这篇博文是Adams虚拟样机系列的第四篇，也是基础部分的最后一篇。废话不多说，上节、上上节和上上上节已经说过了： 基础篇(一) 运动学仿真基操，以一个简单的曲柄摇杆机构为例 基础篇(二) 动力学仿真基操，以曲柄滑块压力机为例 基础篇(三) 齿轮系的运动学仿真，以一个行星齿轮系为例

本节我们以一个盘型凸轮机构为例，介绍凸轮的运动学仿真方法。

其中将涉及：Adams View工作环境的设置、拉伸体的绘制、转动副的创建、移动副的创建、凸轮副的创建、角速度驱动的施加、仿真器的设置、运动参数的测量、仿真数据的处理和输出、仿真视频的输出等。

凸轮的运动学仿真

本教程基于Adams 2020 下载地址及安装教程

双击打开 Adams View 2020

[Welcome to Adams 窗口] 点击 New Model 左侧图标新建模型

[Create New Model 窗口] ⓐ 在 Model Name 栏中输入模型名称 example_5_cams ⓑ 在 Working Directory 栏中输入工作路径 E:_KEEP FOOLISH\Adams\Example\Temp (也可点击右侧文件夹在资源管理器中选择，后续工程文件、临时文件和输出的文件都将默认保存在工作路径下) ⓒ OK，完成模型创建

[主菜单] ⓐ 点击 Settings ⓑ 点击 Units

[Units Settings 窗口] ⓒ 点击 MMKS 按钮 ⓓ OK

[主菜单] ⓐ 点击 Settings ⓑ 点击 Working Grid

[Working Grid Settings 窗口] ⓒ 修改合适的尺寸 (X方向 250mm，Y方向 200mm) 、间隔大小 (X、Y方向均为 10mm) 和栅格方向 ⓓ OK (Apply 按钮也能执行相同的命令，但对话框不会关闭)

[主菜单] ⓐ 点击 Settings ⓑ 点击 Icons

[Icon Settings 窗口] ⓒ 在 New Size 栏中修改图标 (坐标系、运动副等的标识图标) 大小为 20 ⓓ OK

[主菜单] ⓐ 点击 View ⓑ 点击 Coordinate Window，即在右下方出现实时显示光标位置的坐标窗口 (也可在工作区使用快捷键F4)

凸轮1为半径 R=100mm 的偏心圆盘，其回转中心A到凸轮几何中心O的距离 H=30mm。凸轮以 ω1=30°/s 的角速度匀速转动。

凸轮副在创建时需要用一个曲线作为约束，因此，我们的建模思路是先绘制凸轮外缘的曲线，然后将其拉伸为实体。

[功能区] ⓐ 选择 Bodies 选项卡 ⓑ 点击 Construction 中的 Construction Geometry: Arc/Circle 图标

[左侧 Geometry: Circle 栏] ⓒ 选择 New Part ⓓ 勾选 Radius ⓔ 在 Radius 栏输入半径数值100 ⓕ 勾选 Circle

[工作区] ⓖ 单击圆心，即 (0,0,0) 位置，完成凸轮外缘曲线的创建

[工作区] ⓐ 右击 PART_2 ⓑ 点击或鼠标滑向 Circle: CIRCLE_1 (也可在 Browse 栏中右击) ⓒ 点击 Modify

[Geometry Modify Curve Circle 窗口] ⓓ 修改 Segment Count 为 50 (指用多少个线段来近似这条曲线) ⓔ OK

[功能区] ⓐ 选择 Bodies 选项卡 ⓑ 点击 Solids 中的 RigidBody: Extrusion 图标

[左侧 Geometry: Extrusion 栏] ⓒ 选择 Add to Part ⓓ 在 Profile 栏选择 Curve (拉伸体的截面为已有的曲线) ⓔ 在 Path 栏选择 About Center (对称拉伸) ⓕ 在 Length 栏输入厚度 10

[工作区] ⓖ 点击选择 PART_2 ⓗ 点击选择 PART_2.CIRCLE_1 ，完成凸轮的创建

[工作区] ⓐ 右击凸轮 ⓑ 点击或鼠标滑向 part:PART_2 (也可在 Browse 栏中右击) ⓒ 点击 Rename

[Rename 窗口] ⓓ 在 New Name 栏中替换 PART_2 为新名称 CAM ⓔ OK

移动从动件可以视为由一个尖锥体和一个圆柱连接而成。

[功能区] ⓐ 选择 Bodies 选项卡 ⓑ 点击 Solids 中的 RigidBody: Frustum 图标

[左侧 Geometry: Frustum 栏] ⓒ 选择 New Part ⓓ 勾选需要控制的所有量 ⓔ 在 Length 栏输入杆长高度 20，在 Bottom Radius 栏输入一端的半径数值 0.01 (不能为0，所以输入一个很小的值来模拟尖端)，在 Top Radius 栏输入另一端的半径数值 5

