ADAMS全面教程
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
• A,B,C， 3点在基准坐标系的坐标值；
X-Z点法：
• 定位坐标系原点O在基准坐标系中的坐 标x0,y0,z0
• 定位坐标系x或z轴上一点A的坐标 • x-z平面上另一点B的坐标, B 点与O, A
不共线。
机械系统的自由度
• 自由度：机械系统中各构件相对地面构
架的独立运动数。
m
s
F 6n Pi Q j Rk
Concept
Design
Validate Assembly Service
With Virtual Prototyping
IMPROVEMENT
INFORMATION
Product Development Process for Manufacturers
Functional Virtual Prototyping
参考资料
• ADAMS—虚拟样机技术入门与提高 郑建荣编著 北京 机械工业出版社 2002
• ADAMS实例教程 李军, 邢俊文, 覃文洁等编 北京 北京理工大学出版社 2002
• 虚拟样机技术及其在ADAMS上的实践 王国强, 张进平, 马若丁编 西安 西北工业大学出版社 2002
• 软件：ADAMS v11 帮助文档
度和旋转顺序。 • 常用为3-1-3旋转法则：1、2、3代表x 、y、z
轴， 3-1-3表示先绕基准坐标系的z轴旋转，再绕 基准坐标系的x轴旋转，最后再绕基准坐标系的z 轴旋转。 • 共有24种组合，代表不同的旋转方式。不能连续 对基准坐标系的同一轴旋转。
三点法：
• 不在同一直线上的三点A,B,C在定位坐标 系的坐标值；
• .adm 用ADAMS专有语言描述的模型文件
• .cmd Command 文件
• .req Request 文件（分析输出的时间历程）
• .res Result 文件（仿真分析的信息）
• .gra 图形文件
• *.*
测试 数据文件
• .dxf, .dwg, .stl. .stp, .igs,… 其它CAD系统文
作业
• 上机练习1, 2, 3
• 上机大作业，参考ADAMS / View 使用 入门练习
• ftp://202.38.71.7
–Username: student –Password: student
Getting There Faster
“目标是将开发时间从60个月降为12个月， 和把成本从60-70亿降为10亿美元”
测试
验证
优化
自动化
产品生命周期 Product Life Cycle
Concept
Design Validate Assembly Service
维护方便吗 ?
满足要求 ?
能做出来吗 ?
做什么样的 ?
能工作吗 ? 可靠吗 ？
Reduced Risk Through Better Information
C:\Program Files\ADAMS 11.0\network
运行程序：程序ADAMS 11.0Aview
ADAMS 用户界面
• 菜单 Menu • 主工具箱 Main toolbox • 标准工具箱 Standard toolbox • 状态栏 Status toolbar • 弹出菜单 Popup menu • 命令窗 Command window
虚拟样机技术 在各主要工业部门都取得显著成就
汽车
铁路、工程机械 航空、航天、国防
机械
飞机着陆时的起落架变形
飞机着陆时的起落架变形
ADAMS/PPT (后处理)
液压+机械仿真
Hydraulic + Mechanical Simulation
• 可运行包含液压回路 的整个系统仿真
• 静态、瞬态、动态和 线性分析
虚拟模型
虚拟样机 试验
虚拟生产
TTrraaddiittiioonnaallCCoommppoonneenntt--ffooccuusseedd CCAADD//CCAAEE//CCAAMM
设计 CCAA设DD 计验证
CCAAEE 数字装来自百度文库CCAAMM 生产
建模
PPrroodduucctt DDaattaa MMaannaaggeemmeenntt SSyysstteemm
Traditional Component-focused CAD/CAE/CAM
CAD
CAE
CAM
Product Data Management System
针对系统的解决方案
System - Focused Solutions
Design - Development - Production
System-focused Virtual Prototyping
刚体
柔性体
虚拟样机仿真分析步骤
ADAMS 运行准备
• 程序安装 • License 管理
设本机为客户机：程序ADAMS 11.0LicenseClient
在弹出窗口键入本机的机器名或IP地址 设定服务器：程序ADAMS 11.0LicenseServer
在弹出窗口键入服务器IP地址: 202.38.87.224 或
rp r A r r r r r
A A A AT A
A
机械系统动态仿真
Dynamic Simulation of Mechanical System
ADAMS: Automatic Dynamic Analysis
of
Mechanical Systems
美国MSC公司; MDI(Mechanical Dynamics Inc.)
