計算機(jī)仿真技術(shù)

1、工程機(jī)械教研室工程機(jī)械教研室交待幾個問題交待幾個問題: :作業(yè)作業(yè)考試考試無書面作業(yè)，上機(jī)實驗，按時無書面作業(yè)，上機(jī)實驗，按時完成，課后找時間上機(jī)練習(xí)。完成，課后找時間上機(jī)練習(xí)。平時表現(xiàn)（上課與上機(jī)）: 20%期末測試: 80%上機(jī)時間：周四35節(jié)、地點：機(jī)電學(xué)院機(jī)房實驗實驗1 鄭建榮鄭建榮. ADAMS虛擬樣機(jī)技術(shù)入門與提高虛擬樣機(jī)技術(shù)入門與提高. 北京：機(jī)械北京：機(jī)械工業(yè)出版社，工業(yè)出版社，20022 王國強(qiáng)，張進(jìn)平，馬若丁王國強(qiáng)，張進(jìn)平，馬若丁 編編.虛擬樣機(jī)技術(shù)及其在虛擬樣機(jī)技術(shù)及其在ADAMS的實踐，西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，的實踐，西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，20023 鄭凱，胡仁喜

2、，陳鹿民等編著鄭凱，胡仁喜，陳鹿民等編著. ADAMS 2005 機(jī)械優(yōu)化設(shè)計機(jī)械優(yōu)化設(shè)計高級應(yīng)用實例高級應(yīng)用實例. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006課程介紹課程介紹第一講第一講 仿真技術(shù)概述及仿真技術(shù)概述及ADAMSADAMS仿真軟件仿真軟件第二講第二講 ADAMSADAMS軟件仿真虛擬樣機(jī)的模型建立軟件仿真虛擬樣機(jī)的模型建立第三講第三講 虛擬樣機(jī)的連接與載荷的施加及修改虛擬樣機(jī)的連接與載荷的施加及修改第四講第四講 虛擬樣機(jī)測量與仿真及仿真后處理虛擬樣機(jī)測量與仿真及仿真后處理第五講第五講 ADAMSADAMS軟件在工程機(jī)械仿真中的應(yīng)用軟件在工程機(jī)械仿真中的應(yīng)用一、概述一、

3、概述二、二、ADAMSADAMS簡介簡介三、三、ADAMSADAMS仿真技術(shù)理論基礎(chǔ)仿真技術(shù)理論基礎(chǔ)四、四、ADAMSADAMS基本操作基本操作五、五、ADAMSADAMS仿真環(huán)境設(shè)置仿真環(huán)境設(shè)置 設(shè)計人員在計算機(jī)上建立樣機(jī)模型，對模型進(jìn)行各設(shè)計人員在計算機(jī)上建立樣機(jī)模型，對模型進(jìn)行各種動態(tài)性能分析，然后改進(jìn)樣機(jī)設(shè)計方案，用數(shù)字化形種動態(tài)性能分析，然后改進(jìn)樣機(jī)設(shè)計方案，用數(shù)字化形式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的實物樣機(jī)實驗的一門技術(shù)。式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的實物樣機(jī)實驗的一門技術(shù)。1-1 1-1 概述概述計算機(jī)仿真技術(shù)計算機(jī)仿真技術(shù)(Computer Imation Technology)又稱虛擬樣機(jī)技術(shù)又稱虛擬樣機(jī)技術(shù)(V

4、irtual Prototype Technology) 是國際上是國際上20世紀(jì)世紀(jì)80年代隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展年代隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的一項計算機(jī)輔助工程（而迅速發(fā)展起來的一項計算機(jī)輔助工程（CAE）技術(shù)。技術(shù)。仿真就是采用模型來再現(xiàn)真實情況。模型就是系仿真就是采用模型來再現(xiàn)真實情況。模型就是系統(tǒng)、過程或現(xiàn)象的物理、數(shù)學(xué)或其它邏輯的表達(dá)統(tǒng)、過程或現(xiàn)象的物理、數(shù)學(xué)或其它邏輯的表達(dá)仿真的實現(xiàn)：目前有采用模型與仿真用計算仿真的實現(xiàn)：目前有采用模型與仿真用計算機(jī)程序開發(fā)使用；也有采用現(xiàn)有軟件實現(xiàn)的。機(jī)程序開發(fā)使用；也有采用現(xiàn)有軟件實現(xiàn)的。研究對象：機(jī)械系統(tǒng)的仿真。研究對象：機(jī)械系統(tǒng)的