[工作区] ⓕ 点击从动件尖端，即 (0,100,0) 位置 ⓖ 竖直上移光标，当出现锥形的几何形体后单击，完成从动件尖端的创建

[功能区] ⓐ 选择 Bodies 选项卡 ⓑ 点击 Solids 中的 RigidBody: Cylinder 图标

[左侧 Geometry: Cylinder 栏] ⓒ 选择 Add to Part ⓓ 勾选需要控制的所有量 ⓔ 在 Length 栏输入杆长数值 80，在 Radius 栏输入半径数值 5

[工作区] ⓕ 单击刚刚创建的从动件尖端 PART_3 ⓖ 单击 (0,120,0) 位置 ⓗ 竖直上移光标，当出现圆柱的几何形体后单击，完成杆身的创建 ⓘ 按照 2.1.1.4. 重命名凸轮 中的步骤，重命名 PART_3 为 FOLLOWER

[功能区] ⓐ 选择 Connectors 选项卡 ⓑ 点击 Joints 中的 Create a Revolute joint 图标

[左侧 Revolute Joint 栏] ⓒ 选择 2 Bodies - 1 Locations (选择两个物体和一个连接位置) ⓓ 选择 Normal To Grid (约束方向垂直于栅格)

[工作区] ⓔ 点击凸轮 CAM ⓕ 点击工作区空白处选择 ground ⓖ 点击 (-30,0,0) 位置 ⓗ 按照 2.1.1.4. 重命名凸轮 中的步骤，重命名约束为 JOINT_A

[功能区] ⓐ 选择 Connectors 选项卡 ⓑ 点击 Joints 中的 Create a Translational joint 图标

[左侧 Translational Joint 栏] ⓒ 选择 2 Bodies - 1 Locations (选择两个物体和一个连接位置) ⓓ 选择 Pick Geometry Feature (约束方向自选)

[工作区] ⓔ 点击从动件 FOLLOWER ⓕ 点击工作区空白处选择 ground ⓖ 点击 FOLLOWER.cm ⓗ 竖直上移光标，当出现向上的箭头时单击，完成创建移动副 (注意通过坐标/旋转视图检查一下箭头是否竖直向上) ⓘ 按照 2.1.1.4. 重命名凸轮 中的步骤，重命名约束为 JOINT_B

[功能区] ⓐ 选择 Connectors 选项卡 ⓑ 点击 Special 中的 Point-Curve Constraint (No lift-off) 图标

[左侧 Point-Curve Constraint 栏] ⓒ 选择 Curve (以曲线定义凸轮)

[工作区] ⓓ 点击选择从动件尖端 FOLLOWER.MARKER_3 作为凸轮副的约束点 ⓔ 点击选择凸轮外缘曲线 CAM.CIRCLE_1 作为约束曲线，完成凸轮副的创建 ⓕ 按照 2.1.1.4. 重命名凸轮 中的步骤，重命名约束为 PTCV_C (导航窗格里，凸轮副位于 All Other - Point Curves 中)

[功能区] ⓐ 选择Motions选项卡 ⓑ 点击Joint Motions中的 Rotational Joint Motion 图标

[左侧 Rotational Joint Motion 栏] ⓒ 在Rot. Speed栏中输入角速度为30 (默认单位°/s)

[工作区] ⓓ 单击转动副JOINT_A，运动被施加到 JOINT_A 上

[右下角设置栏] ⓐ 点击 Wireframe / shaded toggle 按钮，由线框显示切换为着色显示

[上方工具栏] ⓑ 点击 Set the View to Isometric 按钮，将视角切换为轴测图

[功能区] ⓐ 选择 Simulation 选项卡 ⓑ 点击 Simulate 中的 Run an Interactive Simulation

[Simulation Control 对话框] ⓒ 设置 End Time (结束时间) 为 12 ⓓ 设置 Steps (总步数) 为 500 ⓔ 点击 Start Simulation 按钮，开始仿真 ⓕ 点击 Reset to Input Configuration 可恢复初始构型

