ADAMS入门详解与实例（第3版）

本书是介绍应用ADAMS建立多体动力学仿真模型的指南，结构合理，条理清晰，内容比较全面，图文并茂，其中结合大量实例讲解，有利于读者学习、使用ADAMS。本书专业性较强，有较好的指导性，读者群较广，特别适合作为高等院校中开展多体动力学软件课程的教材，也可以作为科研院所、技术公司、企业技术人员的参考书。

 

本书介绍了如何在ADAMS中建立多体动力学仿真模型，本书讲解比较详细，内容由浅入深，实例较多，几乎在每个知识点上都配有对应的实例，读者如果能完成实例并理解实例的步骤，相信读者很快就能掌握ADAMS软件的使用技巧。主要内容包括刚性体建模、柔性体建模、运动副与驱动、载荷、仿真计算与后处理、函数、数据元素与系统元素、参数化设计与优化计算、振动分析和控制等。 本书的读者对象主要是高等院校中高年级本科生、研究生及科研院所、技术公司、企业技术人员等从事机械产品开发和研究的人员，可以作为机械原理、机械设计等课程的辅助?

李增刚，男，1975年出生，大连理工大学工程力学系硕士毕业，从事多年有限元分析及专业培训工作，工程经验丰富。经国防工业出版社出版过《Nastran快速入门与实例》、《Adams 入门详解与实例》、《Virtual.lab Acoustics 声学仿真计算高级应用实例》和《SYSNOISE REV5.6 详解》4本CAE方面的仿真计算著作。

第1章ADAMS/View使用基础

1.1计算机辅助工程(CAE)概述

1.1.1CAE技术概述和应用现状

1.1.2虚拟样机技术

1.1.3ADAMS简介及特点

1.2ADAMS/View界面

1.2.1ADAMS/View欢迎界面

1.2.2ADAMS/View的界面

1.2.3界面上的快捷键

1.2.4状态工具条

1.2.5主菜单工具条

1.3设置工作环境

1.3.1设置ADAMS/View的工作路径

1.3.2设置坐标系和旋转序列

1.3.3设置工作栅格

1.3.4设置单位

1.3.5设置重力加速度

1.3.6设置图标

1.3.7设置图形区的背景色

1.3.8编辑颜色

1.3.9设置名称

1.3.10设置字体

1.3.11设置载荷的显示大小

1.3.12设置灯光

1.3.13设置界面风格

1.4ADAMS/View中建模注意事项

1.4.1ADAMS/View中的命名规则

1.4.2构件元素的ID号

1.4.3模型元素的注释

1.4.4ADAMS的建模流程

1.4.5ADAMS/View中的文件类型

1.4.6建模经验总结

第2章刚性体建模

2.1直接建立刚体构件的元素

2.1.1构件与构件元素之间的区别

2.1.2直接创建几何元素

2.1.3布尔操作

2.1.4实例： 创建电动机构件

2.1.5添加特征

2.2实例： 创建焊接机器人

2.3导入CAD模型建立构件

2.4编辑构件

2.4.1进入编辑对话框

2.4.2编辑构件的外观

2.4.3编辑构件的质量信息

2.4.4编辑构件的初始速度

2.4.5编辑构件的名称和位置

2.4.6编辑构件的初始状况

2.4.7实例： 导入和编辑机械手

2.5实例： 创建汽车的悬架和转向系统

 

 