5、仿真。仿真的內(nèi)容仿真的內(nèi)容:機(jī)械系統(tǒng)的運動仿真、動力學(xué)仿真、機(jī)械系統(tǒng)的運動仿真、動力學(xué)仿真、靜力學(xué)仿真等。靜力學(xué)仿真等。仿真存在的問題：仿真存在的問題：仿真信息的有用性，實用性。仿真信息的有用性，實用性。仿真規(guī)劃：仿真規(guī)劃：仿真之前，要進(jìn)行規(guī)劃，明確目標(biāo)，仿真之前，要進(jìn)行規(guī)劃，明確目標(biāo)，1.要仿真什么要仿真什么2.仿真精確度仿真精確度3.仿真結(jié)果數(shù)據(jù)輸出內(nèi)容與形式等。仿真結(jié)果數(shù)據(jù)輸出內(nèi)容與形式等。仿真意義：仿真意義：復(fù)雜產(chǎn)品開發(fā)，避免測試實驗失敗帶來的損失；復(fù)雜產(chǎn)品開發(fā)，避免測試實驗失敗帶來的損失；縮短開發(fā)周期，提高效率；縮短開發(fā)周期，提高效率；改進(jìn)質(zhì)量，自動進(jìn)行大量重復(fù)測試實驗；改進(jìn)質(zhì)量，自

6、動進(jìn)行大量重復(fù)測試實驗；降低成本，仿真過程中對模型進(jìn)行驗證和確認(rèn)降低成本，仿真過程中對模型進(jìn)行驗證和確認(rèn)。仿真技術(shù)的研究對象是機(jī)械系統(tǒng)。仿真技術(shù)的研究對象是機(jī)械系統(tǒng)。機(jī)械系統(tǒng)可以視為是由多個相互連接，彼此能機(jī)械系統(tǒng)可以視為是由多個相互連接，彼此能夠相對運動的構(gòu)件的組合。夠相對運動的構(gòu)件的組合。結(jié)構(gòu)和機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)和機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)：特征是正常的工況下沒有相對運動結(jié)構(gòu)：特征是正常的工況下沒有相對運動機(jī)構(gòu)：特征是系統(tǒng)在運動過程中部件間存在相對運動機(jī)構(gòu)：特征是系統(tǒng)在運動過程中部件間存在相對運動在機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計中有在機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計中有3種性質(zhì)不同的分析：種性質(zhì)不同的分析：（1）機(jī)械系統(tǒng)的靜力學(xué)分析）機(jī)械系統(tǒng)的靜力學(xué)分析

7、 ：在一定條件下，機(jī)械系統(tǒng)變成一個剛性系統(tǒng)，在一定條件下，機(jī)械系統(tǒng)變成一個剛性系統(tǒng)，系統(tǒng)中的各構(gòu)件之間沒有相對運動，此時主要系統(tǒng)中的各構(gòu)件之間沒有相對運動，此時主要是分析在各種力的作用下，各構(gòu)件的受力和強(qiáng)是分析在各種力的作用下，各構(gòu)件的受力和強(qiáng)度問題度問題。（2）機(jī)械系統(tǒng)的運動學(xué)分析）機(jī)械系統(tǒng)的運動學(xué)分析主要涉及系統(tǒng)及其各構(gòu)件的運動分析，而與引起運動主要涉及系統(tǒng)及其各構(gòu)件的運動分析，而與引起運動的力無關(guān)。運動學(xué)分析中，系統(tǒng)中一個或多個構(gòu)件的的力無關(guān)。運動學(xué)分析中，系統(tǒng)中一個或多個構(gòu)件的位置或相對位置與時間的關(guān)系是規(guī)定好的，其余構(gòu)件位置或相對位置與時間的關(guān)系是規(guī)定好的，其余構(gòu)件的位置，速度和加速

8、度與時間的關(guān)系，可以通過求解的位置，速度和加速度與時間的關(guān)系，可以通過求解位置的非線性方程組和速度，加速度的非線性方程組位置的非線性方程組和速度，加速度的非線性方程組來確定。來確定。（3）機(jī)械系統(tǒng)的動力學(xué)分析）機(jī)械系統(tǒng)的動力學(xué)分析主要涉及由外力作用引起的系統(tǒng)運動分析，有兩種情主要涉及由外力作用引起的系統(tǒng)運動分析，有兩種情況：一種是確定與時間無關(guān)的力作用下系統(tǒng)的平衡位況：一種是確定與時間無關(guān)的力作用下系統(tǒng)的平衡位置。在外力作用下系統(tǒng)的運動與動力學(xué)關(guān)系式相一致，置。在外力作用下系統(tǒng)的運動與動力學(xué)關(guān)系式相一致，這些關(guān)系是通過連接系統(tǒng)構(gòu)件的運動副施加給系統(tǒng)。這些關(guān)系是通過連接系統(tǒng)構(gòu)件的運動副施加給系統(tǒng)

