ADAMS悬置系统建模培训教程.pptx

ADAMS发动机悬置系统建模培训发动机悬置系统建模培训1/14/20111/14/2011一、坐标系的概念一、坐标系的概念发动机坐标系发动机坐标系 OeXeYeZe 以曲轴中心线与发动机后端面以曲轴中心线与发动机后端面(RFB)的交点为坐标原点的交点为坐标原点Oe;Xe轴平轴平行于曲轴中心线行于曲轴中心线,指向发动机前端指向发动机前端;Ze轴平行与气缸线轴平行与气缸线,指向缸盖指向缸盖;Ye根据根据右手定则确定右手定则确定,应与气缸中心线所在的中心面垂直应与气缸中心线所在的中心面垂直,指向发动机左侧指向发动机左侧(从变速从变速箱端向皮带轮端看箱端向皮带轮端看).质心坐标系质心坐标系 OcXcYcZc 坐标原点位于质心原点坐标原点位于质心原点Oc;与发动机坐标系与发动机坐标系OeXeYeZe各轴对应平行各轴对应平行且方向相同的坐标系为动力总成质心坐标系且方向相同的坐标系为动力总成质心坐标系.整车坐标系整车坐标系 OvXvYvZv 主机厂不同主机厂不同,定义各不相同定义各不相同,视具体情况而定视具体情况而定.一、一、ADAMS坐标系的概念坐标系的概念ADAMSADAMS的坐标系：的坐标系：ADAMS/ViewADAMS/View允许允许CartesianCartesian（直角）、（直角）、CylindricalCylindrical（圆（圆柱）、柱）、SphericalSpherical（球）三种坐标系，默认情况下为直角（球）三种坐标系，默认情况下为直角坐标系。坐标系。ADAMSADAMS在坐标系的运用上总共有三种形式在坐标系的运用上总共有三种形式:a a全局坐标系全局坐标系 也就是绝对坐标系，固定在地面（也就是绝对坐标系，固定在地面（Ground PartGround Part）上，）上，是是ADAMSADAMS中所有零件的位置、方向、速度的度量基准坐中所有零件的位置、方向、速度的度量基准坐标系。标系。b b零件的局部坐标系零件的局部坐标系 也称零件坐标系。在建立零件的同时产生，随零件一也称零件坐标系。在建立零件的同时产生，随零件一起运动，它在全局坐标系中的位置和方向决定了零件在起运动，它在全局坐标系中的位置和方向决定了零件在全局坐标系中的位置和方向。全局坐标系中的位置和方向。c c标记标记 可以把标记分为固定标记和浮动标记两类。固定标记相可以把标记分为固定标记和浮动标记两类。固定标记相对零件静止，可用于定义零件的形状、质心位置、作用对零件静止，可用于定义零件的形状、质心位置、作用与约束的位置与方向等。浮动标记相对零件运动，某些与约束的位置与方向等。浮动标记相对零件运动，某些情况下要借助浮动坐标系来定义作用与约束情况下要借助浮动坐标系来定义作用与约束二、坐标系转换二、坐标系转换坐标系转换在UG中的步骤：1、整车坐标系向发动机坐标系转换，经过几次使用如下命令，即可把整车坐标系转换为发动机坐标系2、通过画线获得质心位置后采用命令1即可转换到质心坐标系整车坐标系整车坐标系命令命令2命令命令3发动机坐标系发动机坐标系三、发动机简化模型建立及导入三、发动机简化模型建立及导入一、利用一、利用ADAMS自带的工具条来建模自带的工具条来建模二、用二、用UG建模后导入建模后导入三、悬置硬点确定三、悬置硬点确定一、悬置硬点（弹性中心）的确定一、悬置硬点（弹性中心）的确定衬套类：弹性中心为产品内骨架芯轴的中点。衬套类：弹性中心为产品内骨架芯轴的中点。液压悬置类：骨架上平面的中点。液压悬置类：骨架上平面的中点。块状悬置类：上骨架和橡胶的接触面的中点。块状悬置类：上骨架和橡胶的接触面的中点。V形块状悬置类：左边方型块的中点的延长线与形块状悬置类：左边方型块的中点的延长线与右边方型块的中点的延长线的交点即为右边方型块的中点的延长线的交点即为A点点.弹性弹性中心的在中心的在A点下面点下面,但具体下多少并没有具体的尺但具体下多少并没有具体的尺寸规定寸规定,可以按可以按2-5毫米来计算毫米来计算.