模型,得到了制动夹紧力和制动距离等仿真结果.研究表明,采用\"电机+行程齿轮减速器+螺旋变向\"的制动执行器进行电控制动具有较高的可靠性,满足制动法规要求.研究表明,该制动执行器提高了电控制动的可靠性和可行性,具有重要的研究意义.【期刊名称】《安徽理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(038)005【总页数】5页(P65-69)【关键词】电子机械制动执行器;刚柔耦合模型;动力学分析;制动力【作者】靳华伟;张新;陈清华;王赛;徐少洋【作者单位】安徽理工大学机械工程学院,安徽淮南 232001;安徽理工大学机械工程学院,安徽淮南 232001;安徽理工大学机械工程学院,安徽淮南 232001;安徽理工大学机械工程学院,安徽淮南 232001;安徽理工大学机械工程学院,安徽淮南232001【正文语种】中文【中图分类】U461汽车电子制动系统根据制动方式可分为电液复合制动系统(EHB)和电子机械制动系统(EMB)，随着汽车智能化和车载网络技术的提高，以及节能减排和电动汽车发展的需要，电子机械制动系统逐渐成为众多学者的研究重点。
电子机械制动基于线控技术，是一种信息交互实时控制的新型制动方式，旨在提高系统响应时间和兼容性[1]。
欧美国家对EMB系统的研究起步较早，在EMB执行器结构上，文献[2]设计了以电机带动锥齿轮加滚珠丝杠副机构；Bosch公司设计了电磁离合器加二级减速齿轮机构；Continental Teves公司设计了内置电机带动齿轮减速器加滚珠丝杠和棘爪锁机构等。
基于ADAMS的齿轮齿条刚柔耦合啮合分析
应当注意， 其中各参数定义在国标中已有详细说明， 不再赘述。 因为有限元仿真的齿轮齿条均为静止状态， 故动载系数 KV 取 1。
3 ADAMS 刚体动力学分析
利用 SimDesigner 将 CATIA 模型转换到 ADAMS 中 。 在 ADAMS 中添加相应运动副， 定义齿轮和齿条的碰撞接触。 碰撞力 非线性指数、 阻尼系数、 最大阻尼时 仿真的重点是确定接触刚度、 的击穿深度、 接触面静态及动态摩擦系数等参数。其中接触刚度 和零件的材料及零件的形状有关。 ADAMS 中基于 Impact 函数的 碰撞力是用刚度系数和阻尼系数来计算碰撞力。根据 Hertz 碰撞 9P 理论， 考虑接触面积为圆形时有： δ= a = *2 R 16RE 由此式可得撞击时接触法向力 P 和变形 δ 关系为：
姨
（1 ） （2 ）
4 ADAMS 柔性体动力学分析
在有限元软件中分别在齿轮和齿条中心位置设置一个连接 点， 并采用多节点约束 （MPC ） 将其与有限元模型相连接。计算齿 输出模态中性文件。 将模态中性文件导入 轮和齿条前 16 阶模态， ADAMS 中并做检查， 其中前 6 阶模态为刚体模态， 认定为无效模 态。 类似于刚体模型， 在柔性体齿轮齿条上添加相应约束、 负载和 建立柔性体碰撞模型。将分析 运动副， 齿条输入速度为 20mm/s， 结果与同样速度下的刚体模型进行对比， 如表 3 所示。 表 3 刚、 柔模型啮合力对比
Meshing Analysis of Rigid-flexible Coupled Model for Rack and Pinion Based on ADAMS
基于ADAMS和ANSYS的刚柔耦合模型分析
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【摘要】The mechanical dynamics analysis software of ADAMS and the finite element analysis software of ANSYS are combined to co-simulate. The more actual results are obtained through importing the load spectrums achieved from dynamic simulation to the finite element software of ANSYS. On the other hand, it constructs a rigid-flexible coupling model considering the influence of flexible body in the actuat mechanical system, gets a more real simulation of the institution of the dynamic performance and improves the calculation accuracy. Results show that the influence on kinematic accuracy of the mechanism produced by flexible body can not be ignored.