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機(jī) 械 系 統(tǒng) 的 建 模 和 結(jié) 構(gòu) 分 析 主 要 內(nèi) 容 機(jī) 械 系 統(tǒng) 的 組 成 參 考 機(jī) 架 坐 標(biāo) 系 機(jī) 械 系 統(tǒng) 的 自 由 度 速 度 、 加 速 度 和 角 加 速 度 機(jī) 械 系 統(tǒng) 的 組 成 機(jī) 械 系 統(tǒng) 是 機(jī) 器 和 機(jī) 構(gòu) 的 總 稱 ， 由 構(gòu) 件 和 零 件 組成 。 機(jī) 構(gòu) 由 兩 個(gè) 以 上 具 有 相 對(duì) 運(yùn) 動(dòng) 的 構(gòu) 件 組 成 ， 用 于傳 遞 運(yùn) 動(dòng) 或 改 變 運(yùn) 動(dòng) 形 式 。 機(jī) 器 是 由 若 干 機(jī) 構(gòu) 組 成 的 系 統(tǒng) 。 機(jī) 構(gòu) 的 構(gòu) 件 既 保 持 接 觸 ， 又 有 一 定 的 相 對(duì) 運(yùn) 動(dòng) 。 運(yùn) 動(dòng) 副 ： 兩 構(gòu) 件 既 保 持 接 觸 ， 又 有 一 定 的 相 對(duì) 運(yùn)動(dòng) 的 連 接 。 參 考 機(jī) 架 參 考 機(jī) 架 ： 計(jì) 算 速 度 、 加 速 度 的 參 考 坐 標(biāo) 系 地 面 參 考 機(jī) 架 ： 為 獨(dú) 立 的 慣 性 參 考 坐 標(biāo) 系 構(gòu) 件 參 考 機(jī) 架 ： 對(duì) 每 一 個(gè) 剛 體 都 有 一 個(gè) 參 考機(jī) 架 ， 剛 體 上 各 點(diǎn) 相 對(duì) 于 該 構(gòu) 件 參 考 機(jī) 架 是靜 止 的 。 坐 標(biāo) 系 地 面 坐 標(biāo) 系 ： 固 定 坐 標(biāo) 系 。 構(gòu) 件 機(jī) 架 坐 標(biāo) 系 ： 固 定 在 構(gòu) 件 上 隨 構(gòu) 件 運(yùn) 動(dòng) ， 它 相 對(duì) 地 面 坐 標(biāo) 系 的 位 置 和 方 向 確 定 構(gòu) 件 的 位置 和 方 向 。 標(biāo) 記 坐 標(biāo) 系 ： 也 稱 標(biāo) 記 。 固 定 標(biāo) 記 ： 固 定 在 構(gòu) 件 上 ， 用 于 確 定 構(gòu) 件 的 形 狀 、 質(zhì)心 、 力 的 作 用 點(diǎn) 和 構(gòu) 件 的 連 接 位 置 。 浮 動(dòng) 標(biāo) 記 ： 相 對(duì) 構(gòu) 件 運(yùn) 動(dòng) ， 有 的 力 和 運(yùn) 動(dòng) 要 用 它 定 位 。 坐 標(biāo) 系 xz” y” x”z y xz y 固 定 坐 標(biāo) 系 標(biāo) 記 坐 標(biāo) 系構(gòu) 件 坐 標(biāo) 系 確 定 坐 標(biāo) 系 的 位 置 和 方 向 歐 拉 角 法 ： 坐 標(biāo) 系 原 點(diǎn) 在 基 準(zhǔn) 坐 標(biāo) 系 中 的坐 標(biāo) ， 三 點(diǎn) 法 ： X-Z點(diǎn) 法 ： 歐 拉 角 法 ： 坐 標(biāo) 系 原 點(diǎn) 在 基 準(zhǔn) 坐 標(biāo) 系 中 的 坐 標(biāo) x0,y0,z0 坐 標(biāo) 系 相 對(duì) 基 準(zhǔn) 坐 標(biāo) 系 的 旋 轉(zhuǎn) 軸 、 旋 轉(zhuǎn) 角度 和 旋 轉(zhuǎn) 順 序 。 常 用 為 3-1-3旋 轉(zhuǎn) 法 則 ： 1、 2、 3代 表 x 、 y、 z軸 ， 3-1-3表 示 先 繞 基 準(zhǔn) 坐 標(biāo) 系 的 z軸 旋 轉(zhuǎn) ， 再 繞基 準(zhǔn) 坐 標(biāo) 系 的 x軸 旋 轉(zhuǎn) ， 最 后 再 繞 基 準(zhǔn) 坐 標(biāo) 系 的 z軸 旋 轉(zhuǎn) 。 共 有 24種 組 合 ， 代 表 不 同 的 旋 轉(zhuǎn) 方 式 。 不 能 連 續(xù)對(duì) 基 準(zhǔn) 坐 標(biāo) 系 的 同 一 軸 旋 轉(zhuǎn) 。 三 點(diǎn) 法 ： 不 在 同 一 直 線 上 的 三 點(diǎn) A,B,C在 定 位 坐 標(biāo)系 的 坐 標(biāo) 值 ； A,B,C， 3點(diǎn) 在 基 準(zhǔn) 坐 標(biāo) 系 的 坐 標(biāo) 值 ； X-Z點(diǎn) 法 ： 定 位 坐 標(biāo) 系 原 點(diǎn) O在 基 準(zhǔn) 坐 標(biāo) 系 中 的 坐標(biāo) x0,y0,z0 定 位 坐 標(biāo) 系 x或 z軸 上 一 點(diǎn) A的 坐 標(biāo) x-z平 面 上 另 一 點(diǎn) B的 坐 標(biāo) , B 點(diǎn) 與 O, A不 共 線 。 