MSC. ADAMS
• Adams 是集建模、求解、可视化技术于一 体的虚拟样机软件
• 世界上目前使用范围最广、最负盛名的机 械系统仿真分析软件
• 产生复杂机械系统的虚拟样机，真实地仿 真其运动过程，并且可以迅速地分析和比 较多种参数方案，直至获得优化的工作性 能，
• http://202.38.65.108/ylb/yqsb/gccl/200506 0716.htm
i 1
j 1
• n – 活动构件数， m – 运动副总数
• Pi - 第I个运动副的约束条件数 • Qj -第I个原动机的驱动约束条件数 • S - 原动机总数
• Rk – 其它约束条件数
系统的自由度 例
• 系统自由度 F 0, 且Qj= 0，系统蜕化为 刚体系统。
• 系统自由度 F 0, 且 Qj> 0，表明原动机 将不能驱动系统，或系统在薄弱环节将损 坏。
数字工程 Digital Engineering
Design - Development - Production System-focused Virtual Prototyping
Virtual Mock-up
Virtual Prototyping
& Testing
Virtual Production
• ADAMS/PostProcessor 后 处理
– Suspension Design
• ADAMS/Driver 驾
驶员
• ADAMS/Controls 控制 • ADAMS/Hydraulics 液压 • ADAMS/Flex 柔性 • ADAMS/Animation 动画 • ADAMS/Linear 线性
• 当F = 0, 且Qj> 0，机械系统有确定运动。 • 当F > 0, 机械系统没有确定的相对运动。
系统自由度的计算
• 复合铰链：m个构件在一处以铰链联接 (m-1) • 局部自由度：与构件运动无关的自由度 • 虚（重复）约束：
– 轨迹重合 – 转动副轴线重合 – 移动副导轨平行 – 其它重复约束
• Build • Test • Validate • Optimize • Automate
Build System Model
3D CAD
Test Data
Controls
Flexibility
Hydraulics
优化模型
• Circuit Breaker Example (courtesy of ABB)
心、力的作用点和构件的连接位置。 浮动标记：相对构件运动，有的力和运动要用它定位。
坐标系
y 构件坐标系 y’
标记坐标系 y”
z’
x” x’ z”
x
固定坐标系 z
确定坐标系的位置和方向
• 欧拉角法：坐标系原点在基准坐标系中的 坐标，
• 三点法： • X-Z点法：
欧拉角法：
• 坐标系原点在基准坐标系中的坐标x0,y0,z0 • 坐标系相对基准坐标系的旋转轴、旋转角
动的连接。
参考机架
• 参考机架：计算速度、加速度的参考坐标系 • 地面参考机架：为独立的惯性参考坐标系 • 构件参考机架：对每一个刚体都有一个参考
机架，刚体上各点相对于该构件参考机架是 静止的。
坐标系
• 地面坐标系：固定坐标系。 • 构件机架坐标系：固定在构件上随构件运动，
它相对地面坐标系的位置和方向确定构件的位 置和方向。 • 标记坐标系：也称标记。 固定标记：固定在构件上，用于确定构件的形状、质
虚约束对刚体无影响，对柔性体可增加刚 度，但在计算运动将删除虚约束。
速度计算
y
y’ p
设地面坐标系o-xyz, x’y’z’,
构件坐标r系o’-
rp
r’ o’ x
o r z’ x
p点固结在构件坐 标系o’-x’y’z’，r z
它在地rp 面坐r 标 系Aro-xyz中的矢量为
A o' x' y' z'对oxyz的方向余弦变换矩阵
• 调整液压元件参数使 系统优化
获得所有液压仿真分析结 果
• 包括压力、流量、 阀门位置、, 油缸 位置等。
空间望远镜展开系统概念设计
高性能越障机器人的性能设计
ADAMS 动态仿真模块
• ADAMS /View, Solver 求解 • ADAMS/Car 轿车
器
– Vehicle Design
ADAMS 菜单
• File （文件） • Edit （编辑） • View （视窗） • Build （建模） • Simulation （仿真） • Review （观察） • Settings （设置） • Tools （工具） • Help （帮助）
主要文件类型
• .bin 包含所有模型信息的二进制文件
Boeing, Commercial Airplane Group
数字汽车
Test Rigs
底盘
Suspension Steering Brakes Tires
Full Vehicle
Road
