精通ADAMS 2005/2007虛擬樣機(jī)技術(shù)

前言

　　隨著計算機(jī)技術(shù)的日臻成熟，在對機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行分析時，出現(xiàn)了虛擬樣機(jī)技術(shù)。虛擬樣機(jī)技術(shù)（VirtualPrototypingTechnology，又譯虛擬模型技術(shù)）是一項新生的工程技術(shù)。它采用計算機(jī)仿真與虛擬技術(shù)，在計算機(jī)上通過CAD/CAM/CAE等技術(shù)把產(chǎn)品的資料集成到一個可視化的環(huán)境中，實現(xiàn)產(chǎn)品的仿真、分析。虛擬樣機(jī)技術(shù)在設(shè)計的初級階段就可以對整個系統(tǒng)進(jìn)行完整的分析，可以觀察并試驗各組成部件的相互運動情況。使用系統(tǒng)仿真軟件可以在各種虛擬環(huán)境中真實地模擬系統(tǒng)的運動，在計算機(jī)上方便地修改設(shè)計缺陷，仿真實驗不同的設(shè)計方案，對整個系統(tǒng)不斷改進(jìn)，直至獲得最優(yōu)設(shè)計方案以后，再做出物理樣機(jī)?！　DAMS（AutomaticDynamicAnalysisofMechanicalSystem）軟件，是由美國機(jī)械動力公司（MechanicalDynamicsInc.）開發(fā)的優(yōu)秀的機(jī)械系統(tǒng)動態(tài)仿真軟件，是具有權(quán)威性和廣泛使用范圍的機(jī)械系統(tǒng)動力學(xué)分析軟件。ADAMS軟件廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車工程、鐵路車輛及裝備、工業(yè)機(jī)械、工程機(jī)械等領(lǐng)域。國外的一些著名大學(xué)也已開設(shè)了介紹ADAMS軟件的課程，將三維CAD軟件、有限元軟件和虛擬樣機(jī)軟件作為機(jī)械專業(yè)學(xué)生必須了解的工具軟件。一方面，ADAMS是機(jī)械系統(tǒng)動態(tài)仿真軟件的應(yīng)用軟件，用戶可以運用該軟件非常方便地對虛擬樣機(jī)進(jìn)行靜力學(xué)、運動學(xué)和動力學(xué)分析；另一方面，ADAMS又是機(jī)械系統(tǒng)動態(tài)仿真分析開發(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)行特殊類型機(jī)械系統(tǒng)動態(tài)仿真分析的二次開發(fā)工具。ADAMS與先進(jìn)的CAD軟件（UG，Pro/ENGINEER）和CAE軟件（ANSYS）可以通過計算機(jī)圖形交換格式文件相互交換以保持?jǐn)?shù)據(jù)的一致性。ADAMS軟件支持并行工程環(huán)境，節(jié)省大量的時間和經(jīng)費。利用ADAMS軟件建立參數(shù)化模型可以進(jìn)行設(shè)計研究、試驗設(shè)計和優(yōu)化分析，為系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化提供了一種高效開發(fā)工具?！　”緯宰钚掳娴腁DAMS2007為平臺，系統(tǒng)地介紹了ADAMS2007的各種基本功能和機(jī)械工程開發(fā)中各種常用的專業(yè)模塊。全書分為兩篇，第一篇為基礎(chǔ)知識篇，主要介紹ADAMS2007的基本功能和簡單建模與仿真實例，包括ADAMS/View基礎(chǔ)、創(chuàng)建剛體模型、約束模型構(gòu)件、施加載荷、仿真計算與結(jié)果處理、創(chuàng)建柔性體、參數(shù)化設(shè)計與優(yōu)化分析、宏應(yīng)用與自定義界面等；第二篇為專業(yè)模塊篇，主要介紹了ADAMS的7大專業(yè)模塊，內(nèi)容包括ADAMS/View和ADAMS/Car控制仿真分析、ADAMS/Rail鐵道機(jī)車基礎(chǔ)及分析與設(shè)置、ADAMS/Insight試驗優(yōu)化設(shè)計、ADAMS/Hydraulics液壓傳動分析、ADAMS/Vibration振動仿真分析、汽車整車系統(tǒng)仿真分析、ADAMS/Engine發(fā)動機(jī)仿真分析?！　∮捎贏DAMS屬于較難掌握的高端CAE軟件，所以編者專門隨書配備了多媒體學(xué)習(xí)光盤，包括全書實例源文件和所有實例的操作過程動畫文件，可以幫助讀者更加形象直觀地學(xué)習(xí)本書內(nèi)容?！　”緯扇S書屋工作室策劃，主要由裝甲兵工程學(xué)院的陳德民博士后和北京交通大學(xué)的槐創(chuàng)鋒博士、張克濤博士編寫，同時參加編寫和整理工作的還有胡仁喜、王義發(fā)、谷德橋、張俊生、陽平華、周冰、董偉、王兵學(xué)、王淵峰、鄭長松、王敏、王艷池、李瑞、周廣芬、李鵬、陳麗芹、王玉秋、李世強、王佩楷、袁濤、王培合、劉昌麗、康士廷、熊慧、張日晶、路純紅等?！　∮捎诰幷邥r間和水平有限，本書難免存在不妥之處，竭誠歡迎廣大讀者發(fā)郵件到編者信箱win760520@126.com對本書提出批評和建議，以便做進(jìn)一步的修改和補充。

