ADAMS的全面详细教程
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Boeing, Commercial Airplane Group
数字汽车
Test Rigs
Full Vehicle
引擎
Valvetrain
Road Driver
底盘
Suspension
传动
Transmission
车身
Body-in-white
Steering
Brakes Tires
Cranktrain
• Build
• Test
• Validate • Optimize
• Automate
Build System Model
3D CAD
Test Data
Controls
Flexibility
Hydraulics
优化模型
• Circuit Breaker Example (courtesy of ABB)
i 1 j 1
• • • • •
n – 活动构件数， m – 运动副总数 Pi - 第I个运动副的约束条件数 Qj -第I个原动机的驱动约束条件数 S - 原动机总数 Rk – 其它约束条件数
系统的自由度 例
• 系统自由度 F 0, 且Qj= 0，系统蜕化为 刚体系统。 • 系统自由度 F 0, 且 Qj> 0，表明原动机 将不能驱动系统，或系统在薄弱环节将损 坏。 • 当F = 0, 且Qj> 0，机械系统有确定运动。 • 当F > 0, 机械系统没有确定的相对运动。
虚拟模型
虚拟样机 试验
虚拟生产
Traditional Component-focused CAD/CAE/CAM Traditional Component-focused CAD/CAE/CAM
设计
CAD CAD 设计验证
CAE CAE
CAM CAM 数字装配
生产
Product Data Management System Product Data Management System
Chain/Belt Acc. Drives
Clutch
Differential Axles/CV
Frame
Seating Restraints
虚拟样机成功案例
Daimler-Chrysler汽车
• 降低成本$8000万元 • 上市时间提前8个月
• 每辆汽车利润增加$1,500元
• 物理样机从50辆减少为 31辆
p
A A A
T A A
A
机械系统动态仿真
Dynamic Simulation of Mechanical System ADAMS: Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems 美国MSC公司; MDI(Mechanical Dynamics Inc.)
心、力的作用点和构件的连接位置。
浮动标记：相对构件运动，有的力和运动要用它定位。
坐标系
y
构件坐标系 y’ z’ x’
标记坐标系 y” x” z”
x
固定坐标系 z
确定坐标系的位置和方向
• 欧拉角法：坐标系原点在基准坐标系中的 坐标， • 三点法： • X-Z点法：
欧拉角法：
• 坐标系原点在基准坐标系中的坐标x0,y0,z0 • 坐标系相对基准坐标系的旋转轴、旋转角 度和旋转顺序。 • 常用为3-1-3旋转法则：1、2、3代表x 、y、z
Concept Design Validate Assembly Service
INFORMATION
With Virtual Prototyping
IMPROVEMENT
Product Development Process for Manufacturers
Functional Virtual Prototyping
• • • • • • • • • File （文件） Edit （编辑） View （视窗） Build （建模） Simulation （仿真） Review （观察） Settings （设置） Tools （工具） Help （帮助）
主要文件类型
• • • • • • • •
.bin 包含所有模型信息的二进制文件 .adm 用ADAMS专有语言描述的模型文件 .cmd Command 文件 .req Request 文件（分析输出的时间历程） .res Result 文件（仿真分析的信息） .gra 图形文件 *.* 测试 数据文件 .dxf, .dwg, .stl. .stp, .igs,… 其它CAD系统文
• 定位坐标系原点O在基准坐标系中的坐 标x0,y0,z0 • 定位坐标系x或z轴上一点A的坐标 • x-z平面上另一点B的坐标, B 点与O, A 不共线。
机械系统的自由度
• 自由度：机械系统中各构件相对地面构 架的独立运动数。 m s F 6n P i Q j Rk
MSC. Software
MSC.ADAMS、MSC.Nastran、MSC.Fatigue集成方式
* 由MSC.Nastran对部件进行有限元分析，生成含有模态信息的mnf文件； * 将mnf文件导入MSC.ADAMS中，创建刚柔耦合模型； * 由MSC.ADAMS对机构进行动力学分析； *分析得载荷和位移等边界条件可转入MSC.Nastran进行详细的应力、振动、噪音分析； *分析得到的载荷时间历程信息可通过格式文件转入MSC.Fatigue中进行疲劳分析。
系统自由度的计算
• 复合铰链：m个构件在一处以铰链联接 (m-1) • 局部自由度：与构件运动无关的自由度 • 虚（重复）约束： – 轨迹重合 – 转动副轴线重合 – 移动副导轨平行 – 其它重复约束
虚约束对刚体无影响，对柔性体可增加刚 度，但在计算运动将删除虚约束。
速度计算
设地面坐标系o-xyz, 构件坐标系 o’r x’y’z’,
Fra Baidu bibliotek建模
测试
验证
优化
自动化
产品生命周期 Product Life Cycle
Concept
Design
Validate
Assembly
Service
维护方便吗 ?