%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．利用动力学仿真得到的载荷谱读入到ANSYS中，得到更为准确的结果；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，从而可以更加真实地模拟机构的动态性能，提高了计算精度，结果表明柔性体对机构运动精度的影响不容忽视．【期刊名称】《湖南工程学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2011(000)003【总页数】3页(P22-24)【关键词】机械动力学;有限元;裁荷谱【作者】彭礼辉;李光;阳贵明;刘领化【作者单位】湖南工业大学机械工程学院,株洲412008;湖南工业大学机械工程学院,株洲412008;湖南工业大学机械工程学院,株洲412008;湖南工业大学机械工程学院,株洲412008【正文语种】中文【中图分类】TH113.20 引言机械系统动力学自动分析(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems),是美国MSC公司开发的虚拟样机分析软件.在ADAMS中可以建立机械系统的运动学、动力学模型,其模型主要为刚性体,也可以是柔性体,还可以是刚柔耦合模型[1][2].有限元分析(Finite Element Analysis)的基本概念是用较简单的问题代替复杂问题,然后再求解.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:前处理(Preprocessor);施加载荷与求解(Solution);后处理(Postprocessor).ADAMS是目前最具权威的机械系统动力学仿真分析软件,分析对象主要是多刚体.ANSYS是一种大型通用有限元分析软件,其主要功能是对柔性体进行有限元分析.大多数情况下,把样机当做刚性系统来处理都可以满足要求.但在一些需要考虑构件变形的特殊情况下,完全把模型当做刚性系统来处理还不能达到精度要求,还必须把模型的部分构件做成可以产生变形的柔性体来处理[4],因此,最好将两种软件结合使用.1 ADAMS软件与ANSYS软件的结合在动力学仿真软件ADAMS中进行仿真分析,可以得到所需要的载荷文件(即.lod文件),这就为ANSYS有限元软件进行分析提供了载荷谱、位移谱等信息.然后在ANSYS中利用得到的载荷谱信息作为边界条件,就可以完成应力、应变的分析[5][6].这样一来,在基于精确动力学仿真结果基础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,利用ANSYS进行有限元分析时,可以得到ADAMS使用的模态中性文件(即.mnf文件),就生成了模型中的柔性体,建立一个刚柔耦合模型.这种考虑了弹性特征的动力学模型,仿真精度大大提高.两者之间的数据传递方式如图1所示.图1 ADAMS和ANSYS之间的数据传递2 ANSYS和ADAMS结合使用实例如图2所示的机构为用于夹紧登月舱和宇宙飞船的夹紧机构.该机构由5个构件组成:原动件手柄(handle)、从动件摇臂(pivot)、连杆(link)、锁钩100 N,通过摇臂和连杆的传动使得锁钩在大地平面上向右滑动(锁钩左端用一个线性弹簧的拉力来模拟夹紧力),进而将登月舱与宇宙飞船夹紧.图2 模型示意图2.1 刚性体模型的建立首先,在从 Pro/E中建立机构的三维实体模型,进行装配后,通过从Pro/E和ADAMS 的接口将模型导入ADAMS中,定义相应的约束和运动关系,生成刚性体模型[7],如图2(b)所示;然后设置好仿真时间和步长,利用ADAMS进行机构仿真分析,得到构件位移、速度曲线,仅以连杆位移、速度为例.如图3所示.限于篇幅,不一一列出.图3 连杆在x方向的速度和位移曲线图进行完仿真分析以后,能够得到该夹紧机构中各个构件上指定点在全局坐标系x、y、z方向上的加速度、作用力、速度、位移的分量曲线和合成曲线.2.2 柔性体模型的建立接下来把从动件摇臂作为柔性体考虑再进行动力学分析.首先对摇臂进行网格划分,然后进行模态分析、计算,把该结果保存为模态中性文件MNF(Modal Neutral File),最后读入到ADAMS中,代替刚性体摇臂,建立一个刚柔耦合模型,对相应部位施加驱动和约束,进行考虑了构件弹性特征的系统动力学仿真[8][9].