ADAMS参数化建模及优化设计
ADAMS参数化建模及优化设计
选择“name_and_position”，弹
出创建刚体对话框，将部件名字
改为.model_1.uca，其余缺省，
点击“OK”
实体名称的创建
Command Navigator→ geometry → create →
shape，双击cylinder，创建
几何实体，在名字框可以改动 几何实体的名称 （一定要将 几何实体创建到它属于的部 件）。
Variable、Real，则创建设计变量.model_1.DV_1，
如图。
同样根据lca_knuckle、tie_knuckle创建设计 变量DV_2、DV_3。
设计变量的修改 在菜单Build中选择Design
Variable、Modify，在对话框，
Units中选择length，Value
test_plane
743.0, 1442.0, 207.0
测试台与转向节铰链联接点
参数化点的创建
通过主工具箱中点快
捷图标创建
通过“Tool”菜单中
的”Command Navigator”
来创建（本例以第二种方 式创建）
菜单命令。随后出现Command Navigator对话框，
找到其中的point,点击前面“+”号展开，在展开后的
万向节的创建 进入Command Navigator对话框，展开constraint、
joint，双击hook。弹出创建对话框，在下拉菜单中选择
Position By Using Markers，通过Marker来为铰定向。 I Marker Name编辑框中右击选择Marker、Create， 弹出创建Marker对话框，先创建属于地面的I Marker，Z 轴为水平方向.改名为“model_1.tierod.MARKER41”，在
ADAMS参数化建模及优化设计 2PPT课件
系统环境设置
工作平面设置：进入菜单 settings working grid…， 在弹出对话框中选择Gloab XZ在主工具箱，点击视图 设置
单位设置 ：菜单Settings— >Units，选择MMKS
消息窗口设置 ：菜单View －>Message Window，在 弹出对话框中点击左下角按 钮Setting，选择Error。
万向节的创建
进入“Command Navigator”对话框， 展开“constraint”、“joint”，双击 “hook”。弹出创建对话框，在下拉 菜单中选择“Position By Using Markers”，通过Marker来为铰定向。
I Marker Name编辑框中右击选择 “Marker”、“Create”，弹出创建 Marker对话框，先创建属于地面的I Marker，Z轴为水平方向.改名为 “model_1.tierod.MARKER41”，在 “Location”中选择点tierod_middle， 菜单中选择“Along Axis Orientation”，选择点hookref。点击 “OK”。
在Joint Name中选择测试台上的平 移铰，在自由度类型下拉菜单中选 择“translational”。
点击“OK”。
参数化分析方法
设计研究 试验设计 优化设计
设计研究步骤
定义设计变量 定义测计变量
关闭对话框后回到创建几何实 体对话框，在“Radius”编辑栏 中输入15，点击“OK”，则几 何体创建成功
模型部件列表
模型示意图
约束的创建
进入“Command Navigator”对话框，展开 “constraint”、“joint”， 双击“spherical”。
【Adams应用教程】第10章ADAMS参数化建模及优化设计
第10章 ADAMS参数化建模及优化设计本章将通过一个具体的工程实例，介绍ADAMS/View的参数化建模以及ADAMS/View 提供的3种类型的参数化分析方法：设计研究(Design study)、试验设计(Design of Experiments, DOE)和优化分析(Optimization)。
其中DOE是通过ADAMS/Insight来完成，设计研究和优化分析在ADAMS/View中完成。
通过本章学习，可以初步了解ADAMS参数化建模和优化的功能。
10.1 ADAMS参数化建模简介ADAMS提供了强大的参数化建模功能。
在建立模型时，根据分析需要，确定相关的关键变量，并将这些关键变量设置为可以改变的设计变量。
