adams仿真案例讲解
adams分析实例，定轴轮系和行星轮系传动模拟和仿真3.5在 ADAMS/view中位置方向库中选择位置旋转( Position: Rotate.)图标一,在角度(Ange一栏中输入90,表示将对象旋转90度。如图3-3所示。在 ADAMS/View窗口中用鼠标左键选择圆柱体,将出来一个白色箭头移动光标,使白色箭头的位置和指向如图3-8所示。然后点击鼠标左键,旋转后的圆柱体如图3-9所示。gravity图3-8圆柱体的位置旋转图3-9旋转90后的圆柱体4.创建旋转副、齿轮副、旋转驱动4.1选择 ADAMS/wiew约束库中的旋转副( Joint: Revolute图标。,参数选择2Bod1loc和 Normal to grid,在ADAMS/view工作窗口中先用鼠标左键选择齿轮(PART2)然后选择机架( ground),接着选择齿轮上的PART2cm如图4-1所示。图中显亮的部分就是所创建的旋转副( JOINT_1该旋转副连接机架和齿轮,使齿轮能相对机架旋转4-1齿轮上的旋转副4.2再次选择 ADAMS/iew约束厍中的旋转副( Joint:Revolute)图标参数选择2Bod-1Loc和 Normal ToGrid。在 ADAMS/wew工作窗口中先月鼠标左键选择齿轮PART3),然后选择机架〔 ground),接着选择齿轮上的PART3.cm,如图4-2所示。图中显亮的部分就是所创建的旋转副( JOINT_2)该旋转副连接机架和齿轮使齿轮能相对机架旋转图42蜗杆上的旋转副43创建完两个定轴齿轮上的旋转副后,还要创建两个定轴齿轮的啮合点( MARKER)。齿轮副的啮合点和旋转刮必须有相同的参考连杆(机架),并且啮合点Z轴的方向与齿轮的传动方向相同。所以在本题中,啮合点( MARKER)必须定义在机架( ground)上,机架可以看作机架选择 ADAMSAVIew工具箱的动态选择( Dynamic Pick)图标,将两个齿轮的啮合处进行放大,再选择动态旋转图标鬥,进行适当的旋转。选择 ADAMS/View零件库中的标记点工具图标数选择如图4-3所示。选择坐标为(100,50,0),如图4-4所示,图中显亮的部分就是所创建的啮合点( MARKER14)。MarkerAdd to groundLyOrientati onlobal xY图4-3标记点的选项图44蜗轮蜗杆的啮合点4.4下面将对上面做出的啮合点进行位置移动和方位旋转,使该啮合点位于两齿轮中心线上,并使啮合点的Z轴方向与齿轮旋转方向相同。在ADAMS/View窗口中,在两个齿轮啮合处点击鼠标右键,运择 - Maker:rr-Clr de: CYLINDER_1MARKER14 Modify,如图45所示。在弹出的对话框中,将 LocationAl: raSelct栏的值1000.50.0,00改为100.0,25,00(位置移动)将 Orientation栏中的值0.0,0.0,0.0修改为0,90,0方位旋转)如图46所示。点击对话椎下而的OKApea『ane键讲行确定,旋转后的啮合点( MARKER_14)如图4-7所不。从图中可以看出,啮合点的Z轴(蓝色)Z轴的方向与齿轮的啮合方向相同图4-5属性修改对话框Nanedingzhoulaensi two. cround MARKER_ 7Inn n. 25. nLocation Relative Ta. dingzhouluerutitws0.0,90.0,0.0Ori entation Relative Td. dingzhoulueas i twoirer」[spy]a0写糖图4-7旋转后的啮合点图4-6进行坐标轴的旋转45选择 ADAMS/View约束库中的齿轮副(Gear)图标在弹出的对话框中的 Joint Name栏中,点击鼠标右键分别选择 JOINT1、JONr2。如图4-7所示。在 Common Velocity Marker栏中,点击鼠标右键选择啮合点( MARKER14)。