机械系统动力学分析及ADAMS应用教程PDF电子书下载

目录 1

第1章 绪论 1

1.1 虚拟产品开发与虚拟样机技术 1

1.1.1 虚拟产品开发技术 1

1.1.2 虚拟样机技术 5

1.2 数字化功能样机及机械系统动力学分析与仿真 8

1.2.1 功能虚拟样机 8

1.2.2 数字化功能样机 11

1.2.3 机械系统动力学分析与仿真 12

1.2.4 数字化功能样机软件系统 14

1.3 机械系统动力学分析与仿真的发展方向及前沿 16

第2章 多体系统动力学基本理论 21

2.1 多体系统动力学研究状况 21

2.1.1 多体系统动力学研究的发展 21

2.1.2 多体系统动力学研究活动 24

2.1.3 多体系统动力学研究现状 25

2.2 多刚体系统动力学建模 30

2.2.1 多体系统动力学基本概念 30

2.2.2 计算多体系统动力学建模与求解一般过程 32

2.2.3 多刚体系统运动学 33

2.2.4 多刚体系统动力学 43

2.2.5 计算多刚体系统动力学自动建模 53

2.3 多柔体系统动力学建模 56

2.3.1 柔性体上点的位置向量、速度和加速度 56

2.3.2 多柔体系统动力学方程的建立 57

2.4 多体系统动力学方程的求解 62

2.4.1 非线性代数方程组求解 63

2.4.2 微分代数方程组求解 64

2.5 多体系统动力学中的刚性（Stiff）问题 71

2.5.1 微分方程刚性（Stiff）问题 71

2.5.2 多体系统动力学中Stiff问题 74

3.1 ADAMS软件概述 76

第3章 ADAMS软件简介 76

3.2.1 用户界面模块（ADAMS/View） 78

3.2 ADAMS软件基本模块 78

3.2.2 求解器模块（ADAMS/Solver） 79

3.2.3 后处理模块（ADAMS/PostProcessor） 79

3.3 ADAMS软件扩展模块 81

3.3.1 液压系统模块（ADAMS/Hydraulics） 81

3.3.2 振动分析模块（ADAMS/Vibration） 81

3.3.3 线性化分析模块（ADAMS/Linear） 82

3.3.4 高速动画模块（ADAMS/Animation） 82

3.3.5 试验设计与分析模块（ADAMS/Insight） 83

3.3.6 耐久性分析模块（ADAMS/Durability） 83

3.3.7 数字化装配回放模块（ADAMS/DMU Replay） 84

3.4 ADAMS软件接口模块 84

3.4.1 柔性分析模块（ADAMS/Flex） 84

3.4.4 CATIA专业接口模块（CAT/ADAMS） 85

3.4.2 控制模块（ADAMS/Controls） 85

3.4.3 图形接口模块（ADAMS/Exchange） 85

3.4.5 Pro/E接口模块（Mechanical/Pro） 86

3.5 ADAMS软件专用领域模块 86

3.5.1 轿车模块（ADAMS/Car） 86

3.5.2 悬架设计软件包（Suspension Design） 86

3.5.3 概念化悬架模块（CSM） 87

3.5.4 驾驶员模块（ADAMS/Driver） 87

3.5.5 动力传动系统模块（ADAMS/Driveline） 87

3.5.6 轮胎模块（ADAMS/Tire） 88

3.5.7 柔性环轮胎模块（FTire Module） 88

3.5.8 柔性体生成器模块（ADAMS/FBG） 88

3.5.9 经验动力学模型（EDM） 89

3.5.10 发动机设计模块（ADAMS/Engine） 89

3.5.13 附件驱动模块（Accessory Drive Module） 90

3.5.12 正时链模块（ADAMS/Engine Chain） 90

3.5.11 配气机构模块（ADAMS/Engine Valvetrain） 90

3.5.14 铁路车辆模块（ADAMS/Rail） 91

3.5.15 FORD汽车公司专用汽车模块（ADAMS/Pre，现名Chassis） 91

3.6 ADAMS软件工具箱 91

3.6.1 软件开发工具包（ADAMS/SDK） 91

3.6.2 虚拟试验工具箱（Virtual Test Lab） 92

3.6.3 虚拟试验模态分析工具箱（Virtual Experiment Modal Analysis） 92

3.6.4 钢板弹簧工具箱（Leafspring Toolkit） 93

3.6.5 飞机起落架工具箱（ADAMS/Landing Gear） 93