满足要求 ? 做什么样的 ? 能工作吗 ? 可靠吗 ？ 能做出来吗 ?
Reduced Risk Through Better Information
数字工程 Digital Engineering
Design Development Production System-focused Virtual Prototyping
Virtual Mock-up
Virtual Prototyping & Testing
Virtual Production
获得所有液压仿真分析结 果
• 包括压力、流量、 阀门位置、, 油缸 位置等。
空间望远镜展开系统概念设计
高性能越障机器人的性能设计
ADAMS 动态仿真模块
• ADAMS /View, Solver 求解 • ADAMS/Car 轿车 器 – Vehicle Design – Suspension • ADAMS/PostProcessor 后 Design 处理 • ADAMS/Driver 驾 驶员 • ADAMS/Engine 引 • ADAMS/Controls 控制 擎 CAD 嵌入模块 • ADAMS/Hydraulics 液压 • ADAMS/Pre 轿车性 • ADAMS/Flex 柔性 能 • ADAMS/Animation 动画 • ADAMS/Tire 轮胎 • ADAMS/Linear 线性 • ADAMS/Rail 机车
参考机架
• 参考机架：计算速度、加速度的参考坐标系 • 地面参考机架：为独立的惯性参考坐标系 • 构件参考机架：对每一个刚体都有一个参考 机架，刚体上各点相对于该构件参考机架是 静止的。
坐标系
• 地面坐标系：固定坐标系。 • 构件机架坐标系：固定在构件上随构件运动， 它相对地面坐标系的位置和方向确定构件的位 置和方向。 • 标记坐标系：也称标记。 固定标记：固定在构件上，用于确定构件的形状、质
运行程序：程序ADAMS 11.0Aview
ADAMS 用户界面
• • • • • • 菜单 Menu 主工具箱 Main toolbox 标准工具箱 Standard toolbox 状态栏 Status toolbar 弹出菜单 Popup menu 命令窗 Command window
ADAMS 菜单
Traditional Component-focused CAD/CAE/CAM CAD CAE CAM
Product Data Management System
针对系统的解决方案
System - Focused Solutions
Design Development Production System-focused Virtual Prototyping
参考资料
• ADAMS—虚拟样机技术入门与提高 郑建荣编著 北京 机械工业出版社 2002
• ADAMS实例教程 李军, 邢俊文, 覃文洁等编 北京 北京理工大学出版社 2002 • 虚拟样机技术及其在ADAMS上的实践 王国强, 张进平, 马若丁编 西安 西北工业大学出版社 2002 • 软件：ADAMS v11 帮助文档
轴， 3-1-3表示先绕基准坐标系的z轴旋转，再绕 基准坐标系的x轴旋转，最后再绕基准坐标系的z 轴旋转。 • 共有24种组合，代表不同的旋转方式。不能连续 对基准坐标系的同一轴旋转。
三点法：
• 不在同一直线上的三点A,B,C在定位坐标 系的坐标值； • A,B,C， 3点在基准坐标系的坐标值；
X-Z点法：
MSC. ADAMS
• Adams 是集建模、求解、可视化技术于一 体的虚拟样机软件 • 世界上目前使用范围最广、最负盛名的机 械系统仿真分析软件 • 产生复杂机械系统的虚拟样机，真实地仿 真其运动过程，并且可以迅速地分析和比 较多种参数方案，直至获得优化的工作性 能， • http://202.38.65.108/ylb/yqsb/gccl/200506 0716.htm
虚拟样机技术 在各主要工业部门都取得显著成就
汽车
铁路、工程机械
航空、航天、国防
机械
飞机着陆时的起落架变形
飞机着陆时的起落架变形
ADAMS/PPT (后处理)
液压+机械仿真
Hydraulic + Mechanical Simulation
