2.7　创建约束副

创建了构成模型的物体后就需要使用约束副将它们连接起来，以定义物体之间的相对运动。ADAMS/View提供的约束副有理想约束（Idealized Joint）、虚约束（Joint Primitive）、高副约束（Contact）和运动驱动（Motions Generator）等类型。

理想约束通常是具有物理意义的约束副，如旋转副（Revolute Joint）、移动副（Translational Joint）、齿轮副（Gear Joint）等；虚约束（Joint Primitive）用于限制物体之间的相对运动，如限制一个物体的运动轨迹与另一个物体的运动轨迹必须平行等；高副约束（Contact）用于定义两个物体在运动过程中的接触情况；运动驱动（Motions Generator）用于驱动模型按一定的规律运动。本节主要介绍在建模过程中经常使用的理想约束和运动驱动。

1. 创建旋转副

单击主工具栏中的连接（Connectors，见图2-90），打开ADAMS/View的完整约束库（见图2-91）。想创建哪个约束，就在约束库中选择相应的图标。

Step01　单击约束库中的旋转副（Revolute Joint）图标，在主工具栏中显示出旋转副选项，如图2-92所示。第一个栏中的3个选项1个位置（1 Location）、2个物体-1个位置（2 Bodies-1 Locations）和2个物体-2个位置（2 Bodies-2 Locations）分别表示通过确定一个位置点创建物体和地面之间的旋转副、通过选择两个物体和一个位置点确定两个物体之间的旋转副、通过选择两个物体和两个位置点确定两个物体之间的旋转副。第二个栏中的两个选项垂直格栅（Normal To Grid）和选取几何特性（Pick Geometry Feature）分别表示旋转副的旋转轴线垂直于工作格栅所在的平面、选择一个方向作为旋转副旋转轴线的方向。

Step02　创建一个圆柱和一个连杆：PART_l和PART_2，如图2-93所示。在旋转副选项中，选择1个位置（1 Location）和垂直格栅（Normal To Grid），再选择圆柱PART_1左边的标记点（Marker）作为旋转副的位置点，创建圆柱PART_1和地面之间的旋转副JOINT_1；选择2个物体-1个位置（2 Bodies-1 Locations）和垂直格栅（Normal To Grid），再依次选择圆柱PART_1和连杆PART_2，然后选择圆柱和连杆连接处的标记点（Marker）作为旋转副的位置点，创建两个连杆之间的旋转副JOINT_2，如图2-94所示。

2. 创建平移副

Step01　单击约束库中的平移副（Translational Joint）图标，在主工具栏中显示出平移副选项，如图2-95所示。第—个栏中的3个选项1个位置（1 Location）、2个物体-1个位置（2 Bodies-1 Locations）和2个物体-2个位置（2 Bodies-2 Locations）分别表示通过确定一个位置点创建物体和地面之间的平移副、通过选择两个物体和一个位置点确定两个物体之间的平移副、通过选择两个物体和两个位置点确定两个物体之间的平移副。第二个栏中的两个选项垂直格栅（Normal To Grid）和选取几何特性（Pick Geometry Feature）分别表示平移副的移动轴线垂直于工作格栅所在的平面、选择一个方向作为平移副移动轴线的方向。

Step02　创建一个球体，在平移副选项中选择1个位置（1 Location）和选取几何特性（Pick Geometry Feature），再选择球体的质心作为平移副的位置点。此时移动鼠标，系统通过显示一个箭头来指示平移副的方向，确定球体轴线的方向为平移副的方向，即可创建球体和地面之间的平移副，如图2-96所示。

3. 创建圆柱副

Step01　单击约束库中的圆柱副（Cylindrical Joint）图标，在主工具栏中显示出圆柱副的选项，如图2-97所示。第一个栏中的3个选项1个位置（1 Location）、2个物体-1个位置（2 Bodies-1 Locations）和2个物体-2个位置（2 Bodies-2 Locations）分别表示通过确定一个位置点创建物体和地面之间的圆柱副、通过选择两个物体和一个位置点确定两个物体之间的圆柱副、通过选择两个物体和两个位置点确定两个物体之间的圆柱副。第二个栏中的两个选项垂直格栅（Normal To Grid）和选取几何特性（Pick Geometry Feature）分别表示圆柱副的移动和旋转轴线垂直于工作格栅所在的平面、选择一个方向作为圆柱副移动和旋转轴线的方向。

