本書以ADAMS軟件為平臺,以基本操作為基礎,以設計實例為主線,系統介紹ADAMS在設計與分析中的應用。全書分為兩篇,基礎篇在介紹多體系統動力學基礎知識、ADAMS2020功能的基礎上,詳細講解ADAMS的創建載荷、求解與后處理、多剛體系統建模與仿真、剛柔耦合系統建模與仿真、多柔體系統建模與仿真、機電系統聯合仿真和ADAMS與其他軟件的接口等。實例篇向讀者介紹齒輪等接觸分析實例、動畫與曲線生成實例、柔性體創建實例,以及吊車起吊過程、鐘擺和焊接機械手三個綜合實例等。
本書是作者結合多年針對本科生、研究生的教學經驗編撰而成,可作為理工科院校相關專業高年級本科生、研究生及教師學習ADAMS軟件的教材或參考書,也可作為從事汽車制造、航空航天、通用機械、工程機械、造船等專業領域科學研究的工程技術人員的參考書。
葛正浩,陜西科技大學機電工程學院教授,博導。1990年起一直在陜西科技大學機電工程學院任教,先后為碩士、本科等不同層次的學生主講《高等機械原理》《幾何建模與模具三維設計》《自由曲面建模技術》《模具CAD/CAM》等課程。多年來一直從事機構學及材料成型加工方面的研究,主編《材料成形機械》等專著和教材40余部。先后在公開發表研究論文150余篇,其中被三大檢索收錄30余篇。主持完成各類科研項目20余項。近年共獲國家專利30余項。
基礎篇
第1章 多體系統動力學與虛擬樣機技術概述 002
1.1 多體系統動力學簡介 002
1.1.1 多體系統動力學基本概念 002
1.1.2 多體系統建模理論 004
1.1.3 多體系統動力學數值求解 005
1.2 虛擬樣機技術簡介 007
1.2.1 機械產品設計的基本流程 008
1.2.2 虛擬樣機技術的簡介 008
1.2.3 虛擬樣機技術的應用 009
1.2.4 虛擬樣機技術軟件 010
第2章 ADAMS 2020 簡介 011
2.1 ADAMS 2020 功能簡介 011
2.2 ADAMS 多體系統建模基礎 013
2.2.1 參考標記 013
2.2.2 坐標系 014
2.3 ADAMS 運動學分析 016
2.3.1 ADAMS 運動學方程 016
2.3.2 ADAMS 運動學方程的求解 017
2.4 ADAMS 動力學分析 017
2.4.1 ADAMS 動力學方程 017
2.4.2 ADAMS 動力學初始條件分析 020
2.4.3 ADAMS 動力學方程的求解 022
2.5 ADAMS 求解器算法簡介 023
2.5.1 ADAMS 數值算法簡介 023
2.5.2 動力學求解算法簡介 025
2.5.3 坐標縮減的微分方程求解過程算法 026
2.5.4 剛性問題求解算法選擇 026
第3章 ADAMS 操作基礎 028
3.1 ADAMS 的工作環境 028
3.2 ADAMS 的工作界面 030
3.3 物體與約束 031
3.3.1 物體 031
3.3.2 約束 035
3.4 載荷 038
3.5 標記點 039
3.6 仿真和動畫 040
3.7 輸出曲線 041
3.8 實例:臺虎鉗仿真 041
3.8.1 臺虎鉗裝配與運動分析 041
3.8.2 臺虎鉗仿真分析思路 042
3.8.3 臺虎鉗仿真操作過程 042
第4章 創建載荷 049
4.1 外部載荷 049
4.2 柔性連接 051
4.3 摩擦力 054
4.4 實例 056
4.4.1 實例一:曲柄滑塊的仿真分析 056
4.4.2 實例二:牛頭刨床的仿真分析 063
4.5 本章小結 070
第5章 求解與后處理 071
5.1 求解 071
5.1.1 求解類型 071
5.1.2 模型驗證 072
5.1.3 仿真控制 072
5.1.4 傳感器 075