9、?？梢赃\用動力學(xué)方程或微分方程與代數(shù)方程的組合求可以運用動力學(xué)方程或微分方程與代數(shù)方程的組合求解，確定系統(tǒng)的運動。另一種情況是運動學(xué)分析和動解，確定系統(tǒng)的運動。另一種情況是運動學(xué)分析和動力學(xué)分析的混合形式。力學(xué)分析的混合形式。機(jī)械計算機(jī)仿真技術(shù)是機(jī)械系統(tǒng)的一種現(xiàn)代設(shè)機(jī)械計算機(jī)仿真技術(shù)是機(jī)械系統(tǒng)的一種現(xiàn)代設(shè)計分析方法，它與傳統(tǒng)的設(shè)計分析方法比較：計分析方法，它與傳統(tǒng)的設(shè)計分析方法比較：機(jī)械計算機(jī)仿真技術(shù)實現(xiàn)必須具備：機(jī)械計算機(jī)仿真技術(shù)實現(xiàn)必須具備：CADCAD圖形學(xué)、幾何圖形學(xué)、幾何造型技術(shù)以及工程數(shù)據(jù)處理技術(shù)以及計算力學(xué)等知識。造型技術(shù)以及工程數(shù)據(jù)處理技術(shù)以及計算力學(xué)等知識。 2020世紀(jì)世紀(jì)

10、6060年代，古典的剛體力學(xué)、分析力學(xué)與計算機(jī)年代，古典的剛體力學(xué)、分析力學(xué)與計算機(jī)相結(jié)合的力學(xué)分支相結(jié)合的力學(xué)分支多體系統(tǒng)動力學(xué)在社會生產(chǎn)實多體系統(tǒng)動力學(xué)在社會生產(chǎn)實際需要的推動下產(chǎn)生了。其主要任務(wù)：際需要的推動下產(chǎn)生了。其主要任務(wù)：1 1、建立系統(tǒng)運、建立系統(tǒng)運動學(xué)和動力學(xué)的數(shù)學(xué)模型，開發(fā)數(shù)學(xué)模型的軟件；動學(xué)和動力學(xué)的數(shù)學(xué)模型，開發(fā)數(shù)學(xué)模型的軟件；2 2、開發(fā)實現(xiàn)處理數(shù)學(xué)模型的計算方法，自動得到運動學(xué)開發(fā)實現(xiàn)處理數(shù)學(xué)模型的計算方法，自動得到運動學(xué)和動力學(xué)的相應(yīng)規(guī)律；和動力學(xué)的相應(yīng)規(guī)律；3 3、實現(xiàn)有效的數(shù)據(jù)處理，采用、實現(xiàn)有效的數(shù)據(jù)處理，采用動畫顯示。動畫顯示。 機(jī)械仿真技術(shù)的發(fā)展對計算機(jī)

11、硬件的依賴也是比機(jī)械仿真技術(shù)的發(fā)展對計算機(jī)硬件的依賴也是比較明顯的，例如，火星探測器的動力學(xué)及控制系較明顯的，例如，火星探測器的動力學(xué)及控制系統(tǒng)模擬在惠普工作站上進(jìn)行，統(tǒng)模擬在惠普工作站上進(jìn)行，CPU時間時間750h。機(jī)械仿真技術(shù)的核心是機(jī)械系統(tǒng)的運動學(xué)和動力機(jī)械仿真技術(shù)的核心是機(jī)械系統(tǒng)的運動學(xué)和動力學(xué)、控制理論，沒有成熟的計算機(jī)圖形技術(shù)和基學(xué)、控制理論，沒有成熟的計算機(jī)圖形技術(shù)和基于圖形的用戶界面，仿真技術(shù)也不能成熟發(fā)展，于圖形的用戶界面，仿真技術(shù)也不能成熟發(fā)展，所以仿真技術(shù)的發(fā)展與計算機(jī)輔助設(shè)計所以仿真技術(shù)的發(fā)展與計算機(jī)輔助設(shè)計CAD技術(shù)技術(shù)的成熟發(fā)展而發(fā)展的。的成熟發(fā)展而發(fā)展的。 目前有

12、目前有2020多家公司，比較有影響的有美國機(jī)械動多家公司，比較有影響的有美國機(jī)械動力學(xué)公司（力學(xué)公司（Mechanical Dynamics Inc.)Mechanical Dynamics Inc.)的的ADAMSADAMS，比，比利時的利時的LMSLMS公司的公司的DADSDADS以及德國的以及德國的SIMPACKSIMPACK。其中美國。其中美國的的ADAMSADAMS占據(jù)市場的占據(jù)市場的50%50%。 總之，機(jī)械仿真技術(shù)是許多技術(shù)的綜合。它的核心總之，機(jī)械仿真技術(shù)是許多技術(shù)的綜合。它的核心部分是多體系統(tǒng)動力學(xué)和運動學(xué)建模理論及其技術(shù)的實部分是多體系統(tǒng)動力學(xué)和運動學(xué)建模理論及其技術(shù)的實現(xiàn)