四、四、POINT点及点及MARK点区别点区别Marker具有独立方向性隨物件加入而产生格式:Part_1.Mar_1個別x,y,z座標值Part_1.Mar_1.location1-X value一、一、POINT和和MARK的区别的区别Point不具有獨立方向性(依據物件的CM之投影)不隨物件加入而產生格式:Part_1.Point_1通常用來作為幾何參數化的控制點或預先定義於空間中的定位點利用Table Builder來產生變數(Variables)四、四、PONIT点及点及MARK点建立点建立一、根据获得的硬点坐标可以在一、根据获得的硬点坐标可以在ADAMS中建立相应得点，点中建立相应得点，点的坐标可以随意更改的坐标可以随意更改二、在二、在PONIT点的基础上添加点的基础上添加MARKER点，即得到了悬置的点，即得到了悬置的硬点位置，该硬点位置，该MARK点的位置将根据点的位置将根据PONIT位置而变化位置而变化四、动力总成参数转换四、动力总成参数转换在在UG中取四个点，在中取四个点，在ADAMS中做一个中做一个MARKER，获得发动机的实际摆角和偏角数据。，获得发动机的实际摆角和偏角数据。四、动力总成参数输入四、动力总成参数输入初始建模时，修改质量和转动惯量、惯性积对话框初始建模时，修改质量和转动惯量、惯性积对话框中，有一项中，有一项Inertia Reference Marker，此项的含义，此项的含义是当前输入的转动惯量、惯性积是相对于哪个是当前输入的转动惯量、惯性积是相对于哪个Marker坐标系标定的，在此我们可以依据提供的参数进行设定。坐标系标定的，在此我们可以依据提供的参数进行设定。四、动力总成参数输入四、动力总成参数输入初始建模时，修改质量和转动惯量、惯性积对话框初始建模时，修改质量和转动惯量、惯性积对话框中，有一项中，有一项Inertia Reference Marker，此项的含义，此项的含义是当前输入的转动惯量、惯性积是相对于哪个是当前输入的转动惯量、惯性积是相对于哪个Marker坐标系标定的，在此我们可以依据提供的参数进行设定。坐标系标定的，在此我们可以依据提供的参数进行设定。五、五、BUSHING建立建立在在MARKER点上添加点上添加BUSHING,BUSHING上的坐标系是局部坐标系，通过调整上的坐标系是局部坐标系，通过调整BUSHING上上MARKER点的方向即可对方向进行调整。点的方向即可对方向进行调整。BUSHING的显示大小可以通过的显示大小可以通过appearance来调整来调整刚度数据的输入，一般认为阻尼和扭转刚度都为刚度数据的输入，一般认为阻尼和扭转刚度都为零。零。六、重力工况下仿真及数据分析六、重力工况下仿真及数据分析重力工况下的仿真是指在仅有重力情况下作一个动平衡的模拟，可以获得悬置点的受力及重力工况下的仿真是指在仅有重力情况下作一个动平衡的模拟，可以获得悬置点的受力及变形数据，用于悬置初始设计。具体操作见下图：变形数据，用于悬置初始设计。具体操作见下图：做完仿真后可以通过以下方式读出力、位移及转角的数据：做完仿真后可以通过以下方式读出力、位移及转角的数据：六、重力工况下仿真及数据分析六、重力工况下仿真及数据分析做一个振动分析仿真后可以读取悬置系统的模态及能量解耦情况：做一个振动分析仿真后可以读取悬置系统的模态及能量解耦情况：六阶模态的读取六阶模态的读取解耦率情况的读取解耦率情况的读取七、参变量设置七、参变量设置参变量的设定见下图所示，一般悬置分析时可以以刚度、角度以及悬置位置为变量。参变量的设定见下图所示，一般悬置分析时可以以刚度、角度以及悬置位置为变量。另外频率以及解耦率也可以作为变量另外频率以及解耦率也可以作为变量七、参变量设置七、参变量设置能量参变量能量参变量Rxx,Z的设置方法见右图：的设置方法见右图：七、优化方法介绍七、优化方法介绍1.