如图4-8所示,然后点击对话框下面的OK按钮,两个齿轮的齿轮副创建出来,如图49所示1 Constraint Create Complex Joint Gearme[mhte×1cmmndingrhoulNeni GEAR 1Gear Nemedinczhouluenxi two GEAR_1Adms工dCommentsJoint NameN 1, JOINT 2Common Velocity MarkerCommon veloci ty Markey鬥 AREER1ParameterizedingzhouluenxiApplyCaneelJoINT 247齿轮副的创建对话框图48齿轮副的创建要素图4-9定轴齿轮的齿轮副46在 ADAMS/View驱动库中选择旋转驱动( Rotational joint Motion)按钮,在sped-栏中输入360,360表示旋转驱动每秒钟旋转360度。在 ADAMS/View工作窗口中,两个齿轮中仟选一个作为丰动齿轮,本设计中选择左边的齿轮(红色的),用鼠标左键点击齿轮上的旋转副( JOINT1),一个旋转驱动创建出来,如图4-10所示,图中显亮的部分为旋转驱动。图4-10齿轮上的旋转驱动5仿真模型5.1点击彷真按钮圖设置仿真终止时间〔 End Time冫为1,仿真工作步长( Step Size)为0.01然后点击开始仿真按钮进行仿真52对小齿轮的进行运动分析。因为太齿轮的齿数为x1=50,小齿轮的齿数2=25,模数m=4mm,因此根据机械原理可以知道,对于标准外啮合渐开线直齿圆柱体齿轮传动,小齿轮的转速为大齿轮的2倍。对小齿轮的旋转副 JOINT2进行角位置分析。在 ADAMS/View工作窗口中用鼠标右键点击小齿轮的旋转副JOINT2,选择 Modify命令,如图5-1所示,在弹出的修改对话框中选-CyInder: CYUND-R 2择测量( Measures)图标如图52所示。在弹出的测量对话框中-M=rsr:cri-Marker: MAR ER 5将 Characteristic栏设置为Ax/Ay! Az Projected Rotation,将st gourdComponent栏设置为Z,将From/At栏设置为PART3. MARKER5(或者ground MARKER6),其他的设置如图5-3所示。然后点击对话框下面的Jark::JoI_2OK”确认。生成的时间-角度曲线如图5-4所示。1 Joint MeasureMeasure namedingchouluensi two. JOINT_2 MEA 2JointJUINT 2Characteristic: Art/ Ay/Ar Projected Rotation图5-1旋转副属性修改命令ComponentC(ZFrom/此tC PART 3, MARKER 5tameI 2HARKER 6Crientati onSecond BodyRepresent coordinates inTypel revoluteForce Display Honev Create Strip Chartpose Mations)图5-3测量力对话框的设置团网」」_sy」cd图5-2修改对话框1 J0INT_2_MEA_17500Tine:1.000Current: 72037500.510图54时间和角度的曲线图由图5-4可以知道,当大齿轮每秒逆时针转过360度时,小齿轮顺时针转过的角度为720度符合标准外啮合渐开线直齿圆柱体齿轮传动角速度与齿轮的分度圆半径成反比。ADAMS分析实例-定轴轮系和行星轮系传动模拟有一对外聩合洧开线直圆柱体齿轮传动已知x1=50,32=25,m=4mm,=20°。两个齿轮的厚度都是5mm。1.启动 ADAMS双击桌面上 ADAMS/View的快捷图标,打开 ADAMS/View在欢迎对话框中选择“ Create a new model”,在模型名称( Model name)栏中输入; xingxingchiluen:在重力名称( Gravity)栏巾选择“ Earth normal(- Global y)”;在单位名称( Units)栏中选择“MMKS-mm,kg, N s, deg”。