機(jī) 械 系 統(tǒng) 的 自 由 度 自 由 度 ： 機(jī) 械 系 統(tǒng) 中 各 構(gòu) 件 相 對(duì) 地 面 構(gòu)架 的 獨(dú) 立 運(yùn) 動(dòng) 數(shù) 。 n 活 動(dòng) 構(gòu) 件 數(shù) ， m 運(yùn) 動(dòng) 副 總 數(shù) Pi - 第 I個(gè) 運(yùn) 動(dòng) 副 的 約 束 條 件 數(shù) Q j -第 I個(gè) 原 動(dòng) 機(jī) 的 驅(qū) 動(dòng) 約 束 條 件 數(shù) S - 原 動(dòng) 機(jī) 總 數(shù) Rk 其 它 約 束 條 件 數(shù) ksj jmi i RQPnF 116 系 統(tǒng) 的 自 由 度 例 系 統(tǒng) 自 由 度 F 0, 且 Qj= 0， 系 統(tǒng) 蛻 化 為剛 體 系 統(tǒng) 。 系 統(tǒng) 自 由 度 F 0, 且 Qj 0， 表 明 原 動(dòng) 機(jī)將 不 能 驅(qū) 動(dòng) 系 統(tǒng) ， 或 系 統(tǒng) 在 薄 弱 環(huán) 節(jié) 將 損壞 。 當(dāng) F = 0, 且 Qj 0， 機(jī) 械 系 統(tǒng) 有 確 定 運(yùn) 動(dòng) 。 當(dāng) F 0, 機(jī) 械 系 統(tǒng) 沒(méi) 有 確 定 的 相 對(duì) 運(yùn) 動(dòng) 。 系 統(tǒng) 自 由 度 的 計(jì) 算 復(fù) 合 鉸 鏈 ： m個(gè) 構(gòu) 件 在 一 處 以 鉸 鏈 聯(lián) 接 局 部 自 由 度 ： 與 構(gòu) 件 運(yùn) 動(dòng) 無(wú) 關(guān) 的 自 由 度 虛 （ 重 復(fù) ） 約 束 ：軌 跡 重 合轉(zhuǎn) 動(dòng) 副 軸 線 重 合移 動(dòng) 副 導(dǎo) 軌 平 行其 它 重 復(fù) 約 束 (m-1)虛 約 束 對(duì) 剛 體 無(wú) 影 響 ， 對(duì) 柔 性 體 可 增 加 剛度 ， 但 在 計(jì) 算 運(yùn) 動(dòng) 將 刪 除 虛 約 束 。 速 度 計(jì) 算 xzy xozy oprrprrr AA AAAA rrrrrArr zyxoA rArr Tpp oxyz 的 方 向 余 弦 變 換 矩 陣對(duì) 設(shè) 地 面 坐 標(biāo) 系 o-xyz, 構(gòu) 件 坐 標(biāo) 系 o-xyz, p點(diǎn) 固 結(jié) 在 構(gòu) 件 坐 標(biāo) 系 o-xyz，它 在 地 面 坐 標(biāo) 系 o-xyz中 的 矢 量 為 機(jī) 械 系 統(tǒng) 動(dòng) 態(tài) 仿 真 Dynamic Simulation of Mechanical System美 國(guó) MSC公 司 ; MDI(Mechanical Dynamics Inc.) ADAMS: Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems MSC. ADAMS Adams 是 集 建 模 、 求 解 、 可 視 化 技 術(shù) 于 一體 的 虛 擬 樣 機(jī) 軟 件 世 界 上 目 前 使 用 范 圍 最 廣 、 最 負(fù) 盛 名 的 機(jī)械 系 統(tǒng) 仿 真 分 析 軟 件 產(chǎn) 生 復(fù) 雜 機(jī) 械 系 統(tǒng) 的 虛 擬 樣 機(jī) ， 真 實(shí) 地 仿真 其 運(yùn) 動(dòng) 過(guò) 程 ， 并 且 可 以 迅 速 地 分 析 和 比較 多 種 參 數(shù) 方 案 ， 直 至 獲 得 優(yōu) 化 的 工 作 性能 ， http:/202.38.65.108/ylb/yqsb/gccl/2005060716.htm 參 考 資 料 ADAMS虛 擬 樣 機(jī) 技 術(shù) 入 門 與 提 高 鄭 建 榮 編 著 北 京 機(jī) 械 工 業(yè) 出 版 社 2002 ADAMS實(shí) 例 教 程 李 軍 , 邢 俊 文 , 覃 文 潔 等 編 北 京 北 京 理 工 大 學(xué) 出 版 社 2002 虛 擬 樣 機(jī) 技 術(shù) 及 其 在 ADAMS上 的 實(shí) 踐 王 國(guó) 強(qiáng) , 張 進(jìn) 平 , 馬 若 丁 編 西 安 西 北 工 業(yè) 大 學(xué) 出 版 社 2002 軟 件 ： ADAMS v11 幫 助 文 檔 作 業(yè) 上 機(jī) 練 習(xí) 1, 2, 3 上 機(jī) 大 作 業(yè) ， 參 考 ADAMS / View 使 用入 門 練 習(xí) ftp:/202.38.71.7Username: studentPassword: student 虛 擬 樣 機(jī) Virtual