基于SOLIDWORKS-ADAMS的机构动力学仿真研究

对一个实际的机构做动力学仿真，是我们在机械设计实践中经常会遇到的的问题。一般我们会首先用某款三维软件（如SOLIDWORKS,SOLIDEDGE,PRO/E,UG,CATIA等）对所有零件进行建模，然后把零件组装成为装配体，接着把模型导入到机构动力学软件如ADAMS中进行动力学中仿真。

然而，从三维软件的装配模型导入到ADAMS中时，由于装配体中的零件很多，如果直接导入，会在ADAMS中出现许多零件，而其中许多零件之间并不存在相对运动，为了在ADAMS中进行正确的仿真，就需要首先对没有相对运动的一系列零件之间建立固定副。对于简单的装配体，这个工作量并不算大。但是当零件数目成百上千时，这种工作量就大到不可思议的程度。

为了能迅速对复杂装配体进行动力学仿真，笔者摸索出一套方法，在这里公布出来，以为朋友们做机构动力学仿真提供参考。

例子如下图。这是我们在一些小区里面经常见到的一种健身机构。人坐在摇臂的椅子中，用脚蹬踏支架，从而起到锻炼腿部肌肉的作用。我们在SOLIDWORKS中，首先建立了所有零件的模型，然后组装成为一个装配体。现在要使用ADAMS对该机构进行动力学仿真，考察在自身重力的作用下，该摆臂会如何运动。

下面说明操作步骤。

1. 在SOLIDWOKRS中打开装配模型。

可以看到，该装配由五个零件组成，两根立柱，两个横杠，一个摆臂。其中两根立柱和两个横杠之间都是固定的，而摆臂与上横杆之间存在相对转动。如果把该模型直接导入到ADAMS，则需要在立柱，横杠之间建立一些固定副，对于本问题而言，还相对简单，但是对于某些复杂的装配而言，这种固定副可能多达二十几个，会十分麻烦。下面说明最简单的方法。

2. 压制摆臂，得到下图所示的装配体，然后把该装配另存为1.x_t文件。

3. 压制支架，得到下图所示的装配体，然后把该装配另存为2.x_t文件。

下面是在D盘根目录下得到的两个parasolid文件。

4.打开ADAMS，并新建一个模型。

5. 在ADAMS主菜单中选择file>import，导入支架。

设置方式如下，注意选择把该文件导入为一个零件，这样，支架内部的零件在这里已经相对固定，成为一个构件。

这是导入后分配了颜色的结果。

下面是得到的零件树结构。可以看到，它只有一个零件，其中包含了四个实体。

6. 在ADAMS主菜单中选择file>import，导入摆臂。

设置方式同上一步。

这是导入后的零件树结构。

导入后的整体效果。

7. 在支架创建一个MARKER.

在支架与摆臂的连接孔中心处创建一个marker，该marker有两个作用，一方面是为了下面对摆臂进行旋转定位，一方面是为了后面创建转动副方便。

8. 转动摆臂到初始位置。

使用精确移动工具，把摆臂围绕上述marker进行旋转，直到其处于一个合适的初始位置。

旋转结果如下图。

9. 设置支架的质量属性

为了进行动力学仿真，需要设置两个构件的质量属性。这里用几何体及材料类型来设置其质量。

对摆臂也做同样的设置。

10. 创建运动副。

首先创建支架和地面之间的固定副。

接着创建摆臂和支架之间的转动副。转动副的位置就在前面创建的MARKER上。

11. 检验重力方向

由于要做动力学仿真，所以检查一下，重力是否设置，方向是否正确。

12. 运行仿真

给出合适的结束时间和仿真步数，开始仿真。

13.后处理。

进入后处理模块，用动画或者图线方式查看结果。

至此结束。

下面总结一下从三维建模软件如SOLIDWORKS中导入到ADAMS中进行机构动力学仿真的要点。

（1）首先需要在SOLIDWORKS中得到装配体。

（2）注意分析该装配中，到底有几个构件。（注意，构件是由一系列没有相对运动，在空间上相邻的零件组成的）

（3）分别压制其它构件，而只保留一个构件，并把该构件导出为*.x_t格式文件。

（4）在ADAMS中依次导入各个*.x_t文件，并注意是用part的形式导入的。

（5）对各个零件重命名，并给定颜色，设置其质量属性。

（6）对于产生相对运动的地方，建议先在此处创建一个marker，以方便后面的操作。否则，三维模型进入ADAMS中后，线条繁多，在创建运动副的时候很难找点。

实际上，SOLIDWORKS本身就提供了一定的运动学和动力学仿真能力，对于简单的运动仿真或者动画制作，SOLIDWORKS就已经不错。而复杂机构的动力学仿真，则ADAMS会好很多。

上述例子是用SOLIDWORKS进行建模的，如果用其它软件如UG,PRO/E,CATIA建模，方法是一样的，不再赘述。

来源：宋博士的博客，版权归作者所有。