Driver
引擎
Valvetrain Cranktrain Chain/Belt Acc. Drives
传动
Transmission Clutch Differential Axles/CV
车身
Body-in-white Frame Seating Restraints
虚拟样机成功案例
Daimler-Chrysler汽车 • 降低成本$8000万元 • 上市时间提前8个月 • 每辆汽车利润增加$1,500元 • 物理样机从50辆减少为 31辆
机械系统的建模和结构分析
主要内容
• 机械系统的组成 • 参考机架 • 坐标系 • 机械系统的自由度 • 速度、加速度和角加速度
机械系统的组成
• 机械系统是机器和机构的总称，由构件和零件组 成。
• 机构由两个以上具有相对运动的构件组成，用于 传递运动或改变运动形式。
• 机器是由若干机构组成的系统。 • 机构的构件既保持接触，又有一定的相对运动。 • 运动副：两构件既保持接触，又有一定的相对运
• ADAMS/Engine 引
擎
CAD 嵌入模块
• ADAMS/Pre
轿车性
能
• ADAMS/Tire 轮胎
• ADAMS/Rail 机车
MSC. Software
MSC.ADAMS、MSC.Nastran、MSC.Fatigue集成方式
* 由MSC.Nastran对部件进行有限元分析，生成含有模态信息的mnf文件； * 将mnf文件导入MSC.ADAMS中，创建刚柔耦合模型； * 由MSC.ADAMS对机构进行动力学分析； *分析得载荷和位移等边界条件可转入MSC.Nastran进行详细的应力、振动、噪音分析； *分析得到的载荷时间历程信息可通过格式文件转入MSC.Fatigue中进行疲劳分析。
件类型
ADAMS/VIEW 操作之一
• 建立新的数据库 • 打开已有数据库 • 输入其它文件（cmd, ….) • 设定工作目录
– 单次设定 – 永久设定
ADAMS/VIEW 操作之二
基本设置
• 坐标系：Cartesian/Cylindrical/Spherical • 视图方向： Front/… • 重力: 方向 –Y 大小 -9806.65mm/s2 • 单位制：MMKS • 网格：Grid 范围、间距
X-Z点法：
• 定位坐标系原点O在基准坐标系中的坐 标x0,y0,z0
• 定位坐标系x或z轴上一点A的坐标 • x-z平面上另一点B的坐标, B 点与O, A
不共线。
机械系统的自由度
• 自由度：机械系统中各构件相对地面构
架的独立运动数。
m
s
F 6n Pi Q j Rk
Concept
Design
Validate Assembly Service
With Virtual Prototyping
IMPROVEMENT
INFORMATION
Product Development Process for Manufacturers
Functional Virtual Prototyping
参考资料
• ADAMS—虚拟样机技术入门与提高 郑建荣编著 北京 机械工业出版社 2002
• ADAMS实例教程 李军, 邢俊文, 覃文洁等编 北京 北京理工大学出版社 2002
• 虚拟样机技术及其在ADAMS上的实践 王国强, 张进平, 马若丁编 西安 西北工业大学出版社 2002
• 软件：ADAMS v11 帮助文档
度和旋转顺序。 • 常用为3-1-3旋转法则：1、2、3代表x 、y、z
轴， 3-1-3表示先绕基准坐标系的z轴旋转，再绕 基准坐标系的x轴旋转，最后再绕基准坐标系的z 轴旋转。 • 共有24种组合，代表不同的旋转方式。不能连续 对基准坐标系的同一轴旋转。
三点法：
• 不在同一直线上的三点A,B,C在定位坐标 系的坐标值；
• .adm 用ADAMS专有语言描述的模型文件
• .cmd Command 文件
• .req Request 文件（分析输出的时间历程）
• .res Result 文件（仿真分析的信息）
• .gra 图形文件
• *.*
测试 数据文件
• .dxf, .dwg, .stl. .stp, .igs,… 其它CAD系统文
作业
• 上机练习1, 2, 3
• 上机大作业，参考ADAMS / View 使用 入门练习
• ftp://202.38.71.7
–Username: student –Password: student
Getting There Faster
“目标是将开发时间从60个月降为12个月， 和把成本从60-70亿降为10亿美元”
测试
验证
优化
自动化
产品生命周期 Product Life Cycle
Concept
Design Validate Assembly Service
维护方便吗 ?