第3章运动副与驱动

3.1定义运动副

3.1.1低副的定义

3.1.2实例： 旋转副和滑移副

3.1.3实例： 定义球铰副

3.1.4齿轮副的定义

3.1.5实例： 齿轮传动

3.1.6实例： 齿轮螺杆传动

3.1.7耦合副的定义

3.1.8基本副的定义

3.1.9高副的定义

3.1.10实例： 凸轮机构

3.1.11自定义约束

3.2添加驱动

3.2.1在运动副上添加驱动

3.2.2在构件的两点之间添加驱动

3.2.3约束总结

3.2.4实例： 焊接机器人运动副和驱动

3.2.5冗余约束

3.3实例： 汽车悬架和转向系统的约束与驱动

3.4实例： 挖掘机的约束与驱动

第4章施加载荷

4.1外部载荷

4.1.1载荷的定义

4.1.2实例： 直升机螺旋桨载荷

4.2柔性连接

4.2.1柔性连接的定义

4.2.2实例： 卫星柔性连接

4.2.3实例： 汽车悬架柔性连接

4.3接触

4.3.1接触的定义

4.3.2实例： 凸轮机构的接触

4.3.3实例： 锥齿轮接触传动

4.4摩擦力

第5章动力传动子系统

5.1齿轮(Gear)传动子系统

5.1.1齿轮传动的类型

5.1.2齿轮传动方法

5.1.3实例： 斜齿轮对的建立

5.1.4实例： 锥齿轮和直齿轮

5.1.5行星齿轮

5.2皮带(Belt)传动子系统

5.2.1皮带传动的类型

5.2.2实例： V型皮带传动

5.2.3实例： 梯形皮带传动

5.3链条(Chain)传动子系统

5.3.1链条传动的类型

5.3.2实例： Roller Sprocket型链条传动

5.3.3实例： Silent Sprocket型链条传动

5.3.4实例： 开环链条传动

5.4轴承(Bearing)子系统

5.4.1轴承的类型

5.4.2实例： 轴承

5.5电机(Motor)子系统

5.5.1电机的类型

5.5.2实例： Curve Based电机

5.5.3实例： Analytical电机

5.6绳索(Cable)传动子系统

5.6.1绳索传动的类型

5.6.2实例： Simplified绳索的传动

5.6.3实例： Discretized绳索的传动

5.6.4实例： 多根绳索的传动

第6章柔性体建模

6.1离散柔性连接件

6.1.1离散柔性连接件的定义

6.1.2实例： 转向系统横拉杆柔性连接件

6.2关于柔性体

6.2.1柔性体的概念

6.2.2模态的概念

6.2.3CB模态

6.3用ViewFlex生成柔性体

6.3.1实例： 用简单方法创建柔性体

6.3.2用拉伸法创建柔性体

6.3.3用构件的几何外形来生成柔性体

6.3.4导入有限元模型的网格文件创建柔性体

6.3.5实例： 焊接机器人的柔性化

6.4从有限元软件中输出MNF文件

6.4.1从Nastran中输出MNF文件

6.4.2从Ansys中输出MNF文件

6.5柔性体MNF文件的使用

6.5.1柔性体MNF替换刚性体

6.5.2实例： 挖掘机构件的柔性化

6.5.3直接导入MNF文件创建柔性体

6.5.4实例： 由MNF文件创建柔性体

6.5.5柔性体替换柔性体

6.5.6柔性体的转换

6.5.7虚构件

6.6柔性体的编辑

6.6.1编辑柔性体的阻尼和有效性

6.6.2编辑柔性体的名称和位置

6.6.3编辑柔性体的初始状况

6.6.4编辑柔性体的初始速度

6.6.5编辑柔性体的模态初始状况

第7章仿真计算与结果后处理

7.1仿真计算类型与仿真控制

7.1.1仿真类型

7.1.2查询模型的自由度

7.1.3仿真控制

7.1.4动画重放控制

7.1.5实例： 仿真类型

7.1.6实例： 概念汽车线性模态计算

7.1.7实例： 摩托车线性模态计算

7.1.8实例： 脚本仿真和批处理仿真

7.2传感器

7.2.1传感器的定义

7.2.2实例： 脚本仿真控制与传感器

7.3结果后处理

7.3.1元素的默认输出结果

7.3.2在后处理模块中进行数据处理

7.3.3实例： 4D方式显示结果

7.4客户化输出结果

7.4.1测试(Measure)

7.4.2输出请求(Request)

7.4.3间隙(Clearance)

7.4.4轨迹线(Trace)