在分析时，只需要改变这些设计变量值的大小，虚拟样机模型自动得到更新。
如果，需要仿真根据事先确定好的参数进行，可以由程序预先设置好一系列可变的参数，ADAMS自动进行系列仿真，以便于观察不同参数值下样机性能的变化。
进行参数化建模时，确定好影响样机性能的关键输入值后，ADAMS/View提供了4种参数化的方法：（1）参数化点坐标在建模过程中，点坐标用于几何形体、约束点位置和驱动的位置。
点坐标参数化时，修改点坐标值，与参数化点相关联的对象都得以自动修改。
（2）使用设计变量通过使用设计变量，可以方便的修改模型中的已被设置为设计变量的对象。
例如，我们可以将连杆的长度或弹簧的刚度设置为设计变量。
当设计变量的参数值发生改变时，与设计变量相关联的对象的属性也得到更新。
（3）参数化运动方式通过参数化运动方式，可以方便的指定模型的运动方式和轨迹。
（4）使用参数表达式使用参数表达式是模型参数化的最基本的一种参数化途径。
当以上三种方法不能表达对象间的复杂关系时，可以通过参数表达式来进行参数化。
参数化的模型可以使用户方便的修改模型而不用考虑模型内部之间的关联变动，而且可以达到对模型优化的目的。
参数化机制是ADAMS中重要的机制。
ADAMS参数化建模及优化设计
设计要求：
能产生至少800N的 夹紧力。 手动夹紧，用力不
大于80N。 手动松开时做功最 少。 必须在给定的空间 内工作。 有震动时，仍能保 持可靠夹紧。
模型建立
1、启动ADAMS/View
（1）打开ADAMS/View，欢迎对话框中选择 Create a new model项，输入文件名Latch，选择 OK按钮，如图所示 。
2.7 3.3
2.2 7.6 -1.1 10.5 -5.4 4.5
-875.67 -965.65
-836.23 -920.73 -835.13 -933.55 -866.73 -876.61
取DV_2的取值范围为(-1,1),标准值为0
取DV_4的取值范围为(1,6)，标准值为3 取DV_6的取值范围为(6.5,10)，标准值为8
框，如图9所示。选择工具
置 ， 。
，在参数栏设
依次选取固定支架（ground.block）、滑钩（hook）、 点（-12,1,0），竖直向上拖动鼠标，按下左键。
（9）创建弹簧
在主工具箱施加力工具集选择拉压弹簧阻尼器工 具 。 输入K=800，C=0.5。
选取点（-14,1,0）处滑钩顶点，注意应选取钩上的顶
参数化建模应用实例
以参数化点坐标的方式进行参数化建模
例:
North American Aviation, Inc. 的Earl V. Holman 发明的一个挂锁模型，它能够将运输集装箱的两 部分夹紧在一起。该挂锁共有十二个，在Apollo 登月计划中，它们被用来夹紧登月仓和指挥服务 仓。
(角度测量
在
菜单下选择 ，显示产生角度测量对 话框,选择advanced。 在Measure Name栏，将测量名称改为overcenter_angle。 在Fist Marker栏，按鼠标右键选择Marker，再选择Pick。 选择在Point_6处的任意一个标记（Marker）。 在Middle Marker栏，按鼠标右键选择Marker，再选择 Pick。选择在Point_7处的任意一个标记（Marker）。 在Last Marker栏，按鼠标右键选择Marker，再选择Pick。 选择在Point_3处的任意一个标记（Marker）。设置完 成如图所示。选择OK按钮，显示角度测量窗口。
RSSR机构的ADAMS参数化建模及优化技术研究
RSSR机构的ADAMS参数化建模及优化技术研究CUI Suhua;ZHANG Jingmei;YANG Songlin;DING Zhaopeng【摘要】为对空间RSSR四杆机构进行优化设计,以RSSR机构为研究对象,运用解析法对RSSR机构进行了运动学分析,得出RSSR机构的运动解析式,确定曲柄存在条件的表达式;利用ADAMS软件参数化编程技术,将空间四杆机构关键点参数化,构建三维参数化模型;运用ADAMS软件的二次开发技术,开发了空间RSSR四杆机构的参数化建模及分析优化系统,实现了RSSR机构运动类型的判定、快速建模、机构仿真、运动分析及优化;最后,进行了实例分析.结果表明,对于给定的RSSR机构,系统运动分析优化后,摇杆的角速度、角加速度的最大值和最小值的绝对值明显减小,摇杆摆动速度趋于平稳.研究结果对提高RSSR机构的设计效率、减少设计周期具有参考价值.【期刊名称】《河北工业科技》【年(卷),期】2019(036)001【总页数】6页(P9-14)【关键词】计算机辅助设计;ADAMS;RSSR;参数化建模;优化设计【作者】CUI Suhua;ZHANG Jingmei;YANG Songlin;DING Zhaopeng【作者单位】【正文语种】中文【中图分类】TH112;TH113.2在工业机械中，空间连杆机构比平面杆机构具有更紧凑的结构外形、更复杂的运动形式，可用更少构件实现复杂多样的空间轨迹，工作可靠性更高[1-3]，应用范围广泛。