Prototyping 真 實(shí) 系 統(tǒng) 的 功 能 仿 真大 大 減 少 設(shè) 計(jì) - 樣 機(jī) - 試 驗(yàn) - 改 進(jìn) 循 環(huán) 所 需 時(shí) 間 提 高 產(chǎn) 品 質(zhì) 量 降 低 成 本 “目 標(biāo) 是 將 開(kāi) 發(fā) 時(shí) 間 從 60個(gè) 月 降 為 12個(gè) 月 ，和 把 成 本 從 60-70億 降 為 10億 美 元 ”Boeing, Commercial Airplane GroupGetting There Faster 數(shù) 字 汽 車 Full Vehicle底 盤 引 擎 傳 動(dòng) 車 身Suspension SteeringBrakesTires ValvetrainCranktrainChain/BeltAcc. Drives TransmissionClutchDifferentialAxles/CV Body-in-whiteFrameSeatingRestraintsRoadDriverTest Rigs 虛 擬 樣 機(jī) 成 功 案 例 汽 車 機(jī) 械鐵 路 、 工 程 機(jī) 械 航 空 、 航 天 、 國(guó) 防 虛 擬 樣 機(jī) 技 術(shù)在 各 主 要 工 業(yè) 部 門 都 取 得 顯 著 成 就 飛 機(jī) 著 陸 時(shí) 的 起 落 架 變 形 飛 機(jī) 著 陸 時(shí) 的 起 落 架 變 形 ADAMS/PPT (后 處 理 ) 液 壓 +機(jī) 械 仿 真Hydraulic + Mechanical Simulation 可 運(yùn) 行 包 含 液 壓 回 路的 整 個(gè) 系 統(tǒng) 仿 真 靜 態(tài) 、 瞬 態(tài) 、 動(dòng) 態(tài) 和線 性 分 析 調(diào) 整 液 壓 元 件 參 數(shù) 使系 統(tǒng) 優(yōu) 化 獲 得 所 有 液 壓 仿 真 分 析 結(jié)果 包 括 壓 力 、 流 量 、閥 門 位 置 、 , 油 缸位 置 等 。 空 間 望 遠(yuǎn) 鏡 展 開(kāi) 系 統(tǒng) 概 念 設(shè) 計(jì) 高 性 能 越 障 機(jī) 器 人 的 性 能 設(shè) 計(jì) ADAMS /View, Solver 求 解器 ADAMS/PostProcessor 后處 理 ADAMS/Controls 控 制 ADAMS/Hydraulics 液 壓 ADAMS/Flex 柔 性 ADAMS/Animation 動(dòng) 畫 ADAMS/Linear 線 性 ADAMS/Exchange 接 口 ADAMS/Insight 優(yōu) 化 ADAMS/Car 轎 車 Vehicle Design Suspension Design ADAMS/Driver 駕駛 員 ADAMS/Engine 引擎 ADAMS/Pre 轎 車 性能 ADAMS/Tire 輪 胎 ADAMS/Rail 機(jī) 車 CAT/ADAMS MECHANISM/Pro ADAMS/SDKCAD 嵌 入 模 塊 ADAMS 動(dòng) 態(tài) 仿 真 模 塊 MSC. SoftwareMSC.ADAMS、 MSC.Nastran、 MSC.Fatigue集 成 方 式 * 由 MSC.Nastran對(duì) 部 件 進(jìn) 行 有 限 元 分 析 ， 生 成 含 有 模 態(tài) 信 息 的 mnf文 件 ； * 將 mnf文 件 導(dǎo) 入 MSC.ADAMS中 ， 創(chuàng) 建 剛 柔 耦 合 模 型 ； * 由 MSC.ADAMS對(duì) 機(jī) 構(gòu) 進(jìn) 行 動(dòng) 力 學(xué) 分 析 ； *分 析 得 載 荷 和 位 移 等 邊 界 條 件 可 轉(zhuǎn) 入 MSC.Nastran進(jìn) 行 詳 細(xì) 的 應(yīng) 力 、 振 動(dòng) 、 噪 音 分 析 ； *分 析 得 到 的 載 荷 時(shí) 間 歷 程 信 息 可 通 過(guò) 格 式 文 件 轉(zhuǎn) 入 MSC.Fatigue中 進(jìn) 行 疲 勞 分 析 。 數(shù) 字 工 程Digital Engineering Product Data Management SystemTraditional Component-focused CAD/CAE/CAMSystem-focused Virtual PrototypingDesign - Development - ProductionCAD CAE CAMVirtualMock-up Virtual Prototyping Maintain, Collapse 選 Same As和 維 持 （ Maintain） ， 當(dāng) 設(shè) 標(biāo) 記 Mar_1與 標(biāo)記 Mar的 方 位 關(guān) 系 如 下 ： (ORI_RELATIVE_TO (90d, 90d, 0, .MODEL_1.PART_1.MAR_2) 執(zhí) 行 之 前 執(zhí) 行 之 后 維持 Maintain 參 數(shù) 化 ： 使 用 f(x)工 具 -Collapse 選 收 縮 （ Collapse） 使 對(duì) 象 的 標(biāo) 記 與 參 考 點(diǎn) 、 標(biāo) 記重 合 。 