详解ADAMS《限位约束》实现方法

本文摘要（由AI生成）：

本文介绍了在ADAMS中实现限位约束的方法。限位约束分为移动限位约束和回转限位约束两种。移动限位约束通过在移动副上施加限位力实现，回转限位约束通过在回转副上施加限位力实现。限位力的刚度和阻尼参数需要根据实际情况进行调整。通过两个演示案例验证了“约束+多元力”的限位约束组合可以实现约束限位的作用效果。实际使用中，可以根据需要替换适合的约束，限位同样通过多元力来实现。

在ADAMS中约束起到移去部件自由度的作用。被约束的方向完全固定，未被约束的方向完全自由。这种非约束方向完全自由的约束可以称之为“非限位约束”，ADAMS中现成的约束都属于此类。

非约束方向的运动受限制，此类约束形式可以统称为“限位约束”。比如只允许在50mm范围内移动的约束，只允许在50度范围内转动的约束。限位约束仅靠ADAMS中的“约束”没法直接模拟，需要“约束”与“力”的组合来等效。

1 移动限位约束问题

示例问题：

一个圆柱，左侧间隙50mm，右侧间隙50mm，模拟在交变力载荷的作用下的实际运动效果。

仿真流程：

1）建立如下图所示的圆柱，在圆柱与大地之间施加移动副。

因为只允许在一个方向上移动，所以选择移动副。移动方向的限位作用通过“限位力”来模拟。

2）在圆柱与大地之间建立一个多元力。

实际上限位力只需要提供一个X向的限位效果，因此可以使用一个一元力来模拟。这里采用多元力有两个好处，一是统一操作流程，二是多元力里提供的位移函数和速度函数可以直接用到限位力函数里。

3）采用双边碰撞函数定义限位力，将除X向之外的参数都修改为0。

移动限位力函数表达式如下，其中位移函数与速度函数直接从默认的函数表达式里复 制即可。

BISTOP( DX(PART_2.MARKER_4,ground.MARKER_5,ground.MARKER_5) , VX(PART_2.MARKER_4,ground.MARKER_5,ground.MARKER_5,ground.MARKER_5) , -50 , 50 , 1e8 , 1.1 , 1e5 , 1e-3 )

4）在圆柱上创建一个随时间变化的一元力，检验限位约束效果。

力的作用方向为X向，力的表达式为1000*sin(720d*time)。

5）测试圆柱质心位置，准备记录仿真过程中圆柱的移动量。

6）运行1秒200步的交互式仿真，检查动画与曲线结果。

2 回转限位约束问题

示例问题：

一根连杆，只能在上下45度范围内回转，模拟在交变扭矩载荷的作用下的实际运动效果。

仿真流程：

1）建立如下图所示的连杆，在连杆与大地之间施加回转副。

因为只允许绕一个轴回转，因此采用回转副。

2）创建多元力，并修改绕Z轴方向力的函数。

将多元力绕Z轴以外的分量都设置成0。回转限位力表达式如下所示，其中嵌入了默认的转动位移函数和转动速度函数。

BISTOP(AZ(PART_2.MARKER_5,MARKER_6),WZ(PART_2.MARKER_5, MARKER_6,MARKER_6) , -45d , 45d , 1e10 , 1.1 , 1e7 , 1e-3 )

3）创建同轴交变扭矩载荷，检验限位约束作用效果。

扭矩载荷表达式为50000*sin(720d*time)

4）在回转副上测试连杆绕Z轴回转角，验证限位约束作用效果。

5）运行1秒200步的仿真，记录并检查动画与曲线结果。

3 经验与总结

仔细看会发现移动限位力和回转限位力里面使用了不同的刚度参数和阻尼参数，而且会产生疑问，为什么要这么做？在回转案例中，因为要抵消重力的影响，因此需要加一个足够大的扭矩才能使连杆产生需要的角度。而限位刚度和阻尼参数过小会使仿真结果明显大于限位角度。如果有兴趣，可以自行尝试改小限位力刚度参数。

通过两个演示案例验证了“约束+多元力”的限位约束组合可以实现约束限位的作用效果。实际使用中，如果想要研究回转轴在轴向上有一定范围的串动量的问题，可以通过“圆柱副+多元力”的限位约束组合来进行模拟。如果想要实现其它效果的限位约束，只需替换适合的约束即可，限位同样通过多元力来实现。