如剑织机的引纬机构，飞机中的升降舵传动机构、副翼操纵机构等。
含有首末2个转动副和中间2个球面副的空间四杆机构一般用RSSR表示。
近20年，关于空间RSSR四杆机构的研究方法主要有矢量法、解析法、方向余弦矩阵法、复数法、图解法等[4-7]。
图解法需从三维到二维投影变换，作图复杂，在二维平面内难以完整表达机构的三维几何信息，准确性差[8]。
解析法需运用向量或矩阵等数学工具，计算量大，计算机编程复杂[9]。
ADAMS参数化建模及优化设计解析
实体名称的创建
”Command Navigator>“geometry”->“create” >“shape”，双击“cylinder”创 建几何实体，在名字框可以改 动几何实体的名称 （一定要将 几何实体创建到它属于的部 件）。
Marker的创建
“Center Marker”编辑框中， 右击鼠标选择“Marker” ，在 出现的子菜单中点击 “Create”，弹出创建Marker 的对话框,使用缺省名字。 ”Location“编辑框中，右击 鼠标，选择“Pick Location”， 然后用鼠标在图形区中选择 点“uca_knuckle”，在对话 框的下拉菜单中选择“Along Axis orientation”，选择点 “uca_f_center”，见图10-12。 （表示创建的Marker“Z”轴方 向为点“uca_knuckle”指向 点“uca_f_center”方向，这 指定了所创建圆柱体的轴线 方向）
ADAMS参数化建模及优化设计
华中科技大学CAD中心
参数化的四种方法
参数化点坐标 使用设计变量 参数化运动方式 使用参数表达式
参数化建模应用实例
以双摆臂独立前悬架运动学模型为例 以参数化点坐标的方式进行参数化建模
双摆臂独立前悬架拓扑结构
主要部件：上摆臂 （UCA）、下摆臂 （LCA）、转向节 （Knuckle）、横向拉 杆（Tie Rod）、测试 台（Test Plane）、地 面（Ground）
参数化点的确定
能为模型对象位置和方向定位
根据点能创建模型可视化几何实体
模型的参数化表
序号
名称
1 lca_r_center 2 lca_f_center 3 lca_knuckle 4 uca_r_center 5 uca_f_center 6 uca_knuckle 7 tierod_middle 8 tierod_knuckle 9 hookref 10 knuckle_center 11 wheel_center 12 wheel_outer 13 wheel_inner 14 test_plane
Adams参数化与优化分析功能介绍
Adams参数化与优化分析经典案例在机械产品设计进程中，有各种各样的性能指标，甚至有些指标是相互制约的，因此很难通过一次设计就得到满意的结果。
以往采用的手动修改方法费时费力，浪费资源。
使用Adams软件，用户可以通过参数化及优化功能自动完成机械系统的设计，得出最优化的方案，大大提高设计效率。
参数化和优化是用户关注度最高的功能之一，但在Adams基本包的官方培训教程中没作重点介绍。
本期信工诚向大家分享一个参数化与优化方面的经典案例，帮助大家尽快熟悉这一功能。
案例摘自陈志伟编著的《MSC Adams多体动力学仿真基础与实例解析》一书中的第七章。
问题描述：小球在一定倾角的斜板上在重力作用下滑落，研究该倾角为多少时可以顺利通过预先设置的圆环中心。
实现步骤：1）创建部件并定义连接关系首先创建如图1所示的分析模型。
从图中可以看到各部件的尺寸，其中小球的直径为50mm，圆环的孔径为56mm（2*（40-12）mm）。
圆环与大地固连，斜板与大地固连，小球与斜板之间定义接触（不考虑摩擦）。