3.6.6 履带／轮胎式车辆工具箱（Tracked/Wheeled Vehicle） 93

3.6.7 齿轮传动工具箱（ADAMS/Gear Tool） 94

第4章 ADAMS软件基本算法 95

4.1 ADAMS建模基础 95

4.1.1 参考标架 95

4.1.2 坐标系的选择 95

4.2.1 ADAMS运动学方程 96

4.2 ADAMS运动学分析 96

4.2.2 ADAMS运动学方程的求解算法 97

4.3 ADAMS动力学分析 98

4.3.1 ADAMS动力学方程 98

4.3.2 初始条件分析 103

4.3.3 ADAMS动力学方程的求解 104

4.4 ADAMS静力学及线性化分析 105

4.4.1 静力学分析 105

4.4.2 线性化分析 106

4.5 ADAMS求解器算法介绍 106

4.5.1 ADAMS数值算法简介 106

4.5.2 动力学求解算法介绍 107

4.5.3 动力学求解算法特性比较 108

4.5.4 刚性问题求解算法选择 110

5.1.1 建模和仿真的步骤 112

5.1 ADAMS/View简介 112

第5章 ADAMS/View 112

5.1.2 创建模型 113

5.1.3 测试并验证模型 114

5.1.4 优化模型 115

5.1.5 用户化和宏功能 116

5.1.6 启动ADAMS/View 116

5.1.7 定义建模环境 119

5.2 几何建模工具 123

5.2.1 建模工具调用的两种方式 123

5.2.2 基本几何形状的绘制 124

5.2.3 简单形体的建模 125

5.2.4 复杂形体的建模 126

5.2.5 几何形体的修改 127

5.2.6 Body特件的修改 128

5.3.1 约束简介 132

5.3 约束建模 132

5.3.2 创建约束 133

5.3.3 定义驱动 135

5.3.4 约束建模时需要注意的几点 138

5.4 施加外力 139

5.4.1 基本概念 139

5.4.2 作用力 140

5.4.3 柔性连接 143

5.5 仿真分析 147

5.5.1 设置仿真分析输出 148

5.5.2 模型检查 152

5.5.3 样机调试 152

5.5.4 样机仿真分析和试验 155

5.5.5 仿真过程中参数的设置 159

5.5.6 仿真结果的保存和删除 161

5.6 ADAMS/View应用实例 161

5.6.1 几何建摸 161

5.6.2 添加约束 170

5.6.3 添加运动和力 173

5.6.4 仿真分析 175

第6章 ADAMS模型语言及仿真控制语言 177

6.1 ADAMS的主要文件介绍 177

6.2 ADAMS/Solver模型语言（ADAMS DATA Language） 178

6.2.1 ADAMS/Solver模型语言的分类及其语法介绍 178

6.2.2 模型文件的开头与结尾 181

6.2.3 惯性单元 181

6.2.4 几何单元 182

6.2.5 约束单元 186

6.2.6 力元 188

6.2.7 系统模型单元 191

6.2.8 轮胎单元 193

6.2.9 数据单元 195

6.2.10 分析参数单元 196

6.2.11 输出单元 198

6.3 ADAMS/Solver命令及仿真控制文件 200

6.3.1 ADAMS/Solver命令结构及分类 200

6.3.2 创建ADAMS/Solver仿真控制文件 206

第7章 ADAMS/PostProcessor使用方法 209

7.1 ADAMS/PostProcessor简介 209

7.1.1 ADAMS/PostProcessor的用途 209

7.1.2 ADAMS/PostProcessor的启动与退出 210

7.1.3 ADAMS/PostProcessor窗口介绍 210

7.2 ADAMS/PostProcessor基本操作 211

7.2.1 创建任务和添加数据 212

7.2.2 工具栏的使用 213

7.2.3 窗口模式的设置 216

7.2.4 ADAMS/PostProcessor的页面管理 216

7.3 ADAMS/PostProcessor输出仿真结果的动画 216

7.3.2 加载动画 217

7.3.1 动画类型 217

7.3.3 动画演示 218

7.3.4 时域动画的控制 218

7.3.5 频域动画的控制 220

7.3.6 记录动画 221

7.4 ADAMS/PostProcessor绘制仿真结果的曲线图 221

7.4.1 由仿真结果绘制曲线图的类型 222

