ADAMS參數(shù)化建模及優(yōu)化設(shè)計(jì)

ADAMS參數(shù)化建模及優(yōu)化設(shè)計(jì)2021/5/91參數(shù)化的四種方法參數(shù)化點(diǎn)坐標(biāo)使用設(shè)計(jì)變量參數(shù)化運(yùn)動(dòng)方式使用參數(shù)表達(dá)式2021/5/92（1）參數(shù)化點(diǎn)坐標(biāo)

在建模過程中，點(diǎn)坐標(biāo)用于幾何形體、約束點(diǎn)位置和驅(qū)動(dòng)的位置。點(diǎn)坐標(biāo)參數(shù)化時(shí)，修改點(diǎn)坐標(biāo)值，與參數(shù)化點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的對(duì)象都得以自動(dòng)修改。

（2）使用設(shè)計(jì)變量

通過使用設(shè)計(jì)變量，可以方便的修改模型中的已被設(shè)置為設(shè)計(jì)變量的對(duì)象。例如，我們可以將連桿的長度或彈簧的剛度設(shè)置為設(shè)計(jì)變量。當(dāng)設(shè)計(jì)變量的參數(shù)值發(fā)生改變時(shí)，與設(shè)計(jì)變量相關(guān)聯(lián)的對(duì)象的屬性也得到更新。

（3）參數(shù)化運(yùn)動(dòng)方式

通過參數(shù)化運(yùn)動(dòng)方式，可以方便的指定模型的運(yùn)動(dòng)方式和軌跡。

（4）使用參數(shù)表達(dá)式

使用參數(shù)表達(dá)式是模型參數(shù)化的最基本的一種參數(shù)化途徑。當(dāng)以上三種方法不能表達(dá)對(duì)象間的復(fù)雜關(guān)系時(shí)，可以通過參數(shù)表達(dá)式來進(jìn)行參數(shù)化。2021/5/93參數(shù)化建模應(yīng)用實(shí)例以參數(shù)化點(diǎn)坐標(biāo)的方式進(jìn)行參數(shù)化建模2021/5/94

North

American

Aviation,

Inc.

的Earl

V.

Holman發(fā)明的一個(gè)掛鎖模型，它能夠?qū)⑦\(yùn)輸集裝箱的兩部分夾緊在一起。該掛鎖共有十二個(gè)，在Apollo登月計(jì)劃中，它們被用來夾緊登月倉和指揮服務(wù)倉。例:2021/5/95設(shè)計(jì)要求：能產(chǎn)生至少800N的夾緊力。手動(dòng)夾緊，用力不大于80N。手動(dòng)松開時(shí)做功最少。必須在給定的空間內(nèi)工作。有震動(dòng)時(shí)，仍能保持可靠夾緊。2021/5/96模型建立1、啟動(dòng)ADAMS/View（1）打開ADAMS/View，歡迎對(duì)話框中選擇Createanewmodel項(xiàng)，輸入文件名Latch，選擇OK按鈕，如圖所示。2021/5/97（2）設(shè)置單位。在Setting菜單，選擇Units命令，顯示單位設(shè)置對(duì)話框，在Length欄，選擇centimeter，選擇OK。（3）設(shè)置工作柵格。在Setting菜單，選擇WorkingGrid命令，顯示工作柵格設(shè)置對(duì)話框，設(shè)置：size=25，spacing=1，如圖2所示，選擇OK按鈕，設(shè)置好工作柵格。2021/5/98（4)設(shè)置圖標(biāo)。在在Setting菜單，選擇Icons命令，顯示圖標(biāo)設(shè)置對(duì)話框，在NewSize欄，輸入2.(5)在File菜單選擇SelectDirectory命令，設(shè)置ADAMS默認(rèn)存盤目錄。2.建立夾緊機(jī)構(gòu)模型（1）創(chuàng)建參數(shù)點(diǎn)。在工具箱幾何建模工具集，選擇Point工具使用默認(rèn)設(shè)置，如圖所示。根據(jù)表的坐標(biāo)值，產(chǎn)生A、B、C、D、E、F6個(gè)設(shè)計(jì)點(diǎn)，如圖所示。2021/5/99

設(shè)計(jì)點(diǎn)

變量名x坐標(biāo)y坐標(biāo)z坐標(biāo)APOINT_1000BPOINT_2330CPOINT_3280DPOINT_4-10220EPOINT_5-1100FPOINT_6-6502021/5/910(2)創(chuàng)建搖臂（pivot）。在工具箱幾何建模工具集，選擇工具