如图1-1所示。How would you l:ke to proceed?C Open an existing databaseImport a fileADAMSStart it D: AllAlS12Model name ing:ingchiluenGravity Earth Normal (-Global r)inits MMES-m,kg趴,degWurkiny Gril Fellingsv Show冒 orkime Grid图1-1欢迎对话框C Rectangular C Folar2.设置工作环境2.1对于这个模型,网格间距需要设置成更高的精度以满足要求。szC750mn)(500mm)在 ADAMS/View菜单栏中,选择设置(〈stim)下拉菜单中的工作sp网格( Working grid)命令。系统弹出设置T作网格对話框,将网格ColorWeight的尺寸Sie)中的X和Y分别设置成750mm和500m,间距( Spacing) Dots Contrast1中的X和Y都设置成50mm。然后点击“OK”确定。如图21所表 Ares Contrast1Lines Contrast厂 Triad Solid2.2用鼠标左键点击选择( Select)图标,控制面板出现在| Set location工具箱中。Set orientationQ23用鼠标左键点击动态放大( Dynamic Zo0m)图标Applyance在模型窗口中,点击鼠标左键并按住不放,移动鼠标进行放大或缩小。创建齿轮图2-1设置工作网格对话框3.1在 ADAMS/View零件库中选择圆柱Cylinder体 Cylinder)图标参数选择为“NewNew PartPart”,长度( Length)选择50mm(齿轮Y Length的厚度),半径( Radius)选择100mmm×ZV Radius210))。如图31所示。4×50100图3-1设置圆柱体选项3.2在 ADAMS/view工作窗凵中先用鼠标任意左键选择点(,,0)mm,然后选择点(0,50,0)。则一个圆柱体(PART2)创建出来。如图3-2所示。3-2创建圆柱体(齿轮)33在 ADAMS/iew中位置/方向库中选择位置旋转( Pusillum: Rotate,,)Selectedopy图标,在角度(Ange一栏中输入90.表示将对象旋转90度。如图33| About所示。在 ADAMS/wiew窗口中用鼠标左键选择圆柱体,将出来一个白色箭Angle头,移动光标,使白色箭头的位置和指向如图3-4所示。然后点击鼠标左键旋转后的圆柱体如佟3-5所示。图3-3位置旋转选项图3-4圆柱体的位置旋转35旋转90后的圆柱体34在 ADAMS/View零件库中选择圆柱体( Cylinder)图标,参数选择为“ New part”,长度( Length)选择50mm(齿轮的厚度),半径( Radius)选择50mm(m×z4×25=50)如图3-1所示。在 ADAMS/iew工作窗口口先用鼠标左键选择点(150,0,0)mm,然后选择点(150,50,0)。则一个圆柱体(PART3)创建出来。如图3-6所小。图3-6创建圆柱体(齿纶)3.5在 ADAMS/View中位置/方向库中选择位置旋转( Position: Rotate.)图标"一,在角度(Ange)一栏中输入90,表示将对象旋转90度。如图3-3所示。在 ADAMS/View窗口中用鼠标左键选择圆柱体,将出来一个自色箭头,移动光标,使白色箭头的位置和指向如图3-7所示。然后点击鼠标左键,旋转后的陨柱体如图3-8所示。3-7圆柱体的位置旋转图3-8旋转90后的圆杜体36在 ADAMS/VIew零件库中选择杆仁ik图标,,参数选择为如图39所示。在 ADAMS/View工作窗口中先用鼠标左键选择点PART2 MARKER1,然后选择点PART3 MARKER2。