7.4.5实例： 用轨迹线创建凸轮

7.5柔性体计算结果后处理和疲劳耐久分析

7.5.1实例： 柔性体后处理

7.5.2实例： 疲劳耐久计算

第8章ADAMS/View中的函数

8.1ADAMS/View常用函数功能介绍

8.2函数的使用

8.2.1函数构造器

8.2.2实例： Step5函数的应用

8.2.3实例： Impact函数的应用

8.3ADAMS/View中的函数

8.3.1设计过程函数

8.3.2运行过程函数

第9章数据元素与系统元素

9.1数据元素

9.1.1数据元素的定义

9.1.2实例： 曲线型数据

9.1.3实例： 样条线型数据

9.1.4实例： 振动台的振动

9.1.5实例： 非线性弹簧

9.2系统元素

9.2.1系统元素的意义

9.2.2创建系统元素

9.2.3实例： 弹簧质量系统

第10章参数化设计与优化分析

10.1参数化设计

10.1.1定义设计变量

10.1.2参数化模型

10.1.3实例： 单腿机器人的参数化

10.2优化计算与参数化分析

10.2.1优化计算的概念

10.2.2目标函数的定义

10.2.3约束函数的定义

10.2.4优化计算

10.2.5设计研究

10.2.6试验设计

10.2.7实例： 单腿机器人的优化计算

10.2.8实例： 汽车悬置系统的优化

第11章建立控制系统

11.1在ADAMS/View中建立控制方案

11.1.1控制系统的构成

11.1.2定义控制环节

11.1.3实例： 偏心连杆的转速控制

11.1.4实例： 伺服跟踪机构

11.2ADAMS与MATLAB的联合控制

11.2.1定义输入/输出

11.2.2实例： 伺服跟踪系统的联合控制

第12章振动仿真分析

12.1建立振动仿真分析模型

12.1.1定义输入通道和振动激励

12.1.2定义输出通道

12.1.3定义FD阻尼器

12.1.4振动模型的计算

12.2振动分析实例

12.2.1实例： 卫星振动分析

12.2.2实例： 概念汽车的振动分析

光盘使用说明

随着人们认识客观物质世界的能力不断提高，已经建立起比较完善的科学理论体系。在众多的理论知识中，人们对物质世界的运动学和动力学分析情有独钟，已经建立起了牛顿力学、拉格朗日方程和哈密顿理论等多套力学体系，使人们认识物质世界的能力进一步提高。同时，伴随着计算机性能的提高，人们可以借助计算机和已有的力学理论知识来认识物质世界的规律，这使得数值模拟和计算力学成为解决实际问题的一种有效、可靠的方法。在数值模拟的分支中，计算多体动力学研究复杂系统中各个组成部分的运动学和动力学关系，可以帮助人们更好地认识系统中存在的矛盾，并采取措施尽量避免矛盾的产生。
要解决一个系统中存在的矛盾，需要借助更好的设计手段和设计方法。计算机辅助工程（CAE）可以帮助设计人员在设计阶段对产品进行性能测试，从而使生产出来的个产品可能地满足设计目标。借助CAE仿真计算手段，可以节省产品开发费用，缩短开发周期，提高开发效率，是一个非常有效的设计辅助手段。CAE这一新兴的数值模拟分析技术在国外得到了迅猛发展，技术的发展又推动了许多相关的基础学科和应用科学的进步。 

在影响CAE数值模拟的诸多因素中，人才、计算机硬件和分析软件是三个主要的方面。现代计算机技术的飞速发展，已经为CAE技术奠定了良好的硬件基础。多年来，重视CAE技术人才的培养和分析软件的开发及推广应用，发达国家不仅在科技界而且在工程界已经具有一支较强的掌握CAE技术的人才队伍，同时在分析软件的开发和应用方面也达到了较高水平。CAE数值模拟分析广泛应用于包括航空航天、汽车制造、铸造、噪声控制、产品设计等各个方面。
我国的工业界在CAE技术的应用方面与发达国家相比水平还比较低。大多数的工业企业对CAE技术还处于初步的认同阶段，CAE技术的工业化应用还有相当的难度。这是因为，一方面我们缺少自己开发的具有自主知识产权的计算机分析软件，另一方面大量缺乏掌握CAE技术的科技人员。而人才的培养则需要一个长期的过程，这将是对我国CAE技术的推广应用产生严重影响的一个制约因素，而且很难在短期内有明显的改观。提高我国工业企业的科学技术水平，将 CAE技术广泛应用于设计与制造过程还是一项相当艰巨的工作。