Step02　创建一个圆柱体，在圆柱副选项中选择1个位置（1 Location）和选取几何特性（Pick Geometry Feature），再选择圆柱体的质心作为圆柱副的位置点，确定圆柱体轴线的方向为圆柱副的方向，创建圆柱体和地面之间的圆柱副，如图2-98所示。

4. 创建球副

Step01　单击约束库中的球副（Spherical Joint）图标，在主工具栏中显示出球副选项，如图2-99所示。第一个栏中的3个选项1个位置（1 Location）、2个物体-1个位置（2 Bodies-1 Locations）和2个物体-2个位置（2 Bodies-2 Locations），分别表示通过确定一个位置点创建物体和地面之间的球副、通过选择两个物体和一个位置点确定两个物体之间的球副、通过选择两个物体和两个位置点确定两个物体之间的球副。第二个栏中的两个选项垂直格栅（Normal To Grid）和选取几何特性（Pick Geometry Feature）分别表示球副标记点（Marker）的Z轴垂直于工作格栅所在的平面、选择一个方向作为球副标记点（Marker）Z轴的方向。指定球副的方向主要是为了方便测量球副中的力、力矩、位移、速度等的分量。由于球副在3个空间方向自由转动，因此通常使用垂直格栅（Normal To Grid）选项，以简化球副的创建。

Step02　创建一个连杆，在球副选项中选择1个位置（1 Location）和垂直格栅（Normal To Grid），再选择连杆左边的标记点（Marker）作为球副的位置点，创建连杆和地面之间的球副，如图2-100所示。

5. 创建固定副

Step01　单击约束库中的固定副（Fixed Joint）图标，在主工具栏中显示出固定副选项，如图2-101所示。第一个栏中的3个选项1个位置（1 Location）、2个物体-1个位置（2 Bodies-1 Locations）和2个物体-2个位置（2 Bodies-2 Locations）分别表示通过确定一个位置点创建物体和地面之间的固定副、通过选择两个物体和一个位置点确定两个物体之间的固定副、通过选择两个物体和两个位置点确定两个物体之间的固定副。第二个栏中的两个选项垂直格栅（Normal To Grid）和选取几何特性（Pick Geometry Feature）分别表示固定副标记点（Marker）的Z轴垂直于工作格栅所在的平面、选择一个方向作为固定副标记点（Marker）Z轴的方向。在创建固定副时，它的位置和方向对整个机械系统的运动仿真没有影响，因此将其放置在任意位置，其方向选项一般选择垂直格栅（Normal To Grid）。

Step02　创建一个连杆，在固定副选项中选择1个位置（1 Location）和垂直格栅（Normal To Grid），再选择平板前端的标记点（Marker）作为固定副的位置点，创建连杆和地面之间的固定副，如图2-102所示。

6. 创建万向节副

ADAMS/View约束库中的万向节副（Hook/Universal Joint）有两种方式：虎克（Hook）和通用（Universal）。这两种万向节的功能完全相同，区别在于确定万向节方向时选用的轴线不同。先单击万向节副的图标选择Hook万向节，再双击万向节副的图标选择万向节副（Hook/Universal Joint）。本节以Hook万向节为例介绍万向节副的使用方法。

单击万向节副的图标，在主工具栏中显示出虎克副选项，如图2-103所示。第一个栏中的3个选项1个位置（1 Location）、2个物体-1个位置（2 Bodies-1 Locations）和2个物体-2个位置（2 Bodies-2 Locations）分别表示通过确定一个位置点创建物体和地面之间的万向节副、通过选择两个物体和一个位置点确定两个物体之间的万向节副、通过选择两个物体和两个位置点确定两个物体之间的万向节副。第二个栏中的两个选项垂直格栅（Normal To Grid）和选取几何特性（Pick Geometry Feature）分别表示万向节副的两条旋转轴线均垂直于工作格栅所在的平面、选择两个方向作为万向节副两条旋转轴线的方向。

