虚拟样机

研究生课程考试答题册

考试科目高等虚拟样机设计与仿真

研究生院

第一题虚拟样机课后题

1、何谓虚拟样机？何谓虚拟样机仿真？

虚拟样机：是针对真实产品，运用计算机建模技术、各类分析与仿真技术建立的各种信息模型，该模型可用于对产品的性能分析、制造仿真、设计与生产决策等产品开发的各个阶段。

虚拟样机不仅是产品外形的三维表达，还可以是零件与部件间的装配、运动、动力关系的表达，可以使产品功能工作原理与性能的表达。虚拟样机具有分析与评价产品功能和性能，帮助设计者容易地发现设计的缺陷。有时可代替费时、费资金的实体样机制造。虚拟样机需要构造一个集成环境，用于集成产品设计、分析和制造的数据，并形成CAD/CAE/CAM各系统间的数据传递。基于虚拟样机的集成环境将会使CAD/CAE/CAM的功能进一步扩大。虚拟样机是一个广义的概念，虚拟样机是产品的一个近似，虚拟样机可以是一个机械零件的样机，一个机械产品的样机，也可以是一个车间的样机，或是一个厂的样机。虚拟样机特点在于，可在计算机构成的虚拟环境中，对产品进行的分析与仿真并不消耗物理资源，分析速度快并可对其设置一些特殊条件。

观点一：计算机中的模型就是虚拟样机。

观点二：有限元模型就是虚拟样机。

观点三：ADAMS的模型就是虚拟样机。

观点四：只有满足3I特征才是虚拟样机。

这四个观点都是片面的，虚拟样机包含计算机中的模型，有限元模型和ADAMS模型。

虚拟样机仿真：虚拟样机技术是CAD/CAE/CAM技术与虚拟现实技术相结合的产物。是更高层次的CAD/CAE/CAM技术。现代的仿真更多是指运用计算机进行仿真，使用一套以计算机为主体的软硬件设备模仿实际系统的综合技术。虚拟样机仿真是指在虚拟环境中，运用虚拟现实技术，对产品进行虚拟设计，并通过构造的虚拟样机，将产品的物理模型转换为数学模型然后对其进行分析、研究、实验、验证以及人员培训。虚拟样机仿真强调在实际产品实施制造前，完成产品的设计、分析、制造、管理过程的全面仿真，以保证产品在实际制造过程的可行性，以及产品在使用中的可靠性。

2、虚拟样机仿真有哪些关键技术？虚拟现实技术、增强现实技术、CAE技术、视景仿真技

术的发展与前景如何？

虚拟样机仿真的关键技术有：

A、系统总成技术，从全局出发，考虑支持虚拟样机开发的各部分之间的关系规定和协

调各个子系统的运行，并将他们组成有机的整体，实现信息和资源共享，完成总体目标。

B、支撑环境技术：虚拟样机支撑环境应该是一个支持并管理产品全生命周期虚拟化设

计过程与性能评估活动。

C、虚拟现实技术：虚拟样机应该存在于虚拟环境之中。通过这个环境，人们可以进行

观察、感知和决策等活动。

D、协同仿真技术：是各领域建模/仿真分析工具和CAE技术的集成技术。协同仿真既

包括在时间轴上对产品全寿命周期的单点仿真分析，也强调在同时间点上不同人员/工具对同一产品对象的系统层面上的联合仿真分析。

E、一体化建模技术：虚拟样机是不同领域CAX模型、仿真模型虚拟现实/可视化模型

的有效集成，如何对这些模型进行一致、有效的描述、组织、管理和协同运行是实现虚拟样机的核心技术。

F、信息/过程管理技术：完整的虚拟产品包含了大量的、多层次的知识和信息在虚拟样

机开发过程中，需要在正确的时刻把正确的数据按正确的方式传递

给正确的人

虚拟现实技术的发展与前景：

虚拟现实是用计算机和先进的传感设备，构造出一种人工环境，它能模仿人的视觉、听觉、嗅觉等感知功能使人能沉浸在虚拟的环境中，并与这个虚拟的环境交互作用。

虚拟现实技术应用在汽车领域，奔驰、宝马、大众等大公司的报告显示，以“数字汽车”模型来替代木制或铁皮制的汽车模型，可以将新车型开发时间缩短80%左右，开发成本最多可降低到原来的1/10。也应用在立体环幕投影系统中，为参与者营造逼真的场景。

增强现实技术的发展与前景：

增强现实(Augmented Reality，简称AR)是近年来国外众多知名大学和研究机构的研究热点之一，增强现实也被称之为混合现实，它通过电脑技术将虚拟的信息应用到真实世界，真实的环境和虚拟的物体实时地叠加到了同一个画面或空间。

AR技术不仅在与VR技术相类似的应用领域，诸如尖端武器、飞行器的研制与开发、数据模型的可视化、虚拟训练、娱乐与艺术等领域具有广泛的应用，而且由于其具有能够对真实环境进行增强显示输出的特性，在医疗研究与解剖训练、精密仪器制造和维修、军用飞机导航、工程设计和远程机器人控制等领域，具有比VR技术更加明显的优势。增强现实正在走近工程设计、现代展示、医疗、军事、教育、娱乐、旅游等领域。CAE技术的发展与前景：

CAE英文全称为Computer Aided Engineering，中文直译为计算机辅助工程，具体可理解为计算机辅助分析，主要以有限元分析技术为基础，综合了迅速发展中的计算力学、计算数学、相关的工程管理学与现代计算技术而形成的一门综合性，知识密集型的学科。大多数工程问题没有解析解，借用计算机技术和数值计算技术来求解工程问题，这就是CAE的基本技术-数字模拟技术。

1）与CAD软件的无缝集成——目前存在较多的问题如：CAD模型有碎片。

2）强大可靠的网格剖分能力——如根据求解结果对模型进行自适应网格划分；

3）由求解线性问题发展到非线性问题——几何非线性(大应变)、材料非线性(塑性)、非线性阻尼(如摩擦阻尼)、冲击问题中的与时间相关的非线性(传统的隐式

时间积分无法求解)、计及流体作用的流固耦合的非线性。

4）由求解结构场发展到耦合场——流-固耦合、热-力耦合、声-固耦合等等；

5）程序的开放性——无论软件如何发展，都不能完全满足用户的要求，用户可以将自己的特征模块加入到商业软件之中以完成特殊的分析如自定义单元特性、自定义材料本构关系、自定义材料失效和自定义裂纹扩展规律等。

6）仿真分析集成平台——各类CAE专业软件的集成，形成集成化的仿真能力。视景仿真技术的发展与前景：

视景仿真是数字仿真技术与计算机图形学的结合，是在数字仿真的基础上，以三维模型的实时真实感、动画显示技术应用于模拟训练、虚拟现实以及其他实时动态仿真系统的图形显示。

视景仿真技术已应用于：军事演练、城市规划仿真、大型工程漫游、名胜古迹虚拟旅游、模拟训练以及交互式娱乐仿真等视景仿真技术对作战装备的使用效果有很好的实时显示，给人以强烈的视觉上的冲击，对提高武器装备的性能、研制效率有着重要的作用。

3、做好机械系统的虚拟样机仿真工作应注意哪些问题？应如何处理虚拟样机仿真与实物

样机仿真的关系？

仿真的前提是建立适合的模型，有三种仿真建模的方法：

理论建模法：根据系统的特性，分析其内部的机理，依据力学、电磁学、热力学和化学

等基本理论，弄清因果关系，给出适当简化假设，对被测系统原理进行分析和抽象，利用合适的数学工具得到描述系统特征的数学模型。

特点：推导过程清晰，所得解析式反映了系统输入输出和参数间的关系。适用于结构和原理简单的系统或子系统。对复杂系统进行理论建模时，因为要对系统作较大的简化，所以结果往往与实测结果差异较大。

实验建模法：通过实验测试的方法得到系统的输入输出数据，再利用数理统计等理论和方法对测得的数据进行处理，从而得到系统的最终数学模型。

特点：需要数据采集设备，需要合适的激励信号。所设计的实验要求简单、易行。得到的实验模型要能充分反映被测系统系统的动态特性。通常，实验模型本身并不直接反映被测系统的结构和原理，然而却便于与实验结果对照，相对理论建模法而言更加准确、可靠。

虚实混合建模法：用实验建模所得的仿真结果对理论建立的模型进行修正，使得理论建模可得到接近实验建模的效果从而形成系统的数学仿真模型。

特点：需要同时建立两套仿真模型，因此工作量较大。所得到的数学仿真模型既能象实验建模那样真实反映理论建模所无法仿真的特性，又能直接反映被测系统的结构和原理。因此，相对前两种建模法而言更加准确、可靠和实用。这种建模方法对于复杂结构和系统级的仿真最为有效。