图1 分析模型2）参数化模型模型参数化分为两步，第一步定义设计变量，第二步将现有模型数据用设计变量替换，实现模型参数化。
本例需要定义一个独立变量（斜板角度）和两个非独立变量（小球X坐标和Y坐标）。
斜板角度参数化如图2所示，小球坐标参数化如图3所示。
图2 斜板角度参数化图3 小球坐标参数化参数化后将斜板角度初始值改为-10，检查修改后的模型显示是否正确。
如果所有的参数定义都正确的话，修改后的模型显示效果会如图4所示。
图4 修改斜板初始角度3）定义优化目标我们的设计目标是让小球穿过圆环，但这不是软件能读懂的机器语言。
这里我们可以建立一个小球中心Marker点和圆环中心Marker的“点的点对点测量”，以测量结果的最小值作为优化目标，当测量结果的最小值小于3mm（圆环孔半径与小球半径之差）即代表小球穿过圆环。
建立好测量后运行一次2秒200步的仿真，并查看测量结果。
ADAMS参数化建模及优化设计
（8）添加点—面约束副（低副）
➢ 局部放大滑钩，在Build菜单选择Joint，显
示连接对话框，如图9所示。选择工
具
，在参数栏设
置
，
。
依次选取固定支架（ground.block）、滑钩
（hook）、点（-12,1,0），竖直向上拖动
鼠标，按下左键。
共同学习，重在交流
（9）创建弹簧
共同学习，重在交流
设计要求：
➢ 能产生至少800N的 夹紧力。
➢ 手动夹紧，用力不 大于80N。
➢ 手动松开时做功最 少。
➢ 必须在给定的空间 内工作。
➢ 有震动时，仍能保 持可靠夹紧。
共同学习，重在交流
模型建立
➢ 1、启动ADAMS/View
（1）打开ADAMS/View，欢迎对话框中选择 Create a new model项，输入文件名Latch，选
ADAMS参数化建模及优化设计
共同学习，重在交流
参数化的四种方法
➢ 参数化点坐标 ➢ 使用设计变量 ➢ 参数化运动方式 ➢ 使用参数表达式
共同学习，重在交流
➢ （1）参数化点坐标 在建模过程中，点坐标用 于几何形体、约束点位置和驱动的位置。点坐 标参数化时，修改点坐标值，与参数化点相关 联的对象都得以自动修改。
共同学习，重在交流
(7)创建运动副
➢ 在A点处将摇臂与基础框架连接。在主工具
箱的连接工具集，选择铰链 ，在参数设
置栏选择，
,和
添加滑选钩取与P摇oi臂nt铰_1链点副。。在主工具箱的连接工具集，
选择铰链副，在参数设置栏选择
依次选择摇臂（pivot）、滑钩
（hook）及Point_2点，完成设置。
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第10章 ADAMS参数化建模及优化设计本章将通过一个具体的工程实例，介绍ADAMS/View的参数化建模以及提供的3种类型的参数化分析方法：设计研究(Design study)、试验设计((Design of Experiments, DOE)和优化分析(Optimization)。
其中DOE是通过ADAMS/Insight计研究和优化分析在ADAMS/View中完成。
通过本章学习，可以初步了解ADAMS建模和优化的功能。
10.1 ADAMS参数化建模简介ADAMS键变量，并将这些关键变量设置为可以改变的设计变量。
在分析时，以由程序预先设置好一系列可变的参数，ADAMS自动进行系列仿真，值下样机性能的变化。
进行差数参数化建模时，在确定好影响样机性能的关键输入值后，ADAMS/View了4种参数化的方法：（1）参数化点坐标点坐标参数化时，修改点坐标值时，与参数化点相关联的对象都得以自动修改。
（2）使用设计变量通过使用设计变量，可以方便的修改模型中的以已被设置为设计变量的对象。
例如，我们可以将连杆的长度或弹簧的刚度设置为设计变量。
值发生改变时，与设计变量相关联的对象的属性也得到更新。
（3）参数化运动方式（4）使用参数表达式使用参数表达式是模型参数化的最基本的一种参数化途径。
上三种方法不能表达对象间的复杂关系时，可以通过参数表达式来进行参数化。
参数化的模型可以使用户方便的修改模型而不用考虑模型内部之间的关联变动，以达到对模型优化的目的。
参数化机制是ADAMS中重要的机制。
10.2 ADAMS参数化分析简介参数化分析有利于了解各设计变量对样机性能的影响。
在参数化分析过程中，化建模时建立的设计变量，采用不同的参数值，进行一系列的仿真。
果进行参数化分析，得出一个或多个参数变化对样机性能的影响。
