钱广顺：挖掘机的虚拟样机技术探究
(1)运动副约束，例如：转动副，棱柱副等； (2)指定约束方向：限制某个运动方向；
(3)接触约束：定义两构件在运动中发生接触时，是怎样相互约束的； (4)约束运动：规定一个构件遵循某个时间函数按指定的轨迹规律运动； 将反铲装置各铰点定义为转动副，油缸缸筒和活塞杆间定义为移动副，将底盘与车架的连接定义为固定副。具体约束如图4.11所示。
图4.11各约束列表
Fig.4.11 The list of constraint
4.3 测试模型
图4.12仿真分析
Fig.4.12 Simulation Analysis
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对已建好的模型进行初步的检验，操作步骤如下： (1)在主工具箱选择仿真工具图标(2)选择仿真类型
仿真类型有四种情况可以选择：
①Default为默认的分析类型，由ADAMS/View根据样机模型的自由度，决定采用动力学分析或运动学分析；
②Dynamic为进行动力学分析； ③Kinematic为进行运动学分析；
④Static为静态分析，包括进行一次指定时刻的静态分析，或者是在一段时间内的一系列分析。
(3)选择仿真分析时间的定义方法，输入仿真分析时间。 有两种定义方法可供选择：
①End Time定义仿真分析停止的绝对时间；
②Duration定义从开始仿真分析到停止分析的时间间隔； 在此模型中，选择①种定义方法，设仿真分析时间为3s。 (4)设置仿真过程中输出仿真结果的频率或输出步长。 有两种表示方法：
①Step Size为前后两步输出的时间间隔，即输出的时间步长。在使用时应注意系统使用的时间单位，例如：当使用秒时，0.001表示每秒输出1000次。
②Steps表示在整个分析过程中总共输出的步数。例如，对一个总共10s的分析过程，如果定义200步输出，则每隔0.05s输出一次仿真结果。
在此模型中，选择②种表示方法，设置输出步数为201步。 (5)完成以上设置后，按快捷键，开始仿真分析
(6)如果仿真分析运行顺利，计算机将一直仿真分析直到设定的停止时间。如果中途停止分析，可以按停止快捷键。
(7)结束仿真分析后，可利用回放快捷键，重现仿真的过程。
4.4 模型检验
样机模型建成以后，可以用模型检验工具来检查错误，如模型运动副对齐不准和零件约束不当等。在Tools菜单中选择Model Verify命令显示信息窗口可以得到模型的重要信息，包括移动的零件和运动副的数量，同时也列出模型的自由度数，并说明模型是否合理。此外还可以用对象测量和交互式仿真分析对模型进行检验，仿真分析前进行装配分析也有助于纠正错误的约束。例如检测建好的挖掘机样机模型，ADAMS显示的资料如图4.12所示。
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图4.13 模型校验信息
Fig.4.13 Information of model verification
4.5本章小结
本章主要介绍了挖掘机建模的一般过程，对创建模型，添加约束，测试模型和模型检验四个建模做出简要的分析，为下章的运动学分析和动力学分析奠定了基础。
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5 挖掘机虚拟样机技术分析
5.1 挖掘机虚拟样机技术的运动学仿真
5.1.1 运动学仿真概述
机械系统运动仿真[11]是指利用计算机对机械系统实际工作中的运动和受力等情况进行模拟，仿真技术为研究人员在设计过程中对设计方案进行检验和考核提供了有效手段。机械系统运动仿真技术是建立在多体系统动力学理论和先进的计算机实用技术基础上的新技术，仿真所分析和解决的问题主要包括静力学、运动学和动力学等方面：实现仿真的软件包括前处理、求解器和后处理三个组件，其中求解器是核心部分。一般地，用户通过前处理组件建立起机械系统模型，然后通过求解器进行求解，给出计算结果，最后由后处理组件实现动画显示和曲线图输出。在机械系统运动仿真地求解计算过程中，需要处理大量由用户输入地专用函数，如数学函数、运动函数和力函数等。通过计算机实现这些函数功能的工作非常重要，关系到运动仿真算法的实现和仿真软件的实际应用，其中既包括用于基本的数学和数值计算的函数，也包括取得机械系统运动和力的参数的函数。对函数的处理是运动仿真的技术难点：一方面用户使用的函数多种多样，其参数、形式和功能各不相同，通过输入的数据文件体现出来；另一方面为使用户在使用这些函数时能自然方便地直接调用，对用户通过数据文件输入的专用函数，程序必须能够自动实现从查找、识别、分类、存储和读取直至调用这样比较复杂的功能。 5.1.2 挖掘机的运动学仿真分析
1本例对挖掘机铲斗进行一次角度测试，也就是运动学仿真[12],以反映它的行程。建立角度测量包括拾取定义角度的标识点。在本例中就是POINT_14、POINT_20、POINT_30。MSC.ADAMS/View自动在几何体的顶点、端点和质心建立坐标系统标识。MSC.ADAMS/View在你约束物体时也会自动建立标识。 操作步骤：
（1）在创建菜单中点击测量→角度，选择新建。
（2）在角度测量对话框中键入测量的名字。
（3）在开始标记点输入栏中点击右键，从弹出的菜单中选择标记点，再选选取。 （4）同样方法完成中间标记点、最后标记点。 （5）点击OK，角度测量图表如下图5.1：
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图5.1 角度测试图 Fig.5.1 Angle test pattern
生成一个传感器 操作步骤：
（1）在Simulate菜单中点取Sensor，选择New。建立传感器的对话框出现。 （2）依照下图完成对话框，选择OK。如图5.2所示
图5.2 传感器的参数设置
Fig.5.2 Set the parameters of the sensor
存储模型
在文件菜单中选择另存为，存储文件名为test。 模型仿真
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