具体参数设置:弹性模量1.17e11 Pa,泊松比0.3,密度为4500 kg/m3.对其进行自由网格划分(Free),得到该摇臂计算模型共有20049个节点,12455个单元.模态分析结果如表1所示.表1 摇臂模态分析结果模态阶数频率/Hz 1 9.7190 2 13.066 3 53.075 4 73.648 5 91.890 6 137.16其中,摇臂第1阶、第6阶振型如下图4所示.图4 摇臂振型图2.3 刚柔耦合模型测试建立好刚柔耦合模型后,设置好相关参数,在ADAMS下对此机构进行动力学分析,通过数据曲线来分析机构的运动性能[10].当柔性体摇臂替代刚性体摇臂后,测量结果显示柔性体摇臂、连杆和锁钩三者几乎同步运动(如图5所示),与刚性体摇臂不同的是,用柔性体替换后,速度趋势变成了先反向加速(同样设向右为正),加速至最大速度后再减速,再正向加速至最大值后又减速.图5 柔性体摇臂、连杆与锁钩速度曲线图接下来把刚性体和柔性体摇臂的运动进行对比.从图6(a)可以看出,在力 F=100 N 时,刚性体摇臂与柔性体摇臂的速度变化趋势相似,但是滞后性显著,相差较大;当力增加到F=200 N时,其速度曲线如图6(b)所示,其速度变化趋势更加相似,并且滞后性明显减小,相差不大;当力继续增加到F=300 N时,刚、柔性体摇臂的运动变化几乎一致,如图6(c)所示(但是,力F并不是越大越好,具体情况这里不再作介绍).图6 不同力时的刚性体与柔性体摇臂速度曲线比较图3 小结利用机械动力学仿真软件ADAMS和有限元分析软件ANSYS联合仿真,完成了一个刚柔耦合模型的对比分析.在该夹紧机构中,柔性体对机构运动精度以及机构寿命产生了很的大影响.把摇臂构件用柔性体替代后,在ADAMS中利用虚拟样机技术进行动力学仿真证明了这一结论.很明显,这种影响是不能够忽视的.参考文献【相关文献】[1]郑建荣.ADAMS-虚拟样机技术入门与提高[M].北京:机械工业出版社,2002.[2]刘伟,高维成,于广滨.ANSYS12.0宝典[M].北京:电子工业出版社,2010.[3]张劲夫,许庆余,张陵.考虑连杆柔性和运动副粘性摩擦的曲柄滑块机构的动力学建模及计算[J].2001,22(3):274-276.[4]肖国伟,李光.柔性杆件系统虚拟样机设计及其动力学仿真分析[J].湖南工业大学学报,2009,23(4):62-64.[5]郭卫东.虚拟样机技术与ADAMS应用实例教程[M].北京:北京航空航天出版社,2008.[6]刘国庆,杨庆东.ANSYS工程应用教程[M].北京:中国铁道出版社,2003.[7]丁寿滨,常宗瑜,武雅洁,等.ADAMS与常用CAD软件之间的接口[J].微计算机信息,2005,21(30):202-204.[8]林国英,李光,刘少义.弹性四连杆机构动力学响应的数值求解[J].湖南工业大学学报,2008,22(4):105-108.[9]ZHENG Xiao-ya,YOU Jun-feng,ZHANG Duo,et al.Application of ADAMS and ANSYS to Mechanism A-nalysis[J].Journal of Solid Rocket Technology,2010,33(2):201-204.[10]刘治波,禹宏云.Pro/E、ADAMS与 ANSYS在虚拟设计中的联合应用[J].机械工程与自动化,2008,18(2):48-53.。
21ADAMS柔性体-刚柔耦合模块详解
ADAMS柔性体-刚柔耦合模块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。
基于ADAMS与NASTRAN的刚柔耦合体动力学分析方法
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：
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
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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Adams刚柔耦合仿真分析及应用
基于 Adams刚柔耦合仿真分析及应用【摘要】：剪式稳定架系统常用于汽车车身输送线，可实现车身的升降与运输。
其上框架布置2台电机，通过皮带带动下框架和吊具，实现升降。
在实际运行过程中，由于存在升降皮带安装轮安装相位偏差、皮带缠绕驱动轮运行过程旋转半径波动、皮带不等长等因素，造成下框架倾斜。
在升降过程中，由于运动不平衡，4根剪式稳定架可能产生较大的作用力，存在安全隐患。
