四、虛擬樣機(jī)幾何建模4.1幾何建模預(yù)備知識(shí)4.1.1幾何體類型ADAMS/View可產(chǎn)生4種類型的幾何體：剛性形體、柔性形體、點(diǎn)質(zhì)量和地基形體。剛性形體—在任何時(shí)候都不發(fā)生變形，有質(zhì)量和慣性矩；柔性形體—會(huì)發(fā)生變形，有質(zhì)量和慣矩；點(diǎn)質(zhì)量—體積為零，僅有質(zhì)量沒有慣矩；地基形體—沒有質(zhì)量和速度，自由度為零，始終保持靜止。4.1.2幾何體坐標(biāo)系每一個(gè)新產(chǎn)生的幾何體都設(shè)有一個(gè)參考坐標(biāo)---構(gòu)件機(jī)架坐標(biāo)系。幾何體參考坐標(biāo)在地面坐標(biāo)系中的位置和方向，確定了幾何體所在的位置和方向。4.1.3幾何體的命名產(chǎn)生幾何體時(shí)，

ADAMS/View自動(dòng)地為幾何體取一個(gè)名稱，取名規(guī)則：根據(jù)幾何體的類型和序號(hào)。根據(jù)需要，通過彈出式菜單可以對(duì)構(gòu)件和幾何形體重新命名。4.1.4幾何建模的準(zhǔn)備1）顯示工作柵格平面—有利于繪圖；2）顯示坐標(biāo)窗口—了解點(diǎn)的坐標(biāo)值；3）確認(rèn)當(dāng)前的單位設(shè)置是否符合要求；4）確定當(dāng)前所繪幾何形體的屬性：新構(gòu)件、向現(xiàn)有構(gòu)件中添加的構(gòu)件，還是添加到地基上的幾何形體。4.1.5幾何建模工具調(diào)用幾何建模工具通常有兩種方法：使用主工具箱上的建模工具集選擇工具圖標(biāo)，或通過菜單選擇幾何建模工具命令。1：使用主工具箱建模方法：

1）在主工具箱中，用鼠標(biāo)右鍵選擇上部的結(jié)合建模按鈕，屏幕彈出如圖4-1所示的幾何建模工具集；

幾何建模工具幾何建模工具集表格編輯器浮動(dòng)對(duì)話框設(shè)置欄幾何建模工具集

基本參數(shù)設(shè)置對(duì)話框圖4-1幾何建模工具集2）用鼠標(biāo)選擇相應(yīng)的建模工具集的圖標(biāo)；3）在參數(shù)設(shè)置對(duì)話框，修改參數(shù)值。4）按照屏幕下方狀態(tài)欄的提示，繪制幾何圖形。2：使用命令菜單幾何建模在Build菜單中，選擇Bodies/Geometry項(xiàng)，顯示浮動(dòng)建模工具對(duì)話框，從中選擇繪制幾何體工具，在選擇輸入建模參數(shù)并繪制模型。

4.3繪制基本幾何形狀基本幾何形狀包括：點(diǎn)、直線、曲線和標(biāo)記坐標(biāo)等，它們沒有質(zhì)量，主要用于定義其他的幾何形狀和形體。標(biāo)記坐標(biāo)具有位置和方向，可用于定義力的作用位置，定義構(gòu)件的幾何形狀和方向、形心的位置，定義構(gòu)件的約束位置和方向，定義運(yùn)動(dòng)的方向等等。繪制基本幾何形體的步驟：

1）在幾何建模工具集中選取有關(guān)基本結(jié)合形體工具圖標(biāo)；2）選擇有關(guān)繪圖參數(shù)，如表4—1所示；

3）按照屏幕下方狀態(tài)欄的提示，繪制幾何圖形。表4-1基本幾何形體工具用途參數(shù)快捷圖標(biāo)設(shè)置說明定義點(diǎn)Point

a:點(diǎn)加到地基上，還是另一個(gè)構(gòu)件上

b:是否要將附近的對(duì)象同點(diǎn)關(guān)聯(lián)按鼠標(biāo)右鍵，可以彈出鼠標(biāo)附近所有對(duì)象的列表，供選擇關(guān)聯(lián)定義標(biāo)記坐標(biāo)Marker

a:標(biāo)記加到地基上或另一個(gè)構(gòu)件上

b:標(biāo)記坐標(biāo)的方向繪制直線和多義線Polylinea:產(chǎn)生新構(gòu)件還是添加到構(gòu)件或地基上b:線型：直線、開口多義線、封閉多義線c:線段的長(zhǎng)度