13、?，F(xiàn)。l應(yīng)用：應(yīng)用：汽車制造業(yè)、工程機(jī)械、航空航天、國防以汽車制造業(yè)、工程機(jī)械、航空航天、國防以及通用機(jī)械。及通用機(jī)械。l工程機(jī)械在高速和重載下出現(xiàn)蛇形現(xiàn)象和自己振動，工程機(jī)械在高速和重載下出現(xiàn)蛇形現(xiàn)象和自己振動，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，傳統(tǒng)設(shè)計分析方法找不到原因。由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，傳統(tǒng)設(shè)計分析方法找不到原因。l 保齡球的形狀保齡球的形狀:一家保齡球制造商采用虛擬樣機(jī)技術(shù)，一家保齡球制造商采用虛擬樣機(jī)技術(shù)，在計算機(jī)上改變球的幾何形狀及指孔分布進(jìn)行動力學(xué)在計算機(jī)上改變球的幾何形狀及指孔分布進(jìn)行動力學(xué)仿真，不僅縮短制造周期，減少成本，而且實現(xiàn)了精仿真，不僅縮短制造周期，減少成本，而且實現(xiàn)了精確達(dá)到使用者的要求。

14、確達(dá)到使用者的要求。l 虛擬樣機(jī)技術(shù)還用到法庭上。虛擬樣機(jī)技術(shù)還用到法庭上。飛機(jī)制造業(yè)對虛擬樣機(jī)的需求最為迫切。飛機(jī)制造業(yè)對虛擬樣機(jī)的需求最為迫切。 虛擬技術(shù)是一門新興技術(shù)，它有著關(guān)闊的發(fā)展前虛擬技術(shù)是一門新興技術(shù)，它有著關(guān)闊的發(fā)展前景及市場?，F(xiàn)在世界上主要汽車制造商都在使用景及市場?，F(xiàn)在世界上主要汽車制造商都在使用ADAMSADAMS數(shù)值化虛擬樣機(jī)軟件，可模擬人以運動零部件，即修數(shù)值化虛擬樣機(jī)軟件，可模擬人以運動零部件，即修改驗證懸架、輪胎、轉(zhuǎn)向器、車窗門窗、刮雨器等方改驗證懸架、輪胎、轉(zhuǎn)向器、車窗門窗、刮雨器等方案設(shè)計，甚至整車駕駛，駕駛員在各種工況下的模擬案設(shè)計，甚至整車駕駛，駕駛員在各

15、種工況下的模擬駕駛等。駕駛等。本課程的任務(wù)與目的本課程的任務(wù)與目的基礎(chǔ)：基礎(chǔ)：（1）機(jī)械）機(jī)械系統(tǒng)運動學(xué)、動力學(xué)、機(jī)械原系統(tǒng)運動學(xué)、動力學(xué)、機(jī)械原理與零件、機(jī)械設(shè)計理與零件、機(jī)械設(shè)計 （2）機(jī)械三維造型）機(jī)械三維造型該課程的主要任務(wù)與該課程的主要任務(wù)與： 通過通過ADAMS軟件了解和基本掌握機(jī)械系軟件了解和基本掌握機(jī)械系統(tǒng)仿真技術(shù)的基本理論知識、過程和方法，即統(tǒng)仿真技術(shù)的基本理論知識、過程和方法，即掌握仿真這種現(xiàn)代設(shè)計方法；掌握仿真這種現(xiàn)代設(shè)計方法； 擴(kuò)大視野，利用現(xiàn)有仿真軟件擴(kuò)大視野，利用現(xiàn)有仿真軟件ADAMS，初步具有應(yīng)用計算機(jī)仿真技術(shù)的基本理論和基初步具有應(yīng)用計算機(jī)仿真技術(shù)的基本理論和基

16、本方法解決簡單工程實際問題的素質(zhì)。本方法解決簡單工程實際問題的素質(zhì)。機(jī)械系統(tǒng)動力學(xué)自動分析軟件機(jī)械系統(tǒng)動力學(xué)自動分析軟件ADAMS (Automatic Dynamic Analysis of Mechanical system)是美國是美國MDI公司公司(Mechanical Dynamics Inc.)開發(fā)的非常指明的虛擬樣機(jī)分析軟件。開發(fā)的非常指明的虛擬樣機(jī)分析軟件。 ADAMS一方面是虛擬樣機(jī)分析的應(yīng)用軟件，用一方面是虛擬樣機(jī)分析的應(yīng)用軟件，用戶可以運用該軟件非常方便的對虛擬機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)戶可以運用該軟件非常方便的對虛擬機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行靜力學(xué)、運動學(xué)和動力學(xué)分析。另一方面，又行靜力學(xué)、運動學(xué)和

17、動力學(xué)分析。另一方面，又是虛擬樣機(jī)分析開發(fā)工具，其開放性的程序結(jié)構(gòu)是虛擬樣機(jī)分析開發(fā)工具，其開放性的程序結(jié)構(gòu)和多種接口，可以成為特殊行業(yè)用戶進(jìn)行特殊類和多種接口，可以成為特殊行業(yè)用戶進(jìn)行特殊類型虛擬樣機(jī)分析的二次開發(fā)工具平臺。型虛擬樣機(jī)分析的二次開發(fā)工具平臺。ADAMS軟件包括軟件包括3個最基本的解題程序模塊個最基本的解題程序模塊ADAMS/View（基本環(huán)境）、（基本環(huán)境）、ADAMS/solver（求解器）和（求解器）和ADAMS/Postprocessor（后處理）。另外還有一些特殊場合（后處理）。另外還有一些特殊場合應(yīng)用的附加程序模塊，例如：應(yīng)用的附加程序模塊，例如：ADAMS/Car