满足要求 ?
能做出来吗 ?
做什么样的 ?
能工作吗 ? 可靠吗 ？
Reduced Risk Through Better Information
C:\Program Files\ADAMS 11.0\network
运行程序：程序ADAMS 11.0Aview
ADAMS 用户界面
• 菜单 Menu • 主工具箱 Main toolbox • 标准工具箱 Standard toolbox • 状态栏 Status toolbar • 弹出菜单 Popup menu • 命令窗 Command window
虚拟样机技术 在各主要工业部门都取得显著成就
汽车
铁路、工程机械 航空、航天、国防
机械
飞机着陆时的起落架变形
飞机着陆时的起落架变形
ADAMS/PPT (后处理)
液压+机械仿真
Hydraulic + Mechanical Simulation
• 可运行包含液压回路 的整个系统仿真
• 静态、瞬态、动态和 线性分析
虚拟模型
虚拟样机 试验
虚拟生产
TTrraaddiittiioonnaallCCoommppoonneenntt--ffooccuusseedd CCAADD//CCAAEE//CCAAMM
设计 CCAA设DD 计验证
CCAAEE 数字装来自百度文库CCAAMM 生产
建模
PPrroodduucctt DDaattaa MMaannaaggeemmeenntt SSyysstteemm
Traditional Component-focused CAD/CAE/CAM
CAD
CAE
CAM
Product Data Management System
针对系统的解决方案
System - Focused Solutions
Design - Development - Production
System-focused Virtual Prototyping
刚体
柔性体
虚拟样机仿真分析步骤
ADAMS 运行准备
• 程序安装 • License 管理
设本机为客户机：程序ADAMS 11.0LicenseClient
在弹出窗口键入本机的机器名或IP地址 设定服务器：程序ADAMS 11.0LicenseServer
在弹出窗口键入服务器IP地址: 202.38.87.224 或
rp r A r r r r r
A A A AT A
A
机械系统动态仿真
Dynamic Simulation of Mechanical System
ADAMS: Automatic Dynamic Analysis
of
Mechanical Systems
美国MSC公司; MDI(Mechanical Dynamics Inc.)
MSC. ADAMS
• Adams 是集建模、求解、可视化技术于一 体的虚拟样机软件
• 世界上目前使用范围最广、最负盛名的机 械系统仿真分析软件
• 产生复杂机械系统的虚拟样机，真实地仿 真其运动过程，并且可以迅速地分析和比 较多种参数方案，直至获得优化的工作性 能，
• http://202.38.65.108/ylb/yqsb/gccl/200506 0716.htm
i 1
j 1
• n – 活动构件数， m – 运动副总数
• Pi - 第I个运动副的约束条件数 • Qj -第I个原动机的驱动约束条件数 • S - 原动机总数
• Rk – 其它约束条件数
系统的自由度 例
• 系统自由度 F 0, 且Qj= 0，系统蜕化为 刚体系统。
• 系统自由度 F 0, 且 Qj> 0，表明原动机 将不能驱动系统，或系统在薄弱环节将损 坏。
数字工程 Digital Engineering
Design - Development - Production System-focused Virtual Prototyping
Virtual Mock-up
Virtual Prototyping
& Testing
Virtual Production
• ADAMS/PostProcessor 后 处理
– Suspension Design
• ADAMS/Driver 驾
驶员
• ADAMS/Controls 控制 • ADAMS/Hydraulics 液压 • ADAMS/Flex 柔性 • ADAMS/Animation 动画 • ADAMS/Linear 线性
• 当F = 0, 且Qj> 0，机械系统有确定运动。 • 当F > 0, 机械系统没有确定的相对运动。
系统自由度的计算
• 复合铰链：m个构件在一处以铰链联接 (m-1) • 局部自由度：与构件运动无关的自由度 • 虚（重复）约束：
– 轨迹重合 – 转动副轴线重合 – 移动副导轨平行 – 其它重复约束
• Build • Test • Validate • Optimize • Automate