，在參數(shù)設(shè)置欄設(shè)置Thickness=1，Radius=1。依次選取POINT_1、POINT_2及POINT_3、POINT_1四點(diǎn)，按右鍵創(chuàng)建搖臂鼠標(biāo)右鍵，選擇part：PART_2，再選擇Rename，輸入新名.Latch.pivot2021/5/911(3)創(chuàng)建手柄(handle)在工具箱幾何建模工具集，選擇工具,依次選取POINT_3、POINT_4創(chuàng)建手柄。鼠標(biāo)右鍵，選擇part：PART_3，再選擇Rename，輸入新名.Latch.handle。2021/5/912(4)創(chuàng)建鎖鉤（hook）在工具箱幾何建模工具集，選擇工具,在Length中輸入1，根據(jù)下表給出的坐標(biāo)值，依次選取各點(diǎn)(若是點(diǎn)不好選可按住ctrl)，鼠標(biāo)右鍵完成創(chuàng)建滑鉤，如圖所示。點(diǎn)坐標(biāo)x坐標(biāo)y坐標(biāo)z坐標(biāo)153023503-6604-14605-15506-15307-14108-12109-123010-530114202021/5/9132021/5/914鼠標(biāo)右鍵，選擇part：PART_4，再選擇Rename，輸入新名.Latch.hook。(5)創(chuàng)建滑桿（slider）在工具箱幾何建模工具集，選擇工具,依次選取POINT_5、POINT_6創(chuàng)建滑桿鼠標(biāo)右鍵，選擇part：PART_5，再選擇Rename，輸入新名.Latch.slider2021/5/915(6)創(chuàng)建夾緊固定支架在工具箱幾何建模工具集，選擇工具,由NewPart改為OnGround，依次選?。?2,1,0,）、（-18,0,0）創(chuàng)建固定支架，如圖所示。鼠標(biāo)右鍵，選擇Block：BOX_11，再選擇Rename，輸入新名.Latch.ground.block。2021/5/916(7)創(chuàng)建運(yùn)動(dòng)副在A點(diǎn)處將搖臂與基礎(chǔ)框架連接。在主工具箱的連接工具集，選擇鉸鏈

，在參數(shù)設(shè)置欄選擇，,和選取Point_1點(diǎn)。添加滑鉤與搖臂鉸鏈副。在主工具箱的連接工具集，選擇鉸鏈副，在參數(shù)設(shè)置欄選擇依次選擇搖臂（pivot）、滑鉤（hook）及Point_2點(diǎn)，完成設(shè)置。2021/5/917添加手柄與搖臂鉸鏈副，選取鉸鏈副后選擇搖臂（pivot）、手柄（handle）及Point_3。添加滑桿與手柄鉸鏈副，選取鉸鏈副后選擇滑桿（slider）、手柄（handle）及Point_5。添加滑桿與滑鉤鉸鏈副，選取鉸鏈副后選擇滑桿（slider）、滑鉤（hook）及Point_6。2021/5/918（8）添加點(diǎn)—面約束副（低副）局部放大滑鉤，在Build菜單選擇Joint，顯示連接對(duì)話框，如圖9所示。選擇工具

，在參數(shù)欄設(shè)置

，

。

依次選取固定支架（ground.block）、滑鉤（hook）、點(diǎn)（-12,1,0），豎直向上拖動(dòng)鼠標(biāo)，按下左鍵。2021/5/919（9）創(chuàng)建彈簧選取點(diǎn)（-14,1,0）處滑鉤頂點(diǎn)，注意應(yīng)選取鉤上的頂點(diǎn)上（hook.Extrusion_9.v16），而不是坐標(biāo)點(diǎn)上，再選取（-23,1,0）在主工具箱施加力工具集選擇拉壓彈簧阻尼器工具

。

輸入K=800，C=0.5。2021/5/920（10）創(chuàng)建手柄力及Constant，選擇Force，輸入80。依次選取手柄（handle）、手柄末端點(diǎn)（handle.Marker_5）在主工具箱施加力工具集選擇單作用力工具

，設(shè)置SpaceFixed，PickFeature2021/5/9212021/5/922（11）模型驗(yàn)證在主工具箱的Tools選擇Modelverify對(duì)模型正確性進(jìn)行驗(yàn)證。驗(yàn)證信息如下：2021/5/923（12）保存模型完成創(chuàng)建，保存數(shù)據(jù)庫。完成建模后的夾緊機(jī)構(gòu)模型，在File菜單，選擇SaveDatabaseAs命令，輸入文件名：Latch.bin選擇OK按鈕，保存數(shù)據(jù)。（13）仿真觀看觀看當(dāng)前模型的運(yùn)動(dòng)情況在主工具箱，選擇仿真工具