理论建模方法在零件级的设计分析过程中也许是可接受的，但在产品的系统级上就很难反映实际产品的特征。如果采用虚实混合建模方法，即在系统级上根据产品的物理样机测试结果，修正完善虚拟样机的各物理量和边界条件，使虚拟样机真实反映产品的各种工作性能，从而建立更精确的系统级虚拟样机。

相似性原理是建立仿真模模型的重要依据。相似性原理是指模型与被仿真对象必须相似，或在某些特征上相似，或在某些条件下相似。系统的模型是依据对系统的内部结构和外部环境的分析，按照系统的目标要求用组数学的或逻辑的表达式或框图从整体上反映系统的主要部分和各部分的相互作用、系统与环境的相互关系。系统建模要对系统作必要的简化，突出主要部分，略去次要部分，集中反映人们最关心的系统功能要求。同时还要考虑模型的精确性，即系统模型要充分反映系统的基本特性。

仿真工作者要有清醒的头脑，对各类可预见的问题或难点进行估计与分析。

注意处理好需要和可能、急需和发展等问题。从设计上要掌握好平衡、抓住主要需求，人们不可能企盼一项“包打天下的仿真系统”，在满足主要需求的同时，适当兼顾其他需求则是可能的。

第二题虚拟样机仿真设计

1、仿真对象的描述。

本次仿真工作针对一级直齿轮减速器的动力学进行仿真，首先建立齿轮、轴轴承的运动微分方程，然后通过求解方程得到轴承上的动载荷，再把得到的动载荷加到齿轮箱上，使用Virtual Lab等软件进行辐射噪声的计算。研究系统的主要参数列举如下：

主动齿轮轴和从动轮的轮齿主要参数一览表：（主动轮为齿轮轴）

齿轮轴尺寸：

从动轴尺寸：

主动轴轴承型号：7208AC （两个）7208AC：D=80mm，d=40mm，B=18mm 从动轴轴承型号：7211AC （两个）7211AC: D=100mm，d=55mm，B=21mm 2、仿真对象建立的模型

三维模型：

只考虑两个齿轮沿Y向的移动和各自的转动，建立的动力学模型简图如下：

直齿轮系统动力学模型

各齿轮沿扭转自由度与Y 方向的位移均会使轮副啮合状态发生改变，故齿轮各自由度位移在啮合线上的投影为：

p p p p g

g g g y R y y y R θθ=-???=-?? (2-1) 式中，R p ，R g 分别为主、从动齿轮的基圆半径。

轮副的啮合力和啮合阻尼力，可表示为：

()()()()

K m p g m p p p g g g c m p g m p p p g g g F k y y e k R y y R e F c y y e c R y y R e θθθθ=+-=-+--???=+-=-+--?? (2-2) 式中，k m 为齿轮啮合刚度，c m 为齿轮啮合阻尼，e 为误差。

作用于主、从动轮上的轮齿动态啮合力F pg 为：

pg k c F F F =+ (2-3)

由上述各式可以看出，齿轮扭转自由度和平移自由度均耦合在弹性啮合力和粘性啮合力方程中，这种现象称为弹性耦合和粘性耦合。且由于该耦合是由齿轮的相互啮合引起的，使齿轮的扭转振动与平移振动相互影响，因此又称为啮合型弯—扭耦合。在一般情况下，由于阻尼力的影响较小，分析中常略去啮合耦合型振动中的粘性耦合。

相似地，支撑弹簧其作用力为：

py py p gy gy g F k y F k y == (2-4)

其中：k py 为输入端轴承刚度，k gy 为输出端轴承刚度。

依据各零件受力关系有：

p p py p py p pg p p p pg p g g gy g gy g pg g g g pg g

m y c y k y F I T F R m y c y k y F I T F R θθ++=??=-??++=-??=-?

(2-5) 将(2-29)、(2-30)带入(2-32)有：

()()[()()]()()p p py p py p m p p p g g g m p p p g g g p p m p p p g g g m p p p g g g p p g g gy g gy g m p p p g g g m p p p g g g m y c y k y c R y y R e k R y y R e I c R y y R e k R y y R e R T m y c y k y c R y y R e k R y y R e θθθθθθθθθθθθθ++=-+--+-+--=--+--+-+--+++=--+----+-- [()()]g g m p p p g g g m p p p g g g g g I c R y y R e k R y y R e R T θθθθθ???????=-+--+-+---??

式中，m p ，m g 为主从动轮质量，I p ，I g 为主从动轮转动惯量，c py ，c gy 为主从动轮平移振动阻尼系数，k py ，k gy 为主从动轮支撑刚度。

此时，模型中变量θp 与θg 为相互独立的变量，为求解方程需要，将θp 与θg 转化为一个独立的坐标。为此，引入传递误差的概念，令y pg =R p θp －R g θg ，对齿轮副扭转自由度，消除刚体位移，则有：

()()()()()()p p py p m pg p g py p m pg p g m m g g gy g m pg p g gy g m pg p g m m gp pg m pg p g m pg p g m m g pg g p pg p m y c y c y y y k y k y y y c e k e m y c y c y y y k y k y y y c e k e m y c y

y y k y y y c e k e F m m F m m ?+--++--+=--?++-+++-+=+??+-++-+=+-+?

(2-6) 式中：)pg p g p g m m m m m =+为齿轮副的等效质量，且2p p p m I R =，2g g g m I R =；p p p F T R =，g g g F T R =。

方程的矩阵形式为：

[]{}[]{}

[]{}{}M X C X K X P ++= (2-7) 其中：质量阵为：[]00p g pg m M m m ????=??????

阻尼阵为：[]py m m m m gy m m m m m c c c c C c c c c c c c +--????=-+????--??

刚度阵为：[]py m m m m gy m m m m m k k k k K k k k k k k k +--???

?=-+????--??

广义力向量：{}m m m m m m g pg g p pg p c e k e P c e k e c e k e F m m F m m ??--??=+????--+-??

减速器输入转速为1000r/min ，功率为10kW ，方法一：用Matlab 程序求解式(2-7)得到各轴承动载荷。方法二：用集成软件进行动力学求解。由于程序调试比 较复杂，本文采用第二种方法。结果如下图所示：

可以看到，轴承动载荷成周期性变化，由于轴承的弹性支撑作用，并且传动系统一阶固有频率（898Hz）大于齿轮啮合频率（400Hz），啮合频率成分并未传递至箱体，轴承动载荷中相应高阶成分较为明显。输入端轴承动载主要频率成分为齿轮副啮合频率（400Hz）的3次，4次及5次谐波成分，其中5次谐波成分能量最大；输出端轴承动载荷主要频率成分为3次和4次谐波成分，其中3次谐波能量最大。简便起见只画出X方向的载荷图。

输入端轴承时域动载荷

输入端轴承频域动载荷

输出端轴承时域动载荷

输出端轴承频域动载荷

3、齿轮箱有限元模型

减速器箱体模型，齿轮箱主要结构尺寸为：长×宽×高=404×339×275(mm)。模型构建时，对结构中较小的倒角及细小特征进行了适当简化。

齿轮箱有限元模型，齿轮箱材料为钢材，其弹性模量：E=2.1×1011Pa；泊松比： υ=0.3；密度：ρ=7800 kg/m3。采用四面体网格对齿轮箱进行网格划分。

齿轮箱模型

齿轮系统动态激励通过轴承传递至齿轮箱，在结构动响应计算中仅可对结构施加集中载荷。故为便于加载，在轴承中部建立中心节点，生成集中质量单元，并与轴承内壁表面节点定义各自由度的耦合关系。耦合是强迫使一组节点具有相同的自由度值，正如模型中某些节点自由度(DOF)约束，耦合与约束方程用来建立节点与节点的运动关系。例如，如果耦合节点1和节点2的X方向位移u X，求解器就会计算节点1的u X，同时将同样的值赋给节点2(即u X2=u X1)。

定义耦合需要注意是:

1.耦合集所有自由度方向(u X,u Y等)均与节点坐标系(Nodal Coordinate

System)一致；

2.求解器将耦合集中第一个自由度作为主自由度(Prime DOF)，忽略了其它

自由度；

3.耦合节点上的作用力全部归总于主自由度；

4.耦合自由度的约束只能施加于主自由度。

4、齿轮箱有限元模型模态分析

模态分析用于确定设计结构或机械部件的振动特性，即结构的固有频率和

振型，它们是结构动态特性的重要参数。由于齿轮箱底部通过螺栓与基础相连接，故对齿轮箱底部施加固定约束。

采用Lanczos法对齿轮箱进行模态计算，齿轮箱固有频率如下，传动系统固有频率通过系统动力学方程得到。

减速器固有频率（Hz）

齿轮箱固有频率

1 633.51 6 1075.1 11 1607.2

2 741.96 7 1137.1 12 1802.9

3 801.1

4 8 1172.0 13 1878.0

4 894.03 9 1270.0 14 1901.8

5 916.24 10 1503.4 15 1973.0

传动系统固有频率

阶数频率阶数频率阶数频率

1 898

2 927

3 1063

分析齿轮箱前8阶固有振型。第一阶振型为上箱体的左右偏摆，第二阶与第六阶呈扭转振动，齿轮箱输入端和输出端分别向箱体左右两侧振动，箱体中部基本不参与振动；第三阶振型为输出端轴承座轴向振动，第四阶与第五阶振型为上箱体前后端摆动，第七阶与第八阶为复合振动模式。

