Adams运动仿真

2024年3月27日发(作者：新款普桑多少钱)

机械电子

车辆工程技术

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Adams运动仿真

李　医,李洪洋

（沈阳理工大学,沈阳 110159）

摘　要：随着汽车行业的快速发展，汽车驾驶模拟器以其安全性、经济性、高仿真度等特点，已经成为驾驶员训练及汽车研发过程中不可缺少

的仿真设备，不仅降低驾驶员在训练过程中所花费的费用，而且更加的安全，便捷。虽然汽车模拟器有很多的优点，但是并没有在大众中进行

大力推广和使用，未发挥汽车模拟的最大作用。

关键词：运动仿真；模拟驾驶；Adams

1　运动平台几何建模

　　在使用Adams/view软件对试验台进行建模之前，尝试了多种将

Catia模型导入Adams中的方法：（1）用专用的接口软件SimDesigner

导入，由于未找到相关的软件资源和安装教程，故未采用;（2）将

Catia装配体的模型导出为stp格式或者igs格式，再导入至Adams中，

尝试了之后发现，导入的文件缺失了部分零件，并且Catia装配图中

含有较多的标准件等对运动仿真无影响且会加大仿真难度，难以进行

相关约束的添加,故在此退而求其次，选择在Catia中确定各关键点的

三维坐标，再在Adams中利用Adams/view提供的基本几何体建模工

具绘制大致几何图形。

1.1　关键点三维坐标确定

　　几何建模时，通过预先创建的三维空间关键点，可以确定不同构

件的连接点和位置。此外，对点坐标进行参数化是进行仿真分析的基

础。

　　对整个运动平台进行运动分析之后发现：影响着整个运动平台运

动方式的点主要有各运动零件连接处、动力输出处以及平台上端面的

质量中心，故选择几处作为关键点，标出并记录这些点的三维坐标。

1.2　关键点的创建

　　创建关键点的步骤：

　　关键点不能定义方向，只能定义位置。当创建关键点时，可以将

它建在大地上。

　　（1）从主工具箱中的几何建模工具中，选择关键点图标

　　（2）在工具栏下方出现设置关键点选项，关键点不能定义方向，

；

只能定义位置，在创建时选择将它建在大地上；

　　（3）鼠标右键单击空白处，出现坐标点输入对话框，各点坐标

依次输入。

2　创建实体几何模型

　　结合本次平台设计，主要使用的建模工具为连杆，Adams/view允

许通过一条描述连杆长度的直线来创建连杆。默认情况下，Adams/

VIEW指定连杆宽度为长度的10%，厚度为长度5%，端部半径为宽

度的一半，也可以设定连杆的长度、宽度和厚度。

　　创建连杆的步骤：

　　在主工具箱的几何建模工具集中，选择连杆图标

　　系统打开设置连杆选项，如图1所示。

；

图1　创建连杆

　　在起点单击鼠标左键，然后按住鼠标不放并拖动鼠标；

　　当尺寸满足要求时释放鼠标左键。

　　在完成连杆的添加之后，效果图如图2所示。

图2　平台集合建模

3　创建约束及运动约束

　　Adams/view中的约束类型有：理想约束、运动产生器。在运动仿

真时主要用到一些常用理想约束，通过这些运动副，可将两个构件连

接起来，约束他们的相对运动，达到理想的运动状态。

　　此次模型的仿真主要需要旋转副

个旋转和3个移动自由度，球副约束3个移动自由度。

以及球副，旋转副约束两

　　注意在约束三角杆与电机输出口两者之间的旋转副时，应将选择

连接方向一栏选择为“pick feature”，其指向为之前所创建的电机动

力输出口位置的关键点，以保证三角杆可以按照各自的旋转方向旋转，

约束完成后如图3所示。

图3　约束的创建

　　定义机构运动方式：

　　机构运动类型：

　　机构都是以一定的运动规律运动的，通过定义机构的运动规律，

一方面可以约束机构的某些自由度，另一方面也决定了是否需要施加

力来维持所定义的运动。

　　结合试验台的设计运动方式，需要对运动副运动中的转动副进

行转动定义，即对平台动力驱动单元进行转动运动约束，可以利用

Adams/View提供的以时间为变量的函数表达式来精确定义运动副的

运动。

　　选择旋转运动工具按钮，对每一个旋转副添加运动约束。

　　创建运动副运动的方法如下：

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　　（1）在约束浮动对话框中选择运动副转动运动