然后再进一步对各种参数进行优化分析，得出最优化的样机。
ADAMS/View提供的3设计研究(Design study)、试验设计(Design of Experiments, DOE)和优化分析(Optimization)。
机械系统动力学分析及ADAMS应用10.3参数化建模应用实例由于多体动力学仿真系统是复杂的系统，仿真模型中各个部件之间存在着复杂的关系，因此在仿真建模的时候需要提供一个良好的创建模型、修改模型机制，在对某个模型数据进行改变时，与之相关联的数据也随之改动，并最终达到优化模型的目的。
ADAMS为多体动力学仿真建模提供了这样一个机制――参数化建模机制，它为用户设计、优化模型提供极大的方便。
在10.1节中，对参数化建模做了简要的介绍，本节将主要以双摆臂独立前悬架运动学模型为例，着重介绍参数化点坐标的方式的参数化建模。
10.3.1 双摆臂独立前悬架拓扑结构双摆臂独立前悬架系统主要部件有上摆臂（UCA，Upper Control Arm）、下摆臂（LCA，Lower Control Arm）、转向节（Knuckle）、横向拉杆（Tie Rod）、测试台（Test Plane）、地面（Ground，由于车身固定在地面上，因此车身和地面为一体），它们之间由铰链联接，并提供给其一个位移驱动，使其能绕轴上下转动。
其联接关系图如下:图10.3-1-1模型拓扑结构10.3.2 系统环境设置（1）设置工作平面。
这里设置XOZ为工作平面。
设置方式如下，进入菜单settings、working grid…、…，见图10.3-2。
在弹出对话框中选择Gloab XZ（图10.3-3）在主工具箱，点击视图设置（图10.3-4）。
图10.3-2 图10.3-3-4 图10.3-5>Units…，选择MMKS。
中有两种方式，一种是通过主工具箱中快捷图标图10.3-8 创建点对话框一个编辑框为点的名字，在编辑框中图标，这表示创建出的点。
图10.3-10 创建几何形体对话框”对话框中展开“geometry”，“create”，“shape”，双击”弹出对话框，在名字框可以改动几何实体的名称，特别注意的是，一定要将几何实体创建到它属于的部件，这里是.model_1.uca。
见图10.3-11.。
图10.3-12 图10.3-13●回到创建圆柱体的对话框，在长度对话框栏右击鼠标，选择“Parameterize”“Expression build”,在弹出对话框中的下拉菜单选择“Modeling Function”，在图10.3-15 输入两点关闭对话框后回到创建几何实体对话框，在“Radius”编辑栏中输入15，点击“则几何体创建成功。
然后根据点“uca_knuckle”和“uca_f_center”创建uca图10.3-16 模型生成图Command Navigator”对话框，展开“constraint”、“joint在弹出对话框的I、J part Name编辑框中分别输入uca和knuckle uca_knuckle见图10.3-17所示，点击“ok”完成创建。
图10.3-17 创建约束对话框在横向拉杆（tierod）和车体（ground）之间由万向节联接，由于创建万向节比其他约束困难，这里将其创建过程描述如下：Command Navigator”对话框，展开“constraint”、“joint”弹出创建对话框（图10.3-18），在下拉菜单中选择“Position By Using Markers图10.3-18 选择I、J标架I Marker Name编辑框中右击选择“Marker”、“Create”，弹出创建Marker里先创建属于地面的I Marker，它的Z轴为水平方向.将model_1.tierod.MARKER41”，在“Location”中选择点tierod_middle 中选择“Along Axis Orientation”，选择点hookref。
点击“OK”。
见图图10.3-19 创建I标架对话框建横向拉杆上的J Marker，其Z轴为横向拉杆的轴线方向。
在创建Marker图10.3-21 创建驱动对话框10.4优化设计实例分析图10.4-1-22参数化分析对话框Simulate菜单，选择Design Evaluation…命令，ADAMS/ViewEvalutation Tools对话框。