18、（轎車模塊）、（轎車模塊）、ADAMS/Rail（機(jī)車模塊）、（機(jī)車模塊）、ADAMS/Driver (駕駛員模駕駛員模塊）、塊）、ADAMS/Tire（輪胎模塊）、（輪胎模塊）、ADAMS/Linear（線性（線性模塊）、模塊）、ADAMS/Flex（模性柔性）（模性柔性）ADAMS/Control（控制（控制模塊）、模塊）、ADAMS/FEA（有限元模塊）、（有限元模塊）、ADAMS/Hydraulics（液壓模塊）、（液壓模塊）、ADAMS/Exchange（接（接口模塊）、口模塊）、Mechanism/Pro（與（與Pro/Engineer的接口模塊）、的接口模塊）、ADAMS/Ani

19、mation（高速動畫模塊）等。（高速動畫模塊）等。 在在3個基本程序中，個基本程序中，ADAMS/View 提供了一個直提供了一個直接面向用戶的基本操作對話環(huán)境和虛擬樣機(jī)分接面向用戶的基本操作對話環(huán)境和虛擬樣機(jī)分析的前處理功能，其中包括樣機(jī)的建模和各種析的前處理功能，其中包括樣機(jī)的建模和各種建模工具、樣機(jī)模型數(shù)據(jù)的輸入與編輯、與求建模工具、樣機(jī)模型數(shù)據(jù)的輸入與編輯、與求解器和后處理等程序的自動連接，虛擬樣機(jī)分解器和后處理等程序的自動連接，虛擬樣機(jī)分析參數(shù)的設(shè)置，各種數(shù)據(jù)的輸入與輸出，同其析參數(shù)的設(shè)置，各種數(shù)據(jù)的輸入與輸出，同其他應(yīng)用程序的接口等。他應(yīng)用程序的接口等。 是求解機(jī)械系統(tǒng)運動和動力

20、學(xué)問題的程序的求解是求解機(jī)械系統(tǒng)運動和動力學(xué)問題的程序的求解器。完成樣機(jī)分析的準(zhǔn)備工作后，器。完成樣機(jī)分析的準(zhǔn)備工作后，ADAMS/View程程序可以自動的調(diào)用序可以自動的調(diào)用ADAMS/Solver模塊，求解樣機(jī)模模塊，求解樣機(jī)模型的靜力學(xué)，運動學(xué)或動力學(xué)的問題，完成仿真分型的靜力學(xué)，運動學(xué)或動力學(xué)的問題，完成仿真分析以后再自動返回析以后再自動返回ADAMS/View操作界面。因此，操作界面。因此，一般用戶可以將一般用戶可以將ADAMS/Solver的操作視為一個的操作視為一個”黑黑匣子匣子”，只需熟悉，只需熟悉ADAMS/View的操作，即可完成的操作，即可完成建模和整個分析過程。建模和整

21、個分析過程。 后處理模塊后處理模塊ADAMS仿真分析結(jié)果的后處理，可以通過調(diào)用仿真分析結(jié)果的后處理，可以通過調(diào)用后處理模塊后處理模塊ADAMS/PostProcessor來完成。來完成。ADAMS/PostProcessor模塊具有相當(dāng)強(qiáng)的后處模塊具有相當(dāng)強(qiáng)的后處理功能，它可以回放仿真結(jié)果，也可以繪制各理功能，它可以回放仿真結(jié)果，也可以繪制各種分析曲線。除了可以直接繪制仿真結(jié)果曲線種分析曲線。除了可以直接繪制仿真結(jié)果曲線以外以外,ADAMS/PostProcessor還可以對仿真分析還可以對仿真分析曲線進(jìn)行一些數(shù)學(xué)和統(tǒng)計計算；可以輸入實驗曲線進(jìn)行一些數(shù)學(xué)和統(tǒng)計計算；可以輸入實驗數(shù)據(jù)繪制試驗曲線

22、，并同仿真結(jié)果進(jìn)行比較；數(shù)據(jù)繪制試驗曲線，并同仿真結(jié)果進(jìn)行比較；可以進(jìn)行分析結(jié)果曲線圖的各種編輯?？梢赃M(jìn)行分析結(jié)果曲線圖的各種編輯。本課將主要介紹本課將主要介紹ADAMS/View和和ADAMS/PostProcessor的操作。的操作。1 1、概念設(shè)計、概念設(shè)計在設(shè)計的初始階段，工程師需要利用設(shè)計自動化工具初在設(shè)計的初始階段，工程師需要利用設(shè)計自動化工具初進(jìn)行不同的初始設(shè)計，并在計算機(jī)上表示出模型樣進(jìn)行不同的初始設(shè)計，并在計算機(jī)上表示出模型樣機(jī)，這樣可以方便的監(jiān)測、研究與改進(jìn)。在這個階段主機(jī)，這樣可以方便的監(jiān)測、研究與改進(jìn)。在這個階段主要是建立初始的模型樣機(jī)，可以采用各種要是建立初始的模型樣