內(nèi)容概要

本書以最新版的ADAMS 2007為平臺，系統(tǒng)地介紹了ADAMS 2007的各種基本功能和機(jī)械工程開發(fā)中各種常用的專業(yè)模塊。全書分為兩篇，第一篇為基礎(chǔ)知識篇，主要介紹ADAMS 2007的基本功能和簡單建模與仿真實例，包括ADAMS/View基礎(chǔ)、創(chuàng)建剛體模型、約束模型構(gòu)件、施加載荷、仿真計算與結(jié)果處理、創(chuàng)建柔性體、參數(shù)化設(shè)計與優(yōu)化分析、宏應(yīng)用與自定義界面等；第二篇為專業(yè)模塊篇，主要介紹了ADAMS的7大專業(yè)模塊，內(nèi)容包括ADAMS/View和ADAMS/Car控制仿真分析、ADAMS/Rail鐵道機(jī)車基礎(chǔ)及分析與設(shè)置、ADAMS/Insight試驗優(yōu)化設(shè)計、ADAMS/Hydraulics液壓傳動分析、ADAMS/Vibration振動仿真分析、汽車整車系統(tǒng)仿真分析、ADAMS/Engine發(fā)動機(jī)仿真分析。     由于ADAMS 2007不再包含ADAMS/Rail模塊，為兼顧不同用戶的需求，在使用ADAMS/Rail模塊時，采用ADAMS 2005版本。     本書適用于大中專院校相關(guān)專業(yè)學(xué)生作為自學(xué)輔導(dǎo)教材，也適用于機(jī)械設(shè)計、汽車設(shè)計、航天設(shè)計等相關(guān)科研院所研究人員作為科研參考資料。

書籍目錄

第一篇 基礎(chǔ)知識篇 　第1章 ADAMS/View基礎(chǔ)  　　1.1 計算機(jī)輔助工程（CAE）概述  　　　1.1.1 計算機(jī)輔助分析技術(shù)  　　　1.1.2 虛擬樣機(jī)技術(shù)  　　　1.1.3 ADAMS軟件及其特點  　　1.2 ADAMS/View界面  　　　1.2.1 啟動ADAMS/View  　　　1.2.2 ADAMS/View操作界面  　　　1.2.3 界面上的快捷鍵  　　　1.2.4 設(shè)置ADAMS/View的工作路徑  　　1.3 建模環(huán)境設(shè)置  　　　1.3.1 設(shè)置坐標(biāo)系  　　　1.3.2 設(shè)置單位  　　　1.3.3 設(shè)置重力加速度  　　　1.3.4 設(shè)置圖標(biāo)  　　　1.3.5 設(shè)置顏色  　　　1.3.6 設(shè)置圖形區(qū)的背景色  　　　1.3.7 設(shè)置燈光  　　　1.3.8 設(shè)置工作柵格  　　　1.3.9 設(shè)置字體  　　　1.3.10 設(shè)置名稱  　　1.4 ADAMS/View中的常用窗口  　　1.5 本章小結(jié)  　第2章 創(chuàng)建剛體模型  　　2.1 幾何建模  　　　2.1.1 創(chuàng)建基本幾何體  　　　2.1.2 創(chuàng)建實體幾何模型  　　　2.1.3 創(chuàng)建附加特征  　　　2.1.4 布爾運算  　　2.2 數(shù)據(jù)交換  　　　2.2.1 輸入CAD模型  　　　2.2.2 實例：連桿機(jī)構(gòu)模型數(shù)據(jù)輸入  　　2.3 修改剛體構(gòu)件屬性  　　　2.3.1 屬性編輯方法  　　　2.3.2 名稱和方位修改  　　　2.3.3 初始方位修改  　　　2.3.4 初始速度修改  　　　2.3.5 外觀修改  　　　2.3.6 構(gòu)件的材料信息修改  　　2.4 實例：空間曲柄滑塊機(jī)構(gòu)  　　2.5 本章小結(jié)  　第3章 約束模型構(gòu)件  　　3.1 約束與自由度  　　　3.1.1 約束類型  　　　3.1.2 自由度  　　3.2 約束工具  　　3.3 常用約束  　　3.4 基本約束  　　3.5 高副約束  　　3.6 定義機(jī)構(gòu)的運動  　　　3.6.1 機(jī)構(gòu)運動類型  　　　3.6.2 創(chuàng)建約束連接運動  　　　3.6.3 創(chuàng)建約束點運動  　　3.7 實例  　　　3.7.1 創(chuàng)建轉(zhuǎn)動副  　　　3.7.2 創(chuàng)建移動副  　　　3.7.3 創(chuàng)建球鉸副  　　　3.7.4 創(chuàng)建胡克副  　　　3.7.5 創(chuàng)建齒輪副  　　　3.7.6 創(chuàng)建凸輪  　　　3.7.7 創(chuàng)建驅(qū)動  　　3.8 本章小結(jié)  　第4章 施加載荷  　　4.1 基本概念  　　　4.1.1 力的定義  　　　4.1.2 創(chuàng)建施加力  　　4.2 作用力  　　　4.2.1 ADAMS/View中作用力的類型  　　　4.2.2 創(chuàng)建單分量力或力矩  　　　4.2.3 創(chuàng)建多分量力和多分量力矩  　　4.3 柔性連接  　　　4.3.1 拉壓彈簧阻尼器  　　　4.3.2 扭轉(zhuǎn)彈簧阻尼器  　　　4.3.3 線性襯套  　　　4.3.4 無質(zhì)量梁  　　　4.3.5 力場  　　4.4 接觸力  　　　4.4.1 基本概念  　　　4.4.2 實例：球-球碰撞  　　4.5 摩擦力  　　4.6 重力  　　4.7 實例：凸輪機(jī)構(gòu)  　　　4.7.1 運行ADAMS  　　　4.7.2 建立凸輪部件  　　　4.7.3 建立轉(zhuǎn)動副  　　　4.7.4 建立其他部件  　　　4.7.5 建立平動副  　　　4.7.6 添加線-線約束  　　　4.7.7 添加運動約束  　　　4.7.8 驗證模型  　　　4.7.9 建立測量  　　　4.7.10 運行仿真  　　4.8 本章小結(jié)  　第5章 仿真計算與結(jié)果處理　第6章 創(chuàng)建柔性體　第7章 參數(shù)化設(shè)計與優(yōu)化分析　第8章 宏應(yīng)用與自定義界面第二篇 專業(yè)模塊篇 　第9章 ADAMS/View和ADAMS/Controls控制仿真分析　第10章 ADAMS/Rail鐵道機(jī)車基礎(chǔ)　第11章 ADAMS/Rail分析與設(shè)置　第12章 ADAMS/Hydraulics液壓傳動分析　第13章 ADAMS/Vibration振動仿真分析　第14章 ADAMS/Insight試驗優(yōu)化設(shè)計　第15章 汽車整車系統(tǒng)仿真分析　第16章 ADAMS/Engine發(fā)動機(jī)仿真分析