创建两个连杆：PART_1和PART_2，如图2-104所示。在万向节选项中选择2个物体-1个位置（2 Bodies-1 Locations）和选取几何特性（Pick Geometry Feature），再依次选择连杆PART_1和连杆PART_2，然后选择两个连杆连接处的标记点（Marker）作为万向节副的位置点，再分别选择连杆PART_1的轴线和连杆PART_2的轴线作为万向节副的两条旋转轴线方向，创建两个圆柱体之间的万向节副，如图2-105所示。

7. 创建恒速副

恒速副（Common Velocity Joint）的创建方法与虎克副（Hook/Universal Joint）的创建方法完全相同。单击恒速副的图标，在主工具栏中显示出恒速副的选项，如图2-106所示。第一个栏中的3个选项1个位置（1 Location）、2个物体-1个位置（2 Bodies-1 Locations）和2个物体-2个位置（2 Bodies-2 Locations）分别表示通过确定一个位置点创建物体和地面之间的恒速副、通过选择两个物体和一个位置点确定两个物体之间的恒速副、通过选择两个物体和两个位置点确定两个物体之间的恒速副。第二个栏中的两个选项垂直格栅（Normal To Grid）和选取几何特性（Pick Geometry Feature）分别表示恒速副的两条旋转轴线均垂直于工作格栅所在的平面、选择两个方向作为恒速副两条旋转轴线的方向。

创建两个连杆：PART_1和PART_2，在恒速副选项中选择2个物体-1个位置（2 Bodies-1 Locations）和选取几何特性（Pick Geometry Feature），再依次选择连杆PART_1和连杆PART_2，将两个连杆连接处的标记点（Marker）作为恒速副的位置点，然后分别选择连杆PART_1的轴线和连杆PART_2的轴线作为恒速副的两条旋转轴线的方向，创建两个连杆之间的恒速副，如图2-107所示。

8. 创建平面副

选择平面副（Planar Joint）的图标，在主工具栏中会显示出平面副选项，如图2-108所示。第一个栏中的3个选项1个位置（1 Location）、2个物体-1个位置（2 Bodies-1 Locations）和2个物体-2个位置（2 Bodies-2 Locations）分别表示通过确定一个位置点创建物体和地面之间的平面副、通过选择两个物体和一个位置点确定两个物体之间的平面副、通过选择两个物体和两个位置点确定两个物体之间的平面副。第二个栏中的两个选项垂直格栅（Normal To Grid）和选取几何特性（Pick Geometry Feature）分别表示平面副的方向垂直于工作格栅所在的平面、选择一个方向作为平面副的方向。

创建两个长方体PART_1和PART_2，在平面副选项中选择2个物体-1个位置（2 Bodies-1 Locations）和选取几何特性（Pick Geometry Feature），再依次选择长方体PART_1和长方体PART_2，然后选择长方体PART_1和长方体PART_2左边表面的连接点标记点（Marker）作为平面副的位置点，接着选择垂直向上的方向为平面副的方向，创建两个长方体之间的平面副JOINT_1，如图2-109所示。

9. 创建螺旋副

选择螺旋副（Screw Joint）的图标，在主工具栏中显示出螺旋副选项，如图2-110所示。第一个栏中的3个选项1个位置（1 Location）、2个物体-1个位置（2 Bodies-1 Locations）和2个物体-2个位置（2 Bodies-2 Locations）分别表示通过确定一个位置点创建物体和地面之间的螺旋副、通过选择两个物体和一个位置点确定两个物体之间的螺旋副、通过选择两个物体和两个位置点确定两个物体之间的螺旋副。

第二个栏中的两个选项垂直格栅（Normal To Grid）和选取几何特性（Pick Geometry Feature）分别表示螺旋副的旋转方向和移动方向均垂直于工作格栅所在的平面、选择螺旋副的旋转方向和移动方向。螺旋副一般与圆柱副组合使用。

创建一个长方体和一个圆柱体，在螺旋副选项中选择2个物体-1个位置（2 Bodies-1 Locations）和选取几何特性（Pick Geometry Feature），再依次选择长方体和圆柱体，然后选择长方体质心作为螺旋副的位置点，确定螺旋副的旋转方向和移动方向均为垂直向上的方向，创建长方体和圆柱体之间的螺旋副，如图2-111所示。

