机械系统动力学仿真软件ADAMS培训教程

机械系统动力学仿真软件ADAMS培训教程（1周时间）

一机械系统动力学方程基础

以闭环矢量法为例，介绍平面机构的运动学方程推导，瞬态动力学方程求解，方程组装及在Matlab/simulink模块中的实现，让学生对动力学求解有一个感性的认识。

教学内容：

1.1 机构动力学分析。四杆机构，杆长分别为L1,L2,L3和L4, 其中，L3为机架，L1为匀速转动的原动件，杆L4受到一恒定的扭矩T的作用。求各杆的运动和受力。（图中的杆均为均质杆，质量为mi,转动惯量为Ii，i=1,2,3….）

1.2 画出上式的Matlab/Simulink仿真框图（10分）

1.3 编写S函数，并在Simulink中调试实现

使用知识：超越方程的求解，牛顿—莱布尼兹迭代法，相容性检测（位移，速度），任意点的运动信息输出

练习：曲柄滑块机构，从方程推导、矩阵方程组装，流程图，编程实现

二ADAMS软件工程介绍及机构动力学仿真

介绍ADAMS软件的功能，几何模型建立方法和第三方CAD模型导入技巧，材料属性配置，运动副、驱动和载荷的创建，仿真计算参数设置及计算结果后处理。介绍弹簧模型、接触模型和轮胎路谱模型（如果有车辆专业学员的话），凸轮副，齿轮模型等常用模型的仿真。

准备内容：机构三维几何模型，最好还有凸轮，齿轮等常用运动副。

介绍模型的构成，建模方法（含几何模型导入技巧），各种运动副、载荷的施加，接触模型参数设置，学会常见机构动力学分析，结果后处理，包括常用的各种测量的使用。

练习：常规运动，接触，轮胎路谱模型的应用，结果后处理。

三模型参数化，灵敏度分析及优化设计研究

介绍ADAMS的设计变量定义，常用函数的使用，模型形状、尺寸、材料参数化和位置方向参数化，建立各种状态变量、约束和目标函数的测量，进行灵敏度分析和优化设计研究，改进模型的设计。

参数优化几何建模，参数化材料特性、单元属性，本构关系参数。目标函数，约束的建立，灵敏度分析、优化求解参数设定。

练习：机构优化；减振系统优化；

四动态子结构创建及柔性多体动力学仿真

刚弹耦合动力学仿真。包括离散梁模型及其参数化，参数优化。采用Adams/Flex 模块和有限元软件建立子结构，替换刚体动力学模型，建立刚柔或全柔动力学模型，分析模态数量选取对动态响应的变化，根据驱动频率最高频率分量确定阶段模态阶数。

梁单元离散，有限元软件子结构建立，Adams/Flex子结构建立。构件弹性振动影响分析。

练习：四杆机构梁单元离散，复杂结构动态子结构模型建立，柔性体多体动力学仿真结果出来（等效静态载荷输出）

五机构动力学与控制系统联合仿真优化

在结构动力学仿真和优化基础上，介绍控制系统状态变量的创建，参数化控制系统的搭建，稳态判断和事件触发，变时间步长优化。将驱动变为参数化运动函数，进行运动参数优化。将刚体模型变成柔性体模型，实现刚弹耦合模型的最优控制。

练习：单自由度摆杆控制；多自由度机器人控制