【原创】曲柄压力机运动分析

创建冲头与机座之间的滑动副（Translational Joint，也称为移动副）
  
最后一个运动副，是个滑动副。滑动副只有一个自由度，即两个件可沿滑动轴方向移动。
  
点击按钮选择创建滑动副按钮，选择2 Bodies- 1 Location，选择Pick Gemetry Feature两个选项。
  
按提示依次选择冲头和机座。
指定位置时，在机座或冲头的可能接触的位置选择一点。然后按箭头的方向选择滑动方向。
  
到此，本例中所有的运动副均已经创建完毕。可以回头检查一下是否正确，尤其是运动副的方向是否正确。

进行仿真（Simulation）
  
如果您的运动副创建没有问题，那么现在就可以进行仿真了。
不过我还是要提醒你检查一下系统的自由度。
一个仿真系统的自由度如果为0,说明是个运动学问题。如果大于零，则存在动力学问题，如果小于零，则系统过约束，无法运动。
  
Adams中检查系统信息，可右键点击状态提示栏右下角的i图标，从弹出的菜单中选择一个“勾”符号。
将弹出信息框，显示您的系统的统计信息，比如多少个构件，各种运动副的统计，以及整体自由度。
  
点击主工具箱上的Interactive Simulation Controls，主工具箱的下面将显示运动仿真的详细设置。
首先，要解释一下这些参数的意思。
首先是求解器。三个控制按钮下的下来列表即可选择solver。基础教程中说过了，Adams/View中集成了求解器，这里可设置求解器。点开下拉列表。可以看到四个选项：Default，Dynamic，Kinematic和Static
default－系统根据你的系统整体情况调用dynamic或者Kinematic求解器
dynamic－动力学问题求解器
kinematic－运动学问题求解器
static－静态求解器
  
一般我们可选择default，让Adams自动为我们选择求解器。
  
然后是时间，即以时间为轴，看系统的运行。
  
然后是steps或step size
系统根据给定的时间，设定完成给定时间内的运动的步数，即插值细分运动时间。step size当然就是每一个step的size，用step size＝time/steps
此处我们接受默认的5.0为End time
不过设置steps为1000，数目大一些，为看得更清楚。
  
好了，现在点击右三角形，go！ 看看，机构运动起来了吧！如果你的不能运行，请退回去看看问题在哪里！
  
btw:也许你会觉得奇怪，我给驱动了吗？它怎么会运动起来呢？
是的，我们还没有给驱动，不过，别忘记了系统有重力作用的，这个凸轮的装配位置是不稳定状态，所以会有重力力矩下的运动。我们没有定义摩擦，这还是个永动机模型哦！

测量（Measure）
  
现在我们来说测量的问题。能看到机构的动画不是我们机构运动分析的目的，毕竟我们不是做动画的。
我们的机构是实实在在的根据机构关系在运动，而且我们还需要更详细的分析数据。这就需要测量。
在这个例子中，我们需要观察和测量曲柄压力机冲头的行程。
Adams的测量需要使用marker进行标记，这就是marker的意思，就是标记一些特征点。
在Adams里面建模型时，系统会缺省的加上一些关键点的marker。比如一个连杆（Link），两个端头各一个marker。两个marker之间的长度即是连杆的长度，这两个marker就是我们在建连杆时给定的两个位置。
  
好，现在我们要测量冲头离机座工作平台的距离。我们首先在这两个平面上建立marker。
  
从实体造型工具箱中选择marker命令（就是有三个坐标轴的图标），详细信息显示中设置为Add to Part，意思是加入到某个零件上，那么这个marker就附着在零件上了，会跟着零件运动。（Add to Ground的意思就是固定到地上），按照提示（最后提醒一次，多看命令提示），选择冲头。
然后，对着冲头的下端面，捕捉冲头下端面的圆孔中心。好，第一个marker建立起来了。别忘记了加名字，否则难以指挥它了。
  
同样的做法，在机座的工作台平面上建立一个marker，位于圆孔的中心。
  
marker建好了，我们就可以测量它们之间的距离了。
  
从build菜单下，选择measure，point to point，选择new命令。
将弹出一个对话框，这是一个测量对话框。按照对话框的提示，设定to point 和from point，characteristic选择translational displacement，意思是移动距离。
  
component选择y，表示测量在y方向上的平移。当然了，取个名字是最好的（这也是最后一次提醒了）。
对话框中其他的参数意思建议你查adams/view的帮助，很详细的。

缺省情况下，新建的measure会显示在窗口中。不过暂时没有图形。
按照上次运动的设置，运行一下simultion，你就可以在一般看设备运动的同时，一边看到测量数据的动态变化，以曲线图的形式。
  