用鼠標(biāo)點(diǎn)擊上一步定義的端點(diǎn)，可以刪除最后一步繪制的線段繪制圓弧和園Arca:產(chǎn)生新構(gòu)件還是添加到構(gòu)件或地基上b:圓或圓弧的半徑C:選擇圓，或圓弧夾角繪制光滑曲線Splinea:產(chǎn)生新構(gòu)件還是添加到構(gòu)件或地基上b:是開口曲線還是封閉曲線用鼠標(biāo)點(diǎn)擊上一步定義的曲線位置可以后退一步

4.4幾何形體建模簡(jiǎn)單幾何形體建模的一般步驟：

1）在幾何建模工具集中選取所要建的三維實(shí)體建模工具圖標(biāo)；

2）在參數(shù)設(shè)置欄，設(shè)置所建立的幾何體是新構(gòu)件(NewPart)、添加到現(xiàn)有構(gòu)件(AddtoPart)還是添加到地基上(OnGround);3）在參數(shù)設(shè)置欄，選擇輸入有個(gè)尺寸參數(shù)，如表4-2所示的定義；

4）按照屏幕下方狀態(tài)欄的提示，用鼠標(biāo)確定起始繪圖點(diǎn)；

5）按住鼠標(biāo)左鍵，拖動(dòng)鼠標(biāo)，屏幕出現(xiàn)所繪圖形。可以在參數(shù)設(shè)置欄設(shè)置形體的尺寸；

6）釋放鼠標(biāo)，完成簡(jiǎn)單形體建模，繪圖結(jié)束點(diǎn)定義了幾何體的方向和部分形體。

表4－2基本形體圖庫

4.5復(fù)雜形體建模4.5.1連接線段運(yùn)用連接線段功能，把一些簡(jiǎn)單的線段連接起來，形成復(fù)雜形狀的面，利用拔出和回轉(zhuǎn)建模功能形成形狀復(fù)雜的形體。連接線段的方法：

1）根據(jù)需要繪制簡(jiǎn)單的線段，將被連接的線段兩端接觸，而且不是封閉圖形；

2）在幾何建模工具集中選取連接工具圖標(biāo)

3）用鼠標(biāo)左鍵依次選取連接的線段，此時(shí)，被連接的線段將變亮；

4）選取所有線段以后，按鼠標(biāo)右鍵完成連接工作。4.5.2組合形體可以將若干個(gè)基本形體通過一定的方式組合，組合成形狀復(fù)雜的幾何形體，ADAMS/View提供的幾種組合功能如表4－3所示，組合形體的步驟：

1）根據(jù)需要在幾何建模工具集中選取有關(guān)組合形體工具的快捷圖標(biāo)；

2）按照屏幕下方狀態(tài)欄的提示，用鼠標(biāo)選取實(shí)體1；

3）按照屏幕下方的狀態(tài)欄的提示，用鼠標(biāo)選取實(shí)體2。實(shí)體1和2組合后生成的形體取實(shí)體1的名稱。

表4－3ADAMS/View組合功能4.5.3添加幾何體細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)常見的幾何細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)包括：邊緣倒角、邊緣圓角、開孔、添加凸臺(tái)、挖空或在外圍添加材料等，如表4－4所示。添加幾何體細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)的步驟如下：

1）根據(jù)需要在幾何建模工具集總選取有關(guān)細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)處理工具的快捷圖標(biāo)；

2）在參數(shù)設(shè)置欄，根據(jù)需要設(shè)置有關(guān)參數(shù)；

3）做以下工作之一：對(duì)倒角和圓角，選擇需處理的邊或頂角，然后按鼠標(biāo)右鍵；對(duì)開孔和凸圓，選擇需要處理的幾何體，然后選擇開孔或凸圓的圓心位置；對(duì)挖空或在外圍添加材料，選擇需處理的幾何體，然后選擇開孔或產(chǎn)生凸圓的面，再按鼠標(biāo)右鍵。

