第六章 约束

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自由度 (DOF)
● 约束和 DOF
● 在机械系统仿真 (MSS) 中每一个自由度对应于至少一个运动
学意义上的方程. ● 一个在三维空间完全自由浮动的刚性体有六个自由度. ● 约束依据其约束类型移去一个或多个自由度。
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4. 使用鼠标选择 450,0,0 作为位置。
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S1-21
练习 6 – 单自由度摆
● ●
给单摆重名名
现在你将单摆的名字从 PART_2 改为 Pendulum。
● 角度测试的定义: 通常用于测试一个内角, θ:
● 两个矢量之间的夹角 ● 通过三个标记点来定义 ● 在整个仿真过程起作用
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角度测试(续)
● 注意:
。
● 生成一个名为 pendulum的新模型， 设置
Gravity 为 Earth Normal (-Global Y)，设置 Units 为 MMKS - mm, Kg, N, s, deg。
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S1-1
6.0 约束
● 本章内容:
● 约束 ● 约束中标记点的使用 ● 自由度 (DOF) ● 约束的初始条件 (ICs) ● 一个小球沿着斜面无滑动滚动下去，你将使用什么约束？ ● 角度测试
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束。 ● 用户定义的只在C++ Solver中支持的约束。 ● 对一个模型定义的单一约束方程。 ● 固执约束以 FUNC = 0 的方式定义，可使用 ADAMS C++ Solver 中任何的仿真过程的函 数来定义 FUNC.
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练习 6 – 单自由度摆
●
建立小球外形
下一步，使用下面的参数建立单摆的小球外形：
● ● ●
Add to Part Radius: 25 mm Centerpoint: 450, 0, 0
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ADAMS/Solver 对于将多个几何外形合并在一个部件上的方 式则更为好些。 ADM701, Section 1, November 2010 ● 问题 : 当你合并的几何外形有交叠的情形下怎么办？ Copyright 2010 MSC.Software Corporation S1-13
角度测试
● 使用固定副（Fixed） 约束几何对象。
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几何外形合并（Merge）(续)
● 在一个已经存在的部件上增加新的几何外形。
● 注意: 相对于将多个部件“固结”在一起的方式而言，
。 ● 第二个标记点, J 标记点,是固定在第二个部件上 。
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约束中标记点的使用(续)
● MSC.ADAMS 中约束的涵义
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● 问题: 如果模型中所定义的约束的初始条件与部件的初
始条件不一致的话，会怎样呢？
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固执约束 (GCON)
● 允许你定义完整的固执约束和非完整的固执约
● I 标记点被用来作为你想要测试约束反力的标记点 。 ● 一个小球沿着斜面无滑动滚动下去，你将使用什么约束？
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几何外形合并（Merge）
● 将多个几何外形附与一个部件的方法
[# Constraints # DOF(Constraint)]
● ADAMS/View 也在检查下面各种情况后再给出系统实际的自由度数
● 每个约束指定的方向是否正确。
● 每个约束所移去的自由度（或移动的或转动的）。 ● 系统中存在的冗余约束。 ● 参见：附录 A 中各约束所移去的自由度 。
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练习 6 – 单自由度摆
● 问题描述
● 找到一个杆件在垂直平面内相对于 A 点转动的初始反作用力，
给定初始角位移 (θ0) 和初始角速度 (θ0) 。另外，找到单摆的摆 动频率。
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约束中标记点的使用
● MSC.ADAMS 中的约束方程
● 在 ADAMS/Solver 中约束表示为代数方程. ● 这些方程以两个标记点之间的关系来描述. ● 约束参数，是指两个标记点，分别为： I 和 J 标记点, 定义位
置、方向和连接的部件。
● 第一个标记点, I 标记点, 是固定在第一个部件上
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自由度 (DOF)(续)
● 系统自由度 (DOF) 的计算 ● ADAMS/View 通过格瑞伯勒 (Gruebler) 公式估算系统的自由度数 ：
SystemDOF (number of movable parts DOF/part)
： ● 每个约束连接的部件是否合适。
i type
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练习 6 – 单自由度摆
●
设置单摆的质量
●
现在将单摆的质量设置为 2 kg，再将三个转动惯量 (Ixx, Iyy, Izz) 设为 0，并改变质心标记点的位置。
●
要设置单摆的质量:
1. 在单摆 pendulum上点击鼠标右键再指向 Part: pendulum,然后再
要给单摆重名名:
1. 在 link上点击鼠标右键再指向 Part:PART_2，然后选择 Rename。
显示给对象改名的对话窗口。
2. 在 New Name 一栏内输入 .pendulum.pendulum，然后选择 OK
。
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练习 6 – 单自由度摆
●
要建立小球外形:
1. 从主工具箱，在 Rigid Body 工具包上点击鼠标右键然后再选择
Sphere
.