作为世界上发展速度快的发展中国家，CAE技术水平的提高对增强我国工业界的市场竞争能力，发展国民经济发挥重要作用。因此，我们必须加大对CAE技术的投入，加快开发自己的计算机分析软件，培养一批掌握CAE技术的人才。针对我国工业界，特别是中小企业的CAE技术还较为落后，缺乏专门人才的实际情况，如何利用飞速发展的互联网技术将我们的人才和技术资源充分发挥出来为企业服务，是在CAE技术的发展中值得重视的一个问题。我国科技界、教育界和工业界应该携起手来为CAE技术的研究开发、人才培养和工业化应用而共同努力。本书由北京诺思多维科技有限公司组织编写，北京诺思多维科技有限公司就是专门从事CAE仿真计算技术推广的公司，能承担多方面的CAE仿真计算工作，在振动、噪声、流体、多体、疲劳耐久、刚强度、复合材料、转子动力学、电磁和优化计算等方面有自己的优势，可以进行项目合作、软件培训和二次开发方面的工作，可以帮助用户提高技术水平和产品研发能力。

本书所介绍的软件ADAMS是专门用于机械虚拟产品开发方面的软件，通过建立多体动力学模型和虚拟试验，在产品开发阶段就可以帮助设计者发现设计缺陷，并提出改进的方法。ADAMS研究复杂系统的运动学和动力学关系，它以计算多体动力学为理论基础，结合高性能计算机来对产品进行仿真计算，得到各种性能数据，帮助设计者发现问题并解决问题。本书主要介绍ADASM/View的使用方法，由于计算多体动力学有非常复杂的力学理论背景，本书不对理论进行介绍，请读者自己参考多体动力学和高等动力学方面的书。

本书以ADAMS 2020版为基础，涉及ADAMS/View、ADAMS/PostProcessor、ADAMS/Flex、ADAMS/Vibration、ADAMS/Machinery、ADAMS/Durability和ADAMS/Controls模块的功能，本书的实例较多，几乎在每个知识点后都有对应的实例。本书主要包括刚性体建模（直接创建与导入CAD模型编辑构件），
运动副与驱动（约束与冗余约束），
施加载荷（柔性连接、接触与摩擦力），
动力传动子系统（齿轮、皮带、链条、轴承、电机、绳索），
柔性体建模（在ADAMS中直接创建柔性体和导入有限元软件计算的柔性体），
仿真计算与结果后处理（装配计算、运动学计算、动力学计算、静平衡计算、线性化计算、脚本仿真控制、批处理仿真
4D后处理、柔性体后处理、疲劳耐久计算、脚本仿真控制与传感器的联合使用），
ADAMS/View中的函数（函数的应用），

数据元素与系统元素（非线性弹簧）、
参数化设计与优化分析（试验设计、设计研究DOE和优化）、
建立控制系统（直接创建控制，与MATLAB的联合控制），
振动仿真分析等内容。
第3版相对于第2版增加了动力传动子系统、
非线性弹簧、4D后处理、柔性体后处理、疲劳耐久计算、批处理仿真和优化
计算等方面的内容。本书介绍的内容不仅仅是入门，更多的是高级应用。本书内容由浅入深，通过本书的讲解和实例，相信读者可以很快地掌握这些功能。请读者扫描本书封底上的二维码下载本书所附带素材。
由于本书作者水平和时间所限，书中疏漏之处在所难免，敬请广大读者评判指正。如果需要相关软件的培训、项目咨询，或者在使用本书的过程中遇到问题，请通过电子邮件[email protected]与本书作者联系。
作者
2021年3月 于北京