表4－4幾何細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)處理

4.6修改幾何圖形修改建立好的幾何形體有3種方法：拖動(dòng)熱點(diǎn)、利用對(duì)話框和編輯位置表。

1）拖動(dòng)熱點(diǎn)。用鼠標(biāo)拖動(dòng)幾何圖形上的熱點(diǎn)（亮點(diǎn)）修改幾何體的形狀。如圖4-2所示：

圖4-2利用熱點(diǎn)修改幾何體形狀2）利用對(duì)話框。用鼠標(biāo)右鍵激發(fā)對(duì)象的彈出式菜單，選擇需修改的幾何體對(duì)象，在下一層的彈出式菜單中，選擇Modify命令，顯示對(duì)象的修改對(duì)話框。根據(jù)修改對(duì)話框的內(nèi)容和提示，修改和輸入有關(guān)參數(shù)。

圖4-3利用對(duì)話框修改幾何體形狀3）編輯位置表。通過編輯位置可以方便地修改直線、多義線、拔出形體、回轉(zhuǎn)體的形狀。在彈出式修改對(duì)話框中，選擇More利用編輯位置表的有關(guān)工具修改關(guān)鍵點(diǎn)的坐標(biāo)。圖4-4利用編輯位置表修改幾何體形狀4.7修改構(gòu)件特性4.7.1構(gòu)件特性修改對(duì)話框兩種進(jìn)入構(gòu)件特性修改對(duì)話框的方法：1）用鼠標(biāo)右鍵激發(fā)彈出式菜單，選擇需修改的構(gòu)件，再選擇Modify命令。

2）在Edit菜單中選擇Modify命令。修改構(gòu)件特性對(duì)話框見圖4-4所示：注釋移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)測(cè)量設(shè)置初始位置設(shè)置初始速度設(shè)置材料設(shè)置慣性和慣性矩圖4-4構(gòu)件特性修改對(duì)話框五、約束機(jī)構(gòu)

5.1約束類型建模時(shí)，通過各種約束限制構(gòu)件之間的某些運(yùn)動(dòng)，并以此將不同構(gòu)件連接起來組成一個(gè)機(jī)械系統(tǒng)。ADANMS/View可以處理4種類型的約束：

1）運(yùn)動(dòng)副約束，例如：轉(zhuǎn)動(dòng)副，棱柱副等；

2）指定約束方向：限制某個(gè)運(yùn)動(dòng)方向；

3）接觸約束：定義兩構(gòu)件在運(yùn)動(dòng)中發(fā)生接觸時(shí)，是怎樣相互約束的；4）約束運(yùn)動(dòng)：規(guī)定一個(gè)構(gòu)件遵循某個(gè)時(shí)間函數(shù)按指定的軌跡規(guī)律運(yùn)動(dòng)。5.2約束工具啟動(dòng)約束工具有兩種方法：1）在主工具箱中，選擇連接工具集圖標(biāo)或運(yùn)動(dòng)工具集圖標(biāo)，如圖5-1a，5-1b所示，然后選擇約束工具；

2）在Build菜單中選擇Joints項(xiàng)，可顯示連接對(duì)話框，如圖5-2所示。主工具箱的連接和運(yùn)動(dòng)工具集中包含大部分常用的約束命令，而由Build菜單獲得的連接對(duì)話框中包含所有約束工具命令。連接工具運(yùn)動(dòng)工具圖5-1a連接工具集圖5-2b運(yùn)動(dòng)工具集圖5-2約束對(duì)話框5.3常用運(yùn)動(dòng)副5.3.1常用運(yùn)動(dòng)副ADANMS/View提供了12種常用的運(yùn)動(dòng)副工具。作用：可以將兩個(gè)構(gòu)件連接起來。條件：被連接的構(gòu)件可以是剛體構(gòu)件、柔性構(gòu)件或者是點(diǎn)質(zhì)量。常用運(yùn)動(dòng)副如表5-1所示。表5-1常用的運(yùn)動(dòng)副續(xù)表5-1常用的運(yùn)動(dòng)副運(yùn)動(dòng)副施加的方法：1）在連接工具集或者在連接對(duì)話框，選擇連接工具圖標(biāo)。2）在設(shè)置欄選擇連接構(gòu)件的方法，有以下3種：1個(gè)位置（1location)：選擇一個(gè)連接的位置

