图书简介

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图书简介

者：葛正浩 等编著丛书名： ADAMS 2007虚拟样机技术

出版日期：2010年1月

书号：978-7-122-07145-3

开本：16

装帧：平

版次：1版1次

页数：253页

内容简介

本书根据机械系统动态仿真与设计和创新设计的需求，结合大量实例，从ADAMS的基础知识入手，介绍虚拟样机的基本概念、ADAMS软件的主要功能和操作技巧。通过对ADAMS理论基础、使用方法的详细讲解，系统地讲述机械系统仿真模型的建立和分析过程。本书每个实例都有详细的操作步骤，图文并茂，可引导读者熟练掌握用ADAMS对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析的方法和技巧，所有实例均配有结果文件和操作过程视频文件，非常方便实用。

本书可以作为高等工科院校机械类、近机类专业本科生和研究生学习虚拟样机技术的教材，以及机械原理、机械设计等课程的辅助教材，也可以作为ADAMS软件的培训与自学教材，亦可供学生进行机械课程设计、毕业设计以及工程技术人员从事机械设计时参考。

前 言

机械系统动力学自动分析软件ADAMS（Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems）是美国MDI（Mechanical Dynamics Inc.）公司开发的虚拟样机分析软件。用户可以运用该软件非常方便地对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析。它可以帮助设计人员在设计早期阶段通过虚拟样机，在系统水平上真实地预测机械结构的工作性能，实现系统的最优设计。

一方面，用户使用ADAMS软件，可以自动生成包括机-电-液一体化在内的、任意复杂系统的多体动力学数字化虚拟样机模型，能为用户提供从产品概念设计、方案论证、详细设计，到产品方案修改、优化、试验规划，甚至故障诊断各阶段全方位、高精度的仿真计算分析结果，从而达到缩短产品开发周期、降低开发成本、提高产品质量及竞争力的目的。

另一方面，ADAMS又是虚拟样机分析开发工具，其开放性的程序结构和多种接口，可以成为特殊行业用户进行特殊类型虚拟样机分析的二次开发工具平台。

基本的ADAMS配置方案包括交互式图形环境Adams/View和求解器Adams/Solver。Adams/Solver自动形成机械系统模型的动力学方程，并提供静力学、运动学和动力学的解算结果。Adams/View采用分层方式完成建模工作。物理系统由一组构件通过机械运动副连接在一起，弹簧或运动激励可作用于运动副，任意类型的力均可作用于构件之间或单个构件上，由此组成机械系统。仿真结果采用形象直观的方式描述系统的动力学性能，并将分析结果进行形象化输出。

本书根据机械系统动态仿真与设计和创新设计的需求，结合大量实例，从ADAMS的基础知识入手，介绍虚拟样机的基本概念、ADAMS软件的主要功能和操作技巧。通过对ADAMS理论基础、使用方法的详细讲解，系统地描述机械系统仿真模型的建立和分析过程。每个实例都有详细的操作步骤，图文并茂，可引导读者熟练掌握用ADAMS对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析的方法和技巧，所有实例均配有结果文件和操作过程视频文件，非常方便实用。

本书可以作为高等工科院校机械类、近机类专业本科生和研究生学习虚拟样机技术的教材，以及机械原理、机械设计等课程的辅助教材，也可以作为ADAMS软件的培训与自学教材，亦可供学生进行机械课程设计、毕业设计以及工程技术人员从事机械设计时参考。

本书第1、2、10、11章由陕西科技大学葛正浩负责编写，第3、4章由梁金生负责编写，第5章由李竞洋负责编写，第6、7、8章由杨芙莲负责编写，第9章由苏鹏刚负责编写。参加编写工作的还有朱皥、蒋萌等。