5.2 后處理 076
5.2.1 后處理的作用 077
5.2.2 后處理界面 077
5.2.3 后處理的常用工具 078
5.3 創建動畫 083
5.3.1 動畫類型 083
5.3.2 創建動畫方法 083
5.3.3 演示與控制動畫 084
5.3.4 保存動畫 086
5.4 創建測量曲線 086
5.4.1 曲線圖的類型 086
5.4.2 創建曲線圖 087
5.4.3 數學計算曲線圖 088
5.4.4 曲線圖的處理 089
5.5 實例分析:機械手搬運過程的多剛體分析 091
5.5.1 機械手的結構特點及搬運過程 091
5.5.2 搬運系統動力學分析思路及要點 092
5.5.3 動力學分析 092
5.6 本章小結 106
第6章 多剛體系統建模與仿真 107
6.1 創建模型 107
6.2 定義材料 110
6.3 創建約束 110
6.4 創建驅動 112
6.5 求解 113
6.6 仿真與后處理 114
6.7 仿真實例一 115
6.8 仿真實例二 123
第7章 剛柔耦合系統建模與仿真 138
7.1 利用ADAMS 離散柔性連接 138
7.2 利用外部軟件建立柔性體 138
7.2.1 模態的概念 138
7.2.2 柔性體的替換與編輯 139
7.2.3 剛柔體之間的約束 139
7.3 實例一:搖頭風扇剛柔動力學分析 139
7.4 實例二:鐘擺機構剛體離散及動力學分析 155
7.5 本章小結 162
第8章 多柔體系統建模與仿真 163
8.1 多柔體系統動力學的主要問題 164
8.2 實例:四桿機構柔體動力學仿真分析 164
8.3 本章小結 171
第9章 機電系統聯合仿真 172
9.1 ADAMS 控制工具 172
9.1.1 創建控制模塊 174
9.1.2 控制工具欄 174
9.1.3 控制模塊校驗 176
9.2 ADAMS/Controls 求解基本步驟 176
9.3 ADAMS 與其他控制程序的聯合控制 187
9.3.1 加載 ADAMS/Controls 模塊 187
9.3.2 定義輸入輸出 188
9.3.3 導出控制參數 189
第10章 ADAMS 與其他軟件接口及實戰 191
10.1 數據交換的必要性 191
10.2 Pro/E 與ADAMS 的數據交換 191
10.3 Solidworks 與ADAMS 的數據交換 192
10.4 UG 與ADAMS 的數據交換 192
10.5 UG 和ADAMS 間的數據轉換實例 193
實例篇
第11章 操作實例 200
11.1 創建接觸實例 200
11.2 動畫與曲線圖實例 216
11.3 柔性體創建實例 222
11.3.1 模型的創建 222
11.3.2 曲柄群機構連桿離散柔性體連接 229
11.3.3 曲柄群機構連桿外部導入mnf 231
11.4 剛柔耦合仿真實例 248
11.4.1 敲擊過程的剛柔耦合碰撞分析 248
11.4.2 連桿結構動力學仿真 262
11.5 偏心連桿機電聯合仿真 269
第12章 綜合實例一:吊車起吊過程的多剛體分析 277
12.1 吊車系統的結構特點及起吊過程 277
12.2 吊車系統動力學分析思路及要點 278
12.3 動力學分析 278
第13章 綜合實例二:鐘擺機構剛柔耦合動力學分析 292
13.1 鐘擺機構的結構特點與技術分析 292
13.2 鐘擺機構的動力學分析思路及要點 292
13.3 動力學分析 292
第14章 綜合實例三:焊接機械手多柔體動力學分析 307
14.1 焊接機械手的結構特點與技術分析 307
14.2 焊接機械手的動力學分析思路及要點 307
14.3 動力學分析 308