實(shí) 行 后 位 置 關(guān) 系 成 為 ：(LOC_RELATIVE_TO ( 0,0,0, .model_1.part_1.POINT_1) 執(zhí) 行 前 執(zhí) 行 后 收縮 Collapse 參 數(shù) 化 ： 使 用 f()工 具 -Collapse 選 項(xiàng) Same As和 收 縮 Collapse使 對(duì) 象 標(biāo) 記 的 方 位與 參 考 點(diǎn) 或 標(biāo) 記 坐 標(biāo) 系 方 位 完 全 相 同 。 施 行 后 方位 關(guān) 系 成 為 ： (ORI_RELATIVE_TO (0, 0, 0, .MODEL_1.PART_1.MAR_2) 原 方 位 施 行 后 選項(xiàng) ： Collapse 沿 軸 定 向 Along Axis 使 標(biāo) 記 、 約 束 、 力 的 坐 標(biāo) 系 的 一 軸 矢 與 兩 標(biāo) 記 的 聯(lián) 接 矢量 同 向 。 對(duì) 桿 件 上 標(biāo) 記 Mar_4設(shè) 定 如 下 條 件 時(shí) ：(ORI_ALONG_AXIS (.MODEL_1.PART_1.MAR_4, .MODEL_1.PART_1.MAR_1, “z”) 當(dāng) 拖 動(dòng) 標(biāo) 記 Mar_1時(shí) ， 約 束 桿 件 的 標(biāo) 記 Mar_4的 Z軸 （ 因而 桿 件 ） 始 終 保 持 與 Mar_ 4Mar_1的 聯(lián) 接 矢 量 同 向 。 用 選 項(xiàng) Same As 或 In Plane 可 使 3軸 或 兩 軸 互 相 平 行 。 設(shè) 計(jì) 變 量 Design Variables 創(chuàng) 建 設(shè) 計(jì) 變 量 ： BuildDesign VariableNew 在 任 意 對(duì) 話 框 的 數(shù) 值 輸 入 區(qū) （ 限 于 標(biāo) 量 ） 彈出 右 鍵 菜 單 ， 選 ParameterizeCreate Design Variable 修 改 設(shè) 計(jì) 變 量 ： BuildDesign VariableModify 刪 除 設(shè) 計(jì) 變 量 ： EditDelete彈 出 Database Navigator 選 設(shè) 計(jì) 變 量 OK ToolsTable Editor選 Variables 選 要 刪 的 設(shè) 計(jì) 變 量 右 鍵 菜 單 Delete 創(chuàng) 建 設(shè) 計(jì) 變 量 變 量 名 ； 單 位 類 型 : Real, Integer, String, Object 標(biāo) 準(zhǔn) 值 及 值 范 圍 ： 絕 對(duì)最 大 、 最 小 值 ， 差值 ； % 最 小 值 、 最 大 值 允 許 優(yōu) 化 時(shí) 不 考 慮 值 的范 圍 列 出 允 許 值 還 可 自 己 定 點(diǎn) 數(shù) 及 其 數(shù)值 ： 按 Generate 允 許 設(shè) 計(jì) 研 究 不 考 慮 此列 表 創(chuàng) 建 設(shè) 計(jì) 變 量 允 許 值 ADAMS 函 數(shù) Function Design-Time Functions 模 型 設(shè) 計(jì) 時(shí) 用 于 參 數(shù) 化 定 義 的 函 數(shù) ， 通 常 在 定義 時(shí) 即 計(jì) 算 ， 其 值 在 運(yùn) 行 過(guò) 程 中 不 變 ， 但 優(yōu) 化 和設(shè) 計(jì) 研 究 除 外 。 ADAMS提 供 了 200多 個(gè) 設(shè) 計(jì) 時(shí) 的函 數(shù) ， 用 戶 也 可 定 義 自 己 的 函 數(shù) 。 Run-Time Functions 運(yùn) 行 （ 仿 真 、 實(shí) 驗(yàn) 設(shè) 計(jì) 、 優(yōu) 化 )時(shí) 計(jì) 算 。 ADAMS提 供 了 許 多 運(yùn) 行 時(shí) 的 函 數(shù) ， 用 戶 也 可 定義 自 己 的 函 數(shù) 。 