3.3　在运动副上添加摩擦力

由于旋转副、滑移副、圆柱副、胡克副和球铰副只限制了两个构件的部分自由度，而没有限制在自由度的方向上，因此两个构件产生相对位移或相对旋转时就可以在能产生相对位移或相对旋转的自由度上定义摩擦，使系统在做动力学计算时考虑到摩擦力的存在。这样仿真出来的结果更符合实际。摩擦只能定义在摩擦副上，而不能定义在柔性连接上。

运动副限制了两个构件的相对平移自由度和相对旋转自由度，在这些被限制的自由度上会产生约束力和约束力矩。在ADAMS中约束力成为反作用力，相对于平动或旋转的自由度而言，垂直于移动或旋转自由度上的约束力矩称为弯曲力矩，而平行于移动或旋转自由度上的约束力矩称为扭转力矩。

这样对于平动自由度上的摩擦力而言，将弯曲力矩和扭转力矩除以力臂就等效为一个反作用力，再加上已经有的反作用力乘以一个摩擦系数后就可以计算出该滑移自由度上的摩擦力。同样，对于旋转自由度上的摩擦力而言，将反作用力乘以一个力臂就等效为一个力矩，再加上已经有的弯曲力矩和扭转力矩，乘以一个摩擦系数后就可以计算出摩擦力矩。

本节以旋转副为例讲解有关在运动副上添加摩擦力时各个选项的意义，首先单击连杆图标创建一个连杆，然后单击连杆图标，创建另一个连杆，接着单击旋转副图标，系统弹出创建旋转副对话框。采用默认设置，首先选择第一个连杆，然后选择另一个连杆，作用点选为两连杆的重合位置，方向沿重直连杆平面，再单击确定（OK）按钮创建旋转副。

要编辑旋转副，右击旋转副，选择修改（Modify）命令，在旋转副编辑对话框中单击左下角的添加摩擦力按钮（见图3-9），弹出定义在滑移副上的摩擦力编辑对话框（见图3-10）。

图3-9　添加摩擦力

图3-10　摩擦力编辑对话框

摩擦力编辑对话框中各个选项的物理意义如下。

• 静摩擦系数（Mu Static）：是指物体没有相对移动时的摩擦系数。
• 动摩擦系数（Mu Dynamic）：是指物体匀速相对运动时的摩擦系数。
• 反作用力臂（Reaction Arm）：反作用力的力臂。利用扭转力矩除以反作用力的力臂就可以计算出等效扭转力矩的等效压力。
• 初始重叠（Initial Overlap）：滑移副沿滑移轴的初始位移值。弯曲力矩除以位移值就可以计算出弯曲力矩的等效压力。
• 重叠状态（Overlap Will）：滑移副位移值的变换情况，有3个选项，即保持为常值（Remain Constant）、增加（Increase）和减少（Decrease）。
• 弯曲因子（Bending Factor）：滑移副的弯曲系数，滑移副的弯曲大小。
• 静摩擦移动速度（Stiction Transition Velocity）：静态滑动速度，只有当滑移副的相对速度大于该值时，滑移副关联的两个构件才开始滑动，小于该值则滑移副关联的两个构件不产生相对移动。
• 最大静摩擦变形（Max Stiction Deformation）：在静摩擦时滑移副的最大位移。
• 预压摩擦（Friction Force Preload）：静摩擦预载荷，例如过盈装配而产生的装配压力。
• 最大摩擦力（Max Friction Force）：最大摩擦力。
• 摩擦效果（Effect）：确定在计算仿真时静摩擦和动摩擦阶段是否考虑摩擦力的作用。考虑摩擦力的作用可能会使计算变慢。如果在静摩擦和动摩擦阶段都需要考虑摩擦力，就选择静摩擦和动摩擦（Stiction and Sliding）；如果只在静摩擦阶段考虑摩擦力，就选择仅静摩擦（Stiction Only）；如果只在动摩擦阶段考虑摩擦力，就选择仅动摩擦（Sliding Only）。
• 摩擦输入力（Input Forces to Friction）：选择引起摩擦力的因素，选择预载荷、反作用力和弯曲力矩，选中的考虑，没有选中的不考虑。
• 禁用摩擦力的情况（Friction Inactive During）：若选中静平衡分析（Static Equilibrium），则计算静平衡时不考虑摩擦力的影响。

另外，还有一种特殊的作用力，即构件在重力场中所受的重力，单击工具栏中的重力按钮，弹出设置重力加速度对话框，只需要输入重力计算的在总体坐标系中的值即可。设置了重力加速度，模型中所有的构件都会受到重力加速度的影响。