5、齿轮箱结构噪声计算

箱体的结构噪声计算流程为：首先在ANSYS中计算箱体的模态，然后在轴承孔中间的耦合质量点上加上动力学计算的载荷，进行瞬态动力学计算。最后读取轴承孔附近的节点15950和节点10448的X方向位移，以及螺栓孔附近节点10865的Y向位移。取点的原则是在加载点附近与约束附近的点，取其垂直于表面的方向。

数据处理，首先从ANSYS中导出所取点的位移，然后在Origin软件中对其进行2次求导得到加速度，再对时间和加速度进行傅里叶变换，最后对幅值进行取对数的操作。得到噪声随频率变化的曲线图。分析图象可以看出在啮合频率及其2倍频，3倍频，4倍频处和箱体固有频率及其1/2倍频1/3倍频、2倍频处都出现了峰值，与预期的结果相符合，但是在除此之外的频率上也出现了峰值无法理解。猜测原因高频处的波动与选择方法有关，高频不适合用模态叠加法去处理，应该用统计能量法。低频段的一些峰值原因有待研究。也有可能是由于采用的是简化后的箱体模型，所以有的数据与原有数据分布不同。结果如下图所示。

6、展望

1）动力学方程的求解，争取能从最简单的运动方程进行求解。

各构件具体的质量和惯量可以通过PRO/E建立三维模型，然后测量出；轴承的支撑刚度用软件计算出均值，轴承支撑阻尼采用公式计算，啮合刚度采用齿轮书册上的啮合刚度均值计算公式进行计算，啮合阻尼采用理论公式计算；激振项列为齿轮的制造误差e。

2）齿轮箱辐射噪声计算

由于声学边界元模型与有限元模型具有相关性，故在边界元模型构建时，可在有限元模型的基础上，经过适当修整形成。采用壳体单元对输入端和输出端轴承孔补面，使齿轮箱成为全封闭体；提取齿轮箱外表面单元，并进行网格重新划分，以得到较为规则的边界元模型。

应注意的是，为使边界元单元能够对高频激励作出响应，不应使单元过于粗糙。以齿轮箱为中心，以1m为半径，建立半球面声场如下。

齿轮箱半球形声场

为保证数据输入的正确性和节点的对应性，边界元网格与有限元网格采用相同的划分方式。计算时取声速为341m/s，空气密度为1.21kg/m3，步距10Hz。该部分的计算量非常大。版本11和版本12的许多操作不太一致，也是导致第一次

尝试失败的原因。

第三题虚拟样机技术综述

虚拟样机技术在机械工程领域研究现状综述

虚拟样机技术的定义出现在各种文献中，如文献[1]。在不同的场合定义稍有不同。虚拟样机技术（Virtual Prototyping，简称VP）是一种以计算机建模、仿真为基础上的数字化设计方法，兴起于20 世纪80 年代，90 年代开始发展起来，已被广泛应用于机械行业中[2]。虚拟样机技术直接利用CAD系统提供的各零部件的物理信息及其几何信息,建立模型,在计算机上定义零部件间的连接关系并对机械系统进行虚拟装配,从而获得机械系统的虚拟样机,并利用仿真软件设定各种虚拟环境,真实地对系统进行运动学、动力学、强度分析,可以在计算机上方便地获得系统特性,利用虚拟样机,工程师可以对机械系统进行仿真分析,找出在产品设计阶段潜在的问题[3-4]并进行改进设计,减少对物理样机的依赖.目前,国内外的许多机构都在进行相关的研究[5-8]。

在机械仿真领域，吴素珍、何卫东等人[9]利用Proe/ADAMS建立了RV-250减速器多刚体动力学模型针对减速器主要部件进行了仿真分析，并将仿真结果与理论值进行了对比。所得结果为机器人用RV减速器优化设计，振动和噪声分析提供了理论基础。高洪、王文斌等人[10]基于静力学模型,结合机械加工工艺性,对6-3-3并联机构各零部件进行结构设计。用Pro/E软件中建立了该机构各零件数字化模型并提取了几何和质量参数信息。最后给出了该机构总装配数字化模型。为该机构物理样机的制作与测试提供了技术基础。李永波、魏禹[11]采用多体动力学软件ADAMS建立了齿轮齿条机构的虚拟样机，对相关参数进行设置，通过对机构进行仿真，得出转速和力矩等关键参数，为齿轮齿条传动机构电机和减速器的选取提供理论依据，并对其运动过程中的振动和冲击问题进行了很好预测。赵海芳、叶平[12]利用三维造型软件PROE构建二级齿轮减速器参数化模型，把模型导入ADAMS机械动力学仿真软件中，通过ADAMS软件对减速器进行动力学仿真，得到各轴的转速、齿轮的啮合力及啮合频率为后续的齿轮振动仿真分析提供依据。张林辉[13]利用三维软件PRO/E建立了某减速器的三维实体模型，并人为设置齿形误差故障，然后导入ADAMS建立了虚拟样机模型，分别对齿轮间施加齿轮副约束和碰撞接触(contact) 两种情况进行仿真，最后对仿真结果进行分析比较，从而证明了在齿轮间施加碰撞接触(contact) 进行仿真分析的可行性。秦成[14]采用Proe /Adams建立了挖掘机的虚拟样机模型,借助于Adams /Controls模块,将Adams /View模块与Matlab /Simulink控制分析软件有机地连接起来,实现挖掘机的机电液一体化联合仿真。康文利、张颖等[15]研究提高减速器的设计效率，以UG 三维设计软件和ADAMS 运动学动力学分析软件为平台，利用参数化设计方法和虚拟样机技术，在UG 中建立减速器零部件的参数化模型并且完成减速器的虚拟装配。将减速器装配模型数据以Parasolid 的格式导入ADAMS 软件，添加各种约束，输入基本参数，建立减速器虚拟样机模型。对减速器的虚拟样机进行运动仿真分析，验证各轴的传动速度和齿轮间的啮合力，得到的结果与理论计算值相比较分析，数据基本符合，说明虚拟样机模型构建合理，仿真具有可信度。张家启、郑泉[16]基于UG和ADAMS仿真软件对汽车差速器模型进行联合仿真。建立了差速器的优化设计数学模型，通过优化设计软件得到了优化后的齿轮建模参数，根据优化参数在UG中对差速器齿轮进行建模、装配，探讨了在UG/Motion中如何建立仿真模型，并传递到ADAMS中进行仿真分析的方法，将赫兹接触理论嵌入联合仿真模型，在差速器齿轮之间施加接触力，实现了齿轮啮合动态仿真，通过具体实例进行了2种工况下的动力学仿真分析，验证了联合仿真方法的可行性。王益轩、宿月文、李金华[17]提出了应用现代CAD /CAE技术进行织机设计与开发的方法和方案,论证了方案的可行性。应用机械系统

建模与仿真软件设计了织机结构系统和主要工作机构的虚拟样机。谢永志[18]应用UG、ADAMS和ANSYS 软件,实现齿轮传动仿真分析。利用UG实现建模，利用ADAMS实现动力学仿真利用ANSYS实现静力学和模态仿真。由ADAMS的数据验证了虚拟样机模型的正确性，齿轮传动的平稳性.由ADAMS和ANSYS的数据验证了齿轮强度和刚度的可靠性。

以上列举的机械仿真领域的研究人员主要是直接应用国外开发的商业软件软件对所研究的对象进行仿真分析，软件的通用性强涉及专业知识少，没有针对行业的一个软件。从我国目前的情况来看，虚拟样机技术的应用只是停留在初步应用阶段，主要在专业机构和高校应用，集中于样机的运动仿真、静力学分析及主要零部件的受力分析方面，动态受力情况分析及模态分析,就其应用领域的广度和应用的深度来说还需较大提高[19]。国内的企业在虚拟样机技术的应用上，主要是集成现成的国外软件，如UG、Pro /E、ADAMS、MATLAB、ANSYS等，对国外软件的依赖性强,更多的单位采用对市场上现有软件进行二次开发的方式，来满足设计分析的需要[20]。