因为采用多刚体系统计算会产生卡死现象，所以对剪式稳定架进行柔性化处理，从而得到刚柔耦合的多体系统，然后进行动力学仿真分析，预测剪式稳定架的受力情况，为产品设计和优化提供参考。
【关键词】：剪式稳定架；Adams；刚柔耦合；仿真分析引言1996年，ADAMS推出ADAMS Flex模块，实现了同时包含刚体和柔体的机构动力学分析。
ADAMS中的柔性体分为离散式和模态式2种：离散式柔性体是把一个刚体构件离散为几个小刚性构件，小刚体构件之间通过柔性梁连接，离散式柔性体的变形是柔性梁的变形，并不是小刚体构件的变形，这种柔性体可以模拟物体的非线性变形，但只适用于简单结构；模态式柔性体是由ADAMS Flex模块或外部有限元软件生成，能根据构件的实际结构进行复杂建模，这种柔性体采用的是模态叠加法来模拟物体变形，故仅适用于线性结构的受力分析。
1刚柔耦合基本理论在外部载荷作用下，物体一定会发生弹性变形，所以，多体系统都可以等效认为是一个多柔性系统。
在这种情况下，如果所研究的部件刚度大并且不考虑部件的应力-应变响应，则可以将该部件视为刚体。
但是当所研究部件的弹性变形对系统的影响较大，或者在外部载荷作用下部件的变形较为明显时，则必须考虑部件的弹性系数。
此时，就需要把所研究部件进行柔性化处理，以使多体系统更接近实际情况。
本文进行刚柔耦合仿真时采用了RecurDyn中提供的有限元柔性体建模。
有限元柔性体实现了有限元技术与多体动力学的有机结合，克服了模态柔性体对接触问题建模不准确，柔性体变形后模态需要及时更新的缺点，采用节点之间的相对位移和旋转作为节点坐标来描述结构的变形，具有较高的计算精度。
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。
基于ADAMS的并联机床刚柔耦合系统的协同建模研究
中生成柔性 体得模 态中性文件 ， 再将 其 引入 到 Ａ Ａ Ｓ中 ， 而得 到 所 需 的柔 性体 生成 柔性 多体 动 力 学 Ｄ Ｍ 从 模型， 为精 确进行 动 力学仿 真和 实际物理 样机 的制 造提供 了基 础 。 关键 词 ： 并联 机床 ； 多柔体 系统 ； 同建模 ； Ｄ ＭＳ Ａ Ｓ Ｓ 协 Ａ Ａ ；Ｎ Ｙ 中图分类号 ： Ｇ ５ Ｔ ６９ 文献 标识 码 ： Ａ
ＺＨＵ ｕ ｘａ，ＺＨＵ — ａ，Ｌ Ｕ ｎ — ｉｎ，ＣＡＩＧｕ ｎ — ｉ Ｃｈ — ｉ Ｌｉｄ Ｉ Ｙｏ ｇ ｘａ ａ ｇ ｑ
（ ｃ ｏｌ ｆ ｃ ａｉａ Ｅ ｇ ｅ ｒ ｇａ ｄＡ ｔｍ ｔ ｎ Ｎ ｒ ｅｓ ｒ ｎｖｒ ｔ， ｈ ｎａ ｇ１０ ０ ，Ｃ ｉａ Ｓｈ ｏ ｏ Ｍｅｈｎｃｌ ｎ ｉ ｅｉ ｎ ｕｏ ａｉ ， ｏ ｈ ａｔ ｎＵ ｉ ｓｙ Ｓ ｅ ｙｎ ０ ４ ｈｎ ） ｎ ｎ ｏ ｔ ｅ ｅｉ １
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算 法求 解 了一个 非 线 性 、 耦 合 的 常微 分 方 程 的初 始 强 值 问题 ， 探讨 了运 动构 件 弹 性 对 机 械手 末 端 精 度 的影 响¨ 。李兵等人 采 用有 限元法建 立 了一种 六 自由度并 Ｊ 联机床 的动力 学 模 型 ， 对 机 床 几何 参 数 对 振 动基 频 并 的影响 进行 了讨论 。姚 建新 等人 从并 联机 器人 的通用
基于ANSYS与ADAMS的并联机构刚柔耦合体动力学分析
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基于ADAMS和ANSYS的刚柔耦合模型分析
（ 湖南工业大学 机械工程学院 ， 株洲 ４ ２ ０ ） １０ ８
摘 要 ：结合机械 动 力 学分析软 件 ＡＤ ＡＭＳ和有 限元 分析 软 件 ＡＮＳ ＹＳ进 行 联合仿 真． 用 动 力学仿 利
真得 到的载 荷谱读 入 到 ＡＮＳ ＹＳ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 ：ＴＨ１ ３ ２ １ ． 文献标 识码 ：Ａ 文章 编号 ：１ ７ —１ ９ （ Ｏ １０ 一ｏ ２ —０ ６１ １ Ｘ ２ １）３ ｏ２ ３
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 ＡＮＳ Ｓ进行 有 限元分 析 时 ， 利 Ｙ 可
解． ＡＮＳ ＹＳ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 （ ｒｐ ｏｅ ｓｒ ； 前 Ｐ ｅ ｒｃｓｏ ） 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