则一个连杆(PART4)创建出来。如图3-10所示。图3-10创建的连杆4.创建旋转副、齿轮副、固定副、旋转驱动4.1在本改计选择左边的齿轮(红色的)为固定齿轮选择 ADAMSaView约束库中的旋转副( Joint: Revolute)图标参数选择2Bod-1Loc和 Normal to grid。在ADAMS/View工作窗口中先用鼠标左键选择连杆aJ LDr3(PART_4),然后选择机架( ground),接着选择齿轮上的PART4 MARKER3,如图4-1所示。图中显亮的部分就是所创建的旋转副( JOINT1),该旋转副连接机架和连杆,使连杆能相对机架旋转。图4-1连杆的旋转别4.2再次选择 ADAMS/view约東库中的旋转副( Joint: Revolute)图标参数选择2Bod-lIoc和 Normal to grid。在 ADAMS/view工作窗口中先用鼠标左键选择齿轮(PART_2),然后选择连杆(PART_4),接着选择齿轮上的PART2cm(或者PART2 MARKER1),如图42所示。图中显亮的部分就是所创建的旋转副( JOINT2),该旋转副连接连杆和固定齿轮,使连杆能对固定齿轮旋转。因为 JOINT1和JOINT2重合在一起,所以从图4-2中区分不出来图4-2固定齿轮的旋转副43再次选择 ADAMS/view约束库中的旋转副( Joint: Revolute)饜标",参数近择2Bod-1Loc和Normal to grid。在 ADAMS/view工作窗口中先用鼠标左键选择齿轮(PART3),然后选择连杆(PART4),接着选择齿轮上的PART3cm(或者PART3 MARKER2),如图43所示。图中显亮的部分就是所创建的旋转副( JOINT3),该旋转副连接连杆和行星轮使迕杆能带动行星轮旋转。图4-3行星轮的旋转副44创建完两个齿轮和连杆上的旋转副后,还要创建两个齿轮的啮合点( MARKER)。因为行星轮要在定齿轮上做圆周运动,所以行星轮和固定齿轮的啮合点不是匝定不动的,它随着行星轮的运动而不断地变化,因此,可以把啮合点固定在连杆上,因为迕杆和行星轮一起做园周运动,并且两齿轮旋转中心的连线一定经过啮合点。下面我们将把啮合点围在连杆,并且使啮合点Z轴的方向与齿轮的传动方向相同。选择 ADAMS/view零件库中的标记点工具图标参数选择如图44所示。选择连杆(PART4)在选择连杆上点PART4cm,如图45所示,图中显亮的部分就是所创建的啮合点( MARKER_11)arherAdd to partOrientationGlobal xY图44标记点的选项图4-5固定齿轮和行星轮之间的啮合点45上面所创建的啮合点不在两个齿轮的分度圆的交线上,下面将对上面做出的啮合点进行位置移动和方位旋转使该啮合点位于两齿轮交线上,并仅啮合点的Z轴方向与齿轮旋转方向相同。在 ADAMS/VIew窗口中,在两个齿轮啮合处点击鼠标右键,选拦- Maker: MARKER14→ Modify,如图4-5所示。在弹出的对话框中,将 Location栏的值75.0.25.0,-25.改为100.0,25.0.-250(位置移动),将 Orientation栏中的值0.0.0.0.
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响应曲面法与设计
响应曲面法与设计，原理及实际的操作应用，对选用该法做实验的同学比较受用！7050等高当前运线图行条件最人值7D60504010040120x,=温度(C]160(10x2=压强si的162响应曲面的等高线图∑x,+∑Rnx+∑(16-2)几乎所有的RSM问题都用这些近似多项式中的一个或多个。当然,一个多项式模型在自变量的整个空间上是真实函数关系的合理的近似式是不可能的,但在-个相对小的区域内通常做的很好。第15章讨论的最小乘方法可用来估计近似多项式的参数然后在拟合曲面上儆嘀应曲面分析,如果拟合曲面是真实响应函数的个合适的近似式,则拟合曲面的分析就近似地等价于实际591系统的分析。