，由ADANMS/View確定連接的構(gòu)件。2個(gè)構(gòu)件1個(gè)位置（2Bodies-1Location)：選擇需連接的兩個(gè)構(gòu)件和一個(gè)連接位置。連接件固定在構(gòu)件1（先選擇的構(gòu)件）上，構(gòu)件1相對(duì)構(gòu)件2而運(yùn)動(dòng)。2個(gè)構(gòu)件2個(gè)位置（2Bodies-1Location）：選擇需連接的兩個(gè)構(gòu)件，以及這兩個(gè)構(gòu)件的連接點(diǎn)。

3）選擇連接方向，有兩種方法：柵格方向（NormaltoGrid)：當(dāng)顯示工作柵格時(shí)，連接方向垂直于柵格平面，否則，連接方向垂直于屏幕。選取方向（PickFeature）：通過一個(gè)在柵格或屏幕平面內(nèi)的方向矢量確定連接方向。4）根據(jù)屏幕底部狀態(tài)欄的提示，以此選擇相互連接的構(gòu)件1、構(gòu)件2、連接位置和方向等。

5.3.2施加齒輪副齒輪副由兩個(gè)齒輪，一個(gè)連接支架和兩個(gè)連接組成。施加齒輪副的方法：

1）設(shè)置齒輪副的兩個(gè)連接。設(shè)置時(shí)，首先選擇的構(gòu)件為齒輪，其次為連接支架；

2）在幾何建模工具集，選擇標(biāo)記工具圖標(biāo)，設(shè)置速度標(biāo)記。速度標(biāo)記Z軸的方向，應(yīng)該指向齒輪副嚙合點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向。3）在連接工具集選擇齒輪工具圖標(biāo)，顯示齒輪連接對(duì)話框；4）在GearName欄，輸入或修改齒輪副名稱；

5）在AdamsId欄，輸入齒輪副的整數(shù)標(biāo)號(hào)；

6）在Comments欄，可以輸入有助于管理的任何注釋內(nèi)容；7）在JointName欄，輸入齒輪副的兩個(gè)連接的名稱；8）在CommonVelocityMarker欄，輸入齒輪副的速度標(biāo)記名稱。

如果以前沒有產(chǎn)生過齒輪副的速度標(biāo)記，從鼠標(biāo)右鍵彈出的菜單中選擇Create命令創(chuàng)建一個(gè)新的標(biāo)記坐標(biāo)；9）選擇OK按鈕。

5.3.3施加關(guān)聯(lián)副使用多個(gè)關(guān)聯(lián)副可以將許多運(yùn)動(dòng)副相互聯(lián)系起來，組成一個(gè)復(fù)雜的帶輪系統(tǒng)，如圖5-4所示。圖5-4帶輪系統(tǒng)施加關(guān)聯(lián)副的方法：

1）在連接工具集選擇帶輪工具圖標(biāo)；2）先選擇主動(dòng)運(yùn)動(dòng)副，然后選擇從動(dòng)運(yùn)動(dòng)副，完成第一步設(shè)置；3）啟動(dòng)修改關(guān)聯(lián)副對(duì)話框，進(jìn)一步完成有關(guān)設(shè)置，關(guān)聯(lián)副修改對(duì)話框如圖5-5所示。圖5-5關(guān)聯(lián)副修改對(duì)話框5.3.4修改運(yùn)動(dòng)副修改運(yùn)動(dòng)副的方法：1）利用彈出式菜單，選擇有關(guān)運(yùn)動(dòng)副，再選擇Modify命令，顯示修改連接對(duì)話框。2）在Edit菜單，選擇Modify命令，顯示數(shù)據(jù)庫瀏覽器，然后選擇有關(guān)運(yùn)動(dòng)副。修改連接對(duì)話框如圖5-6所示。設(shè)置基本參數(shù)定義運(yùn)動(dòng)設(shè)置初始條件圖5-6修改連接對(duì)話框可以修改和設(shè)置已建立的運(yùn)動(dòng)副的有關(guān)參數(shù)包括：1）運(yùn)動(dòng)副名稱、連接的構(gòu)件1和構(gòu)件2、連接類型、仿真分析時(shí)是否顯示連接力；2）設(shè)置初始條件：構(gòu)件1的連接點(diǎn)相對(duì)于構(gòu)件2的初始位移和初始速度；3）指定連接的運(yùn)動(dòng)：強(qiáng)行指定運(yùn)動(dòng)副中可以活動(dòng)的軸的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；4）對(duì)鉸接副、棱柱副、圓柱副、萬向副和球形副，可以施加動(dòng)態(tài)和靜態(tài)摩擦力以及預(yù)緊力，方法如下：在修改連接對(duì)話框選擇摩擦力圖標(biāo)，顯示連接摩擦力對(duì)話框；根據(jù)要求輸入有關(guān)參數(shù)。5.4指定約束