7.4.2 曲线图的建立 222

7.4.3 曲线图上的数学计算 224

7.5 曲线图的处理 226

7.5.1 曲线数据滤波 226

7.5.2 快速傅立叶变换 227

7.5.3 生成伯德图 228

7.6 ADAMS/PostProcessor的应用实例 228

7.6.1 动力学模型的建立和仿真分析 229

7.6.2 采用ADAMS/PostProcessor建立和设置曲线图 230

7.6.3 采用ADAMS/PostProcessor对曲线图进行操作 232

第8章 ADAMS/View函数及ADAMS/Solver函数 233

8.1 ADAMS/View函数及ADAMS/Solver函数的类型及建立 233

8.1.1 建立表达式模式下的函数 233

8.1.2 建立运行模式下的函数 234

8.2 ADAMS/View设计函数 234

8.2.1 数学函数 234

8.2.2 位置／方向函数 236

8.2.3 建模函数 237

8.2.4 矩阵／数组函数 238

8.2.5 字符串函数 241

8.2.6 数据库函数 242

8.2.7 GUI函数 243

8.2.8 系统函数 243

8.3 ADAMS/View运行函数及ADAMS/Solver函数 244

8.3.1 位移函数 244

8.3.2 速度函数 245

8.3.4 接触函数 246

8.3.3 加速度函数 246

8.3.5 样条差值函数 247

8.3.6 约束力函数 247

8.3.7 合力函数 248

8.3.8 数学函数 248

8.3.9 数据单元 249

8.4 函数应用实例 249

8.4.1 定义不同形式的驱动约束 249

8.4.2 定义和调用系统状态变量 252

8.4.3 度量或请求的定义和调用 254

第9章 ADAMS用户子程序 255

9.1 ADAMS用户子程序简介 255

9.1.1 用户子程序的种类 255

9.1.2 子程序的使用 257

9.2.1 使用GFOSUB用户子程序实例 259

9.2 常用ADAMS用户子程序简介 259

9.2.2 常用用户定义子程序简介 262

9.3 功能子程序 270

9.3.1 功能子程序概述 270

9.3.2 功能子程序SYSARY和SYSFNC 272

第10章 ADAMS参数化建模及优化设计 277

10.1 ADAMS参数化建模简介 277

10.2 ADAMS参数化分析简介 278

10.2.1 设计研究（Design Study） 278

10.2.2 试验设计（Design of Experiments） 278

10.2.3 优化分析（Optimization） 280

10.3 参数化建模应用实例 280

10.3.1 双摆臂独立前悬架拓扑结构 281

10.3.2 系统环境设置 281

10.3.3 双摆臂独立前悬架参数化建模 282

10.4.1 参数化分析的准备 289

10.4 优化设计实例分析 289

10.4.2 设计研究 295

10.4.3 试验设计 300

10.4.4 优化分析 306

第11章 ADAMS二次开发及实例 313

11.1 定制用户界面 313

11.1.1 定制菜单 315

11.1.2 定制对话框 320

11.2 宏命令的使用 325

11.2.1 创建宏命令 325

11.2.2 在宏命令中使用参数 327

11.3 循环命令和条件命令 331

11.3.1 循环命令 331

11.3.2 条件命令 333

11.4 ADAMS二次开发实例 335

11.4.1 问题描述 335

11.4.2 二次开发文件的组织及ADAMS环境的初始化 336

11.4.3 菜单文件及菜单的初始化 339

11.4.4 对话框文件和命令文件在建模（前处理）中的应用 345

11.4.5 对话框文件和命令文件在分析计算部分的应用 361

11.4.6 对话框文件和命令文件在后处理部分的应用 364

第12章 ADAMS应用实例 373

12.1 等速万向节专用仿真分析系统应用实例 373

12.1.1 等速万向节结构简介 373

12.1.2 等速万向节动力学模型的建立 375

12.1.3 等速万向节动力学仿真分析系统简介 377

12.1.4 基于本专用系统的万向节虚拟试验及结果 380

12.2 ADAMS在汽车悬架及整车系统仿真的应用 392

12.2.1 整车拓扑结构分析 393

12.2.2 悬架、转向子系统仿真及其模型验证 402

12.2.3 整车动力学仿真及其模型验证 404

参考文献 432