Help: view_fn.pdf Design-Time Functions 設(shè) 計(jì) 時(shí) 函數(shù) Math Functions 數(shù) 學(xué) 函 數(shù) Location / Orientation Functions 位 置 /方 向 Modeling Functions 建 模 函 數(shù) Matrix / Array Functions 矩 陣 /向 量 函 數(shù) String Functions 字 符 串 函 數(shù) Database Functions 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 函 數(shù) Miscellaneous Functions 雜 類 函 數(shù) Run-Time Functions Displacement Functions 位 移 函 數(shù) Velocity Functions 速 度 函 數(shù) Acceleration Functions 加 速 度 函 數(shù) Contact Functions 接 觸 函 數(shù) Spline Functions 樣 條 函 數(shù) Force in Object Functions 對(duì) 象 上 的 力 函 數(shù) Resultant Force Functions 作 用 于 一 點(diǎn) 的 合 力 函數(shù) Math Functions 數(shù) 學(xué) 函 數(shù) Data Element Access 數(shù) 據(jù) 單 元 訪 問(wèn) 函 數(shù) User-Written Subroutine Invocation 用 戶 子 程序 函 數(shù) Constants q： 相 對(duì) 速 度q1： 低 觸 發(fā) 距 離 ， 沖 擊 力 起 作 用 的 低 端 距 離 q2： 高 觸 發(fā) 距 離 ， 沖 擊 力 起 作 用 的 高 端 距 離 K： 剛 度 系 數(shù) ； e： 剛 度 力 指 數(shù) c： 阻 尼 系 數(shù) ； d： 阻 尼 斜 坡 距 離 雙 邊 沖 擊 函 數(shù) 例 ： 塊 和 兩 平 面 的 沖擊 條 件 函 數(shù) IF IF(Expr1: Expr2, Expr3, Expr4) Expr1： 計(jì) 算 的 表 達(dá) 式 . Expr2： Expr1的 值 0, 返 回 Expr4的 值 IF 函 數(shù) 例Function IF ( time - 2.5: 0, 0.5, 1 ) Result 0.0 if time 2.5 實(shí) 驗(yàn) 設(shè) 計(jì) 步 驟 確 定 實(shí) 驗(yàn) 目 的 ， 如 確 定 哪 些 變 量 對(duì) 系 統(tǒng) 影 響 最 大 。 選 擇 一 組 因 子 （ Factor） 測(cè) 量 系 統(tǒng) 的 響 應(yīng) 。 確 定 每 個(gè) 因 子 的 值 ( levels)， 計(jì) 劃 一 組 實(shí) 驗(yàn) (runs or trials)， 每 組 實(shí) 驗(yàn) 用 不 同 的 因 子 。 這 些 實(shí) 驗(yàn) 的組 合 稱 為 實(shí) 驗(yàn) 設(shè) 計(jì) 。 執(zhí) 行 這 些 實(shí) 驗(yàn) ， 記 錄 各 實(shí) 驗(yàn) 中 系 統(tǒng) 的 性 能 。 分 析 性 能 的 不 同 ， 確 定 哪 些 最 影 響 系 統(tǒng) 性 能 因 素 。 實(shí) 驗(yàn) 設(shè) 計(jì) 過(guò) 程 實(shí) 驗(yàn) 設(shè) 計(jì) 中 的 水 平 不 直 接 給 出 因 子 ( Factor )的 值 ， 只 給 出 索 引 號(hào) ，即 因 子 的 水 平 號(hào) ， 如 -2, -1, 0, +1, +2共 5個(gè) 水 平 或 -1， +1兩 個(gè) 水 平 等 。 最 小 的 水 平 號(hào) 對(duì) 應(yīng) 因 子 的 最 小 允 許 值 ， 最 大 的 水平 號(hào) 對(duì) 應(yīng) 因 子 的 最 大 允 許 值 。 中 間 的 水 平 號(hào) 對(duì) 應(yīng)的 值 平 均 分 配 。 例 如 某 因 子 的 最 大 允 許 值 為 16， 最 小 允 許 值 為 0，3個(gè) 水 平 的 索 引 號(hào) 為 -1， 0， +1， 分 別 對(duì) 應(yīng) 于 0， 8，16。 選 擇 水 平 的 通 常 方 法 Screening 選 擇 最 影 響 系 統(tǒng) 的 性 能 的 因 子 。 只選 取 最 大 和 最 小 值 ， 故 通 常 稱 為 兩 水 平 分 析 。 Response Surface Methods (RSM) 將 實(shí) 驗(yàn) 結(jié)果 擬 合 多 項(xiàng) 式 ， 易 于 判 斷 參 數(shù) 對(duì) 系 統(tǒng) 性 能 的 影 響 。而 且 可 以 作 為 優(yōu) 化 的 輸 入 ， 或 作 為 大 系 統(tǒng) 的 子 系統(tǒng) 模 型 。 二 次 （ Quadratic） RSM選 擇 最 大 、 最小 和 平 均 值 進(jìn) 行 3個(gè) 水 平 的 分 析 ， 三 次 （ Cubic）RSM用 最 大 、 最 小 、 1/3和 2/3范 圍 4個(gè) 水 平 的 分 析 。 