如果能怜当地利用实验设计来收集数据,就能够最有效地估计模型参数。关于拟合响应曲面的设计叫做响应曲面设计。在16-4节中讨论这些设计RSM是一序贯方法。通常,当我们是在响应曲面相应的自变量区域内的某个点时,例如,像图162中当前运行条件那样的点,在此点处系统具有微小的弯曲,从而用一阶模型是恰当的。现在,我们的目的是要引导实验者快速而有效地到达最优点所在的邻近区域。一旦最优点的区域被找到,就可以用更精细的模型,例如阶模型并进行分析以便确定最优点的位置。由图162见出,响应曲面的分析法可以想像为“爬”一样,山顶代表响应的最大值点。如果真实的最优点是啊应的最小值点,则可设想为“落进山谷”。RSM的最终目的是确定系统的最优运行条件或确定因素空间中满足运行规范的区域。RSM主要不是用来了解系统的实际机制的,尽管RSM有助于得到这类知识。还有,RSM的“最优”是按特定的意义使用的。RSM的“爬山”方法只能保证收敛于局部的最优点162最速上升法系统最优运行条件的初步估计常常远离实际的最优点。在这种情况下实验者的目的是要快速地进入到最优点的附近区域。我们希望利用又简单又经济有效的实验方法。当远离最优点时,通常假定在x的一个小区域范围内一阶模型是真实曲面的合适近最速上升法是沿着最速上升的路径,郡响应有最大增量的方向逐步移动的方法。当然,如果求的是最小值,则叫做最速下降法。拟合的一阶模型是592·y=Rn+∑R;x与一阶响应曲面相应的y的等高线,是一系列平行的直线,如图l6-3所示。最速上升的方向就是y增加得最快的方面。这一方向一阶拟合响应最速上升路径曲面的区域=夕-20y-3图16-3--阶响应曲画的等高线与最速土升路径平行于合响应曲面等高线的法线方向。通常取通过所感兴趣的区城的中心并且垂直于拟合曲面等高线的直线为最速上升路径这样一来,沿着路径的步长就和回归系数{P}成正比。实际的步长大小是由实验者根据工序知识或其他的实际考虑来确定的实验是沿着最速上升的路径进行的直到观察到的响应不再593◆增加为止。然后,拟合一个新的一阶模型,确定-·条新的最速上升路径、继续按上述方法进行。最后,实验者到达最优点的附近区域。这一点,通常由一阶模型的拟合不足来指出。这时,进行如16-3节所述的添加的实验,会求得最优点的更为精确的估计例t6位化学工程帅要确定使化工产品收率最大的运行条件。影响收率的两个可控变量是:反应时和反应温度。工程师当前使用的运行条件是反应时同为35分钟,温度为155F,收率约为40%。因为此区域不大可能包含最优值←她拟合-阶模型并应用最速上升法。程师决定拟合一阶模型的探测区域应是反应时间为(30,40)分钟和(150,160)°F。为简化计算,将自变量规范在(-1,1)区间内。于是,如果记尔为自然时间变量,与:为自然温度变量,则规范变量是5155数据如表161所水。用来收集这些数据的设计是增加五个中心点的22析因设计,在中心点处的重复观察值是用来估计实验误差的,并可以用来检阶模型的适合性。还有,过程的当前运行条件也就在设计的中心点处用最小二乘法将一阶模型来拟合这些数据。用第15章的方法,求得以规范变量表示的下列模型y=49,44+0.775x1+0.325x2在沿着最速上升路径探测之前,应研究-阶模型的适合性。有中心点的22设计允许实验者去做1.求出误差的个估计量2.检测模型的交互作用(交叉乘积项3检测二次效应(弯曲性)。中心点处的重复观察值可月来计算误差的估计量如下:(40.3)2+(40.5)2+(49.7)2+(40,2)2+(40.6)2=(202.3)2/50.0430594表16-1拟會一阶模型的过程数据首然变量规范变量响应了1301539.3301604u.(小01504U.9404J.53543.335010.5351534(.了35l5544.235l554〔.6阶模型假定变量r2和x2对响应有可加的效应。变量间的交互作用可用增加于模型的交叉乘积项x2的系数12来度量。