Build System Model
3D CAD
Test Data
Controls
Flexibility
Hydraulics
优化模型
• Circuit Breaker Example (courtesy of ABB)
心、力的作用点和构件的连接位置。 浮动标记：相对构件运动，有的力和运动要用它定位。
坐标系
y 构件坐标系 y’
标记坐标系 y”
z’
x” x’ z”
x
固定坐标系 z
确定坐标系的位置和方向
• 欧拉角法：坐标系原点在基准坐标系中的 坐标，
• 三点法： • X-Z点法：
欧拉角法：
• 坐标系原点在基准坐标系中的坐标x0,y0,z0 • 坐标系相对基准坐标系的旋转轴、旋转角
动的连接。
参考机架
• 参考机架：计算速度、加速度的参考坐标系 • 地面参考机架：为独立的惯性参考坐标系 • 构件参考机架：对每一个刚体都有一个参考
机架，刚体上各点相对于该构件参考机架是 静止的。
坐标系
• 地面坐标系：固定坐标系。 • 构件机架坐标系：固定在构件上随构件运动，
它相对地面坐标系的位置和方向确定构件的位 置和方向。 • 标记坐标系：也称标记。 固定标记：固定在构件上，用于确定构件的形状、质
虚约束对刚体无影响，对柔性体可增加刚 度，但在计算运动将删除虚约束。
速度计算
y
y’ p
设地面坐标系o-xyz, x’y’z’,
构件坐标r系o’-
rp
r’ o’ x
o r z’ x
p点固结在构件坐 标系o’-x’y’z’，r z
它在地rp 面坐r 标 系Aro-xyz中的矢量为
A o' x' y' z'对oxyz的方向余弦变换矩阵
• 调整液压元件参数使 系统优化
获得所有液压仿真分析结 果
• 包括压力、流量、 阀门位置、, 油缸 位置等。
空间望远镜展开系统概念设计
高性能越障机器人的性能设计
ADAMS 动态仿真模块
• ADAMS /View, Solver 求解 • ADAMS/Car 轿车
器
– Vehicle Design
ADAMS 菜单
• File （文件） • Edit （编辑） • View （视窗） • Build （建模） • Simulation （仿真） • Review （观察） • Settings （设置） • Tools （工具） • Help （帮助）
主要文件类型
• .bin 包含所有模型信息的二进制文件
Boeing, Commercial Airplane Group
数字汽车
Test Rigs
底盘
Suspension Steering Brakes Tires
Full Vehicle
Road
Driver
引擎
Valvetrain Cranktrain Chain/Belt Acc. Drives
传动
Transmission Clutch Differential Axles/CV
车身
Body-in-white Frame Seating Restraints
虚拟样机成功案例
Daimler-Chrysler汽车 • 降低成本$8000万元 • 上市时间提前8个月 • 每辆汽车利润增加$1,500元 • 物理样机从50辆减少为 31辆
机械系统的建模和结构分析
主要内容
• 机械系统的组成 • 参考机架 • 坐标系 • 机械系统的自由度 • 速度、加速度和角加速度
机械系统的组成
• 机械系统是机器和机构的总称，由构件和零件组 成。
• 机构由两个以上具有相对运动的构件组成，用于 传递运动或改变运动形式。
• 机器是由若干机构组成的系统。 • 机构的构件既保持接触，又有一定的相对运动。 • 运动副：两构件既保持接触，又有一定的相对运
• ADAMS/Engine 引
擎
CAD 嵌入模块
• ADAMS/Pre
轿车性
能
• ADAMS/Tire 轮胎
• ADAMS/Rail 机车
MSC. Software
MSC.ADAMS、MSC.Nastran、MSC.Fatigue集成方式
* 由MSC.Nastran对部件进行有限元分析，生成含有模态信息的mnf文件； * 将mnf文件导入MSC.ADAMS中，创建刚柔耦合模型； * 由MSC.ADAMS对机构进行动力学分析； *分析得载荷和位移等边界条件可转入MSC.Nastran进行详细的应力、振动、噪音分析； *分析得到的载荷时间历程信息可通过格式文件转入MSC.Fatigue中进行疲劳分析。
件类型
ADAMS/VIEW 操作之一
• 建立新的数据库 • 打开已有数据库 • 输入其它文件（cmd, ….) • 设定工作目录
– 单次设定 – 永久设定
ADAMS/VIEW 操作之二
基本设置
• 坐标系：Cartesian/Cylindrical/Spherical • 视图方向： Front/… • 重力: 方向 –Y 大小 -9806.65mm/s2 • 单位制：MMKS • 网格：Grid 范围、间距