目 录

第1章 虚拟样机技术概论 1

1.1 机械产品设计的主要过程 1

1.2 虚拟样机技术的基本概念 2

1.3 虚拟样机技术的应用及其特点 3

1.3.1 虚拟样机技术的应用 3

1.3.2 虚拟样机技术的特点 3

1.4 虚拟样机技术应用软件与ADAMS软件简介 4

1.4.1 虚拟样机技术应用软件简介 4

1.4.2 ADAMS软件简介 4

1.5 多刚体系统动力学简介 8

1.5.1 ADAMS多刚体系统的组成 8

1.5.2 ADAMS多刚体系统的坐标系统 8

1.5.3 ADAMS多刚体系统的自由度 8

1.5.4 ADAMS多刚体系统动力学方程的建立 9

第2章 ADAMS的界面及其基本功能 12

2.1 ADAMS软件的构成 12

2.1.1 核心模块 12

2.1.2 附加程序模块 13

2.2 Adams/View的界面 14

2.2.1 Adams/View的欢迎和设置对话框 14

2.2.2 Adams/View的界面 15

2.3 文件操作 17

2.3.1 主工具箱方式 17

2.3.2 菜单命令方式 18

2.3.3 快捷工具栏方式 19

2.3.4 命令窗口方式 19

2.4 界面设置 21

2.4.1 设置工作屏幕区背景色 21

2.4.2 设置坐标系 22

2.4.3 设置屏幕栅格 23

2.5 视图窗口设置 24

2.5.1 设置视图窗口的布置方式 24

2.5.2 设置视图窗口的视图方向 25

2.5.3 移动和旋转视图 26

2.5.4 缩放视图 27

2.6 显示方式设置 28

2.6.1 设置模型的显示方式 28

2.6.2 设置多个零件和模型的显示方式 29

2.6.3 设置图标 29

2.6.4 设置名称 30

2.6.5 设置字体 30

2.7 信息管理 31

2.7.1 信息的类型 31

2.7.2 设置信息窗口 32

2.8 应用ADAMS软件进行虚拟样机设计的基本过程 32

第3章 虚拟样机的几何建模 34

3.1 几何建模工具 34

3.2 绘制基本几何形体 35

3.2.1 绘制点 35

3.2.2 绘制连体坐标系（Marker点） 36

3.2.3 绘制多义线 37

3.2.4 绘制圆弧 38

3.2.5 绘制样条曲线 38

3.3 几何建模 39

3.3.1 基本几何形体的建模 39

3.3.2 复杂几何形体的建模 46

3.3.3 给几何形体添加特征 47

3.4 修改几何模型 50

3.4.1 拖动热点 50

3.4.2 利用修改对话框 51

3.4.3 编辑位置表 52

3.5 修改构件特征 53

3.5.1 “实体修改”对话框 53

3.5.2 实体外观的修改 54

3.5.3 实体名称和位置的修改 55

3.5.4 实体质量属性的修改 56

3.5.5 实体初始方位的修改 59

3.5.6 实体初始速度的修改 60

3.5.7 将实体修改为固定件 61

3.6 实例 61

3.6.1 启动Adams/View并进行设置 62

3.6.2 几何建模 63

第4章 给模型添加约束 70

4.1 约束类型 70

4.2 约束工具 70

4.3 常用运动副 72

4.3.1 常用运动副的基本情况 72

4.3.2 定义运动副 73

4.3.3 修改运动副 74

4.3.4 定义齿轮副和关联副 76

4.4 指定约束 78

4.5 凸轮机构 80

4.5.1 创建凸轮机构 80

4.5.2 设置和修改凸轮机构 80

4.6 定义机构的运动 83

4.6.1 运动的类型和大小 83

4.6.2 在运动副上添加运动 83

4.6.3 在构件的两点之间添加运动 85

4.7 实例 87

4.7.1 添加约束 87

4.7.2 添加运动 90

第5章 施加载荷 91

5.1 基本概念 91

5.1.1 定义力的大小和方向 91

5.1.2 调用施加力工具 92

5.1.3 作用力 92

5.2 施加作用力 93

5.2.1 创建单分量力或力矩 93

5.2.2 施加组合力 94

5.3 柔性连接 95

5.3.1 线性弹簧阻尼器 95

5.3.2 扭转弹簧阻尼器 97

5.3.3 线性衬套 98

5.3.4 施加无质量梁 99

5.3.5 力场 100

5.4 接触力 101

5.5 实例 102

5.5.1 建立模型几何外形 102

5.5.2 添加约束 104

5.5.3 添加驱动 105

5.5.4 求凸轮轮廓曲线 106

5.5.5 测量接触力 107

5.5.6 替换Curve_Curve约束 108

5.5.7 添加弹簧 109

5.5.8 保存模型 110

第6章 ADAMS虚拟样机建模的相关技术 111

6.1 储存和获得数据 111

6.1.1 数据单元类型 111

6.1.2 数组单元 112

6.1.3 曲线数据单元 112

6.1.4 样条数据单元 113

6.1.5 矩阵单元 115

6.1.6 字符串数据单元 117

6.2 用系统单元建立方程 117

6.3 编辑样机模型 118

6.3.1 选择对象 118

6.3.2 使用表格编辑器编辑对象 118

6.3.3 修改、复制、删除和重命名对象 119

6.3.4 移动和旋转对象 120

6.3.5 对象的无效处理 121

6.3.6 建立子系统 121

6.3.7 设置对象外形和颜色 122