ADANMS/View提供了5種常用的指定約束，如表5-2所示?？梢詰?yīng)用這些約束工具，組成不同的約束。約束工具用途說明約束自由度數(shù)

點(diǎn)線約束構(gòu)件1的連接點(diǎn)，只能沿構(gòu)件2連接點(diǎn)標(biāo)記的Z軸運(yùn)動(dòng)2個(gè)移動(dòng)點(diǎn)面一個(gè)點(diǎn)只能沿著指定面運(yùn)動(dòng)3個(gè)旋轉(zhuǎn)方向約束2個(gè)構(gòu)件之間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)3個(gè)旋轉(zhuǎn)平行軸約束構(gòu)件1的z軸始終平行于構(gòu)件2的z軸，即：構(gòu)件1只能繞構(gòu)件2的一個(gè)軸旋轉(zhuǎn)2個(gè)旋轉(zhuǎn)垂直軸約束構(gòu)件1的z軸始終垂直于構(gòu)件2的z軸，即：構(gòu)件1只能繞構(gòu)件2的兩個(gè)軸旋轉(zhuǎn)1個(gè)旋轉(zhuǎn)表5-2常用的指定約束工具指定約束的方法：1）在Build菜單中選擇Joints項(xiàng)，顯示連接對(duì)話框，在選擇有關(guān)約束工具；2）設(shè)置欄選擇連接構(gòu)件的方法有以下3種：1個(gè)位置（1location)：選擇一個(gè)連接的位置

，由ADANMS/View確定連接的構(gòu)件。2個(gè)構(gòu)件1個(gè)位置（2Bodies-1Location)：選擇需連接的兩個(gè)構(gòu)件和一個(gè)連接位置。連接件固定在構(gòu)件1（先選擇的構(gòu)件）上，構(gòu)件1相對(duì)構(gòu)件2而運(yùn)動(dòng)。2個(gè)構(gòu)件2個(gè)位置（2Bodies-1Location）：選擇需連接的兩個(gè)構(gòu)件，以及這兩個(gè)構(gòu)件的連接點(diǎn)。3）選擇連接方向，有兩種方法：柵格方向（NormaltoGrid)：當(dāng)顯示工作柵格時(shí)，連接方向垂直于柵格平面，否則，連接方向垂直于屏幕。選取方向（PickFeature）：通過一個(gè)在柵格或屏幕平面內(nèi)的方向矢量確定連接方向。。4）根據(jù)屏幕底部狀態(tài)欄的提示，以此選擇相互連接的構(gòu)件1、構(gòu)件2、連接位置和方向等5）確定連接點(diǎn)的位置；6）如果以上選擇了選取連接方向，可以用鼠標(biāo)環(huán)繞對(duì)象移動(dòng)，此時(shí)顯示表示連接方向的箭頭。在合適的位置按鼠標(biāo)左鍵，完成指定約束設(shè)置。5.5凸輪機(jī)構(gòu)ADAMS/View可以處理尖底凸輪和曲底凸輪兩種機(jī)構(gòu)。尖底凸輪機(jī)構(gòu)，如圖5-7所示。

移除兩個(gè)DOF構(gòu)成元件：兩個(gè)物件。第一個(gè)物件—接觸點(diǎn)；

第二個(gè)物件—曲線

一般應(yīng)用于點(diǎn)對(duì)邊緣接觸或銷對(duì)槽接觸的凸輪設(shè)計(jì)。圖5-7尖底凸輪機(jī)構(gòu)凸底凸輪機(jī)構(gòu)：物體的接觸碰撞固定于曲線之間，因此，碰撞點(diǎn)不會(huì)離開曲線。移除兩個(gè)DOF構(gòu)成元件：

兩個(gè)物件；兩條曲線。一般應(yīng)用于凸輪對(duì)凸輪的系統(tǒng)。如圖5-8所示。圖5-8凸底凸輪機(jī)構(gòu)5.6定義機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)5.6.1運(yùn)動(dòng)的類型和定義值A(chǔ)DAMS/View提供了兩種類型的運(yùn)動(dòng):