4.2 實例一：仿真類型與傳感器

本入門練習(xí)建立一個彈簧掛鎖模型，介紹如何使用機械系統(tǒng)動力學(xué)分析仿真軟件ADAMS/View、熟悉仿真類型與創(chuàng)建傳感器，并解決一個實際工程問題。

4.2.1 設(shè)計要求

● 能產(chǎn)生至少800N的夾緊力。

● 手動夾緊，用力不大于80N。

● 手動松開時做功最少。

● 必須在給定的空間內(nèi)工作。

● 有震動時仍能保持可靠夾緊。

4.2.2 建模

建立和連接掛鎖的各個部件，并同時驗證各個部件的建立和連接是否正確。有了正確的模型后，即可在仿真環(huán)境下對其進(jìn)行測試。

建造掛鎖模型可分為兩個基本部分：建造曲柄（pivot）和手柄（handle）、建造鉤子（hook）和連桿（slider）。

1．建造曲柄（pivot）和手柄（handle）

Step
01 啟動ADAMS/View并建立一個新的數(shù)據(jù)文件．Model_block。

Step
02 選擇ADAMS/View，運行ADAMS/View的對話框出現(xiàn)。

Step
03 單擊OK按鈕，彈出歡迎用戶使用的對話框。

2．設(shè)置工作環(huán)境

Step
01 在Setting菜單中選擇Units，將長度單位設(shè)置為厘米（cm）。

Step
02 單擊OK按鈕。

Step
03 在Setting菜單中選擇Working Grid，就會彈出工作柵格設(shè)置對話框。

Step
04 將工作柵格尺寸設(shè)置為25、格距設(shè)為1。

Step
05 單擊OK按鈕。

Step
06 在Setting菜單中選擇Icons命令，彈出Icons設(shè)置對話框，將Model Icons的所有默認(rèn)尺寸改為2。

Step
07 單擊OK按鈕，完成工作環(huán)境的設(shè)置。

3．建立設(shè)計點

Step
01 單擊 圖標(biāo)并將工作柵格放大至整個工作平面。

Step
02 選擇Bodies，單擊Point圖標(biāo)。

Step
03 按照表4-1所列數(shù)據(jù)放置設(shè)計參考點。使用點的默認(rèn)設(shè)置，即Add to Ground和Don't Attach，創(chuàng)建的設(shè)計點如圖4-9所示。

4．建立曲柄

Step
01 單擊Bodies打開工具包，選擇工具按鈕，把厚度和半徑設(shè)為1cm。

Step
02 選擇POINT_1、POINT_2和POINT_3，右擊使曲柄閉合，如圖4-10所示。

5．重命名曲柄

Step
01 將光標(biāo)放在曲柄上。

Step
02 右擊，在彈出的快捷菜單中選擇Part:PART_2，在級聯(lián)菜單中選擇Rename。彈出Rename對話框，如圖4-11所示。

Step
03 模型名不變，修改物體名稱，將PART_2改為PivotD，如圖4-12所示。

6．建立手柄

Step
01 選擇Link 工具。

Step
02 在POINT_3和POINT_4之間建立連桿。依次選擇POINT_3和POINT_4，如圖4-13所示。

Step
03 為連桿改名，將光標(biāo)放在連桿上，右擊，在彈出的快捷菜單中選擇Part:PART_3，在級聯(lián)菜單中選擇Rename，彈出Rename對話框，模型名保持不變，修改物體名稱，將PART_3改為handle。

7．用轉(zhuǎn)動鉸鏈連接各構(gòu)件

Step
01 單擊旋轉(zhuǎn)副（Revolute Joint）按鈕，在主對話框中將建造模式設(shè)置為2 Bodies-1 Location和Normal to Grid。

Step
02 在POINT_1處放置一個鉸鏈。

Step
03 再次選擇Revolute Joint，在主對話框中將建造模式設(shè)置為2 Bodies-1 Location，選取曲柄、手柄和POINT_3。