在Model文本对话框内自动导入当前所建立的参数化模型的名称。
也可根据需要输入所需分析模型的名称。
选择参数化分析的类型：设计研究(Design Study)，试验设计(Design of Experiments)选择将参数化分析结果保存到数据库的工具处点击鼠标右键，，显示如图选择表格报告工具）设计变量值的更新，利用参数化分析对话框中提供的更新变量工具，设置图10.4-8-29优化分析设置对话框）设置完成后，选择Start键，运行参数化分析。
图（a）图（b）图10.4-10-31设计变量的修改本节将中分别根据参数化点uca_knuckle1．、创建设计变量。
在图形区，将鼠标移至上摆臂与转向节铰接处，单击右键，在弹出菜单中选择图10.4-11-32 Marker创建对话框图10.4-12-33创建前束角函数注意：这里求反正切时用的DX、DY、DZ需要根据具体的坐标系。
在这里我们的坐标系是XOZ 故求前束角时（水平面上Knuckle与X轴的夹角）为ATAN2(DY，DX)外倾角时为ATAN2(DZ,DX)。
图10.4-13 -34设计研究图10.4-14-35设置对话框图10.4-15-36结果对话框完成仿真分析后，在当前模型树下建立了一个名为Last_Multi的分析对象。
在此分析对象中包含设计分析结果。
如果在以前的分析中建立了Last_Multi的分析对象，进行新的分析后，新的分析结果将覆盖以前的分析结果。
10.4.3试验设计10.4.31．.1 ADAMS/Insight 试验设计图10.4-16-37创建设计变量）进行仿真，然后进入Insight2．、点击菜单Simulate，选择Adams/Insight，点击Export，弹出对话框（图10.4-17-38）图10.4-17-38 Insight Export对话框3、选择模型和脚本，点击OK，随后会出来一个DOS窗口（只有在退出Insight后才会消失），同时进入ADAMS/Inight。
其界面如图10.4-18-39所示。
图10.4-18-39 ADAMS/Insight界面（4）创建因素集和响应1．、创建因素在树形区依次展开Factor、Candidates、Model_1，点击DV_1，在图形区会出现DV_1的属性对话框，设置Type为Continuous，Data Type为Relative，Normal Value为686，Setting 为-5，5。
Tolerance 为0.0，Monte Carlo Distribute选择为None，Ease of Adjustment选择为Moderate。
可以在Abbrevation中修改因素的名字,这里按照缺省的为f_01。
在Units中输入mm。
见图10-.4-1940。
点击Apply，然后点击工具条中的，则看到inclusion 中出现因素f_01。
至此我们定义了一个因素。
按照上述方式添加DV_2,DV_3到inclusion中。
图10.4-19-40因素设置对话框注意：假如需要添加的因素集比较多，可以按住Ctrl的同时用鼠标同时选择多个。
2．、加响应在树形区展开Reponse、Candidates、Model_1，点击obj_toe，在图形区出现的对话框中，然后点击工具条中的添加图10.4-20-41设置试验策略2、2．同样在Dsign 下点击第四项－Work Space,或者点击工具条中的。
系统自动创建工作矩阵，见图10.4-21-42。
从图中看出共进行8次试验。
图10.4-21-42 工作矩阵到此试验设计的设置工作基本完成，下一步就是开始进行运行试验。
（6）运行试验 点击工具条中的，或者在主菜单中选择Data 、Simulation 、Build-Run-Load 、All ，系统自动回到ADAMS/View 中来进行仿真试验。
（7）结果分析1、1．仿真完成后，进入菜单Simulate ，选择ADAMS/Insight ，点击Display ，在弹出的对话框中点击OK ，进入ADAMS/Insight 。
2、2．在树形区展开Design 。
依次点击Design Space （试验矩阵）、Work Space （工作矩阵）、Work Space Review （工作矩阵预览）。
可以看运行试验后的矩阵。
3、3．点击工具条中的，或者在菜单Tools 中选择 Fit New model ，这时看到工具条中的（输出为web 文件）变亮。