adams仿真实例
软件: adams
Adams仿真实例解析
Adams（Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems）是一款常用的多体动力学仿真软件，广泛应用于机械系统运动学、动力学分析及优化设计。以下通过凸轮机构、蜗轮蜗杆传动、挖掘机挖掘过程、配气机构四个典型实例，详细说明Adams仿真的核心流程与关键操作。
1. 尖顶直动从动件盘形凸轮机构仿真
案例目标：模拟凸轮机构运动，验证从动件位移、速度、加速度变化及凸轮受力是否符合理论设计。
关键步骤：
模型搭建：启动Adams/View，新建模型（单位：MMKS，重力方向：Earth Normal (-Global Y)）；通过“Part”工具创建凸轮（基圆半径60mm）、从动件（尖顶）、机架等部件，添加旋转副（凸轮与机架）、移动副（从动件与机架）约束。
运动定义：通过“Function Builder”输入从动件运动方程（推程采用余弦加速度：(s = h \cdot \frac{1 - \cos(\pi \delta/\delta_0)}{2})，(\delta_0=150^\circ)；回程采用正弦加速度：(s = h \cdot \left[1 - \frac{2}{\pi} \delta/\delta_0' + \frac{1}{\pi} \sin(2\pi \delta/\delta_0')\right])，(\delta_0'=120^\circ)），并添加旋转驱动（凸轮转速）。
仿真与验证：设置仿真时间（如3s）、步长（0.01s），运行仿真；通过“Measure”工具生成从动件位移-时间、速度-时间、加速度-时间曲线，同时测量凸轮旋转副受力（反作用力），验证其与理论计算的吻合性。
2. 蜗轮蜗杆传动系统仿真
案例目标：模拟蜗轮蜗杆啮合传动，分析其角速度关系及传动比是否符合理论值（(i = z_2/z_1)，(z_1)、(z_2)为齿数）。
关键步骤：
模型搭建：创建蜗轮（圆柱体，分度圆半径(r_2)）、蜗杆（圆柱体，分度圆半径(r_1)）、机架；添加旋转副（蜗轮与机架、蜗杆与机架），并通过“Marker”工具定义啮合点（位于蜗轮齿面，Z轴方向与传动方向一致）。
传动约束：通过“Gear”工具添加齿轮副，选择蜗杆与蜗轮的旋转副（JOINT_1、JOINT_2），啮合点设为MARKER_7，确保传动方向正确。
驱动与仿真：添加旋转驱动至蜗杆（转速360°/s），设置仿真时间（1s）、步长（0.01s）；运行仿真后，测量蜗轮（JOINT_1）与蜗杆（JOINT_2）的角位置-时间曲线，计算传动比（(i = \omega_{\text{蜗杆}}/\omega_{\text{蜗轮}})），验证与理论值的匹配性（如案例中(i=2.3)）。
3. 喷浆机机械臂断裂仿真分析
案例目标：模拟喷浆机机械臂在频繁启停工况下的运动，分析后臂受力情况，为结构强度改进提供依据。
关键步骤：
模型导入与约束：从SolidWorks导入机械臂装配CAD模型，定义各构件质量信息（通过“Mass Properties”工具校验）；添加旋转副（关节处）、固定副（机架与地面）等约束，建立运动学模型。
外载荷施加：根据喷浆工艺参数计算外力（喷浆头软管及混凝土作用力2000N，俯仰臂输送管道作用力1500N），通过“Force”工具施加至对应部件。
工况仿真：设置机械臂典型姿态（如最大俯仰角），运行仿真；提取后臂关键节点的应力-时间曲线，识别应力集中区域（如后臂根部），为后续有限元强度分析提供载荷边界条件。
4. 挖掘机动态挖掘过程仿真
案例目标：模拟挖掘机在非平整地形下的挖掘动作，提取动臂、斗杆、铲斗的挖掘力，计算动载系数（动态力与静态力比值）。
关键步骤：