選 擇 水 平 的 方 法 Full Factorial 全 因 子 法 Fractional Factorial 部 分 因 子 法 Plackett-Burman 法 Box-Behnken 法 Central Composite Faced (CCF) 法 D-Optimal 法 Full Factorial 全 因 子 法 最 全 面 ， 用 各 個(gè) 因 子 水 平 的 所 有 組 合 進(jìn) 行分 析 。 試 驗(yàn) 次 數(shù) 為 mn： m 水 平 數(shù) ， n 因 子 數(shù) 。 只 適 合 因 子 數(shù) 少 的 場(chǎng) 合 。 可 進(jìn) 行 混 合 水 平 分 析 ， 各 個(gè) 因 子 可 取 不 同的 水 平 數(shù) 。 部 分 因 子 法 Fractional Factorial 和 Plackett-Burman 法 用 全 因 子 設(shè) 計(jì) 的 子 集 ， 所 以 也 稱 為 縮 減 因子 設(shè) 計(jì) （ reduced-factorial designs） 。 Fractional Factorial 設(shè) 計(jì) 用 的 實(shí) 驗(yàn) 次 數(shù) 為 2的 整 數(shù) 冪 (4, 8, 16.)。 Placket-Burman設(shè) 計(jì) 用 的 實(shí) 驗(yàn) 次 數(shù) 為 4的 整數(shù) 倍 (4, 8, 12, ., 48)。 Box-Behnken 法 每 個(gè) 因 子 用 3個(gè) 水 平 ， 但 只用 部 分 組 合 。 如 右 圖 ： 3個(gè) 因 子 用 3個(gè) 水平 ， 在 每 兩 個(gè) 因 子 組 成 的參 數(shù) 平 面 上 只 取 4點(diǎn) ， 中 心再 取 1點(diǎn) ， 共 13次 實(shí) 驗(yàn) 。 全因 子 法 要 33=27次 實(shí) 驗(yàn) 。 可 能 的 因 子 數(shù) 為 3, 4, 5, 6, 7, 9, 10, 11, 12, 16 Central Composite Faced (CCF) 法 取 參 數(shù) 平 面 上 的 頂 點(diǎn) 和 中 心 點(diǎn) 。 實(shí) 驗(yàn) 次 數(shù) 為 2n+2*n+1, 多 于 Box-Behnken法 。 D-Optimal 法 從 大 量 候 選 點(diǎn) 中 隨 機(jī) 挑 選 ， 可 事 先 指 定 試驗(yàn) 次 數(shù) 、 每 個(gè) 因 子 的 水 平 數(shù) 。 挑 選 的 準(zhǔn) 則 是 選 出 的 點(diǎn) 組 成 的 矩 陣 的 行 列式 （ determinant） 值 最 大 。 這 表 示 矩 陣的 列 向 量 相 關(guān) 性 最 小 。 數(shù) 據(jù) 的 建 立 和 訪 問(wèn) 數(shù) 據(jù) 類 型 ： 數(shù) 組 Array 曲 線 Cirve 樣 條 Spline 矩 陣 Matrix 字 符 串 String 建 立 和 儲(chǔ) 存 各 種 類 型 的 數(shù) 據(jù) 可 方 便 重 復(fù) 使用 ， 并 節(jié) 省 內(nèi) 存 。 保 存 和 訪 問(wèn) 數(shù) 據(jù) 數(shù) 據(jù) 類 型 ： 數(shù) 組 Array 曲 線 Cirve 樣 條 Spline 矩 陣 Matrix 字 符 串 String 建 立 和 儲(chǔ) 存 各 種 類 型 的 數(shù) 據(jù) 可 方 便 重 復(fù) 使用 ， 并 節(jié) 省 內(nèi) 存 。 數(shù) 據(jù) 單 元 的 用 途 Array ： 定 義 輸 入 值 、 變 量 、 初 始 條 件 ， 可 用 于 線 性狀 態(tài) 方 程 、 通 用 狀 態(tài) 方 程 、 傳 遞 函 數(shù) 和 ARYVAL run-time函 數(shù) 。 Curve： 定 義 三 維 參 數(shù) 曲 線 ， 曲 線 點(diǎn) 直 接 給 定 或 用 子程 序 ， 可 用 于 Curve-to-curve和 point-to-curve約 束 、B-spline 樣 條 曲 線 和 CURVE run-time 函 數(shù) 。 Spline： 定 義 插 值 的 離 散 數(shù) 據(jù) ， 可 用 于 AKISPL和CUBSPL run-time函 數(shù) 。 Matrix： 兩 維 數(shù) 組 的 值 可 用 于 線 性 狀 態(tài) 方 程 、 曲 線 和 多 點(diǎn) 力 。 String： 定 義 字 符 串 ， 可 用 于 輪 胎 、 TIRSUB、 GTSRTG用 戶 子 程 序 。 