将光标放置在创建的螺旋副上，右击，选择修改（Modify）命令，系统弹出修改螺旋副对话框，如图2-112所示。在节圆（Pitch）栏中输入新数值修改螺旋副的螺距，输入正的螺距值表示螺旋副为右旋螺纹，输入负的螺距值表示螺旋副为左旋螺纹。

10. 创建齿轮副

创建齿轮副首先要有3个物体，即第一个物体、第二个物体和支撑物体（可为地面），还要有两个约束副，即第一个物体与支撑物体之间的约束副和第二个物体与支撑物体之间的约束副，以及一个共同速度的标记点（Marker）。标记点（Marker）在支撑物体上，并且Z轴方向为两个物体共同运动的方向。

单击齿轮副（Gear Joint）的图标，系统会弹出创建齿轮副对话框，如图2-113所示。在齿轮副名称（Joint Name）栏中输入两个约束副，在共同速度标记点（Common Velocity Marker）栏中输入共同速度的标记点（Marker），单击确定（OK）按钮，完成齿轮副的创建。

首先创建两个齿轮（PART_1和PART_2），再在两个齿轮的质心位置创建两个与地面连接的旋转副（JOINT_1和JOINT_2），然后在地面上创建一个标记点（Marker），并保证标记点（Marker）Z轴的方向与工作格栅所在的平面垂直，如图2-114所示。

在创建齿轮副对话框的齿轮副名称（Joint Name）栏中右击，在弹出的菜单中选择选取（Pick）命令，选择旋转副JOINT_1和JOINT_2，系统会自动用逗号将它们隔开。在共同速度标记点（Common Velocity Marker）栏中右击，在弹出的菜单中选取（Pick）命令，再选择拥有共同速度的标记点（Marker）。单击创建齿轮副对话框的确定（OK）按钮，创建两个齿轮之间的齿轮副，如图2-115所示。

11. 创建耦合副

ADAMS/View提供的耦合副（Coupler Joint）是在两个或三个约束副之间建立一个运动比例关系。先单击耦合副图标，然后在模型中选择作为驱动的约束副和作为耦合的约束副即可创建耦合副约束。

创建一个球体和一个圆柱体（PART_1和PART_2），再在球体和圆柱体的质心位置创建旋转副（Joint_2和Joint_1）。选择耦合副的图标，再依次选择旋转副Joint_2和Joint_1，创建两个约束副之间的耦合副COUPLER_1，如图2-116所示。

将光标放置在创建的耦合副上，右击，从弹出的菜单中选择修改（Modify）命令，系统弹出修改耦合副对话框，如图2-117所示。若比例（Scale）栏中的数值为1.0，则表示这两个旋转副的旋转速度相等，通过修改这个值满足约束副之间传递增速或减速的运动关系。

12. 创建凸轮副

ADAMS/View提供了两种凸轮副。一种是销-槽凸轮副（Point-Curve Constraint），图标为。创建这种凸轮副时需要选择一个物体上的一个点和另一个物体上的一条曲线。另一种是曲线-曲线凸轮副（2D Curve-Curve Constraint），图标为。创建这种凸轮副时需要选择两个物体上相互接触的两条曲线。

先创建两个连杆PART_l和PART_2，再创建两个连杆与地面连接的旋转副JOINT_1和JOINT_2。在连杆PART_2上创建一条样条曲线SPLINE_1。首先选择创建销-槽凸轮副，再选择连杆PART_l上与样条曲线SPLINE_1重合的标记点（Marker），然后选择连杆PART_2上的样条曲线SPLINE_1，即在两个连杆之间创建了一个销-槽凸轮副PTCV_1，如图2-118所示。

13. 创建驱动

在ADAMS/View中通常使用的驱动有两种：直线驱动（Translational Joint Motion）和旋转驱动（Rotational Joint Motion）。它们配合约束副使用。直线驱动应用于移动副、圆柱副等约束副，旋转驱动应用于旋转副、圆柱副等约束副。创建驱动时，首先选择驱动的图标，然后用鼠标选择相应的约束副，就在这个约束副上创建了一个驱动。

将光标放置在创建的驱动上，右击，在弹出的菜单中选择修改（Modify）命令，系统弹出修改驱动对话框，如图2-119所示，在函数（时间）栏中输入驱动的运动方程。