基于ADAMS的塔式起重机刚柔耦合虚拟样机
基于ADAMS 的塔式起重机刚柔耦合虚拟样机*杨传宁1董明晓1梁立为1冯润辉1和大龙21山东建筑大学机电工程学院 济南 250101 2山东龙辉起重机械有限公司 泰安 271208摘 要：为了准确模拟塔式起重机的动力学特性，应用SolidWorks 软件、Ansys 软件和ADAMS 软件建立了刚柔耦合的塔式起重机虚拟样机。
首先应用SolidWorks 软件建立塔式起重机的实体模型，然后将起重臂实体模型导入Ansys 软件中，并进行网格划分，再采用刚性区域的方法将实体模型以MNF 文件格式生成柔性体模型，最后把整机实体模型导入到ADAMS 软件中形成刚性体模型，再将起重臂柔性体模型替换刚性体模型，建立起塔式起重机刚柔耦合虚拟样机。
最后对回转工况仿真，得到位移、速度等运动参数曲线。
关键词：塔式起重机；ADAMS；刚柔耦合；虚拟样机中图分类号：TH213.3 文献标识码：A 文章编号：1001-0785（2020）16-0062-04Abstract: In order to accurately simulate the dynamic characteristics of tower crane, a rigid-flexible coupling virtual prototype oftower crane was established by using SolidWorks software, Ansys software and ADAMS software. Firstly, the solid model of tower crane was established by SolidWorks software, and the solid model of crane boom was imported into Ansys software, and then the grid is divided. Then, the solid model was transformed into flexible model by MNF file format by adopting rigid region method. Finally, the solid model of whole machine was imported into ADAMS software to form rigid model, and then the rigid model was replaced by flexible model of crane boom. The rigid-flexible coupling virtual prototype of tower crane was established.Keywords: tower crane; ADAMS; rigid-flexible coupling; virtual prototype0 引言随着起重运输行业的不断发展，塔式起重机发挥着越来越重要的作用，起重运输机械的安全性、可靠性也逐渐成为人们关注的重点。
刚柔耦合仿真分析流程及要点
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，到底有几个构件。
（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*.x_t 格式文件。
（4）在ADAMS中依次导入各个*.x_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：图1 文件输入File 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part →create 然后在弹出的新窗口中设置相应的Part Name，然后单击OK →OK 。
将一个部件导入，重复以上步骤将部件依次导入。
这里输入的技巧是将部件名称按顺序排列，如zpt_1、zpt_2、zpt_3. ，然后在图1中只需将zpt_1改为zpt_2、将PART_1改为PART_2即可。
ADAMS中的柔性体分析研究论文[精选五篇]
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ADAMS中的柔性体分析研究论文[精选五篇]第一篇：ADAMS中的柔性体分析研究论文0 引言ADAMS是美国MDI公司开发的机械系统动力学仿真分析软件，其求解器采用多刚体动力学理论中的拉格朗日方程方法，建立系统动力学方程，对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析，输出位移、速度、加速度和反作用力曲线。