采用采用Adams/ViewAdams/Vibration进行动刚度匹配比较直观易用。在建立完成分析模型后，首进行动刚度匹配比较直观易用。在建立完成分析模型后，首先应将各悬置点三向动刚度参数化，如右图所示。每个方向动刚度的设计变动范围应根据先应将各悬置点三向动刚度参数化，如右图所示。每个方向动刚度的设计变动范围应根据2、中对、中对于悬置类型的介绍而设定。这样做对于缩小优化范围、更有效的获得合理结果是必要的。于悬置类型的介绍而设定。这样做对于缩小优化范围、更有效的获得合理结果是必要的。依据现有的很多匹配经验，有效的优化过程看按照下述方式进行：依据现有的很多匹配经验，有效的优化过程看按照下述方式进行：）首先将向和）首先将向和RXX向的解耦作为最初的优化目标。向和向的解耦作为最初的优化目标。向和RXX向能量最大出现的阶数是不定的，向能量最大出现的阶数是不定的，可按照这样的规则进行分配，尽量不使向能量最大出现在第一阶，可按照这样的规则进行分配，尽量不使向能量最大出现在第一阶，RXX向能量最大出现在第六阶。向能量最大出现在第六阶。这样合适的阶数分配如下：这样合适的阶数分配如下：Z（）（）RXX（）（）/（），（）（），（）RXX（）。一般保证向能（）。一般保证向能量最大出现在第三阶而量最大出现在第三阶而RXX向能量最大出现在第阶较易实现，可作为首先方案。若有特定要求，必向能量最大出现在第阶较易实现，可作为首先方案。若有特定要求，必须使某向能量最大出现某阶，则以上规则可不作考虑。须使某向能量最大出现某阶，则以上规则可不作考虑。）一般情况下，动力总成的六阶固有频率随刚度的变动不敏感，若最初方案表明第一阶和第六阶固）一般情况下，动力总成的六阶固有频率随刚度的变动不敏感，若最初方案表明第一阶和第六阶固有频率均处于设计范围内，则此后为了提高某向能量而进行的刚度微小变动一般不会导致固有频率超有频率均处于设计范围内，则此后为了提高某向能量而进行的刚度微小变动一般不会导致固有频率超出设计范围。因此优化的最初不必太多关心频率的分布情况，除非固有频率超出设计范围。出设计范围。因此优化的最初不必太多关心频率的分布情况，除非固有频率超出设计范围。）采用多参量多目标优化方式不是一个明智的方法，根本原因是由于解耦随刚度变动的剧烈敏感性）采用多参量多目标优化方式不是一个明智的方法，根本原因是由于解耦随刚度变动的剧烈敏感性导致响应曲面拟合的困难所致。简单有效的优化设计方法如下：导致响应曲面拟合的困难所致。简单有效的优化设计方法如下：八、优化方法介绍八、优化方法介绍 如下图所示，使用菜单如下图所示，使用菜单SimulateDesign Evaluation Tools工具中的工具中的Design Study同时同时优化向和优化向和RXX的解耦，在的解耦，在Design Variable中分别考察各个动刚度变动时两向解耦的最大值，中分别考察各个动刚度变动时两向解耦的最大值，在在Default Levels中设置较大的值是非常有效的。建议采用中设置较大的值是非常有效的。建议采用100200，而不是默认的，而不是默认的5。这。这种优化方法可以逐个确定每个方向动刚度的初始优化方案，实际证明相当有效。种优化方法可以逐个确定每个方向动刚度的初始优化方案，实际证明相当有效。所有以上完成后，再按照同样方式逐个考察其余四个方向的解耦与各向动刚度的关系并所有以上完成后，再按照同样方式逐个考察其余四个方向的解耦与各向动刚度的关系并做出适当的修正，最后查看频率分布情况。一般经过不大的工作量即可完成整个动刚度的匹做出适当的修正，最后查看频率分布情况。一般经过不大的工作量即可完成整个动刚度的匹配工作。配工作。在整个动刚度匹配过程中，一些方向上的动刚度量值要做适当的控制，比如左右悬置在整个动刚度匹配过程中，一些方向上的动刚度量值要做适当的控制，比如左右悬置Z向向刚度一般较大，某些悬置某两向刚度相等，某些悬置三向刚度比例不变等等，这些都是可以刚度一般较大，某些悬置某两向刚度相等，某些悬置三向刚度比例不变等等，这些都是可以非常容易的实现的。