建 立 數(shù) 據(jù) 單 元 方 法 在 ADAMS/View 菜 單 BuildData elements 選 Array, Curve, Spline, Matrix, String 選 New： 創(chuàng) 建 新 的 數(shù) 據(jù) 單 元 Modify： 修 改 數(shù) 據(jù) 單 元 數(shù) 組 單 元 Array 普 通 /初 始 條 件 General/Initial Conditions ： 定義 通 常 的 數(shù) 組 或 系 統(tǒng) 單 元 的 初 始 條 件 ， 用 常 數(shù)數(shù) 組 或 用 戶 子 程 序 形 式 表 示 。 狀 態(tài) 數(shù) 組 States (X) 輸 出 變 量 數(shù) 組 Outputs (Y) 輸 入 變 量 數(shù) 組 Inputs (U) 用 以 定 義 系 統(tǒng) 狀 態(tài) 方 程 或 傳 遞 函 數(shù)其 中 ， 初 始 條 件 和 輸 入 數(shù) 組 可 單 獨(dú) 存 在 。 建 立 數(shù) 組 數(shù) 據(jù) 單 元輸 入 數(shù) 組 單 元 名 稱 、 選 擇 類 型 、 輸 入 數(shù) 組元 素 的 值 ， 檢 查 數(shù) 組 的 大 小 是 否 正 確 。 Array 大 小 矩 陣 單 元 Matrix 產(chǎn) 生 MxN二 維 數(shù) 組 , 用 于 建 立 曲 線 、 線性 狀 態(tài) 方 程 、 多 維 力 等 。 用 矩 陣 名 稱 引 用 其 數(shù) 據(jù) 。 輸 入 數(shù) 據(jù) 方 法 ： 直 接 輸 入 ， 或 引 用 仿真 結(jié) 果 輸 入 到 矩 陣 中 。 創(chuàng) 建 矩陣 矩 陣 名 稱 單 位 輸 入 方 式 ： 完 全 Full, 稀 疏 Sparse, 文件 輸 入 順 序 ： 按 列 、 按 行 數(shù) 據(jù) 來(lái) 源 ： 用 戶 輸 入 ： 輸 入 行 數(shù) 、 列數(shù) 、 循 序 輸 入 數(shù) 據(jù) 仿 真 結(jié) 果 ： 輸 入 結(jié) 果 集 名稱 文 件 ： 輸 入 文 件 名 、 文 件中 數(shù) 組 名 稱 稀 疏 矩 陣 輸 入 法 例 ： 7999.0 008.4 000546.30364.1 在 Row index 欄 輸 入 1, 3, 3, 4在 Column index 欄 輸 入 1, 1, 2, 2在 Value欄 輸 入 ： 1.364， -3.546， 4.008， 0.7999 稀 疏 矩 陣 輸 入 正 確 性 的 檢 驗(yàn)ToolsDatabase navigatorMatrix 矩 陣 數(shù) 據(jù) 文 件 格 式 ADAMSMAT2 字 符 串 Strings 可 連 續(xù) 輸 入 ， 但 ADAMS/View or ADAMS/Solver 讀 取 字 符 串 單 元 時(shí) 不 能 將 其 斷開(kāi) 。 在 用 戶 程 序 中 用 GTSRTG subroutine 讀 取 字 符串 。 應(yīng) 用 舉 例 ： 在 程 序 中 用 字 符 串 單 元 傳 遞 文 件 名 。 曲 線 數(shù) 據(jù) 單 元 定 義 三 維 參 數(shù) 曲 線 ， 用 于 創(chuàng) 建 pin-in-slot or curve-on-curve 凸 輪 輪 廓 曲 線 (B-spline樣 條 )。 定 義 曲 線 方 法 ： 曲 線 點(diǎn) (curve points)、 控制 點(diǎn) (control points)、 用 戶 子 程 序 。 Curve points 創(chuàng) 建 通 過(guò) 數(shù) 據(jù) 點(diǎn) 的 均 勻 B-spline樣 條 曲 線 。 Control points 由 控 制 點(diǎn) 生 成 均 勻 B-spline樣 條 曲 線 。 Subroutine 編 寫 子 程 序 計(jì) 算 點(diǎn) 坐 標(biāo) 和 導(dǎo)數(shù) 產(chǎn) 生 各 種 類 型 的 曲 線 或 分 析 定 義 的 曲 線 。 參 數(shù) 曲 線 The x, y, and z coordinates of a point on a parametric curve are functions of anindependent parameter, alpha. As alpha varies from its minimum value to its maximum value, the functions x(alpha), y(alpha), and z(alpha) sweep out points on the curve. A simple example of a parametric curve is the helix defined by the following equations: x = cos(alpha) y = sin(alpha) z = alpha Curve Creation Steps 創(chuàng) 建 曲 線 單 元 : 定 義 矩 陣BuildData elementCurvev 曲 線 名v 標(biāo) 識(shí) 號(hào)v 注 釋v 曲 線 閉 合 否v 定 義 方 