虚拟样机搭建：通过Adams/View创建挖掘机虚拟样机（动臂、斗杆、铲斗、油缸等部件），添加旋转副（关节连接）、移动副（油缸伸缩）等约束。
驱动设置：根据试验测得的油缸压力与位移数据，通过“Script”工具编写脚本，实现油缸位移的匀速缩短（模拟冲击下落过程）和稳定段保持（模拟静态挖掘）。
载荷提取与分析：运行仿真后，提取铲斗与土壤接触点的力-时间曲线，取稳定段平均值作为静态挖掘力（如1.5s时的力），取冲击时刻最大值作为动态挖掘力（如6~8s间的力）；计算动载系数（如五齿挖掘动载系数1.2~2.27），验证仿真结果的工程合理性。
5. 多体磨碎机动力学仿真
案例目标：模拟磨碎机破碎过程，分析带间隙运动副的接触碰撞力，验证模型的动力学特性。
关键步骤：
模型导入：通过Pro/E建立磨碎机三维实体模型（曲柄、连杆、摇杆、活动夹板、固定夹板等），装配后通过Mechanism/Pro模块导入Adams。
约束与接触定义：添加旋转副（曲柄与机架、连杆与曲柄/摇杆等）；对带间隙的运动副（如曲柄与连杆连接处），使用“Contact”工具定义法向接触力（Impact模型：(F_n = k\delta^e + C \dot{\delta})，(k)为刚度系数，(\delta)为穿透深度）和切向摩擦力（Coulomb模型：(F_t = -\mu_d F_n \text{sgn}(\dot{\delta}))）。
动力学仿真：添加旋转驱动至曲柄（额定转速），设置仿真时间（如1s）、步长（0.001s）；运行仿真后，提取接触力曲线，分析破碎过程中的力传递特性，评估模型的稳定性。
上面实例覆盖了Adams在机构运动学、动力学分析及多体系统仿真中的常见应用场景，通过这些案例可掌握Adams的核心操作流程（模型搭建→约束定义→运动驱动→仿真分析→结果验证），为复杂机械系统的设计与优化提供有力支持。
Adams（Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems）是一款常用的多体动力学仿真软件，广泛应用于机械系统运动学、动力学分析及优化设计。以下通过凸轮机构、蜗轮蜗杆传动、挖掘机挖掘过程、配气机构四个典型实例，详细说明Adams仿真的核心流程与关键操作。
1. 尖顶直动从动件盘形凸轮机构仿真
案例目标：模拟凸轮机构运动，验证从动件位移、速度、加速度变化及凸轮受力是否符合理论设计。
关键步骤：
模型搭建：启动Adams/View，新建模型（单位：MMKS，重力方向：Earth Normal (-Global Y)）；通过“Part”工具创建凸轮（基圆半径60mm）、从动件（尖顶）、机架等部件，添加旋转副（凸轮与机架）、移动副（从动件与机架）约束。
运动定义：通过“Function Builder”输入从动件运动方程（推程采用余弦加速度：(s = h \cdot \frac{1 - \cos(\pi \delta/\delta_0)}{2})，(\delta_0=150^\circ)；回程采用正弦加速度：(s = h \cdot \left[1 - \frac{2}{\pi} \delta/\delta_0' + \frac{1}{\pi} \sin(2\pi \delta/\delta_0')\right])，(\delta_0'=120^\circ)），并添加旋转驱动（凸轮转速）。
仿真与验证：设置仿真时间（如3s）、步长（0.01s），运行仿真；通过“Measure”工具生成从动件位移-时间、速度-时间、加速度-时间曲线，同时测量凸轮旋转副受力（反作用力），验证其与理论计算的吻合性。
2. 蜗轮蜗杆传动系统仿真
案例目标：模拟蜗轮蜗杆啮合传动，分析其角速度关系及传动比是否符合理论值（(i = z_2/z_1)，(z_1)、(z_2)为齿数）。