在二次开发仿真方面，王秀山、杨建国等人[21]阐述了基于Pro/E、ADAMS和ANSYS 的齿轮减速器一体化开发平台的建造过程.建立了齿轮设计的最优化数学模型,设计了算法并编辑了优化程序;对Pro/E进行二次开发,实现了齿轮的参数化最优化建模;利用ADAMS进行运动学仿真,利用ANSYS进行有限元分析,形成了齿轮的闭环设计.整合了以上3个软件后所建立的虚拟样机环境,不仅建立了单个轮齿的柔性体模型,而且可以仿真计算出减速器的运动学、动力学和应力应变等参数。2004年,中国石油大学(华东)机电工程学院、江汉石油机械厂、华中科技大学国家CAD支撑软件工程技术研究中心等单位就进行了顶部驱动钻井装置虚拟样机原型系统的开发和总体设计[19]。闫开印，张卫华等人[22]针对虚拟样机技术在铁路机车车辆行业的研究状况,分析了铁路机车车辆虚拟样机研究的必要性,提出了具体的研究方法和思路,给出了实现的框架,并针对基于性能的三维CAD参数化设计、机车车辆多体动力学模型的可视拓扑模型的建立及自动求解、虚拟样机可视平台、系统协同仿真平台及数据PDM等关键技术进行了探讨,给出了初步的研究结果及实践。

最后，从查找的文献可以看出，二次开发仿真研究比直接利用通用软件仿真的数量少很多。主要原因在于二次开发存在一定的难度，不同软件的联合仿真过程中存在数据的丢失。但是二次开发的平台专业性强，有一定的发展趋势。

参考文献

[1]Wang G Gary. Definition clarification and review on virtual prototyping. Proceedings of the 2001 ASME Design Technical Conference and Computers in Engineering Conference,

DETC2001/CIE 21265, Pittsburgh,Pennsylvania,2001

[2]李丹,李印川.虚拟样机技术在制造业中的应用及研究现状[J].机械, 2008, 35 (6): 1 -41

[3]Dai F, Felger W, GobelM.Applying virtual reality to electronic prototyping -concept and first results virtual prototyping virtual environments and the product design process [C].Chap Man and Hall Press, 1995

[4]KerttulaM, SalmelaM, HeikkinenM.Virtual reality prototyping a framework for the development of electronics and telecommunications products [C].Proceedings of 8th IEEE International Workshop on Rapid System Prototyping, 1997

[5]Bernhard J, Marc L, Ipke W. Knowledge-based assembly simulation for virtual prototype modeling[C].IECON Proceedings ( Industrial Electronics Conference). America:[s.n.], 1998: 2152 -2157.

[6]Marko S, Harri K. Smart virtual prototypes: Distributed 3D product simulations for Web based environments[C].Proceedings of the Annual Symposium on the Virtual Reality Modeling Language. America: [s.n.],2000: 87 -89.

[7]Mujber T S, Szecsi T, Hashmi M S J. Virtual reality applications in manufacturing process simulation [J].Journal of Materials Processing Technology, 2004,155-156:1834 -1838.

[8]Zorriassatine F, Wykes C, Parkin R,et al. A survey of virtual prototyping techniques for mechanical product development[J].Proc Inst Mech Eng. Part B. JEng Manuf, 2003, 217: 513

-530.

[9]吴素珍,何卫东等.RV减速器虚拟样机仿真技术研究[J].机械传动,2014,38(9):20-23

[10]高洪,王文斌等.6-3-3并联机构结构设计与虚拟样机研究[J].安徽工程科技学院学

报,2010,25(4):25-27

[11]李永波,魏禹.齿轮齿条传动结构的虚拟样机研究[J].应用科技,2013,40(2):59-62

[12]赵海芳,叶平等.基于ADAMS的减速器动力学仿真分析[J].煤矿机械,2012,30(10):81-83

[13]张林辉.基于ADAMS的减速器仿真分析[J].电力电子

[14]秦成.基于Proe/Adams/Matlab挖掘机虚拟样机研究[J].机床与液压,2008,36(9):133

[15]康文利,张颖.基于UG和ADAMS的减速器的虚拟样机设计与仿真分析[J].计算机应用技术,2011,38(01):49-52

[16]张家启,郑泉等.基于UG与ADAMS的汽车差速器联合仿真方法研究[J].湖北汽车工业学院学报,2011,25(1):10-13

[17]王益轩,宿月文等.基于现代CAD/CAE技术的织机虚拟样机研究[J].上海纺织科

技,2005,33(5):12-13

[18]谢永志.基于虚拟样机技术的齿轮传动动力学与静力学仿真分析[J].煤矿机

械,2012,33(12):48-50

[19]李宪华,郭永存.虚拟样机技术在矿山挖装机中的应用研究现状及分析[J].矿山机械，2012,48(9):7-10

[20]盛拥军.虚拟样机技术在我国石油机械应用现状研究[J].石油机械,2010,38(8):74-77

[21]王秀山,杨建国等.双级圆柱齿轮减速器虚拟样机建造研究[J].南京航空航天大学学

[22]闫开印,张卫华等.铁路机车车辆虚拟样机工程研究[J].铁道学报,2005,27(5):54-60

报,2005,37:130-133

浅谈虚拟样机技术

虚拟样机技术及应用 （课程考试） 题目: 浅谈虚拟样机和虚拟样机技术学生: 陈川 班级: 机制1001班 学号: 2010200626 指导教师: 王春光

浅谈虚拟样机和虚拟样机技术 一虚拟样机产生的背景 进入21 世纪, 科学技术突飞猛进, 社会发展日新月异。人们对个性化产品的需求越来越迫切, 对产品性能的要求也越来越高, 全球化经济已明显地呈现出买方市场的特点。由于这一变化, 导致市场竞争日趋激烈, 而竞争的核心则主要体现在产品创新上, 体现在对客户的响应速度和响应品质上。传统的物理样机在产品的创新开发中, 在开发周期、开发成本、产品品质等方面已越来越不能满足市场需求, 虚拟样机技术正是在这一市场需求的驱动下产生的。 传统的产品设计模式通常采取的是一种设计→制造→试验→改进→设计的串行设计模式，尽管在结构设计方面采用CAD、CAE等软件，但由于不同学科软件相对独立性，产品的性能指标往往是通过大量的试验来确定特征参数。而且降低了产品的总体性能，使产品研发周期长、效率低。 如在传统的印刷机械设计工作过程中，都是由工程师先根据机器功能改进的需要，进行理论选型，然后计算结果，画出机械零件图、部件图和装配图，再交给车间进行试制。待样品出来以后，对样品进行运转测试，把测试到的实际结果与设计前的理论构想进行比对，寻找差异产生的原因，再重新进行设计上的修改，直到样品满足改进的需要。这种设计过程，需要的周期长，样品试制费用高，往往不能满足市场对新机器换代及时性的要求，带来了人力物力的巨大浪费。为了改变这些现象，提高产品的性能，缩短生产周期，降低生产成本，各行各业都在不断地创新，开发新的技术。这样通过不断地创新、改进，近年来终于找到了解决这些缺点的方法，并提出了虚拟样机技术。 二什么是虚拟样机 虚拟样机是建立在计算机上的原型系统或子系统模型，它在一定程度上具有与物理样机相当的功能真实度。 虚拟样机是一种计算机模型，它能够反映实际产品的特性，包括外观、空间关系以及运动学和动力学特性。利用这项技术，设计师可以在计算机上建立机械系统模型，然后以三维可视化处理，模拟在真实环境下系统的运动和动力特性并根据仿真结果精简和优化系统。 虚拟样机被美国国防部建模和仿真办公室(DMSO)定义为对一个与物理原型具有功能相似性的系统或者子系统模型进行的基于计算机的仿真；而虚拟样机则是使用虚拟样机来代替物理样机，对候选设计方案的某一方面的特性进行仿真测试和评估的过程。 虚拟样机的概念与集成化产品和加工过程开发 (Integrated Product and Process Development,简称IPPD)是分不开的。IPPD是一个管理过程，这个过程将产品概念开发到生产支持的所有活动集成在一起，对产品及其制造和支持过程