如下图所示：

后置处理（Adams/Postprocessor）
  
关于曲线图的导出，请看看以下帖子，同时注意如何进入Adams/Postprocessor以及如何把图形导入到Adams/Postprocessor中。
  
https://www.icax.org/viewthread. ... %3D1&page=#pid=
  
假设你已经把某个测量数据加入到Adams/Postprocessor中了。
除了导出图形以外，大家肯定想把具体的数值导出到，其实也很简单。
从Adams/Postprocessor的file菜单中，选择Export，然后选择spreadsheet（windows环境下一般是m$ excel）
在弹出的export对话框中选择，spread sheet，设定file name和result set name，就是你要导出的测量值啊！
Adams/Postprocessor会根据steps导出数据到excel表格中。
如果你需要导出特定时间点的数据，简单的方法就是设定steps的数目。

设置摩擦（Friction）
  
在本例中，冲头和机座之间是存在摩擦的。
选择冲头和机座之间的移动副是存在摩擦的，因此选择该运动副，右键单击，选择modify，从弹出的修改对话框中点击Joint Friction（下面最右边这个，鼠标放到上面会显示提示），然后就可以设置各个摩擦系数了。
这里做个试验，如果使用缺省的0.3作为Mu Danamic，则完成摩擦设置后，进行simulation，你会发现冲头没有动起来，那是因为摩擦系数太大了。
然后把mu danamic系数设置为0.02，再simulation一次，可以得到以下的测量数据。
simulation的最后出了点错误提示，别管它，那是算法的问题。当然你要是设置steps为400，就不会得到错误提示。

传感器（Sensor）在adams里面一般作为控制器件。
  
我们在这个示例中假设要求冲头离工作平台的距离不能小于180。
  
从simulation菜单中选择sensor，选择new，新建一个sensor。
expression就是我们的目标判断表达式。双击该编辑框，弹出funciton builder。
在Getting object data下拉列表中选择measures，同样双击编辑框，从模型浏览器中选择前面建立的测量。
然后一定要点击Insert Object Name，使得测量名出现在上面的文本编辑框中。选择ok，返回sensor创建对话框。
  
这时我们看到expression中有了表达式。对于我们的测量数据，表示式为.(模型名).(测量名)，对自己的模型比较熟悉的，可以直接写这个表达式而不必使用function builder了
  
我们可以选择当测量值大于－180作为评价标准。（在我的练习中，我测量的是从下到上的数据，因此距离是负值，你的是多少，要看measure的设定。）
  
还可以选择当出现这个界限值时，终止simulation。
这个选项在Terminate current simultion step and ...
中。
最后的情况如下图：
  
ok，结束创建sensor
然后再simulation一下，当测量的距离小于180时，simulation会停止，并给出停止理由在消息框中。

设置驱动
  
为了使后面的工作继续进行，建议取消sensor中关于终止的设置。
  
我们的设备在工作，是基于重力作用，因此这似乎是一个动力学问题。现在我们给曲柄压力机设置驱动。
  
第一次设驱动，我们直接加到驱动件与机座之间的转动副上。
  
在图形窗口中，选择该运动副，右键单击，选择modify，然后在modify对话框中选择impose motion（s）
在施加运动对话框中，选择rot z'，从下拉列表中选择disp（time），设定其值为1*time，表示这是一个时间的函数，其位移（即转动）等于1*time。
一路确定。再simulation，就可以看到设备在指定的速度下运转。
你也可以自定义速度。

使用电机控制
  
上一回说直接指定运动副的motion，接下来我们将使用电机来控制，不过和直接指定motion匀速运动的效果是一样的。准确的说，使用电机就只能使用匀速，而指定运动副的motion则更灵活些。这个我们以后再讲。
  
首先我们要删除上一步的motion。
在驱动件与机座之间的转动副上右键单击，从右键菜单中，选择General motion ...，然后选择删除。
  
在主工具箱第三排中间的图标上右键单击，选择一个类似电动机的图标，即rotational joint motion，根据提示选择驱动件与机座之间的转动副，然后要求设置速度。在主工具箱的下面位置speed编辑框中输入2，作为电机匀速转动速度。
再simulation，观察曲柄压力机的运动。

使用样条控制
  
也许你会有疑问了，以上的驱动都是匀速的，要是变速的怎么办？
没关系，adams中允许使用样条控制，其实就是表格的数据控制。
  
关于建立样条，可以几种方法。
一是直接在adams中利用其样条创建对话框建立样条。
  
从build菜单中选择data elment－>spline->new
将弹出一个创建样条对话框.
缺省已经有五组数了.
可以使用右边的Append row to X and Y data等按钮增加或删除一行.
我们保留数据表中的X值，在Y中依次填入0，1，2，4，1
并增加一行，填入数据为0
我们的目的是要求设置转动副在不同的时刻速度不一样。
如刚才的设置，我们希望其速度在0－5time的速度依次为0，1，2，4，1，0
当然了，怎么实现还要看后面的设定。
  
另外一种创建数据样条的方法是使用adams的导入功能。
  
首先我们编辑好一系列的数据，比如：
0
1
2
4
1
0
放入某个文本文件中，（关于使用excel表，相对要麻烦）。
然后从file菜单中选择import，数据类型选择test data（*.*）
选择create spline选项，填入其他值，如读入的数据文件绝对路径。
ok，即可创建新的样条。
  
另外，可以在一个文本文件中加入多列数据，导入时Adams会根据列数创建多个样条。