关键步骤：
模型搭建：创建蜗轮（圆柱体，分度圆半径(r_2)）、蜗杆（圆柱体，分度圆半径(r_1)）、机架；添加旋转副（蜗轮与机架、蜗杆与机架），并通过“Marker”工具定义啮合点（位于蜗轮齿面，Z轴方向与传动方向一致）。
传动约束：通过“Gear”工具添加齿轮副，选择蜗杆与蜗轮的旋转副（JOINT_1、JOINT_2），啮合点设为MARKER_7，确保传动方向正确。
驱动与仿真：添加旋转驱动至蜗杆（转速360°/s），设置仿真时间（1s）、步长（0.01s）；运行仿真后，测量蜗轮（JOINT_1）与蜗杆（JOINT_2）的角位置-时间曲线，计算传动比（(i = \omega_{\text{蜗杆}}/\omega_{\text{蜗轮}})），验证与理论值的匹配性（如案例中(i=2.3)）。
3. 喷浆机机械臂断裂仿真分析
案例目标：模拟喷浆机机械臂在频繁启停工况下的运动，分析后臂受力情况，为结构强度改进提供依据。
关键步骤：
模型导入与约束：从SolidWorks导入机械臂装配CAD模型，定义各构件质量信息（通过“Mass Properties”工具校验）；添加旋转副（关节处）、固定副（机架与地面）等约束，建立运动学模型。
外载荷施加：根据喷浆工艺参数计算外力（喷浆头软管及混凝土作用力2000N，俯仰臂输送管道作用力1500N），通过“Force”工具施加至对应部件。
工况仿真：设置机械臂典型姿态（如最大俯仰角），运行仿真；提取后臂关键节点的应力-时间曲线，识别应力集中区域（如后臂根部），为后续有限元强度分析提供载荷边界条件。
4. 挖掘机动态挖掘过程仿真
案例目标：模拟挖掘机在非平整地形下的挖掘动作，提取动臂、斗杆、铲斗的挖掘力，计算动载系数（动态力与静态力比值）。
关键步骤：
虚拟样机搭建：通过Adams/View创建挖掘机虚拟样机（动臂、斗杆、铲斗、油缸等部件），添加旋转副（关节连接）、移动副（油缸伸缩）等约束。
驱动设置：根据试验测得的油缸压力与位移数据，通过“Script”工具编写脚本，实现油缸位移的匀速缩短（模拟冲击下落过程）和稳定段保持（模拟静态挖掘）。
载荷提取与分析：运行仿真后，提取铲斗与土壤接触点的力-时间曲线，取稳定段平均值作为静态挖掘力（如1.5s时的力），取冲击时刻最大值作为动态挖掘力（如6~8s间的力）；计算动载系数（如五齿挖掘动载系数1.2~2.27），验证仿真结果的工程合理性。
5. 多体磨碎机动力学仿真
案例目标：模拟磨碎机破碎过程，分析带间隙运动副的接触碰撞力，验证模型的动力学特性。
关键步骤：
模型导入：通过Pro/E建立磨碎机三维实体模型（曲柄、连杆、摇杆、活动夹板、固定夹板等），装配后通过Mechanism/Pro模块导入Adams。
约束与接触定义：添加旋转副（曲柄与机架、连杆与曲柄/摇杆等）；对带间隙的运动副（如曲柄与连杆连接处），使用“Contact”工具定义法向接触力（Impact模型：(F_n = k\delta^e + C \dot{\delta})，(k)为刚度系数，(\delta)为穿透深度）和切向摩擦力（Coulomb模型：(F_t = -\mu_d F_n \text{sgn}(\dot{\delta}))）。
动力学仿真：添加旋转驱动至曲柄（额定转速），设置仿真时间（如1s）、步长（0.001s）；运行仿真后，提取接触力曲线，分析破碎过程中的力传递特性，评估模型的稳定性。
上面实例覆盖了Adams在机构运动学、动力学分析及多体系统仿真中的常见应用场景，通过这些案例可掌握Adams的核心操作流程（模型搭建→约束定义→运动驱动→仿真分析→结果验证），为复杂机械系统的设计与优化提供有力支持。
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