《虚拟样机技术》课程教学大纲

《虚拟样机技术》课程教学大纲 课程代码：020232030 课程英文名称：Virtual Prototyping Technology 课程总学时：32 讲课：32 实验：0 上机：0 适用专业：车辆工程能源与动力工程 大纲编写（修订）时间：2017.5 一、大纲使用说明 （一）课程的地位及教学目标 本课程为车辆工程、能源与动力工程专业学生的一门专业基础选修课，ADAMS作为机械系统动力学分析软件，在汽车等领域有着广泛的应用，它改变了传统产品设计开发过程，可以大大缩短产品开发周期，降低开发费用和成本，提高产品性能，获得最优化和创新的设计产品。通过本课程的学习，使学生掌握ADAMS软件中虚拟样机的仿真建模工具及汽车模块的应用，培养学生应用大型工程软件解决问题的能力，为毕业设计进行知识储备并奠定基础，使学生毕业后能够适应社会的发展。 本课程将系统地介绍机械系统动态仿真技术，从设计和创新设计的角度出发，结合大量的实例，介绍ADAMS入门的基础知识、虚拟样机的基本概念及ADAMS软件的主要功能和操作技巧。通过学习这门课程，培养学生解决实际问题的能力，使学生能够较全面地了解掌握ADAMS软件的使用方法，了解在ADAMS软件环境下进行产品虚拟样机的开发过程。 （二）知识、能力及技能方面的基本要求 通过学习和练习使学生了解ADAMS虚拟样机技术的基本知识；掌握ADAMS软件的基本操作，熟悉软件的特性和使用方法；掌握基本的实际工作流程和处理方法。培养学生分析和处理实际问题的能力，能够独立面对问题、分析问题、解决问题。具体要求： 1、掌握ADAMS软件的使用。 2、能使用ADAMS软件，使学生具备在ADAMS软件环境下开发产品虚拟样机的能力，能完成一些简单机械系统的动力学分析。 （三）实施说明 教师在授课过程中可以根据实际情况酌情安排各部分的学时，课时分配表仅供参考。根据各专业特点，教师应结合本专业的实际问题，在教学过程中注意理论与实际结合，突出实际应用。 课程的教学目标通过教师演示讲授，学生课堂练习相结合来实现。采用现场教学模式，即在教师讲授演示的同时,学生同步在计算机上操作演练，强化教师与学生的互动。教师要注重对基本概念、基本方法和解题思路的讲解，以便学生在实际应用中能举一反三，灵活运用。 （四）对先修课的要求 要求学生先修：《机械制图》、《三维建模技术》、《汽车构造》等课程，并达到这些课程的基本要求，同时要求对三维CAD技术有一定的掌握。 （五）对习题课、实验环节的要求 根据课程的要求，结合专业特点安排一定的实例，如汽车悬模型及整车模型等，通过课堂练、讲相结合完成。 本门课程是上机操作的课程，实践性很强。为了增强学生的动手能力，要求多媒体教学，并做到学生每人一台计算机并配备相应软件。

虚拟样机仿真实验报告样本

机械原理课程虚拟样机仿真实验 课题：六足步行机器人的虚拟样机仿真 姓名：XXX 学号：***** 班级：￥￥￥ 指导教师：XXX 2012年5月1日

六足步行机器人的虚拟样机仿真 摘要 以前我做过的一个设计题目是五足步行机器人的步态优化，当时由于还不会使用Adams软件，因此每次对步态做一些调整之后都要直接在样机上进行试验才能验证方案是否合理。由于样机硬件设备并不完善，因此很多时候试验会出现各种硬件问题，这占用了我很多时间。 现在虽然我暂时不做这个项目了，然而借着本次虚拟样机仿真实验的机会，我决定运用本学期学到的知识建立步行机器人的虚拟样机模型，并进行仿真分析。然而若是对五足机器人进行仿真，由于其步态比较复杂，因此大部分时间会用于计算步行过程中的关节变量数据。因此本文从简化问题和对所学知识实践两方面来考虑，改为对六足步行机器人进行建模仿真，并将关节型串联机构步行腿改为并联机构中的缩放结构型步行腿以简化计算。 关键词：六足步行机器人、缩放机构、虚拟样机、ADAMS应用、仿真

目录 1 问题的分析 (1) 2 六足步行机器人虚拟样机建模 (2) 2.1 设置工作环境 (2) 2.2 单腿建模与验证 (2) 2.2.1 创建平面缩放机构连杆模型 (2) 2.2.2 创建机器人单腿模型 (4) 2.3 创建整机模型 (5) 3 计算步行过程中的关节变量 (7) 4 六足步行机器人仿真分析 (8) 4.1 导入数据 (8) 4.2 修改驱动函数 (9) 4.3 仿真 (9) 4.4 测量和分析 (10) 课程总结 .......................................... 错误！未定义书签。参考文献 . (11) 附录A............................................. 错误！未定义书签。

虚拟样机技术概述

虚拟样机技术概述 1.1.行业背景 多年来，制造业完全依赖于物理样机来解决和交流设计过程中的问题，这就使得制造成本增加和产品设计时间的延长（见表1）。然而，近年来，制造业者已经认识到物理样机在快速抢占市场上已严重阻碍了其发展，成为发展过程中的一个重要障碍。 为了突破这个障碍，很多制造业者（如Boeing ,GM, Caterpillar ,Ford等）开始研究使用虚拟样机，而减少对物理样机的依赖。他们并不完全排除物理样机，只是减少物理样机的数量，用虚拟样机的灵活性去完成物理样机不能完成的功能。例如，90年代Boeing公司用虚拟样机技术用在波音777上取得了极大的成功，他们仅用一个较小的物理机头模型就在四年内把这种飞机推向市场(Boswell, 1998)。Caterpillar公司也同样利用这个技术应用于他们的履带机设计，他们发现这种技术在解决设计评审阶段节省了9个月时间(Ellis, 1996)。 表1 物理样机成本 虚拟样机的成功有两项关键技术，第一，实时的3D图形特性和位图质量要达到一定的标准，要求硬件产生的高质量位图包括150，000到250，000个三角形的数据。另外，这些位图刷新速度要达到交互速度的要求。第二，投影和其它显示技术的发展使得高清晰度的立体图像能被建立。结合这两项技术，虚拟样机赢得了一些评论家的关注。现在，这种技术也面临着有激烈地争议，但虚拟样机的高成长性和广泛应用已成为事实。 物理样机被用于解决贯穿整个生产过程的问题。通常情况下，一些独特的模型对解决某些关键的问题是必须的。表2列出一些通过样机解决的问题和关心

的主要问题。 下面给出虚拟样机技术在工业中的三个具体应用层面： 1．建立可信的图像 2．产品设计与制造过程的集成（DFM） 3．虚拟样机和现有测量工具的结合 表2 原型问题 1.2.虚拟样机的关键技术 1.2.1.建立可信赖的1：1产品虚拟原型 建立可信的图像是一个核心要求。目前，绘图师和设计师都用不同的射线跟踪包（沿物理样机）去形成高真实的图像或动画电影。这些工具对于交流是非常有用的，他们也能描述必需的经验上的碰撞。当你在墙上看到这些图像时，你就会想象你正经历着这个产品，或正在看它漂亮的图片。这种预先渲染的技术限制了通常物理样机所提供的探测和交互的种类。例如，你不能进入图像的内部和感受到聚集在你周围的场景。这种情况下，具有现实性的图像并没有充分的理由代替物理样机。既然这样，使用这种技术生成的虚拟样机的应用的可信度就会大打折扣，因为它们限制了探测场景的比例和现场的沉浸感。 当计算机可视化的价值得到工业界的普遍认可时，具有“沉浸感”的虚拟样机还是被许多专家持怀疑和观望态度。但当它呈现出高可信度的图像和虚拟样机时，这种怀疑的态度就会消失。虚拟样机的展示，的确给观察者一种与物理样机同处一室的感觉，这时，观察者就会认为他看到的虚拟样机是真实的。

虚拟样机

虚拟样机技术 1、虚拟样机概念 1.1 产生背景 传统的设计方式要经过图纸设计、样机制造，测试改进、定型生产等步骤，为了使产品满足设计要求，往往要多次制造样机，反复测试，费时费力、成本高昂。虚拟样机技术的出现，改变了传统的设计方式，采用数字技术进行设计。它能够在计算机上实现设计——试验——设计的反复过程，大大降低了研发周期和研发资本，能够快速响应市场，适应现代制造业对产品 T（time ）、Q（quality ）、 C（ cost ）、S（services ）、E（environment ）的要求，极大地促进了敏捷制造的发展，推动了制造业的数字化、网络化、智能化。 1.2 虚拟样机技术定义 虚拟样机技术（Virtual Prototyping, VP）是指在产品设计开发过程中 ,将分散的零部件设计和分析技术（指在某一系统中零部件的 CAD 和 FEA 技术）揉合在一起 ,在计算机上建造出产品的整体模型 ,并针对该产品在投入使用后的各种工况进行仿真分析 ,预测产品的整体性能 ,进而改进产品设计 ,提高产品性能的一种新技术。 虚拟样机技术是一门综合多学科的技术 , 它的核心部分是多体系统运动学与动力学建模理论及其技术实现。 CAD/ FEA 技术的发展为虚拟样机技术的应用提供了技术环境和技术支撑。虚拟样机技术改变了传统的设计思想,将分散的零 部件设计和分析技术集成于一体 ,提供了一个全新的研发机械产品的设计方法。虚拟样机技术设计流程见图 1 。

图1虚拟样机技术设计流程 1.3虚拟样机分类 虚拟样机按照实现功能的不同可分为结构虚拟样机、功能虚拟样机和结构与功能虚拟样机。 结构虚拟样机主要用来评价产品的外观、形状和装配。新产品设计首先表现出来的就是产品的外观形状是否满意，其次，零部件能否按要求顺利安装，能否满足配合要求，这些都是在产品的虚拟样机中得到检验和评价的。 功能虚拟样机主要用于验证产品的工作原理，如机构运动学仿真和动力学仿真。新产品在满足了外观形状的要求以后，就要检验产品整体上是否符合基于物理学的功能原理。这一过程往往要求能实时仿真，但基于物理学功能分析，计算量很大，与实时性要求经常冲突。 结构与功能虚拟样机主要用来综合检查新产品试制或生产过程中潜在的各种问题。这是将结构虚拟样机和功能虚拟样机结合在一起的一种完备型的虚拟样机。它将结构检验目标和功能检验目标有机结合在一起，提供全方位的产品组装测试和检验评价，实现真正意义上的虚拟样机系统。这种完备型虚拟样机是目前虚拟样机领域研究的主要方向。 1.4虚拟样机技术特点