23、機(jī)，可以采用各種CADCAD軟件，利軟件，利用用ADAMS/EXCHANGEADAMS/EXCHANGE轉(zhuǎn)化，輸入到轉(zhuǎn)化，輸入到ADAMSADAMS軟件中；軟件中；也可以直接利用也可以直接利用ADAMSADAMS本身的建模工具。本身的建模工具。2 2、設(shè)計細(xì)化、設(shè)計細(xì)化3 3、設(shè)計驗證、設(shè)計驗證 在一個具體的產(chǎn)品樣機(jī)未建成前，設(shè)計檢查方在一個具體的產(chǎn)品樣機(jī)未建成前，設(shè)計檢查方案很重要，通過各種輸入，觀察其設(shè)計的一系列運案很重要，通過各種輸入，觀察其設(shè)計的一系列運動過程，以避免以后重新設(shè)計而增加成本，帶來煩動過程，以避免以后重新設(shè)計而增加成本，帶來煩惱。惱。4 4、試驗規(guī)劃、試驗規(guī)劃 一旦系統(tǒng)的

24、初始模型樣機(jī)被建成，簡單的運動特性一旦系統(tǒng)的初始模型樣機(jī)被建成，簡單的運動特性測試后，系統(tǒng)及其零部件的設(shè)計就可細(xì)化、改進(jìn)。測試后，系統(tǒng)及其零部件的設(shè)計就可細(xì)化、改進(jìn)。此時用戶可以在此時用戶可以在ADAMSADAMS中或輸入到其它中或輸入到其它CADCAD軟件中，軟件中，建立更精確的模型樣機(jī)，計算分析其工作性能。建立更精確的模型樣機(jī)，計算分析其工作性能。 設(shè)計人員為證明設(shè)計合理，需要花費很大時間進(jìn)設(shè)計人員為證明設(shè)計合理，需要花費很大時間進(jìn)行試驗驗證。行試驗驗證。ADAMS在建立物理樣機(jī)前，就可以準(zhǔn)在建立物理樣機(jī)前，就可以準(zhǔn)確地告訴用戶測試的結(jié)果和工作特性。確地告訴用戶測試的結(jié)果和工作特性。5 5

25、、工作狀態(tài)再現(xiàn)、工作狀態(tài)再現(xiàn)ADAMS同樣可進(jìn)行故障診斷。例如在產(chǎn)品售出后出同樣可進(jìn)行故障診斷。例如在產(chǎn)品售出后出現(xiàn)故障，部件失靈等現(xiàn)象時，現(xiàn)故障，部件失靈等現(xiàn)象時，ADAMS可形象化的進(jìn)可形象化的進(jìn)行故障再現(xiàn)，以判斷故障出現(xiàn)的原因。行故障再現(xiàn)，以判斷故障出現(xiàn)的原因。 礎(chǔ)礎(chǔ)一、機(jī)械系統(tǒng)的組成一、機(jī)械系統(tǒng)的組成機(jī)械系統(tǒng)是機(jī)器和機(jī)構(gòu)的總稱，它由許多機(jī)械系統(tǒng)是機(jī)器和機(jī)構(gòu)的總稱，它由許多構(gòu)件和零件組成。構(gòu)件和零件組成。零件零件是組成機(jī)器的最小單元。若將一部機(jī)器進(jìn)行拆卸，是組成機(jī)器的最小單元。若將一部機(jī)器進(jìn)行拆卸，拆到不可再拆的最小單元就是零件。從制造工藝拆到不可再拆的最小單元就是零件。從制造工藝角度看

26、，零件也是加工的最小單元。角度看，零件也是加工的最小單元。構(gòu)件構(gòu)件通常是由若干零件組成的。構(gòu)件是由若干零件通常是由若干零件組成的。構(gòu)件是由若干零件組成的一個剛性系統(tǒng)，是機(jī)械系統(tǒng)運動的最小組成的一個剛性系統(tǒng)，是機(jī)械系統(tǒng)運動的最小單元。當(dāng)然構(gòu)件也可以僅由一個零件組成。單元。當(dāng)然構(gòu)件也可以僅由一個零件組成。機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)由兩個以上具有相對運動的構(gòu)件系統(tǒng)組成的，由兩個以上具有相對運動的構(gòu)件系統(tǒng)組成的，機(jī)構(gòu)的作用在于傳遞運動或改變運動的形式。機(jī)構(gòu)的作用在于傳遞運動或改變運動的形式。機(jī)器機(jī)器由若干機(jī)構(gòu)組成的系統(tǒng)。由若干機(jī)構(gòu)組成的系統(tǒng)。將機(jī)構(gòu)和機(jī)器統(tǒng)稱為將機(jī)構(gòu)和機(jī)器統(tǒng)稱為機(jī)械系統(tǒng)或機(jī)械系統(tǒng)或樣機(jī)樣機(jī)，而機(jī)，而機(jī)械