对系统动力分析而言，结构本身的弹性变形与系统的宏观刚体运动同等重要。
ADAMS中的所有物体均以刚体定义，忽略结构柔度对系统的影响，一般的有限元分析软件对包含大位移运动的系统动力学分析又无能为力，因此在ADAMS中实现刚体和柔体相结合的系统动力学分析是一个较可行的解决方法。
1996年，ADAMS推出ADAMS/Flex莫块，实现了同时包含刚体和柔体的机构动力学分析。
ADAMS中的柔性体分为离散式和模态式两种。
离散式柔性体以梁单元方式串接，单元数目越多越能模拟实际变形。
这种柔性体可以模拟物体的非线性变形，但只适用于简单结构;模态式柔性体是由外部有限元软件生成的，是有网格的物体，能根据物体的实际结构进行复杂建模。
由于采用的是模态线性叠加来模拟物体变形，因此模态式柔性体仅适用于线性结构的受力行为。
1、ADAMS/FIs柔性体ADtALSFSx采用CJmehod柔性体基本理论和模态叠加合成理论，可以根据不同外力状态适时反应出正确的变形结果。
其基本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表示物体的弹性位移，通过计算每一时刻物体的弹性位移来描述其变形运动。
物体的弹性变形是相对于物体坐标系的弹性小变形，同时物体坐标系又经历大的非线性整体移动和转动。
ADASFlex中的柔性体采用有限元模态中性文件（ModalNdcra1Fid;MNF)描述。
MNF文件是一个独立于操作平台的二进制文件，包含如下信息：几何信息节点位置及其连接；节点质量和惯量；模态;模态质量和模态刚度。
有限元分析结果可以用程序控制生成模态中性文件，更为实用的是使用ADAM与ANSYSNASIRANPDEAS等商业有限元软件的数据交换接口利用这些软件进行分析后将结果转换成模态中性文件。
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
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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
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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
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基于Adams_AtuoFlex的机构刚柔耦合分析
基于Adams_AtuoFlex的机构刚柔耦合分析机构分析是机械产品设计中的重点之一，尤其是在航空航天、精密仪器和机械领域中，机构运行的位置精度直接影响到其执行效果和产品的质量。
机构结构中零件的刚度便是影响运行精度的主要因素之一，尤其是刚度比较弱的零件，其影响更是不能忽视。
所以，为了研究零件的刚度对机构运行的影响，就要借助机构的刚柔耦合分析。
Adams是一款功能强大的多体动力学分析软件。
有设计人员，借助Adams和Ansys两款软件进行刚柔耦合分析。
首先用adams建立刚体运动学或动力学模型；然后用ansys对关键零件进行柔性处理，生成.mnf中性文件；最后用中性文件替换原刚体模型中的对应零件，从而生成刚柔耦合模型。
但是，上述方法在执行过程中会出现某些问题，使仿真过程受到阻碍。
一，ANSYS生成中性文件时，在导出过程中会出现错误，使生成中性文件失败；二，替换刚性件后，进行仿真时容易报错；三，仿真结果不理想。
针对adams与ANSYS联合仿真的弊端，笔者利用adams自带的柔性工具箱auto/flex，进行刚柔耦合分析，结果证明：柔性替换过程简单，不易报错；计算过程更加顺利；通过控制网格单元大小，能使结果更加精确。
下面，通过一个简单的四杆机构对如何用Auto/flex进行刚柔耦合分析进行详解。
第一步:用Adams2012建立刚体运动学模型，并计算运行。
如图第二步:替换原刚体零件，这里以红色的曲柄为例。
1.右键曲柄，选择Make Flexible,选择Create New,出现ViewFlex-Create对话框2.在ViewFlex-Create对话框中的Advanced Settings前打对勾，出现扩展后的对话框。