8．模擬模型的運動

Step
01 選擇Simulation，系統(tǒng)彈出仿真工具欄。單擊仿真工具，系統(tǒng)彈出仿真設(shè)置對話框。

Step
02 設(shè)置模擬結(jié)束時間為1秒、輸出步數(shù)為50步，單擊Simulate Start開始仿真。

Step
03 模擬完畢，模型停留在模擬狀態(tài)，單擊Reset按鈕 回到模型初始狀態(tài)。

9．觀察參數(shù)化的作用

Step
01 單擊 按鈕放大Point_1周圍區(qū)域。

Step
02 選擇Point_1，向左拖動，曲柄和鉸鏈隨Point_1移動。

Step
03 單擊Undo，回到初始布局。

10．建造鉤子

Step01 單擊創(chuàng)建Point圖標(biāo)，按照表4-2所示，創(chuàng)建POINT_5～ POINT_15點。

Step02 單擊Bodies，系統(tǒng)打開模型工具包。單擊按鈕，選擇設(shè)置長度為1cm，再按表4-2所列的值選取位置，最后右擊使之閉合，如圖4-14所示。

技巧提示有的時候ADAMS/View會捕捉到最近的物體目標(biāo)而不是捕捉坐標(biāo)值。要避免這種情況，按住Ctrl鍵移動光標(biāo)直到獲得想要的坐標(biāo)值。

Step
03 當(dāng)將鼠標(biāo)指針放在物體上時會出現(xiàn)對話窗，利用鼠標(biāo)右鍵選取幾何外形。這時在拉伸體的各頂點處出現(xiàn)“熱點”小方塊，可使用這些熱點修改拉伸體側(cè)面外形的形狀。

Step
04 為拉伸體改名，將光標(biāo)放在拉伸體上。右擊，在彈出的快捷菜單中選擇Part:PART_4，在級聯(lián)菜單中選擇Rename，彈出Rename對話框，模型名保持不變，修改物體名稱，將PART_4改為hook。

11．建造連桿

Step
01 再建兩個設(shè)計點POINT _16和POINT _17，位置如表4-3所示。

Step
02 在兩個新設(shè)計點之間建立連桿。首先單擊連桿按鈕，然后依次選擇點POINT _16和POINT _17。

Step
03 為連桿改名，將光標(biāo)放在連桿上。右擊，在彈出的快捷菜單中選擇Part:PART_5，在級聯(lián)菜單中選擇Rename，彈出Rename對話框，模型名保持不變，修改物體名稱，將PART_5改為slider。

12．用轉(zhuǎn)動鉸鏈連接構(gòu)件

再設(shè)立3個鉸鏈，將構(gòu)造模式設(shè)為2 Bodies-1 Location和Normal to Grid。使用這種方式建立鉸鏈時，先要選取兩個構(gòu)件，再選取位置。

在下述位置設(shè)置鉸鏈。

（1）手柄與連桿之間的POINT_16：首先單擊轉(zhuǎn)動鉸鏈按鈕，然后選擇手柄與連桿，再選擇POINT_16，創(chuàng)建鉸鏈。

（2）連桿與鉤子之間的POINT_17：首先單擊轉(zhuǎn)動鉸鏈按鈕，然后選擇連桿與鉤子，再選擇POINT_17，創(chuàng)建鉸鏈。

（3）鉤子與曲柄之間的POINT_2：首先單擊轉(zhuǎn)動鉸鏈按鈕，然后選擇鉤子與曲柄，再選擇POINT_2，創(chuàng)建鉸鏈。

4.2.3 模型運動初步仿真

Step
01 選擇Simulation，系統(tǒng)彈出仿真工具欄。單擊仿真工具，系統(tǒng)彈出仿真設(shè)置對話框。

Step
02 設(shè)置模擬結(jié)束時間為1秒、輸出步數(shù)為50步，單擊Simulate Start開始仿真。

Step
03 模擬完畢，模型停留在模擬狀態(tài)，單擊Reset按鈕 回到模型初始狀態(tài)。

4.2.4 存儲數(shù)據(jù)文件

在File菜單中選擇Save Database，將文件名設(shè)為．Model_block。

4.2.5 生成地塊及添加約束

1．生成地塊（Ground Block）

Step
01 打開工具包，選擇，把生成方法New Part改為On Ground。

Step
02 創(chuàng)建點POINT_18（-2,1,0）和POINT_19（-18, -1,0）。

Step
03 為地塊改名，將光標(biāo)放在地塊上。右擊，在彈出的快捷菜單中選擇Part:PART_6，在級聯(lián)菜單中選擇Rename，彈出Rename對話框，模型名保持不變，修改物體名稱，將PART_6改為ground_block。