27、系統(tǒng)或樣機(jī)是由若干個構(gòu)件通過不同的運械系統(tǒng)或樣機(jī)是由若干個構(gòu)件通過不同的運動副相互連接組成的。動副相互連接組成的。在機(jī)構(gòu)中，每一個構(gòu)件都以一定的方式與其在機(jī)構(gòu)中，每一個構(gòu)件都以一定的方式與其它構(gòu)件相互連接。相互連接的兩構(gòu)件既保持它構(gòu)件相互連接。相互連接的兩構(gòu)件既保持直接接觸，又能產(chǎn)生一定的相對運動。我們直接接觸，又能產(chǎn)生一定的相對運動。我們把兩構(gòu)件直接接觸而又能產(chǎn)生一定形式的相把兩構(gòu)件直接接觸而又能產(chǎn)生一定形式的相對運動的連接稱為對運動的連接稱為運動副運動副。二、參考機(jī)架二、參考機(jī)架在計算一個系統(tǒng)及其構(gòu)件的度和加速度時，需在計算一個系統(tǒng)及其構(gòu)件的度和加速度時，需要指定參考機(jī)架，作為速度和加速度

28、的參考坐要指定參考機(jī)架，作為速度和加速度的參考坐標(biāo)系。在機(jī)械系統(tǒng)的運動分析過程中，有兩種標(biāo)系。在機(jī)械系統(tǒng)的運動分析過程中，有兩種類型的參考機(jī)架：地面參考機(jī)架和構(gòu)件參考機(jī)類型的參考機(jī)架：地面參考機(jī)架和構(gòu)件參考機(jī)架。架。地面參考機(jī)架地面參考機(jī)架是一個單獨的牛頓慣性參考系，它固定在一個是一個單獨的牛頓慣性參考系，它固定在一個“絕對靜止絕對靜止”的空間中。通過地面參考機(jī)架建的空間中。通過地面參考機(jī)架建立機(jī)械系統(tǒng)的立機(jī)械系統(tǒng)的“絕對靜止絕對靜止”參考體系，屬于地參考體系，屬于地面框架上的任何一點的速度和加速度均為零。面框架上的任何一點的速度和加速度均為零。對于大多數(shù)問題，可以將地球視為牛頓參考機(jī)對于大多

29、數(shù)問題，可以將地球視為牛頓參考機(jī)架，雖然地球是繞著太陽旋轉(zhuǎn)而且地球還有自架，雖然地球是繞著太陽旋轉(zhuǎn)而且地球還有自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)。對于每一個剛性體都有一個參考機(jī)架，稱為構(gòu)對于每一個剛性體都有一個參考機(jī)架，稱為構(gòu)件參考機(jī)架，剛性體上的各點相對于該構(gòu)件參件參考機(jī)架，剛性體上的各點相對于該構(gòu)件參考機(jī)架是靜止的。考機(jī)架是靜止的。坐標(biāo)系可以固定在一個參考機(jī)架上，也可以相對坐標(biāo)系可以固定在一個參考機(jī)架上，也可以相對于參考機(jī)架而運動。合理地設(shè)置坐標(biāo)系可以簡化于參考機(jī)架而運動。合理地設(shè)置坐標(biāo)系可以簡化機(jī)械系統(tǒng)的運動分析。在機(jī)械系統(tǒng)的運動分析中，機(jī)械系統(tǒng)的運動分析。在機(jī)械系統(tǒng)的運動分析中，經(jīng)常使用經(jīng)常使用3種坐標(biāo)系。種坐標(biāo)

30、系。構(gòu)件參考機(jī)架構(gòu)件參考機(jī)架三、坐標(biāo)系三、坐標(biāo)系機(jī)械系統(tǒng)的坐標(biāo)系廣泛采用直角坐標(biāo)系，直角坐機(jī)械系統(tǒng)的坐標(biāo)系廣泛采用直角坐標(biāo)系，直角坐標(biāo)系由標(biāo)系由1個原點和個原點和3個相互垂直的單位坐標(biāo)矢量組個相互垂直的單位坐標(biāo)矢量組成，常用的笛卡爾坐標(biāo)系就是一個采用右手規(guī)則成，常用的笛卡爾坐標(biāo)系就是一個采用右手規(guī)則的直角坐標(biāo)系。運動學(xué)和動力學(xué)的所有矢量均可的直角坐標(biāo)系。運動學(xué)和動力學(xué)的所有矢量均可以用沿以用沿3個單位坐標(biāo)矢量的分量來表示。個單位坐標(biāo)矢量的分量來表示。1）地面坐標(biāo)系地面坐標(biāo)系。地面坐標(biāo)系又稱為靜坐標(biāo)系，。地面坐標(biāo)系又稱為靜坐標(biāo)系，是固定在地面機(jī)架上的坐標(biāo)系。在機(jī)械系統(tǒng)運是固定在地面機(jī)架上的坐標(biāo)系