工具图标

；

　　（2）鼠标依次选择之前所创建的转动副，在每

个运动副上添加驱动。

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4　运动仿真

　　在经过对构件的前处理即建立构件、定义材料属

性、建立运动副与运动副运动之后进行仿真运算。

4.1　关于设置试验台材料等物理特性

　　右键单击零件Part在弹出菜单中选择“Modify”，

在“Category”一栏中选择“Mass Properties”，在“Define

Mass By”中选择“Geometry and Material Type”即赋

予构件材料属性，在材料菜单中选择“steel”,将杆及

三角杆均赋予“steel”的材料属性。

4.2　运动仿真计算

　　计算目的：通过数值求解动力学方程，得到复杂系统

内部的各种数据，然后根据这些数据判断系统是否合理可

行，并找出系统缺陷，进行修正，或者验证系统是否正确，

或找出系统内部规律，为以后的设计提供设计指导。

图5　x轴向的位移及速度曲线　　　　　

　　Z轴向加速度如图6所示。

5　仿真结果分析

　　利用Adams/Postprocessor的绘制曲线和运动仿真动

画的功能可以让用户非常直观地观察到在Adams其他模

块的仿真结果，能够准确反映模型的特性，也便于对仿真

结果进行观察和分析，也可进行后处理建立曲线图并对其

进行设置，以便于更好的研究仿真结果，预测产品性能。

5.1　创建曲线图的页面布局

　　默认的页面布局上该页只有一张曲线图，在右上角页面布局工具

栏中选择“page layout”中可选择将该页面显示两张曲线图或者四张，

本次设计中每一项运动仿真中只需显示一个部件的一个方向上的动态

位移变化，因此默认即可。

5.2　生成曲线

　　本运动仿真平台只需观测上平台的运动变化，即“part14”处平

台端面的运动情况，因此，需要绘制part14处质心位置的速度、加速度、

位移等变化曲线。操作步骤：在对仿真平台进行z轴方向上的运动仿

真之后，采用ADAMS/postprocessor生成曲线图，在完成建模与运动

仿真后，在adams/view主工具栏中选择“postprosser”按钮

，进入

ADAMS/Postprocessor的界面，这时依次在“simulation”栏中选择“last

run”，在“source”栏中选择“result sets”在“result sets”栏中选择“part14

xform”，在“component”栏中分别选择“z”,“v-z”,然后单击“add

curves”按钮，就可以分别得到part14即上平台在z轴方向上的位移、

速度等曲线。

图6　z轴轴向加速度　　　　

5.3　记录动画

　　进入后处理模块后，在空白处单击右键，选择“load animation”

将几何模型导入后处理模块中，确定文件存储路径之后即可在控制面

板中选择记录

，后选择播放，在控制面板上选择“record”则记

录上一次运动仿真的过程，选择保存的动画的视频格式为“avi”，依

次进行记录并保存。

6　本章小结

　　本节对模型的运动方式进行了运动仿真，先是分析了平台各种运

动形式对于各个驱动部分运动形式，之后便选取了可满足此运动形式

的运动函数STEP函数，结合电机之间的协调关系，确定了每个具体

的运动函数并添加，然后进行仿真分析，分析平台上端面的运动情况，

并得出对应的运动曲线，最后保存了运动动画以便于观察具体的运动

形式。

参考文献：

[1]刘文超,金刚石框架锯动态特性研究及关键结构优化[D].中国优

秀硕士学位论文全文数据库,山东大学，2011.

[2]高杰.新型子母车式立体停车设备的结构设计与

分析[D].中国优秀硕士学位论文全文数据库,天津

职业技术师范大学,2015.

[3]巩良.变量浮杯泵的设计及其仿真研究[D].中国

优秀硕士学位论文全文数据库,北京化工大学,2014.

[4]吕明亮.基于多体动力学的火箭飞行仿真研究

[D].中国优秀硕士学位论文全文数据库,北京交通大

学,2013.

项目名称：基于6-RSS机构的汽车模拟平台，项目

编号：2

　　　　　　　图4　z轴向质心处位移及速度曲线

　　以同样的操作步骤可完成对x轴向的位移及速度变化曲线，如图

5所示。