ADAMS参数化建模及优化设计

ADAMS参数化建模及优化设计参数化的四种方法参数化点坐标使用设计变量参数化运动方式使用参数表达式（1）参数化点坐标在建模过程中，点坐标用于几何形体、约束点位置和驱动的位置。点坐标参数化时，修改点坐标值，与参数化点相关联的对象都得以自动修改。（2）使用设计变量通过使用设计变量，可以方便的修改模型中的已被设置为设计变量的对象。例如，我们可以将连杆的长度或弹簧的刚度设置为设计变量。当设计变量的参数值发生改变时，与设计变量相关联的对象的属性也得到更新。（3）参数化运动方式通过参数化运动方式，可以方便的指定模型的运动方式和轨迹。（4）使用参数表达式使用参数表达式是模型参数化的最基本的一种参数化途径。当以上三种方法不能表达对象间的复杂关系时，可以通过参数表达式来进行参数化。参数化建模应用实例以参数化点坐标的方式进行参数化建模NorthAmericanAviation,Inc.的EarlV.Holman发明的一个挂锁模型，它能够将运输集装箱的两部分夹紧在一起。该挂锁共有十二个，在Apollo登月计划中，它们被用来夹紧登月仓和指挥服务仓。例:设计要求：能产生至少800N的夹紧力。手动夹紧，用力不大于80N。手动松开时做功最少。必须在给定的空间内工作。有震动时，仍能保持可靠夹紧。模型建立1、启动ADAMS/View（1）打开ADAMS/View，欢迎对话框中选择Createanewmodel项，输入文件名Latch，选择OK按钮，如图所示。（2）设置单位。在Setting菜单，选择Units命令，显 示 单 位 设 置 对 话 框，在 Length栏，选 择centimeter，选择OK。（3）设置工作栅格。在Setting菜单，选择Working Grid命令，显示工作栅格设置对话框，设置：size=25，spacing=1，如图2所示，选择OK按钮，设置好工作栅格。（4)设置图标。在在Setting菜单，选择Icons命令，显示图标设置对话框，在NewSize栏，输入2.(5)在File菜单选择SelectDirectory命令，设置ADAMS默认存盘目录。2.建立夹紧机构模型（1）创建参数点。在工具箱几何建模工具集，选择Point工具使用默认设置，如图所示。根据表的坐标值，产生A、B、C、D、E、F6个设计点，如图所示。设计点变量名x坐标y坐标z坐标APOINT_1000BPOINT_2330CPOINT_3280DPOINT_4-10220EPOINT_5-1100FPOINT_6-650(2)创建摇臂（pivot）。在工具箱几何建模工具集，选择工具，在参数设置栏 设 置 Thickness=1，Radius=1。依 次 选 取POINT_1、POINT_2及POINT_3、POINT_1四点，按右键创建摇臂鼠标右键，选择part：PART_2，再选择Rename，输入新名.Latch.pivot(3)创建手柄(handle)在工具箱几何建模工具集，选择工具,依次选取POINT_3、POINT_4创建手柄。鼠标右键，选择part：PART_3，再选择Rename，输入新名.Latch.handle。(4)创建锁钩（hook）在工具箱几何建模工具集，选择工具,在Length中输入1，根据下表给出的坐标值，依次选取各点(若是点不好选可按住ctrl)，鼠标右键完成创建滑钩，如图所示。点坐标x坐标y坐标z坐标153023503-6604-14605-15506-15307-14108-12109-123010-53011420鼠标右键，选择part：PART_4，再选择Rename，输入新名.Latch.hook。(5)创建滑杆（slider）在工具箱几何建模工具集，选择工具,依次选取POINT_5、POINT_6创建滑杆鼠标右键，选择part：PART_5，再 选 择Rename，输 入 新 名.Latch.slider(6)创建夹紧固定支架在工具箱几何建模工具集，选择工具,由NewPart改为OnGround，依次选取（-2,1,0,）、（-18,0,0）创建固定支架，如图所示。鼠标右键，选择Block：BOX_11，再选择Rename，输入新名.Latch.ground.block。(7)创建运动副在A点处将摇臂与基础框架连接。在主工具箱的连接工具集，选择铰链 ，在参数设置栏选择，,和 选取Point_1点。添加滑钩与摇臂铰链副。在主工具箱的连接工具集，选择铰链副，在参数设置栏选择依次选择摇臂（pivot）、滑钩（hook）及Point_2点，完成设置。添加手柄与摇臂铰链副，选取铰链副后选择摇臂（pivot）、手柄（handle）及Point_3。添加滑杆与手柄铰链副，选取铰链副后选择滑杆（slider）、手柄（handle）及Point_5。添加滑杆与滑钩铰链副，选取铰链副后选择滑杆（slider）、滑钩（hook）及Point_6。（8）添加点面约束副（低副）局部放大滑钩，在Build菜单选择Joint，显示连接对话框，如图9所示。选择工具，在参数栏设置，。依次选取固定支架（ground.block）、滑钩（hook）、点（-12,1,0），竖直向上拖动鼠标，按下左键。