3.Material——选择零件的材料属性，只支持各项同性材料，这里选择钢材—steelMumber of Modes——选择模态阶数，这里保持默认4.在FlexBody Type 中选择Geometry,即根据几何模型进行网格划分5.选择Mesh/Properties，在其控制菜单中进行如下设置：Element Type——设置单元类型（提供实体单元和壳单元），这里使用实体单元Element Shape——选择单元形状，只提供了四面体单元Element Order——单元阶数，有线性和抛物线之分，这里选择抛物线Element Specification——用于控制划分网格时的单元大小，分自动和手动输入两种。
基于Adams的传动轴的柔性分析
动 负载 进行 运动 。电机 的 转动 惯 量为 Ｊ Ｍ，负载 的
转 动 惯 量 为 Ｊ。扭 簧 的扭 转 刚度 为 Ｋ ，模 拟 了电 Ｌ ｓ 机 和 负 载之 问机 械 系统 的刚 度 ，Ｋ 越 大 ，刚度 越 ｓ 好 ；扭 簧 阻 尼 为 Ｂｓ ，用 于 模 拟 机 械 系 统 的 阻 尼 ， 即 电机 和 负载 发 生 相 对 运动 时 所 产 生 的正 比于 相 对速 度的粘 滞 力的作 用 。
０ 引言
近 几 十 年 来 ，伴 随 着微 电子 技 术 和计 算 机 技 术 的 飞 速 发 展 ，伺 服 系统 得 到 了越 来 越 广泛 的 应 用 。如 今 它 的 应用 已经 几乎 遍 及 了 社 会 的各 个 领
域 。一 般 的 伺服 系统 ，都 是 由电 子 学 系统 和机 械
务Ｉ 匐 化
基于Ａｄｍｓ ａ 的传动轴的柔性分析
Ｆｌ ｅｘｉ ｅ ａｎ ｙ ｓ ｏｆａ ｒ ｂｌ ａｌ ｓｉ ｔ ａｎｓｍ ｉ ｉ ａｆ ａｓｅｄ ｏｎ Ａ ｄａｍ ｓ ｓｓ ｏｎ ｓｈ ｔ ｂ
赵 高飞 ，孙 小进 ，裴云天
Ｚ ＡＯ Ｇａ ． ｉＳ ａ －ｎ ＰＥ ｕ ．ａ Ｈ ｏｆ 。 ＵＮＸｉｏｊ ， Ｉ ｎｔ ｎ ｅ ｉ Ｙ ｉ
摘
（ 中国科学院 上海技术物理研究所 ，上海 ２ ０ ８ ） ０ ０ ３ 要 ： 在一些 对控制精度和响应性能要求很 高的伺服系统中 ，机械系统 的柔性不能忽视。为分析某航
天仪器扫描系统 中传动轴的柔性对系统性 能的影响 ，本文首先建 立了抽象的简化模型进行理 论 分析，并利用通用的多体动力学软件Ａ ａ ｓ ｄ ｍ 对模型进行仿真，研究了有限刚度的机械系统的输 入输出性能。针对实际的扫描系统 ， 使用Ａ ａ ｓ 其中关键的传动轴进行柔性化处理 ，建立了 ｄｍ将 系统的刚一 柔混合动力学模型 ，对该模型进行仿真分析 ，得到了力矩激励 下实际系统的 共振和 反共振频率。对反共振频率的进一步研究表明，力矩输入时的反共振频率点就是开环控制下的 机械系统共振点 ，在实际系统的设计中需要特别考虑机械系统的这种柔性所 带来的影响。 关键词 ： 刚柔混合分析 ；反共振频率 ； 限元 ； ｄ ｍ 有 Ａａｓ
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１ ５０ １ ＯＯ ５０
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表 １ 支承 轴承的结构参数
一
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本 文对 机床主传 动系 统 的输 出轴 即机床 主轴 进行 了柔
ｔｓ ｌ
性化处 理 ， 并把 主轴与 轴承 的结合 位 置添 加 了柔性 约束 ， 建 立 了传 动系统的 刚柔耦 合虚 拟样 机模 型 。研 究 了空转 工 况 下、 切削力矩作 用下主轴 的动态 响应 ， 并通 过 Ａ Ｓ Ｓ与 Ａ — ＮＹ Ｄ
Ａ ＭＳ的联 合 仿 真 ， 到 了 主轴 的 动 态 振 动 情 况 。 本 文 给 出 了 得
图 ３ 主轴的轴 向振动 （ 同曲线表 示不 同结点 ） 不
由 图 ３分 析 可 以 得 到 以下 结 论 ： １ 在 空 转 工 况 下 ， 输 （） 当
入轴转速 为 １２０ ｒｍｎ时 ， ０ ／ ｉ 主轴 径 向和 轴 向振 动位 移非 常 小 ；２ 主轴最大径 向振 动位移 值 出现在 主轴与 前端轴 承 的 （）
高速运转 的数控机床 ， 工件与车 刀之间 的切削力 对主轴 的运动有很大 的影 响。其 切 削激励 主要 是作 用 于工件 边缘 的径向切削力 ， 其作用 效果等价 于一 个切削 力矩和一 个作 用 于工件 回转 中 心 的径 向切 削力 ， 且 切 削力 矩 是 主要 的 载 并 荷 。因此 ， 重点讨论 的切削力矩对 主轴振动 的影 响 。 主轴切削力矩 的模 型采 用经验 预估 模 型来 确定 激振 力 矩， 假设切削力是余 弦周期 函数 ， 由幅值 、 位角 和强迫振 动 相
７ ０
四 川 兵 工 学 报