6.3.8 亮化对象 122

6.4 管理数据库 122

6.4.1 数据库浏览器 122

6.4.2 样机模型的操作 125

6.4.3 了解样机的有关信息 126

6.4.4 数据库信息窗口操作 127

6.5 使用Adams/View的log文件 128

6.6 实例 130

第7章 样机仿真分析的调试及结果后处理 133

7.1 Adams/PostProcessor介绍 133

7.1.1 Adams/PostProcessor的分析功能 134

7.1.2 Adams/PostProcessor窗口 134

7.1.3 工具栏 135

7.2 设置仿真分析输出 137

7.2.1 仿真分析输出 137

7.2.2 使用测量功能 138

7.2.3 设置输出要求 140

7.3 检验样机模型 141

7.4 样机仿真分析和试验 142

7.4.1 仿真分析和试验工具 142

7.4.2 交互式仿真分析和试验 143

7.4.3 按剧本进行仿真分析和试验 144

7.4.4 管理仿真结果 145

7.5 仿真分析控制参数的设置 146

7.5.1 进入设置对话框 146

7.5.2 进行仿真求解设置的建议 146

7.6 调试样机 147

7.6.1 仿真开始之前的样机调试 147

7.6.2 在交互式仿真过程中调试样机 147

7.7 绘制仿真结果的曲线图 149

7.7.1 由仿真结果绘制曲线图的类型 149

7.7.2 曲线图的绘制 149

7.7.3 曲线图上的数学计算 151

7.8 产生仿真结果的动画AVI文件 153

7.8.1 动画类型 153

7.8.2 加载动画 154

7.8.3 动画演示 154

7.8.4 时域动画的控制 155

7.8.5 记录动画 156

7.9 曲线图的处理 157

7.9.1 曲线数据滤波 157

7.9.2 快速傅立叶变换 158

7.9.3 生成伯德图 158

7.10 实例 159

7.10.1 运动仿真 159

7.10.2 仿真结果后处理 160

7.10.3 修改曲线图 162

7.10.4 添加动画 163

7.10.5 保存文件 164

第8章 虚拟样机建模与仿真分析实例 165

8.1 凸轮机构建模与仿真分析 165

8.1.1 运行ADAMS 165

8.1.2 创建凸轮机构模型并添加约束 166

8.1.3 验证模型 171

8.1.4 建立测量 172

8.1.5 运行仿真 173

8.1.6 保存文档 175

8.2 四连杆机构建模与仿真分析 175

8.2.1 运行ADAMS 175

8.2.2 建立连杆模型并添加约束 176

8.2.3 验证模型 178

8.2.4 运行仿真 178

8.2.5 建立测量 179

8.2.6 保存文档 181

8.3 曲柄滑块机构建模与仿真分析 181

8.3.1 运行ADAMS 181

8.3.2 建立连杆模型并添加约束 181

8.3.3 验证模型 183

8.3.4 运行仿真 184

8.3.5 建立测量 184

8.3.6 保存文档 186

第9章 参数化建模分析及优化设计 187

9.1 ADAMS参数化建模与参数化分析简介 187

9.1.1 ADAMS参数化建模简介 187

9.1.2 ADAMS参数化分析简介 188

9.2 设计函数 190

9.2.1 数学函数 190

9.2.2 位置/方向函数 191

9.2.3 建模函数 192

9.2.4 矩阵/数组函数 193

9.2.5 字符串函数 195

9.2.6 数据库函数 196

9.2.7 GUI 函数组 196

9.2.8 系统函数组 197

9.3 运行函数 197

9.3.1 位移函数 197

9.3.2 速度函数 198

9.3.3 加速度函数 198

9.3.4 接触函数 199

9.3.5 样条差值函数 199

9.3.6 约束力函数 199

9.3.7 合力函数 199

9.3.8 数学函数 200

9.3.9 数据单元 200

9.4 参数化建模 200

9.4.1 参数化建模简介 200

9.4.2 参数化表达式 201

9.4.3 参数化坐标点 202

9.4.4 运动参数化 203

9.5 参数化分析准备及运行 205

9.6 设计研究分析 210

9.7 Adams/Insight的优化分析与设计 213

9.8 实例 215

9.8.1 参数化曲柄滑块机构 215

9.8.2 产生测量 219

9.8.3 参数化机构的仿真分析 220

9.8.4 进行设计研究 221

9.8.5 保存文件 224

第10章 Mechanism/Pro模块 225

10.1 概述 225

10.2 安装Mechanism/Pro模块 225

10.3 Mechanism/Pro模块的使用 229

10.3.1 单位转换 229

10.3.2 创建刚体 230

10.3.3 把模型导入ADAMS 231

10.4 实例 231

第11章 虚拟样机设计综合实例 233

11.1 设计任务 233

11.2 三维模型的导入 234

11.3 仿真模型的创建 238

11.3.1 完整样机模型的创建 238

11.3.2 虚拟样机的定义 242

11.4 仿真与验证模型 246

11.5 分析结果 249

11.5.1 分析1 249

11.5.2 分析2 250

参考文献 253