2. 输入或选择下列参数：
选择 Add to part. 选择 Radius 并在 Radius 一栏内输入 25 mm，然后点
击 Enter键。
3. 使用鼠标选择 PART_2，即连杆，作为要添加几何外形的部件。
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约束铰链的初始条件 (ICs)
● 约束初始条件
● 你可以指定回转副、移动副和圆柱副( revolute,
translational, 和 cylindrical joints) 的位移和速度的初始条 件。 ● ADAMS/View 在进行仿真时使用这些约束中所指定的初始条 件，而忽略加在约束上其它的力。 ● 如果你不指定约束的初始条件， ADAMS/Solver 在进行仿真 时根据加在约束上的其它力来计算约束所连接的部件的初始 条件。
MSC.ADAMS 初级培训教程
（ADM701 教程讲解及练习）
MSC.Software 公司
2010年11月
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Part Number: ADAM*V2005*Z*FSP*Z*SM-ADM701-NT1
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约束
● 约束的定义
● 限制部件之间的相对运动。 ● 表示理想化的连接关系。 ● 从系统中移去或者转动或者移动的自由度。
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约束的例子
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练习 6 – 单自由度摆
●
要建立单摆的连杆:
1. 激活坐标窗口。 2. 在主工具箱，在 Rigid Body 工具包上点击鼠标的右键然后选择工
具 Link
。
3. 输入或选择下面的参数：
选择 New Part. 选择 Length，并在 Length 一栏内输入 450 mm然后点击 Enter键。 选择 Width，并在 Width 一栏内输入 20 mm 然后点击 Enter键。 选择 Depth，并在 Depth 一栏内输入 27.5 mm 然后点击 Enter 键。
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固执约束 (GCON) 的例子
● 例子
● 一个球铰, JOINT/1, SPHERICAL, I=1,J=3, 可以通过下面三
个固执约束来替代:
● GCON/1, I=2, FUNC=DX(2,3)
● GCON/2, I=2, FUNC=DY(2,3)
● GCON/3, I=2, FUNC=DZ(2,3)
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练习 6 – 单自由度摆
●
开始练习
● 首先你在目录 exercise_dir/mod_06_pendulum 启动
ADAMS/View ，然后生成一个新模型。
●
要开始练习并生成一个新模型:
● 启动 ADAMS/View:
● 设置目录为： exercise_dir/mod_06_pendulum
4. 使用鼠标，先选择 0, 0, 0 作为一个端点，再选择 450,0,0 作为另外
一个端点。
●
提示: 可以使用工具 Location Event (在屏幕上模型以外的地方点击鼠标的
右键) 帮助你选择端点，当你在屏幕上模型以外的地方点击鼠标的右键后， 就会在ADAMS/View窗口的右下角出现 Location Event 窗口，直接在该 窗口内输入坐标，然后点击 Enter键即可。 ADM701, Section 1, November 2010
练习 6 – 单自由度摆
●
建立单摆的连杆
现在，使用下面的参数建立单摆的连杆部分：
● ● ●
Width: 20 mm Depth: 27.5mm Endpoints: (0, 0, 0) and (450, 0, 0)
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● 用于角度测试的单位是当前 ADAMS/View 所用的角度单位 (
度，degrees 或 弧度，radians). ● 角度的符号 (+/-) 是由起始值定义为正来定义的。
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