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ｈｔ ：／ｃ ｇ ｊｕｓｒ．ｏ ／ ｔ ／ ｓｂ ．ｏ ｒ ｖｃ ｍ ｐ ｅ
Ｉ 一１ Ｉ ２ Ｏ － Ｒ／ ￣９ Ｎ 二 ｌ
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束来 模拟轴承对 主轴 的支 撑和 受力关 系。轴承 的刚度 直 接 影响高速主轴 的振 动 ， 了精 确描述 轴 套约 束 ， 为 必须对 各个
结合位置 ， 个结点径 向振动位移有一定 偏差。 各
３ ２ 切 削 激 励 下 系统 的 动 态 响 应 ．
种研究利用 Ａ Ａ Ｄ ＭＳ和 Ａ Ｓ Ｓ联 合 仿真 研究 机床 主轴 的 ＮＹ
方 法 ， 于篇 幅 有 限 ， 文 仅 对 主 轴 的 性 能 有 初 步 的 研 究 ， 由 本 在 时 间 容 许 的情 况 下 还 可 以研 究 主 轴 再 齿 轮 接 触 力 的 激 励 下 对主轴运动产生 的影响 。
频 率组成 ， 即 Ｐ ｔ ＝ＰＣ Ｓｗ ＋ ） （） １Ｏ（ ｔ
Ｏ Ｏ
０ ５
Ｏ
Ｏ Ｏ
之 ５
Ｏ
０
０ １ ００ ００ ００ ０ ０ ０ ０ ００ ０ ０ ９ ０ ｌ ０ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ００ ０
ｆｓ ／
图 ５ 主轴 的径 向振 动位移 （ 同曲线表 示不 同结点） 不
前 支 承 轴 承 刚度 Ｋ ＝
４ ７ １ Ｎ／ 。 ． ９Ｘ ０ ｍ
Ｊ－ ｍ 邮 ２ ｌ — ０ ｍ ０ ９Ｉ ｌ ㈣ 伽肌： １ｌ ∞０
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Ⅶ （ Ｒ ∞ １ｌ 州 １ Ｉ— ｈ Ｅ Ｏ ｉｆ ＲＥ ｌ∞ ｌ ２Ｉ
０ Ｏ ５ ０
在不考 虑切削载荷 的作 用 ， 在输入 轴转速 为 １ ０ ｍｎ ０ｒ ｉ ２ ／ 驱动情况下 ， Ａ Ａ 用 Ｄ ＭＳ仿真 并测 量主轴 上各个 结 点 的振 动 位移 。得 到各结点的 方 向的平 动位 移如 图 ３所示 。
００ ４０ ０
．
００ ５０ － ０ ．Ｅ ０ ４
－ ｏ ｏｏ ２ ０
－ ０ ００ ３ ５ ０ ００ ０００ ００ ３ ０１ ２ ０ ００ ４ ０ ０Ｃ ５ ００ ６ ００ ７ ００ ８ ００ ９ ０ ０ ０ ０ ０ ００ ０ １
。 ＼
… ＿ … 一
一
４ 结 束 语
由图 ４与 图 ５可知 ：
０ Ｄ ５
．
＼
ｊ
（ ）主 轴 在 径 向 切 削 力 矩 激 励 下 ， 径 向振 动 位 移 迅 速 １ 其
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增加 ， 大于在空转工况下 产生的动态径 向位 移。 远 ＼、 ＼
、
： 呈 ｐ
Ｏ０ ０ｌ０
。
（ ）主轴最大径 向向振动位 移值 出现 在主轴前 端面 ， ２ 最 小值 出现在 主轴 与轴承端轴承 的结合 位置 。
…
Ｊ — ｍ ＾ Ｒ ∞ Ｉ １
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， －－ ．
．
Ａ
一
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— 一
３ 主 传 动 系统 刚 柔 耦 合 虚 拟样 机 仿 真 分 析
３ １ 空转 工 况 下 系统 的动 态 响 应 ．
５ Ｏ ０ Ｏ ５ ０
－ ／ ＼ ／ ＼
－
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一一 ∞ 。 一
．
一
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１ ０ ０
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１ ． ０ ５ ０
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０ １ ０ Ｏ ００ ００ ０Ｏ ００ ０ ７ ０ Ｏ ００ ０ ０ ２ ３ ４ ５ ６ ０ ８ ９ ０ １
图 ４ 主轴的轴向 窜动 （ 不同曲线表示不 同结点） 轴 承润滑油 的粘度 叩 ＝ ．２ｐ Ｓ粘 压系数 ＝２ ３Ｘ 。 ０ ０ ａ・ ； ． １ ｐ ； ０ ａ 当量 弹性 模 量 Ｅ＝２Ｘ １ “ｐ ； 轴 转 速 Ｎ＝２０ ０ ａ 主 ５ ｒｍ ｎ 将 以上 参数代 入相 关轴 承 刚度 计算 公 式可 求 出主 轴 ／ ｉ。