• 可运行包含液压回路 的整个系统仿真 • 静态、瞬态、动态和 线性分析 • 调整液压元件参数使 系统优化
机械系统的建模和结构
分析
主要内容
1机械系统的组成 2 参考机架 3 坐标系 4 机械系统的自由度 5 速度、加速度和角加速度
机械系统的组成
• 机械系统是机器和机构的总称，由构件和零件组 成。 • 机构由两个以上具有相对运动的构件组成，用于 传递运动或改变运动形式。 • 机器是由若干机构组成的系统。 • 机构的构件既保持接触，又有一定的相对运动。 • 运动副：两构件既保持接触，又有一定的相对运 动的连接。
刚体
柔性体
虚拟样机仿真分析步骤
ADAMS 运行准备
• 程序安装 • License 管理
设本机为客户机：程序ADAMS 11.0LicenseClient 在弹出窗口键入本机的机器名或IP地址 设定服务器：程序ADAMS 11.0LicenseServer 在弹出窗口键入服务器IP地址: 202.38.87.224 或 C:\Program Files\ADAMS 11.0\network
作业
• 上机练习1, 2, 3
• 上机大作业，参考ADAMS / View 使用 入门练习
• ftp://202.38.71.7
– Username: student – Password: student
Getting There Faster
“目标是将开发时间从60个月降为12个月， 和把成本从60-70亿降为10亿美元”
y
r p点固结在构件坐标系 o’ x’y’z’ ， rp r Ar
p r’ rp o’ x r z’ x o
y’
z
它在地面坐标系o-xyz中的矢量为
A o' x ' y ' z ' 对oxyz 的方向余弦变换矩阵 r Ar r r r r r
数字汽车
Test Rigs
Full Vehicle
引擎
Valvetrain
Road Driver
底盘
Suspension
传动
Transmission
车身
Body-in-white
Steering
Brakes Tires
Cranktrain
• Build
• Test
• Validate • Optimize
• Automate
Build System Model
3D CAD
Test Data
Controls
Flexibility
Hydraulics
优化模型
• Circuit Breaker Example (courtesy of ABB)
i 1 j 1
• • • • •
n – 活动构件数， m – 运动副总数 Pi - 第I个运动副的约束条件数 Qj -第I个原动机的驱动约束条件数 S - 原动机总数 Rk – 其它约束条件数
系统的自由度 例
• 系统自由度 F 0, 且Qj= 0，系统蜕化为 刚体系统。 • 系统自由度 F 0, 且 Qj> 0，表明原动机 将不能驱动系统，或系统在薄弱环节将损 坏。 • 当F = 0, 且Qj> 0，机械系统有确定运动。 • 当F > 0, 机械系统没有确定的相对运动。
虚拟模型
虚拟样机 试验
虚拟生产
Traditional Component-focused CAD/CAE/CAM Traditional Component-focused CAD/CAE/CAM
设计
CAD CAD 设计验证
CAE CAE
CAM CAM 数字装配
生产
Product Data Management System Product Data Management System
Chain/Belt Acc. Drives
Clutch
Differential Axles/CV
Frame
Seating Restraints
虚拟样机成功案例
Daimler-Chrysler汽车
• 降低成本$8000万元 • 上市时间提前8个月
• 每辆汽车利润增加$1,500元
• 物理样机从50辆减少为 31辆
p
A A A
T A A
A
机械系统动态仿真
Dynamic Simulation of Mechanical System ADAMS: Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems 美国MSC公司; MDI(Mechanical Dynamics Inc.)