此系数的最小二乘估计恰好是按普通22析因设计算得的交作用效应的二分之一,或B=1[(1×3.93)÷(1×41-5)+(-1×40.0)+(-1×40.9-0。1)0.025单自由度的交可作用平方和是SS交互作甲〔.02比较SS炊作用和。给出下刘拟合个足统计量:交五卡0.0250.0430=0058与F…进行比较。显然.交可作用是不显著的对直线模型适合性的另一个检测是比较设计的析因部分的四个点处的平均响应,即y=40,425、和在设计的中心点处的平均响应,即兴=40.46如果设计于弯曲的曲面上·则yr-y是曲面的总弯曲性的度量。如果月1与A2“纯二次”项x与x的系数,则y-y是A1+R的一个估计量。在我们的例中,纯二次项的个估计量是B1:+B40.425—40.460.35与零假设H:1+P2=0有关的单自由度的平方和是tf(÷)(5)(-优35)24+027其中7利n分别是析因部分的点数和中心点数。因F0,0027。063〔.0430将它与F、,比较。没有显示出纯二次项的影响。此模型的方差分析概括在表15-2中。交互作用和弯曲性的检测都是不显菩的,前总回归的F检验是显著的。还有,月和P2的标准差是MS0.94300.10=1,24问归系数月和B2相对于它们的标准差都较大。在这一点上.我们没有理由怀疑阶模型的适合性要离开设计中心·点(x:=0,x2=0)—沿最速上升跸径移动,就要对沿x2方向每移动0.325个单位.我们将沿x1方向移动0.775个单位。于是,最速上升路径经过点(x1-0,xz=0)且斜率为0.325/0.775。工程师决定用5分钟反应时间作为基本步长。用与x1之间的关系式,知道5分钟反应时问等价于规范变量x1的步长为4x=1。因此,沿最速上升路径的步长是△x1-1.00和4x2=(0.325/0.775)△x;=042。L程师计算了沿此路径的点并观察了在这些点处的收率直至响应下降为止。其结果见表16-3,表中既列出了规范变量也列出了自然变量。虽然规范变量在数学上容易计算,但在过程运有中必须用自然变量。图16-4画出了沿最速上升路径的每一步处的收率图。直到第十步所观察到的响应都是增加的;但是,这以后的每·步收率都是减少的。因此,另一一个一阶模型应该在点(41=85,2=175)的附近区域进行拟合。596·衰L42一阶模型的方差分析变差来源平方和自由度均方西归(月1,A2)825:214412547.83残差0.1772(交互作用(0.自025)0.4025).058〔纯二次)U.0027)0.00270.053纯误差)0.⊥7200.0430总和3.002281%的显着性表16-3例16-1的最谅上升实验规范变量自然变量响应步长_巴原点351550.42原点+△1.0,42401574且,原点+2△2.000.8445ig42原点十343.001.2650原点+444.[0685563原点+5▲5.2.106016553.8原点+646-供2.526516759.9原点十7▲7.002.9470l6965.0原点+88.03.:6751710.4原点+9△78173原点+10419.420L75原点+11411.004.6290ITs76原点十12412.00549575.上个新的一阶模型在点〔51=85,52=175)附近拟合。探测的区域对与是[80,90],对2是[170,180],于是。规范变量是5979F0Z了456785t112步长图16-4例16-1中沿最速上升路径的收率对步长的图形35,-175再次用五个中心点的2设计。数据见表6-在。拟合表16-4的规范数据的一阶模型是y=:78,97+1.00x1+0.50x2此模型的方差分析,包括交作用和纯次项的检测,如表16-5所示。交可作用和纯次项的检测表明、阶模型不是合适的近似。真实曲的弯曲性指岄了我们已接近最优点。为更精确地确定最优点,在该点必须做进步的分忻2由例16-1见出,最速上升路径是和拟合的一阶模型598
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