，取EndTime=1.0，Step=1000，開始仿真分析。2021/5/924二.運(yùn)動(dòng)仿真分析1.測試模型(1)設(shè)置彈簧力的測量在彈簧處鼠標(biāo)右鍵，在彈出菜單中選中選擇Spring：Spring_1，再選擇Measure，顯示施加測量對(duì)話框，將Characteristic選項(xiàng)設(shè)置成Force，如圖所示。選擇OK按鈕，顯示彈簧力測量窗口。2021/5/925(2)角度測量在

菜單下選擇

，顯示產(chǎn)生角度測量對(duì)話框,選擇advanced。在MeasureName欄，將測量名稱改為overcenter_angle。在FistMarker欄，按鼠標(biāo)右鍵選擇Marker，再選擇Pick。選擇在Point_6處的任意一個(gè)標(biāo)記（Marker）。在MiddleMarker欄，按鼠標(biāo)右鍵選擇Marker，再選擇Pick。選擇在Point_7處的任意一個(gè)標(biāo)記（Marker）。在LastMarker欄，按鼠標(biāo)右鍵選擇Marker，再選擇Pick。選擇在Point_3處的任意一個(gè)標(biāo)記（Marker）。設(shè)置完成如圖所示。選擇OK按鈕，顯示角度測量窗口。2021/5/9262021/5/927(3)樣機(jī)仿真分析在主工具箱，選擇仿真工具

，取EndTime=1.0，Step=1000，開始仿真分析。測量仿真結(jié)果，得到如下結(jié)果角度測量曲線圖2021/5/928彈簧力測量曲線圖2021/5/929（4）創(chuàng)建角度傳感器在

菜單選擇

，

，顯示創(chuàng)建傳感器對(duì)話框，如圖所示。在對(duì)話框中設(shè)置或選擇，按照下圖設(shè)置。選擇OK按鈕，完成創(chuàng)建傳感器。2021/5/930（5）再一次仿真夾緊系統(tǒng)在80N恒力作用下，由于傳感器的作用，使得手柄到達(dá)角度（overcenter_angle）等于0時(shí)停止仿真分析。角度隨時(shí)間的變化曲線2021/5/931彈簧力隨時(shí)間的變化曲線2021/5/932九樣機(jī)模型參數(shù)化(1)創(chuàng)建設(shè)計(jì)變量

在機(jī)構(gòu)中,除了手柄末端標(biāo)記點(diǎn)POINT_4以外,其余5個(gè)標(biāo)記點(diǎn)的位置可能影響夾緊力的大小.因此將這些標(biāo)記點(diǎn)的X、Y坐標(biāo)作為設(shè)計(jì)變量。右擊POINT_1點(diǎn)，激活浮動(dòng)對(duì)話框，選擇Point：POINT_1、Modify，彈出標(biāo)記點(diǎn)表格編輯器。點(diǎn)擊POINT_1行，Loc_X列的數(shù)據(jù)0.0，該數(shù)據(jù)在上方的輸入框中出現(xiàn)，右擊該框，彈出浮動(dòng)菜單，依次選擇在輸入框和表格中出現(xiàn)(.MODEL_1.DV_1)，用同樣的方法創(chuàng)建其它9個(gè)設(shè)計(jì)變量，(.MODEL_1.DV_2)~(.MODEL_1.DV_10)2021/5/9332021/5/934(2)重新設(shè)置設(shè)計(jì)變量可以查看設(shè)計(jì)變量的標(biāo)準(zhǔn)值和限制范圍,默認(rèn)值為10%,當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)值為0時(shí),絕對(duì)變化范圍為±1.用戶可根據(jù)需要修改限制范圍.查看時(shí),點(diǎn)擊表編輯對(duì)話框組下方的命令Variables2021/5/935十樣機(jī)模型研究在DesignExploration下的DesignEvaluation選擇DesignEvaluationTools彈出參數(shù)化分析工具對(duì)話框。SimulationScript:.MODEL_1.Last_Sim(最后一次仿真)參數(shù)選擇:Measure,設(shè)計(jì)變量及其它設(shè)置等后按Start.2021/5/936試驗(yàn)報(bào)表和試驗(yàn)曲線結(jié)果見圖2021/5/9372021/5/938從設(shè)計(jì)研究報(bào)表中可以得到最大夾緊力為-915.13N，DV—1，初始值(DV—1=0)的敏感度為-88.644N/cm.用相同的方法對(duì)其它設(shè)計(jì)變量進(jìn)行研究，計(jì)算結(jié)果如下：2021/5/9392021/5/9402021/5/9412021/5/9422021/5/9432021/5/9442021/5/9452021/5/9462021/5/9472021/5/9482021/5/9492021/5/9502021/5/9512021/5/9522021/5/9532021/5/9542021/5/9552021/5/956