机械原理课程虚拟样机仿真

机械原理课程虚拟样机仿真 实验报告 题目：基于ADAMS的单缸四冲程内燃 机仿真与分析 姓名：苏雨 学号：14041032 班级：140411

2016年5月8日 基于ADAMS的单缸四冲程内燃机仿真与分析 14041032 苏雨 北京航空航天大学能源与动力工程学院 摘要 本文主要针单缸四冲程内燃机，首先绘制机构的运动简图，理论验证机构工作原理的可行性；然后使用SolidWorks软件对机构进行三维实体建模，使用ADAMS软件对机构进行仿真与分析。通过仿真，不仅验证了单缸四冲程内燃机原理的可行性，而且对机构传力特性的分析，验证了此机构设计的合理性。 关键词：ADAMS；单缸四冲程内燃机；建模；仿真与分析。

目录

1、机构简单分析 (5) 2、机构的三维实体建模 (6) 3、机构的ADAMS仿真分析 (6) 3.1模型的导入 (6) 3.2模型的完善 (7) 3.3机构分析 (7) 4、机构拓展（此部分也可省略不写） (8) 4.1其它四冲程内燃机简介 (8) 5、结束语 (9) 参考文献: (10)

1、机构简单分析 图1为单缸四冲程内燃机，其工作原理的描述可参考图2。该机器内含有三种机构：曲柄滑块机构、凸轮机构和齿轮机构。其中，由缸体4、活塞3、连杆2和曲轴1等组成曲柄滑块机构，用于实现移动到转动运动形式的转换。由凸轮5和推杆6组成凸轮机构，主要在于凸轮5利用其特定轮廓曲线使推杆6按指定规律作周期性的往复移动；齿轮1'、9、5'组成齿轮机构，其运动特点在于将高速转动变为低速转动。上述三种机构按照一定的时间顺序相互协调、协同工作，将燃气燃烧的热能转变为曲轴转动的机械能，从而使这台机器输出旋转运动和驱动力矩，成为能作有用功的机器。 排气阀 进气阀 凸轮5 缸体4 推杆6 活塞3 连杆2 曲轴1 齿轮 齿轮 齿轮9 图1 内燃机 单缸四冲程内燃机的工作原理如图2所示，当燃气在缸体内腔燃烧膨胀而推动活塞移动时，通过连杆带动曲轴绕其轴线转动。 为使曲轴得到连续的转动，必须定时地送进燃气和排出废气，这是由缸体两侧的凸轮，通过推杆、摆杆，推动阀门杆，使其定时关闭和打开来实现的（进气和排气分别由两个阀门控制）。曲轴的转动通过齿轮传递给凸轮，再通过推杆和

虚拟样机仿真与测试实验

虚拟样机仿真与测试实验 实验目的 了解ADAMS软件的建模和分析方法； 初步掌握ADAMS进行机构参数化建模的方法； 初步掌握ADAMS添加运动约束、运动驱动、仿真分析、参数测量。 实验参数 图所示为某机器的曲柄滑块机构，圆盗1以n= 60r /min的转速逆时针旋转， 在滑块的端部作用有载荷F, F的方向与滑块运动的方向相反。已知：圆盘1的半径R =350mm 厚度3= 100mm 材料密度为7. 8X 10-3kg /cm3;连杆 2 长度L = 1100mm 宽度w= 150mm 厚度3= 50mm 质量Q= 65kg，惯性矩Ixx = 0.132kg - m2 Iyy = 6.80kg - m2 Izz = 6.91 kg ? m2,滑块3长度L= 400mm高度h= 300mm厚度3 = 300mm材料为黄铜。 试进行以下的建模和分析： 1）确定滑块酌位置、速度和加速度。 2）裁荷F=l00kN时，确定所需的圆盘驱动力矩；3）设置驱动力矩，测量滑块的位置和速度。

实验结果 时间一位移曲线 piston Displacement —piston Cl/ Position X u i g E ) §匸^ 10 15 2.Q 2.5 Analysis Last^Run Time (sec) 2012-04-12 11:18 16 时间一速度曲线 piston CM Velpcity X 「me 底匸） 2012-04-12 11 18:16 T -P Z-.」 .H D 一 ：2r .--J -l Analysis Last_Run 时间一加速度曲线 F o a s A s OJ E )匸口曾」E -piston CM Ac cetera!bon X 100 5.0 0.0 ■5 0 -10.0 ■15.0 -20.Q pistonpump 1 0 1 5 2Q 2 5 Trneisec) QQ 0 5 "Tknalvsis La5t Run 2012-04^12 11 18 16 时间一驱动力矩曲线 pistcnpump —MOTION 1 TZ 」￡q>E ?c □ 舊 匚

数字化设计与虚拟样机技术

数字化设计与虚拟样机技术 无线测温 https://www.sodocs.net/doc/0814500522.html, 产品设计的数字化是企业信息化的重要内容。近年来，随着产品复杂性的不断增长，以及企业间竞争的日趋激烈，传统的产品设计方法已经很难满足企业当前生存和发展的需要。为了能在竞争中处于有利位置，实现产品设计数字化势在必行。 产品设计过程本质上是一个对信息进行采集、传递、加工处理的过程，其中包含了两种重要的活动：设计活动和仿真活动。因此产品设计也可以看作是一个设计活动和仿真活动彼此交织相互作用的过程。设计活动推动信息流程向前演进，而仿真则是验证设计结果的重要手段，二者关系如图1所示。随着技术的发展，仿真的重要性正在不断加强。 目前为止数字化设计技术的发展历程可以大体上划分为以下三个阶段。 (1) CAx工具的广泛应用。自20世纪50年代开始，各种CAD/CAM工具开始出现并逐步应用到制造业中。这些工具的应用表明制造业已经开始将利用现代信息技术来改进传统的产品设计过程，标志着数字化设计的开始。 (2) 并行工程思想的提出与推行。20世纪80年代后期提出的并行工程是一种新的指导产品开发的哲理，是在现代信息技术的支持下对传统的产品开发方式的一种根本性改进。PDM（产品数据管理）技术及DFx（如DFM、DFA等）技术是并行工程思想在产品设计阶段的具体体现。 (3) 虚拟样机技术。随着技术的不断进步，仿真在产品设计过程中的应用变得越来越广泛而深刻，由原先的局部应用（单

领域、单点）逐步扩展到系统应用（多领域、全生命周期）。虚拟样机技术正是这一发展趋势的典型代表。 虚拟样机技术是一种基于虚拟样机的数字化设计方法，是各领域CAx/DFx技术的发展和延伸。虚拟样机技术进一步融合先进建模/仿真技术、现代信息技术、先进设计制造技术和现代管理技术，将这些技术应用于复杂产品全生命周期、全系统，并对它们进行综合管理。与传统产品设计技术相比，虚拟样机技术强调系统的观点、涉及产品全生命周期、支持对产品的全方位测试、分析与评估、强调不同领域的虚拟化的协同设计。虚拟样机技术充分体现了图1所示的产品设计过程，全面突出了仿真的重要性。 虚拟样机技术的实施是一个渐进的过程，其中涉及到许多相关技术，如总体技术、多领域协同建模/仿真/评估技术、数据/过程管理技术、支撑框架技术等等。下面主要提及三个关键技术。虚拟样机管理技术。虚拟样机开发过程中涉及到大量的人员、工具、数据/模型、项目/流程，对这些元素进行合理的组织和管理，使其构成一个高效的系统，实现整个开发过程中的信息集成和过程集成，是优质成功的进行虚拟样机开发的必要条件。 通过对当前并联机床的发展现状和趋势的分析，可以看出，集成化、一体化、数字化的并联机床快速开发平台能够大大缩短并联机床的设计开发周期、实现最新设计理论和应用技术的集成和应用、保证设计过程的一体化，从而推动并联机床在理论方面的研究进展和在实际应用方面走向产业化的进程。 协同仿真技术。协同仿真技术将面向不同学科的仿真工具结合起来构成统一的仿真系统，可以充分发挥仿真工具各自的优势，同时还可以加强不同领域开发人员之间的协调与合作。目前HLA规范已经成为协同仿真的重要国际标准。基于HLA的协同仿真技术也将会成为虚拟样机技术的研究热点之一。 多学科设计优化技术（MDO）。复杂产品的设计优化问题可能包括多个优化目标和分属不同学科的约束条件。现代的MDO