31、。在機(jī)械系統(tǒng)運動分析中，所有構(gòu)件的位置、方向和速度都用動分析中，所有構(gòu)件的位置、方向和速度都用地面坐標(biāo)系表示。地面坐標(biāo)系表示。2）構(gòu)件機(jī)架坐標(biāo)系構(gòu)件機(jī)架坐標(biāo)系。構(gòu)件機(jī)架實際上是一個坐構(gòu)件機(jī)架實際上是一個坐標(biāo)系，這個坐標(biāo)系固定在構(gòu)件上隨構(gòu)件運動。每標(biāo)系，這個坐標(biāo)系固定在構(gòu)件上隨構(gòu)件運動。每個構(gòu)件都有一個構(gòu)件機(jī)架坐標(biāo)，可以通過確定構(gòu)個構(gòu)件都有一個構(gòu)件機(jī)架坐標(biāo)，可以通過確定構(gòu)件機(jī)架坐標(biāo)系在地面坐標(biāo)系的位置和方向，來確件機(jī)架坐標(biāo)系在地面坐標(biāo)系的位置和方向，來確定一個構(gòu)件的位置和方向。在軟件中，構(gòu)件機(jī)架定一個構(gòu)件的位置和方向。在軟件中，構(gòu)件機(jī)架坐標(biāo)系是構(gòu)造各種不同構(gòu)件的參考坐標(biāo)系。在工坐標(biāo)系是構(gòu)造各種不

32、同構(gòu)件的參考坐標(biāo)系。在工程中，可以將構(gòu)件機(jī)架坐標(biāo)系視為繪圖板坐標(biāo)系，程中，可以將構(gòu)件機(jī)架坐標(biāo)系視為繪圖板坐標(biāo)系，工程師在此坐標(biāo)系下繪制零件或構(gòu)件。工程師在此坐標(biāo)系下繪制零件或構(gòu)件。3）標(biāo)記坐標(biāo)系標(biāo)記坐標(biāo)系。標(biāo)記坐標(biāo)系又稱為標(biāo)記，是為。標(biāo)記坐標(biāo)系又稱為標(biāo)記，是為了簡化建模和分析在構(gòu)件上設(shè)立的輔助坐標(biāo)系，了簡化建模和分析在構(gòu)件上設(shè)立的輔助坐標(biāo)系，有兩種類型的標(biāo)記坐標(biāo)系：固定標(biāo)記和浮動標(biāo)有兩種類型的標(biāo)記坐標(biāo)系：固定標(biāo)記和浮動標(biāo)記。記。固定標(biāo)記固定在構(gòu)件上，并隨構(gòu)件運動?？梢酝ü潭?biāo)記固定在構(gòu)件上，并隨構(gòu)件運動?？梢酝ㄟ^固定標(biāo)記在構(gòu)件機(jī)架坐標(biāo)系的位置和方向，確過固定標(biāo)記在構(gòu)件機(jī)架坐標(biāo)系的位置和方向，確

33、定固定標(biāo)記坐標(biāo)的位置和方向。固定標(biāo)記可以用定固定標(biāo)記坐標(biāo)的位置和方向。固定標(biāo)記可以用來定義構(gòu)件的形狀、質(zhì)心位置、作用力和反作用來定義構(gòu)件的形狀、質(zhì)心位置、作用力和反作用力的作用點、構(gòu)件之間的連接位置等。力的作用點、構(gòu)件之間的連接位置等。浮動標(biāo)記相對于構(gòu)件運動，在機(jī)械系統(tǒng)的運動浮動標(biāo)記相對于構(gòu)件運動，在機(jī)械系統(tǒng)的運動分析過程中，有些力和約束需要使用浮動標(biāo)記分析過程中，有些力和約束需要使用浮動標(biāo)記來定位。來定位。四、機(jī)械系統(tǒng)的自由度四、機(jī)械系統(tǒng)的自由度機(jī)械系統(tǒng)的自由度表示機(jī)械系統(tǒng)中各構(gòu)件相機(jī)械系統(tǒng)的自由度表示機(jī)械系統(tǒng)中各構(gòu)件相對于地面機(jī)架所具有的獨立運動數(shù)量。對于地面機(jī)架所具有的獨立運動數(shù)量。機(jī)械系統(tǒng)的自由度與構(gòu)成機(jī)械的構(gòu)件數(shù)量、機(jī)械系統(tǒng)的自由度與構(gòu)成機(jī)械的構(gòu)件數(shù)量、運動副的類型和數(shù)量、原動機(jī)的類型和數(shù)量、運動副的類型和數(shù)量、原動機(jī)的類型和數(shù)量、以及其他約束條件有關(guān)。以及其他約束條件有關(guān)。機(jī)