法 ： 矩 陣 、 子 程 序v 矩 陣 名 v 擬 合 類 型 ： 曲 線 點(diǎn) 、 控 制 點(diǎn)v 曲 線 段 數(shù) Segment countv 張 緊 度 Tension 創(chuàng) 建 曲 線 單 元 : 用 子 程 序BuildData elementCurvev 曲 線 名v 標(biāo) 識(shí) 號(hào)v 注 釋v 曲 線 閉 合 否v 定 義 方 法 ： 子 程 序v 用 戶 函 數(shù) 子 程 序 名v 參 數(shù) 最 小 值 v 參 數(shù) 最 大 值v 子 程 序 Curve from Curve Points with Differing Tension Values Curve from Control Points Spline 樣 條 單 元 用 一 些 數(shù) 據(jù) 點(diǎn) 創(chuàng) 建 連 續(xù) 函 數(shù) ： 2維 曲 線 或 3維曲 面 。 用 spline創(chuàng) 建 非 線 性 函 數(shù) ， 例 如 對(duì) 運(yùn) 動(dòng) 量 ，位 移 、 速 度 、 加 速 度 作 為 時(shí) 間 、 位 移 、 速 度 、加 速 度 或 其 它 量 的 函 數(shù) 。 創(chuàng) 建 Spline的 一 般 方 法 ： 文 件BuildData element SplineGeneral樣 條 名 稱標(biāo) 識(shí) 號(hào)注 釋線 性 插 值 ： Yes, No單 位 ：文 件 文 件 名數(shù) 據(jù) 塊 名通 道 輸 入 數(shù) 值 至 少 有 4組 以 上的 數(shù) 據(jù) 。 不 支 持 表 達(dá) 式 ，必 須 是 常 數(shù) 。 數(shù) 必 須 按 升 序 。 結(jié) 果 集 給 出 X,Y,Z仿 真結(jié) 果 集 名 稱 樣 條 圖形 表 示線 性 插 補(bǔ)符 號(hào)原 始 曲 線樣 條 曲 線斜 率 曲 線尾 部 插 值 點(diǎn) 數(shù)樣 條 類 型重 計(jì) 算 創(chuàng) 建 或 修 改 Spline單 元BiuldData elementSpline樣 條 名 稱類 型 ： 2D, 3D觀 看 方 式 ： 數(shù) 據(jù) 表 、 曲 線 圖單 位 ： 長(zhǎng) 度 、 力 、 變 形 、 .插 補(bǔ) ： 線 性 、 三 次在 最 后 添 加 數(shù) 據(jù)在 最 前 添 加 數(shù) 據(jù) 在 指 定 行 后 插 數(shù) 據(jù)刪 去 指 定 行數(shù) 據(jù) 表 系 統(tǒng) 單 元 System elements 系 統(tǒng) 單 元 創(chuàng) 建 微 分 方 程 或 代 數(shù) 方 程 用 以 建立 ADAMS/View難 以 建 立 的 系 統(tǒng) 部 件 模 型 。 系 統(tǒng) 單 元 如 控 制 系 統(tǒng) 、 電 子 機(jī) 械 系 統(tǒng) 、 液壓 系 統(tǒng) 、 風(fēng) 動(dòng) 作 動(dòng) 器 等 。 系 統(tǒng) 單 元 可 用 以 計(jì) 算 仿 真 的 輸 出 ， 例 如 阻尼 器 的 能 量 耗 散 。 系 統(tǒng) 單 元 類 型 Differential Equation： 用 戶 定 義 的 變 量 對(duì)時(shí) 間 的 導(dǎo) 數(shù) 間 關(guān) 系 。 General state equation： 微 分 方 程 組 和 代 數(shù)方 程 組 ， , outputs。 Linear state equation： 經(jīng) 典 的 狀 態(tài) 方 程 ，用 數(shù) 組 、 矩 陣 表 示 。 Transfer function： 單 輸 入 -單 輸 出 傳 遞 函數(shù) ， 用 數(shù) 組 表 示 。 State variable： 用 以 定 義 代 數(shù) 方 程 。0),( tqqyyF t)u,g(x,y ),( tuxfx DuCxy BuAxx )()()( sxsysG 微 分 方 程 m*x + c*x + k*x - f(t) = 0 x = displacement of mass x = velocity (i.e. x dot) x = acceleration (i.e. x dot-dot) m = mass = 5 c = damper damping constant = 10 k = spring stiffness constant = 20 f(t) = force applied to mass 狀 態(tài) 方 程二 階 微 分 方 程 轉(zhuǎn) 為 狀 態(tài) 方 程 ： 設(shè) 狀 態(tài) 變 量線 性 狀 態(tài) 方 程 ： )( 1010 tfmxxmcmkxx dd 0DC ,.20 , 24 10 BA設(shè) )( , tfkxcxxmxx ddd xxd DuCxy BuAxx