2．添加一個Inplane虛約束

Step
01 用工具Dynamic Pick把鉤子末端區(qū)域放大。

Step
02 在菜單中選擇Connector，運動副模板出現(xiàn)。

Step
03 選擇Inplane Joint Primitive，把建立方法設(shè)為2 Bodies-1 Location和Pick Geometry Feature。

Step
04 選取鉤子和地塊。

Step
05 沿著鉤子的內(nèi)側(cè)面將光標(biāo)上移，直到出現(xiàn)向上的箭頭時再單擊，在（-12,1,0）處單擊，Inplane虛約束如圖4-15所示。

Step
06 單擊Fit按鈕，回到全局顯示。

3．添加一個拉壓彈簧

Step
01 單擊Dynamic Translate按鈕，將模型向右移，給出增加拉壓彈簧的空間。

Step
02 選擇Translational Spring-Damper，在地塊與鉤子之間建造彈簧。

Step
03 如圖4-16所示，在彈簧生成對話框中選擇K和C。

Step
04 設(shè)置K值為800、C值為0.5。

技巧提示K值和C值可以暫時不設(shè)置，采用默認(rèn)設(shè)置。創(chuàng)建彈簧后右擊，從彈出的菜單中單擊Modify命令也可修改K值和C值。

Step
05 選取（-14,1,0）（注意：一定要取鉤子的頂點EXTRUSION_1.V16）和（-23,1,0）位置放置彈簧。

Step
06 單擊View Fit，使模型滿屏布置。

4．添加一個手柄力

Step
01 在主工具欄中單擊 按鈕，將仿真時力的方向改為Body Moving，在特性欄中選擇Constant，打開力值輸入開關(guān)，輸入80。

Step
02 依次選取手柄、手柄末端的標(biāo)志點位置（-10,22,0）作為力的起點，會出現(xiàn)力的矢量，移動到（-17,16,0）位置松開鼠標(biāo)，使力的方向與手柄垂直。

4.2.6 測量

1．測量彈簧力

Step
01 把光標(biāo)放在彈簧上右擊，在彈出的菜單中選擇Measure。

Step
02 在特性（Characteristic）欄中選擇force，如圖4-17所示。

Step
03 單擊OK按鈕，出現(xiàn)彈簧測量圖表，如圖4-18所示。

Step
04 進(jìn)行一次0.2秒、50步的仿真。

Step
05 用Reset回到初始狀態(tài)。

2．角度測試

Step
01 單擊Design Exploration，在菜單中單擊測量角度按鈕，單擊Advanced按鈕，系統(tǒng)彈出測量角度對話框。

Step
02 在角度測量對話框中輸入測量的名字over_center。

Step
03 在First Marker輸入欄中右擊，從彈出的菜單中選擇Marker，再選擇Pick，選中MARKER_13；在Middle Marker輸入欄中選中MARKER_3；在Last Marker輸入欄中選中hoock.cm，如圖4-19所示。

Step
04 單擊OK按鈕，完成角度測量，如圖4-20所示。

4.2.7 生成傳感器

Step
01 單擊Design Exploration，在彈出的工具中選擇，出現(xiàn)創(chuàng)建傳感器的對話框。

Step
02 如圖4-21所示完成傳感器對話框的設(shè)置，再單擊OK按鈕。

4.2.8 模型仿真

Step
01 單擊仿真工具，進(jìn)行一次0.2秒、100步的模擬。仿真中得到提示：由于傳感器的作用ADAMS/View停止仿真模擬。

Step
02 單擊Reset回到模型初始狀態(tài)。

Step
03 在模擬過程中，ADAMS/View對彈簧力和角度的測量反映了傳感器的作用。圖表顯示出ADAMS/View在掛鎖鎖緊時停止仿真模擬，如圖4-22和圖4-23所示。