虚拟样机技术的应用

龙源期刊网 https://www.sodocs.net/doc/0814500522.html, 虚拟样机技术的应用 作者：王腊苗 来源：《山东工业技术》2015年第24期 摘要：机械制造业作为我国的传统工业，是我国工业发展的重要组成部分。伴随着社会 经济的腾飞发展，行业内部的竞争日益激烈。新产品的开发设计技术作为竞争的核心内容，虚拟样机技术的产生，推动了新产品设计开发的速度，同时降低了设计成本，缩短了设计周期，提高了产品的市场竞争力[1]。 关键词：虚拟样机技术；仿真；发展 DOI：10.16640/https://www.sodocs.net/doc/0814500522.html,ki.37-1222/t.2015.24.021 1 虚拟样机技术概述 虚拟样机技术是一种新产品设计技术，设计师可以利用CAD/CAE以及二次开发软件在计算机上建立产品机械系统的三维实体模型和力学模型，利用有限元分析、边界元分析、matlab 以及C语言等软件程序的综合应用模拟分析在真实环境下对机械产品进行运动学、动力学分析。为物理样机提供有力的参数依据。借助于这项技术，它能够反映新产品的各项特性，包括外观、功能以及运动学和动力学特性[1]。虚拟样机技术对制造业产生了巨大冲击。 2 虚拟样机技术的发展现状 虚拟样机技术起源于上世纪80年代，最早应用在军事、航天部门[3]。近年来，虚拟样机技术被应用到更广泛的领域，如汽车制造、飞机制造、印刷机制造、农业机械制造等。美国、日本等国家先后在汽车、飞机、数字化机车、火星探测器、反铲装载机以及虚拟厨房设备系统中采用虚拟样机技术优化系统结构，成功的缩短了研发周期。[1]在我国，辽宁工程技术大 学、武汉理工大学、西北机电研究所、等在采煤机、掘进机和刨煤机的刚柔耦合模型、船用起重机、发射药协调器等的设计研发中运用了虚拟样机技术[4]。虚拟样机技术在我国起步较 晚，关键技术还在进一步拓展阶段 3 虚拟样机技术的特点 利用传统的设计方法设计新产品，首先要确立设计方案、分析机构原理，绘制机构原理图以及所有零件的零件图和总装图，确定加工技术和方案，制造物理样机进行运行试验，通过暴漏出的缺陷与弊端，提出改进方案，重新设计并制造物理样机，再试运行。整个过程持续时间长，任务繁重，成本高。虚拟样机技术在制造物理样机之前，通过模型的仿真分析，在计算机虚拟环境下模拟产品运行的真实环境，观察机构各部分的运动，通过数字和图表显示系统缺陷，在虚拟样机三维模型中修改参数即可完成系统优化[2]。

虚拟样机技术与ADAMS应用实例教程

湖南工业大学 课程设计 资料袋 科技学院（系、部）2014 ~ 2015 学年第1 学期课程名称虚拟样机技术与ADAMS应用实例教程 指导教师周明 学生姓名专业班级 学号 题目工作输送机 起止日期2014 年12月15 日～2014 年12 月30 日成绩 目录清单

课程名称：虚拟样机技术与ADAMS应用实例教程设计题目：工作输送机 专业：机械设计制造及其自动化班级： 学生姓名:学号： 起迄日期:2014 年 12月16 日 ~ 2014 年 12月31日指导教师:周明

目录 第一章机械原理课程设计的任务与要求 (4) 生产线上的步进式工件输送机 (4) 第二章创新机构 (5) 一、机构运动简图绘制 (6) 二、利用ADAMS软件建模 (7) 三、利用ADAMS软件仿真 (8) 1、滑块的位移、速度及加速度曲线 (8) 2、各构件的角速度和角加速度 (9) 3、原动件的驱动力矩 (12) 4、各运动副的支反力 (12) 四、最终输出构件的压力角 (14) 第三章参考文献 (15) 第四章致谢 (16)

第一章机械原理课程设计的任务与要求 生产线上的步进式工件输送机 工作输送机能间歇的输送工件，电动机通过传动装置、工作机构驱动滑架往复移动，工作行程时滑架上的推爪推动工件前移一个步长，当滑架返回时，由于推爪与轴间装有扭簧，推爪得以从工件底面滑过，工件保持不动。当滑架再次向前推进时，滑爪己复位，井推动新的工件前移，前方推爪也推动前一工位的工件前移。其传动装置常由减速器和一级开式齿轮传动组成。 ADAMS是英文Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems的缩 写，是由美国MDI公司（Mechanical Dynamics Inc.）开发的机械系统动 力学自动分析软件。 在当今动力学分析软件市场上ADAMS独占鳌头，拥有70%的市场份额，ADAMS 拥有windows版和unix两个版本，目前最高版本为ADAMS 2005。 ADAMS软件使用交互式图形环境和零件库、约束库、力库，创建完全参数化的机械系统几何模型(虚拟机械系统，虚拟样机)，其求解器采用多刚体系统动力学理论中的拉格郎日方程方法，建立系统动力学方程，对虚拟机械系统进行静力学、运 动学和动力学分析，输出位移、速度、加速度和反作用力曲线。 ADAMS软件的仿真可用于预测机械系统的性能、运动范围、碰撞检测、 峰值载荷以及计算有限元的输入载荷等。 我们选择题号8 高度H为800—1000mm，摆角40?—50?左右，L CD =(0．6—0．7)L DF ，L EF =(0.2 ~0.3)L DF 减速箱的输入转速为360 r/min，各杆件质量与长度成正比。 工作阻力为2600N，步长为525mm,往复次数30次，行程速比系数K为1.25。

虚拟样机技术 上

绪论 虚拟样机技术概述 1.1.1虚拟样机技术的概念 虚拟样机技术是年代逐渐兴起、基于计算机技术的一个新概念。从国内外对虚拟样机技术( , )的研究可以看出，虚拟样机技术的概念还处于发展的阶段，在不同应用领域中存在不同定义]2][1[。 美国国防部对虚拟样机技术有关概念的建设性意见为]1[： [1].虚拟样机定义，虚拟样机是建立在计算机上的原型系统或子系统模型，它在 一定程度上具有与物理样机相当的功能真实度。 [2].虚拟样机设计，利用虚拟样机代替物理样机来对其候选设计的各种特性进行 测试和评价。 [3].虚拟样机设计环境，是模型、仿真和仿真者的一个集合，它主要用于引导产 品从思想到样机的设计，强调子系统的优化与组合，而不是实际的硬件系统。 国外其它学者对虚拟样机技术的定义大同小异，主要区别在于技术的构成及其范畴上。如. 和等人认为虚拟样机技术是将建模技术、计算机支持的协同工作()技术、用户界面设计、基于知识的推理技术、设计过程管理和文档化技术、虚拟现实技术集成起来，形成一个基于计算机、桌面化的分布式环境以支持产品设计过程中的并行工程方法]2[；等人认为，虚拟样机的概念与集成化产品和加工过程开发( ,简称)是分不开的。是一个管理过程，这个过程将产品概念开发到生产支持的所有活动集成在一起，对产品及其制造和支持过程进行优化，以满足性能和费用目标。的核心是虚拟样机，而虚拟样机技术必须依赖才能实现]2[。 国内学者在从事虚拟样机技术方面工作中也提出了一些见解，特别是对应用过程及其优点作了比较具体的阐述。例如，李瑞涛等认为所谓虚拟样机技术就是在建造物理样机之前，利用计算机技术建立产品系统的计算机模型，通过虚拟环境在可视化方面的优势以及可交互式地探索虚拟物体的功能，对产品进行几何、功能等方面交互的建模与分析，模拟该系统在真实工作环境条件下的运动和动力特性，从而反复修改设计，以得到最优设计方案]2[。唐硕、赵建卫等认为，虚拟样机技术是建立在、系统仿真和虚拟现实基础上的，通过在计算机上建立在一定程度上具有与物理样机相似的功

机械原理课程虚拟样机仿真实验

机械原理课程虚拟样机仿真实验 课题：急回机构的虚拟样机仿真 姓名：贾林江 学号：10041152 班级：100415 指导教师：刘荣 2012年5月26日

急回机构的虚拟样机仿真 摘要 ADAMS软件在分析复杂机构的运动学和动力学方面有着强大的功能。以一急回机构为例，运用ADAMS建立了机构的模型并对其进行了仿真分析，提出了应用仿真技术对平面机构进行运动分析的方法，在理论和实践上具有非常重要的意义。 本次虚拟样机仿真实验，我决定运用本学期学到的知识建立急回机构的虚拟样机模型，并进行仿真分析。 关键词：急回机构、虚拟样机、ADAMS应用、仿真