心、力的作用点和构件的连接位置。
浮动标记：相对构件运动，有的力和运动要用它定位。
坐标系
y
构件坐标系 y’ z’ x’
标记坐标系 y” x” z”
x
固定坐标系 z
确定坐标系的位置和方向
• 欧拉角法：坐标系原点在基准坐标系中的 坐标， • 三点法： • X-Z点法：
欧拉角法：
• 坐标系原点在基准坐标系中的坐标x0,y0,z0 • 坐标系相对基准坐标系的旋转轴、旋转角 度和旋转顺序。 • 常用为3-1-3旋转法则：1、2、3代表x 、y、z
Concept Design Validate Assembly Service
INFORMATION
With Virtual Prototyping
IMPROVEMENT
Product Development Process for Manufacturers
Functional Virtual Prototyping
• • • • • • • • • File （文件） Edit （编辑） View （视窗） Build （建模） Simulation （仿真） Review （观察） Settings （设置） Tools （工具） Help （帮助）
主要文件类型
• • • • • • • •
.bin 包含所有模型信息的二进制文件 .adm 用ADAMS专有语言描述的模型文件 .cmd Command 文件 .req Request 文件（分析输出的时间历程） .res Result 文件（仿真分析的信息） .gra 图形文件 *.* 测试 数据文件 .dxf, .dwg, .stl. .stp, .igs,… 其它CAD系统文
• 定位坐标系原点O在基准坐标系中的坐 标x0,y0,z0 • 定位坐标系x或z轴上一点A的坐标 • x-z平面上另一点B的坐标, B 点与O, A 不共线。
机械系统的自由度
• 自由度：机械系统中各构件相对地面构 架的独立运动数。 m s F 6n P i Q j Rk
MSC. Software
MSC.ADAMS、MSC.Nastran、MSC.Fatigue集成方式
* 由MSC.Nastran对部件进行有限元分析，生成含有模态信息的mnf文件； * 将mnf文件导入MSC.ADAMS中，创建刚柔耦合模型； * 由MSC.ADAMS对机构进行动力学分析； *分析得载荷和位移等边界条件可转入MSC.Nastran进行详细的应力、振动、噪音分析； *分析得到的载荷时间历程信息可通过格式文件转入MSC.Fatigue中进行疲劳分析。
系统自由度的计算
• 复合铰链：m个构件在一处以铰链联接 (m-1) • 局部自由度：与构件运动无关的自由度 • 虚（重复）约束： – 轨迹重合 – 转动副轴线重合 – 移动副导轨平行 – 其它重复约束
虚约束对刚体无影响，对柔性体可增加刚 度，但在计算运动将删除虚约束。
速度计算
设地面坐标系o-xyz, 构件坐标系 o’r x’y’z’,
Fra Baidu bibliotek建模
测试
验证
优化
自动化
产品生命周期 Product Life Cycle
Concept
Design
Validate
Assembly
Service
维护方便吗 ?
满足要求 ? 做什么样的 ? 能工作吗 ? 可靠吗 ？ 能做出来吗 ?