非常容易的实现的。七、非线性刚度曲线设计及处理七、非线性刚度曲线设计及处理 动刚度匹配完成之后，初始的动静刚度转换暂按照以下规律：纯胶悬置动静比为动刚度匹配完成之后，初始的动静刚度转换暂按照以下规律：纯胶悬置动静比为1.4，液压悬置动静比也暂按，液压悬置动静比也暂按1.4定。初始得出的悬置静刚度一般即为悬置在测试时未撞击到定。初始得出的悬置静刚度一般即为悬置在测试时未撞击到限位块前的静刚度。限位块前的静刚度。在静刚度的基础上，设计出悬置三向非线性刚度曲线，如下图：在静刚度的基础上，设计出悬置三向非线性刚度曲线，如下图：七、非线性刚度曲线设计及处理七、非线性刚度曲线设计及处理 非线性刚度曲线设计出来以后，需要借助其他工具进行拟合以后才能导入到非线性刚度曲线设计出来以后，需要借助其他工具进行拟合以后才能导入到ADAMS中进行中进行28种工况计算。曲线拟合可以采用种工况计算。曲线拟合可以采用matlab曲线拟合功能实现。拟合过程如下：曲线拟合功能实现。拟合过程如下：1、输入位移和力到、输入位移和力到matlab中，打开中，打开cftool工具栏，利用工具栏，利用FITTING中的中的Smoothing Spline拟合出曲线拟合出曲线七、非线性刚度曲线设计及处理七、非线性刚度曲线设计及处理2、也可以用另一种方法拟合，然后再插值七、非线性刚度曲线设计及处理七、非线性刚度曲线设计及处理2、由于原来点不够，无法进行高阶拟合，需要增加点，这时需要进行插值获取更多的点，仍然利用MATLAB中的CFTOOL功能，此时可以进行9阶拟合了获得的公式可以代入ADAMS中进行工况计算了Linear model Poly9:f(x)=p1*x9+p2*x8+p3*x7+p4*x6+p5*x5+p6*x4+p7*x3+p8*x2+p9*x+p10Coefficients(with 95%confidence bounds):p1=-2.588e-007 (-2.588e-007,-2.588e-007)p2=-6.858e-021 (-2.165e-018,2.152e-018)p3=0.0001449 (0.0001449,0.0001449)p4=1.866e-018 (-7.463e-016,7.5e-016)p5=-0.01272 (-0.01272,-0.01272)p6=-1.289e-016 (-7.96e-014,7.935e-014)p7=0.5911 (0.5911,0.5911)p8=1.243e-015 (-2.768e-012,2.77e-012)p9=8.779 (8.779,8.779)p10=7.195e-016 (-2.253e-011,2.253e-011)八、八、28工况分析工况分析(-1)*(0.002725*(DX(MARKER_10,MARKER_11,MARKER_11)*6+0.07814*(DX(MARKER_10,MARKER_11,MARKER_11)*5-0.1738*(DX(MARKER_10,MARKER_11,MARKER_11)*4+0.8881*(DX(MARKER_10,MARKER_11,MARKER_11)*3+2.617*(DX(MARKER_10,MARKER_11,MARKER_11)*2+75.59*DX(MARKER_10,MARKER_11,MARKER_11)-5.337)在在ADAMS中把原来的中把原来的BUSHING用三向力代替，在相应的力方向上输入拟合方程。用三向力代替，在相应的力方向上输入拟合方程。在质心出进行力和扭矩的施加，就可以进行在质心出进行力和扭矩的施加，就可以进行28中工况分析了。中工况分析了。八、八、28工况分析工况分析Q&A