章節(jié)摘錄

　　CAD／CAM／CAE（簡稱3C）是以計算機(jī)作為主要技術(shù)手段，處理各種數(shù)字信息與圖形信息，輔助完成產(chǎn)品設(shè)計、分析模擬和評價及產(chǎn)品制造中的各項活動?！　AD（計算機(jī)輔助設(shè)計），是指利用計算機(jī)的高速計算能力和模擬顯示圖形的能力，用各自的專業(yè)知識對產(chǎn)品進(jìn)行繪圖、分析計算和編寫技術(shù)文件等設(shè)計活動的總稱。它是一種人機(jī)結(jié)合，使兩者各盡所長，以利于獲得最優(yōu)設(shè)計結(jié)果，縮短設(shè)計周期的新型設(shè)計方法?！　AM（計算機(jī)輔助制造）是指利用計算機(jī)對制造過程進(jìn)行設(shè)計、管理和控制，包括工藝過程設(shè)計、數(shù)控編程、機(jī)器人編程等內(nèi)容。CAM系統(tǒng)一般具有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和過程自動化兩方面的功能?！　AE（計算機(jī)輔助工程，ComputerAidedEngineering）是一個很廣的概念，從字面上講它可以包括工程和制造業(yè)信息化的所有方面，但是傳統(tǒng)的CAE主要是指用計算機(jī)對工程和產(chǎn)品的運行性能與安全可靠性分析，對其未來的狀態(tài)和運行狀態(tài)進(jìn)行模擬以及早地發(fā)現(xiàn)設(shè)計計算中的缺陷，并證實未來工程、產(chǎn)品功能和性能的可用性和可靠性。準(zhǔn)確地說，CAE是指工程設(shè)計中的分析計算與分析仿真，具體包括工程數(shù)值分析、結(jié)構(gòu)與過程優(yōu)化設(shè)計、強度與壽命評估、運動／動力學(xué)仿真。工程數(shù)值分析用來分析確定產(chǎn)品的性能：結(jié)構(gòu)與過程優(yōu)化設(shè)計用來保證在設(shè)計產(chǎn)品功能、工藝過程時，使產(chǎn)品性能、工藝過程達(dá)到最優(yōu)：結(jié)構(gòu)強度與壽命評估用來評估產(chǎn)品的精度設(shè)計是否可行，可靠性及使用壽命如何；運動／動力學(xué)仿真用來對CAD建模完成的虛擬樣機(jī)進(jìn)行運動學(xué)仿真和動力學(xué)仿真。從過程化、實用化技術(shù)發(fā)展的角度看，CAE的核心技術(shù)為有限元技術(shù)與虛擬樣機(jī)的運動／動力學(xué)仿真技術(shù)。CA衛(wèi)的具體功能有以下幾個方面。

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