Reduced Risk Through Better Information
数字工程 Digital Engineering
Design Development Production System-focused Virtual Prototyping
Virtual Mock-up
Virtual Prototyping & Testing
Virtual Production
获得所有液压仿真分析结 果
• 包括压力、流量、 阀门位置、, 油缸 位置等。
空间望远镜展开系统概念设计
高性能越障机器人的性能设计
ADAMS 动态仿真模块
• ADAMS /View, Solver 求解 • ADAMS/Car 轿车 器 – Vehicle Design – Suspension • ADAMS/PostProcessor 后 Design 处理 • ADAMS/Driver 驾 驶员 • ADAMS/Engine 引 • ADAMS/Controls 控制 擎 CAD 嵌入模块 • ADAMS/Hydraulics 液压 • ADAMS/Pre 轿车性 • ADAMS/Flex 柔性 能 • ADAMS/Animation 动画 • ADAMS/Tire 轮胎 • ADAMS/Linear 线性 • ADAMS/Rail 机车
参考机架
• 参考机架：计算速度、加速度的参考坐标系 • 地面参考机架：为独立的惯性参考坐标系 • 构件参考机架：对每一个刚体都有一个参考 机架，刚体上各点相对于该构件参考机架是 静止的。
坐标系
• 地面坐标系：固定坐标系。 • 构件机架坐标系：固定在构件上随构件运动， 它相对地面坐标系的位置和方向确定构件的位 置和方向。 • 标记坐标系：也称标记。 固定标记：固定在构件上，用于确定构件的形状、质
运行程序：程序ADAMS 11.0Aview
ADAMS 用户界面
• • • • • • 菜单 Menu 主工具箱 Main toolbox 标准工具箱 Standard toolbox 状态栏 Status toolbar 弹出菜单 Popup menu 命令窗 Command window
ADAMS 菜单
Traditional Component-focused CAD/CAE/CAM CAD CAE CAM
Product Data Management System
针对系统的解决方案
System - Focused Solutions
Design Development Production System-focused Virtual Prototyping
参考资料
• ADAMS—虚拟样机技术入门与提高 郑建荣编著 北京 机械工业出版社 2002
• ADAMS实例教程 李军, 邢俊文, 覃文洁等编 北京 北京理工大学出版社 2002 • 虚拟样机技术及其在ADAMS上的实践 王国强, 张进平, 马若丁编 西安 西北工业大学出版社 2002 • 软件：ADAMS v11 帮助文档
轴， 3-1-3表示先绕基准坐标系的z轴旋转，再绕 基准坐标系的x轴旋转，最后再绕基准坐标系的z 轴旋转。 • 共有24种组合，代表不同的旋转方式。不能连续 对基准坐标系的同一轴旋转。
三点法：
• 不在同一直线上的三点A,B,C在定位坐标 系的坐标值； • A,B,C， 3点在基准坐标系的坐标值；
X-Z点法：
MSC. ADAMS
• Adams 是集建模、求解、可视化技术于一 体的虚拟样机软件 • 世界上目前使用范围最广、最负盛名的机 械系统仿真分析软件 • 产生复杂机械系统的虚拟样机，真实地仿 真其运动过程，并且可以迅速地分析和比 较多种参数方案，直至获得优化的工作性 能， • http://202.38.65.108/ylb/yqsb/gccl/200506 0716.htm
虚拟样机技术 在各主要工业部门都取得显著成就
汽车
铁路、工程机械
航空、航天、国防
机械
飞机着陆时的起落架变形
飞机着陆时的起落架变形
ADAMS/PPT (后处理)
液压+机械仿真
Hydraulic + Mechanical Simulation
• 可运行包含液压回路 的整个系统仿真 • 静态、瞬态、动态和 线性分析 • 调整液压元件参数使 系统优化
机械系统的建模和结构
分析
主要内容
1机械系统的组成 2 参考机架 3 坐标系 4 机械系统的自由度 5 速度、加速度和角加速度
机械系统的组成
• 机械系统是机器和机构的总称，由构件和零件组 成。 • 机构由两个以上具有相对运动的构件组成，用于 传递运动或改变运动形式。 • 机器是由若干机构组成的系统。 • 机构的构件既保持接触，又有一定的相对运动。 • 运动副：两构件既保持接触，又有一定的相对运 动的连接。
刚体
柔性体
虚拟样机仿真分析步骤
ADAMS 运行准备
• 程序安装 • License 管理
设本机为客户机：程序ADAMS 11.0LicenseClient 在弹出窗口键入本机的机器名或IP地址 设定服务器：程序ADAMS 11.0LicenseServer 在弹出窗口键入服务器IP地址: 202.38.87.224 或 C:\Program Files\ADAMS 11.0\network
作业
• 上机练习1, 2, 3
• 上机大作业，参考ADAMS / View 使用 入门练习
• ftp://202.38.71.7
– Username: student – Password: student
Getting There Faster
“目标是将开发时间从60个月降为12个月， 和把成本从60-70亿降为10亿美元”
y
r p点固结在构件坐标系 o’ x’y’z’ ， rp r Ar
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y’
z
它在地面坐标系o-xyz中的矢量为
A o' x ' y ' z ' 对oxyz 的方向余弦变换矩阵 r Ar r r r r r