[功能区] ⓐ 选择 Results 选项卡 ⓑ 点击 Review 中的 Displays the Animation Control dialog 图标

[Animation Controls 窗口] ⓒ 动画播放按钮全家给您拜年

[功能区] ⓐ 选择 Bodies 选项卡 ⓑ 点击 Construction 中的 Marker 图标

[左侧 Geometry: Marker 栏] ⓒ 选择 Add to Ground (仿真过程中这个标记点就会固定在大地上) ⓓ 点击 MARKER_1 处，创建 MARKER_20 (为什么已经有 MARKER_1 还要原地新建一个: MARKER_1 是固结在 CAM 上的，仿真时会随着凸轮运动)

[功能区] ⓐ 选择 Design Exploration 选项卡 ⓑ 点击 Measures 中的 Create a new Angle Measure 图标 ⓒ 点击 Advanced

[Angle Measure 窗口] ⓓ 更改 Measure Name 即测量名称为 MEA_ANGLE_1

ⓚ OK，完成凸轮角度测量的创建 (如果测量角度为负值，重新运行一遍仿真即可)

[工作区] ⓐ 右击从动件尖端位置 ⓑ 点击或鼠标滑向 Part: FOLLOWER 下方的 Marker: MARKER_3 ⓒ 点击 Measure

[Point Measure 窗口] ⓓ 更改 Measure Name 即测量名称为 MEA_DIS ⓔ 在 Characteristic 栏中选择 Translational displacement, 即位移 ⓕ 在 Component 栏中选择 Y 分量 ⓖ OK，完成从动件位置的测量

[工作区] ⓐ 右击从动件尖端位置 ⓑ 点击或鼠标滑向 Part: FOLLOWER 下方的 Marker: MARKER_3 ⓒ 点击 Measure

[Point Measure 窗口] ⓓ 更改 Measure Name 即测量名称为 MEA_VEL ⓔ 在 Characteristic 栏中选择 Translational velocity, 即线速度 ⓕ 在 Component 栏中选择 Y 分量 ⓖ OK，完成从动件速度的测量

[工作区] ⓐ 右击从动件尖端位置 ⓑ 点击或鼠标滑向 Part: FOLLOWER 下方的 Marker: MARKER_3 ⓒ 点击 Measure

[Point Measure 窗口] ⓓ 更改 Measure Name 即测量名称为 MEA_ACC ⓔ 在 Characteristic 栏中选择 Translational acceleration, 即线加速度 ⓕ 在 Component 栏中选择 Y 分量 ⓖ OK，完成从动件线速度的测量

[主菜单] ⓐ 点击 View ⓑ 点击 Measures

[Database Navigator 窗口] ⓒ 选中所要显示的测量名称 ⓓ OK

要把刚刚测量的位移、速度、加速度随凸轮转角变化的规律和仿真动画同时显示出来，我们首先要把页面分成四份 [功能区] ⓐ 选择 Result 选项卡 ⓑ 点击 Postprocessor 图标

[Adams PostProcessor: 右上角设置栏] ⓒ 右击 Page Layout 按钮 ⓓ 选择 4 Views，将窗口显示切换为四个视窗

分别在三个格子里绘制位移、速度、加速度随凸轮转角变化的曲线

[Adams PostProcessor: 下方功能区 Data 标签页] ⓐ 选择 Source 栏为 Measures ⓑ 在 Independent Axis 栏中，选择 Data 为横轴数据源

[Adams PostProcessor: Independent Axis Browser 窗口] ⓒ 在 Measure 列表中选择 MEA_ANGLE_1，即曲柄的角度，作为横轴的数据源 ⓓ OK，选定横轴数据源

[Adams PostProcessor: 工作区] ⓐ 单击选中右下视窗

[Adams PostProcessor: 主菜单] ⓑ 点击 View ⓒ 点击 Load Animation，在右视窗中加载仿真动画

[Adams PostProcessor: 上方工具栏] ⓓ 右击 view 视角按钮 ⓔ 点击 ISO view 选择轴测图视角 ⓕ 右击 Zoom 按钮 ⓖ 点击 Dynamic Zoom (也可使用快捷键Z)，拖动缩放画面 ⓗ 点击 Dynamic Translate (也可使用快捷键T)，拖动平移画面

[Adams PostProcessor: 下方功能区] ⓘ 点击下方Record选项卡 ⓙ 在File Name栏中输入视频文件名cams ⓚ 点击 Record Ready 按钮 ⓛ 点击 Play Animation 按钮，动画开始录制，当滑动条首次滑动到末端时即完成录制 (当未点击Record Ready按钮时，可以播放动画，但不会录制，可用于预览) 视频以 cams.avi 的名称被保存在之前指定的工作路径 E:_KEEP FOOLISH\Adams\Example\Temp 下

[1] 郭卫东,李守忠.虚拟样机技术与ADAMS应用实例教程[M].北京:北京航空航天大学出版社,2018:73~85.