3. 创建几何模型

在 Adams 中，几何模型并不只是“好看的图形”。它同时承担三类职责：为质量属性提供体积与材料依据、为运动副和接触提供可选取的几何特征、为后处理提供直观的空间参照。因此，几何建模阶段的目标不是把零件画得多精细，而是用尽量少的几何体，准确表达出机构的关键尺寸、铰接位置和运动包络。Adams View 的几何工具集中在 Bodies 选项卡下的 Geometry 面板，常用对象包括基本几何体（Link、Cylinder、Sphere、Box、Plate、Frustum 等）、拉伸体（Extrusion）以及由布尔运算生成的组合体。

一、基本几何体的创建逻辑

Adams 创建几何体的通用方式是“先选类型，再定位置与尺寸”。以连杆 Link 为例，点击 Link 后需要依次确定：起点坐标、方向（沿 X/Y/Z 或两点连线）、长度、宽度、厚度，以及是否直接生成质量体。连杆是平面构件，其厚度方向默认垂直于长度方向，因此它天然适合表示二力杆、摇臂和摆杆。圆柱 Cylinder 需要给定半径与长度，常用于轴、销、滚轮；球体 Sphere 只需半径，常用于球铰的视觉表达或接触球；Box 与 Plate 用于机架、底板、滑块等块状零件。

这里有一个必须建立的坐标约定：Adams 默认使用全局坐标系，长度单位由 Settings → Units 决定，工程中常用 MMKS（毫米-千克-秒）。下文所有坐标、长度均以毫米为单位，方向以全局坐标系为参照。创建时若勾选 Mass properties 中的 Define mass by Geometry and Material Type，Adams 会依据几何体积和材料密度自动计算质量与转动惯量；若选 User Input，则需手工输入质量与惯量。对教学示例，建议先用几何+材料方式，便于观察尺寸变化对动力学结果的影响。

二、拉伸体与布尔运算

拉伸体 Extrusion 是 Adams 中自由度最高的几何工具。它通过一条闭合的二维轮廓（Profile）沿指定方向拉伸成三维实体。轮廓可以用 Polyline 逐点绘制，也可以由圆弧、直线段组合。例如要建一个 L 形支架，可先定义轮廓点 (0,0)、(80,0)、(80,20)、(20,20)、(20,60)、(0,60)，闭合后沿 Z 向拉伸 10 mm，即得到一个 L 形板。拉伸体的价值在于：它能表达基本体难以描述的异形截面，同时仍保持参数化，便于后续修改。

布尔运算是把多个几何体合并为一个对象的操作，Adams 提供并集（Union）、差集（Difference）、交集（Intersection）。典型用法是：先建一个大圆柱作为轮毂，再建一个小圆柱作为中心孔，用差集挖出通孔；或者把连杆与端部圆柱用并集合并成带凸台的摇臂。需要注意，布尔运算的结果是一个新的单一几何体，其质量属性按合并后的体积重新计算。若原对象已关联运动副或力元，布尔运算可能改变几何引用，建议在施加约束之前完成布尔操作，或运算后重新检查约束的附着点。

三、几何导入与导出

当零件形状复杂、在 Adams 中直接建模不经济时，应从外部 CAD 导入。Adams 支持 STEP、IGES、Parasolid（.x_t）、STL 等格式，其中 STEP 与 Parasolid 保留实体拓扑，最适合后续布尔与质量计算；STL 是三角面片，只能作为视觉或接触面，不能直接参与实体布尔。导入路径为 File → Import，选择格式与文件后，需在对话框中确认单位（如 mm）、参考坐标系和是否自动计算质量。常见问题是 CAD 与 Adams 单位不一致，导致模型放大 1000 倍或缩小，因此导入后应立刻用 Tools → Measure 量取一个已知尺寸进行核对。

导出主要用于两类场景：一是把 Adams 中建立的几何交给其他软件做结构分析或渲染，二是输出 STL 用于 3D 打印或接触面检查。导出命令在 File → Export，选择目标格式与对象即可。若导出 STL，需注意网格精度参数，精度过低会使曲面出现明显棱面，影响接触计算；精度过高则文件庞大、计算变慢。一般教学模型可将弦高偏差设为 0.1～0.5 mm 作为起点，再根据接触结果调整。

四、建模顺序与检查要点

推荐的建模顺序是：先确定全局坐标系与单位，再建机架和主要运动构件，接着用布尔运算合并或挖孔，最后导入外部复杂零件。每完成一个几何体，都应检查三件事：位置是否与设计尺寸一致、质量属性是否合理、几何特征是否便于后续选取。例如连杆两端的圆孔中心，应尽量与运动副的旋转中心重合，否则施加旋转副时会出现偏心，导致仿真结果与预期不符。

几何模型是 Adams 仿真的空间基础，但它服务于动力学分析，而不是替代 CAD 设计。掌握基本体、拉伸体与布尔运算的组合方式，并规范处理导入导出，就能在保证精度的前提下快速搭建出可用于约束与仿真的机构模型。