（9）创建弹簧选取点（-14,1,0）处滑钩顶点，注意应选取钩上的顶点上（hook.Extrusion_9.v16），而不是坐标点上，再选取（-23,1,0）在主工具箱施加力工具集选择拉压弹簧阻尼器工具。输入K=800，C=0.5。（10）创建手柄力及Constant，选择Force，输入80。依次选取手柄（handle）、手柄末端点（handle.Marker_5）在主工具箱施加力工具集选择单作用力工具，设置SpaceFixed，PickFeature（11）模型验证在主工具箱的Tools选择Modelverify对模型正确性进行验证。验证信息如下：（12）保存模型完成创建，保存数据库。完成建模后的夹紧机构模型，在File菜单，选择SaveDatabaseAs命令，输入文件名：Latch.bin选择OK按钮，保存数据。（13）仿真观看观看当前模型的运动情况在主工具箱，选择仿真工具，取EndTime=1.0，Step=1000，开始仿真分析。二.运动仿真分析1.测试模型(1)设置弹簧力的测量在弹簧处鼠标右键，在弹出菜单中选中选择Spring：Spring_1，再选择Measure，显示施加测量对话框，将Characteristic选项设置成Force，如图所示。选择OK按钮，显示弹簧力测量窗口。(2)角度测量在菜单下选择，显示产生角度测量对话框,选择advanced。在MeasureName栏，将测量名称改为overcenter_angle。在FistMarker栏，按鼠标右键选择Marker，再选择Pick。选择在Point_6处的任意一个标记（Marker）。在MiddleMarker栏，按鼠标右键选择Marker，再选择Pick。选择在Point_7处的任意一个标记（Marker）。在LastMarker栏，按鼠标右键选择Marker，再选择Pick。选择在Point_3处的任意一个标记（Marker）。设置完成如图所示。选择OK按钮，显示角度测量窗口。(3)样机仿真分析在主工具箱，选择仿真工具，取EndTime=1.0，Step=1000，开始仿真分析。测量仿真结果，得到如下结果角度测量曲线图角度测量曲线图弹簧力测量曲线图弹簧力测量曲线图（4）创建角度传感器在菜单选择，显示创建传感器对话框，如图所示。在对话框中设置或选择，按照下图设置。选择OK按钮，完成创建传感器。（5）再一次仿真夹紧系统在80N恒力作用下，由于传感器的作用，使得手柄到达角度（overcenter_angle）等于0时停止仿真分析。角度角度 随时间的变化曲线随时间的变化曲线弹簧力随时间的变化曲线弹簧力随时间的变化曲线九样机模型参数化(1)创建设计变量在机构中,除了手柄末端标记点POINT_4以外,其余5个标记点的位置可能影响夹紧力的大小.因此将这些标记点的X、Y坐标作为设计变量。右击POINT_1点，激活浮动对话框，选择Point：POINT_1、Modify，弹出标记点表格编辑器。点击POINT_1行，Loc_X列的数据0.0，该数据在上方的输入框中出现，右击该框，弹出浮动菜单，依次选择 在输入框和表格中出现(.MODEL_1.DV_1)，用同样的方法创建其它9个设计变量，(.MODEL_1.DV_2)(.MODEL_1.DV_10)(2)重新设置设计变量可以查看设计变量的标准值和限制范围,默认值为10%,当标准值为0时,绝对变化范围为1.用户可根据需要修改限制范围.查看时,点击表编辑对话框组下方的命令Variables十十样机模型研究机模型研究在DesignExploration下的DesignEvaluation选择DesignEvaluationTools弹出参数化分析工具对话框。SimulationScript:.MODEL_1.Last_Sim(最后一次仿真)参数选择:Measure,设计变量及其它设置等后按Start.试验报表和试验曲线结果见图从设计研究报表中可以得到最大夹紧力为-915.13N，DV1，初始值(DV1=0)的敏感度为-88.644N/cm.用相同的方法对其它设计变量进行研究，计算结果如下：整理设计报表中的数据，可得到下表中的结果设计变量量设计点点坐坐标初始初始值初始初始值敏敏感度感度优化化显著著值最大最大夹紧力力DV_1POINT_1X-97.506-.43DV_2POINT_1-337.53-0.5-1056DV_3POINT_2147.92.7-875.67DV_4POINT_2-453.553.3-965.65DV_5POINT_3-20.7922.2-836.23DV_6POINT_3-393.887.6-920.73DV_7POINT_432.052-1.1-835.13DV_8POINT_4361.8810.5-933.55DV_9POINT_5-57.66-5.4-866.73DV_10POINT_584.8174.5-876.61取DV_2的取值范围为(-1,1),标准值为0取DV_4的取值范围为(1,6)，标准值为3取DV_6的取值范围为(6.5,10)，标准值为8取DV_8的取值范围为(9,11)，标准值为10进行优化设计