目录 1.问题分析 (1) 2.急回机构模拟样机建模 (2) 2.1.启动ADAMS (2) 2.2.设置工作环境 (2) 3.创建机构的各个部件 (3) 3.1.创建的主曲柄BC和副曲柄AC (3) 3.2.创建主、副曲柄之间的连接部分C (3) 3.3.创建连杆DF (4) 3.4.创建滑块F (4) 3.5.创建铰接点D (5) 3.6.在滑块上创建一个M ARKER点 (7) 3.7.创建机架 (8) 3.8.创建旋转副和移动副 (9) 3.9.创建驱动 (10) 3.10.保存模型 (10) 4.急回机构的仿真 (11) 5.急回机构仿真测量分析 (11) 6.课程总结 (13) 7.参考文献 (13)

1.问题分析 我们在机械原理课上的第二章 平面连杆机构分析与设计中学到了机构的急回特性，当时我就想要是能做一个急回机构的模型就好了。刚好这次老师让我们用Adams 做一个机构仿真，所以我就借此机会做了一急回机构的模拟样机仿真。下面是急回机构的设计参数及要求。 图1-1为开槽机上用的急回机构。原动件BC 匀速转动，已知mm a 80=，mm b 200=，mm l AD 100=，mm l DF 400=。原动件为构件BC ，为匀速转动，角速度2/rad s ωπ=。对该机构进行运动分析和动力分析 图1-1 急回机构原理图

虚拟样机设计与仿真

研究生课程考试答题册 学号：2017200974 姓名：周启航 考试科目：虚拟样机设计与仿真 考试日期: 2018.11 西北工业大学研究生院

目录 一、通过自学和调研就以下问题进行叙述 (3) 1、何为虚拟样机？何为虚拟样机仿真？ (3) 2、虚拟样机仿真有哪些关键技术？虚拟现实技术、增强现实技术、CAE 技术、视景仿真技术的发展与前景如何？ (4) 3、做好机械系统的虚拟样机仿真工作应注意哪些问题？应如何处理虚拟 样机仿真与实物样机仿真的关系？ (5) 二、伞状天线盘式结构仿真分析 (6) 一、问题分析 (6) 二、建立仿真模型与设置 (8) 三、仿真结果 (12) 四、结论与存在的问题 (13)

一、通过自学和调研就以下问题进行叙述 1、何为虚拟样机？何为虚拟样机仿真？ 现有一下观点：计算机中的模型就是虚拟样机；有限元模型就是虚拟样机；ADAMS的模型就是虚拟样机；只有满足“3I”特征才是虚拟样机。试对以上观点做出评价。 答：（a）机械工程中的虚拟样机技术又被称为机械系统动态仿真技术，是国际20世纪80年代发展起来的一项计算机辅助工程（CAE）技术。工程师在计算机上建立样机模型，对模型进行各种动态性能分析，然后改进样机设计方案，用数字化形式代替传统的实物样机实验。当然还有以下关于什么是虚拟样机的描述：（1）虚拟样机技术是将CAD建模技术、计算机支持的协同工作(CSCW)技术、用户界面设计、基于知识的推理技术、设计过程管理和文档化技术、虚拟现实技术集成起来，形成一个基于计算机、桌面化的分布式环境以支持产品设计过程中的并行工程方法； （2）虚拟样机的概念与集成化产品和加工过程开发 (Integrated Product and Process Development,简称IPPD)是分不开的。IPPD是一个管理过程，这个过程将产品概念开发到生产支持的所有活动集成在一起，对产品及其制造和支持过程进行优化，以满足性能和费用目标。IPPD的核心是虚拟样机，而虚拟样机技术必须依赖IPPD才能实现； （3）虚拟样机技术就是在建立第一台物理样机之前，设计师利用计算机技术建立机械系统的数学模型，进行仿真分析并从图形方式显示该系统在真实工程条件下的各种特性，从而修改并得到最优设计方案的技术； （4）虚拟样机是一种计算机模型，它能够反映实际产品的特性，包括外观、空间关系以及运动学和动力学特性。借助于这项技术，设计师可以在计算机上建立机械系统模型，伴之以三维可视化处理，模拟在真实环境下系统的运动和动力特性并根据仿真结果精简和优化系统； （5）虚拟样机技术利用虚拟环境在可视化方面的优势以及可交互式探索虚拟物体功能，对产品进行几何、功能、制造等许多方面交互的建模与分析。它在CAD 模型的基础上，把虚拟技术与仿真方法相结合，为产品的研发提供了一个全新的设计方法。

虚拟样机技术的实践

虚拟样机技术的实践 发表时间：2010-10-11T09:01:35.110Z 来源：《魅力中国》2010年8月第2期供稿作者：杨淑贞田萌[导读] 我国虚拟样机技术最早应用于军事、航空领域，如飞行器动力学设计、武器制造、导弹动力学分析等 杨淑贞田萌（郑州交通职业学院车辆工程系河南郑州 450062） 中图分类号：U461 文献标识码：A 摘要：阐述了虚拟样机技术的思想，国内外发展现状。通过对矿井提升机齿轮离合器进行数字建模和动力学仿真，探索虚拟样机技术的应用。 关键词：虚拟样机技术建模仿真 虚拟样机技术(Virtual Prototyping Technology，VPT)是上90年代中后期发展起来的一种现代设计方法和手段，是CAx／DFx、建模，仿真、虚拟现实等技术相互结合的产物。其基本思想是，首先在计算机上建立样机模型，对模型进行各种动态性能分析，然后改进样机设计方案，用数字化形式替代传统的物理样机。虚拟样机技术的引入，大大简化了工业产品的设计开发过程，缩短了产品开发周期，减少了产品开发费用、成本和风险，明显提高了产品的质量和性能。 一、国内外虚拟样机技术的研究现状 1.国外虚拟样机技术的研究现状 在美国、德国等发达国家虚拟样机技术已被广泛应用。Caterpillar公司采用了虚拟样机技术，从根本上改进了设计和试验步骤，实现了快速虚拟试验多种设计方案，从而使其产品成本降低，性能却更加优越。John Deere公司利用虚拟样机技术找到了工程机械在高速行驶时的蛇行现象及在重载下的自激振动问题的原因，提出了改进方案，且在虚拟样机上得到了验证。世界上最大的工程机械制造商卡特彼勒公司的工程师采用虚拟样机技术，对装载机和挖掘机的工作装置进行了上万个工位的运动和受力分析。通用动力公司1997年建成了第一个全数字化机车虚拟样机，并行地进行产品的设计、分析、制造及夹具、模具工装设计和可维修性设计。日产汽车公司，利用虚拟样机进行概念设计、包装设计、覆盖件设计、整车仿真设计等。还有像波音、福特等世界性的大公司都在不同程度的将虚拟样机技术引入到自己的产品开发中，并取得非常好的经济效益。 2.国内虚拟样机技术的研究现状 我国虚拟样机技术最早应用于军事、航空领域，如飞行器动力学设计、武器制造、导弹动力学分析等。随着计算机技术的发展，虚拟样机技术在机械工程、汽车制造、航空航天、军事国防等领域得到了一些应用，在很多具体机械产品的设计制造中发挥了作用。例如月球表面探测机器人方案研究，就是运用虚拟样机技术对涉及到的多项关键技术进行深入研究，并取得可喜成果的。在高校研究机构中，清华大学进行了虚拟设计环境软件、虚拟现实、虚拟机床和虚拟汽车训练系统等方面的研究；浙江大学进行了分布式虚拟现实技术、VR工作台和虚拟产品装配等研究；西安交通大学和北京航空航天大学进行了远程智能协同设计研究，天津大学、西北工业大学等单位也进行了这方面的研究。 二、应用实例 本文针对矿井提升机齿轮离合器进行数字建模和动力学仿真，通过三维建模软件Pro/E建立矿井提升机离合器模型，应用动力学仿真软件ADAMS，探索运用虚拟样机技术研究。 1.离合器的实体建模 运用Pro/E软件对齿轮离合器的内齿轮和外齿轮进行建模，由于离合器两齿轮在运行中只传递力，没有相对的滚动，建模时不考虑齿轮齿间间隙。采用渐开线齿轮，Pro/E环境下进行建模。 2.离合器仿真模型 通过数据转换将提升机离合器模型导入仿真软件ADAMS，并在仿真环境下对系统进行约束，运用ADAMS/Hydraulics模块建立离合器仿真模型，最终完成提升机齿轮离合系统的完整模型。 3.离合系统仿真 将齿轮离合器模型和驱动系统进行关联，通过定义仿真的初始条件，应用动力学仿真软件ADAMS对模型进行仿真，并针对仿真和相关试验数据进行对比分析： 在提升机卷筒静止时，齿轮离合器齿轮间无碰撞力；在卷筒加速运行时，接触力开始变大；当卷筒转动速度一定时，齿轮间接触力又降低为零。同样在4.0-4.5秒卷筒减速运行过程中接触力也开始变大，并与加速时力的方向相反。所以，只有在卷筒有加速度运行的过程中，齿轮间才存在相互碰撞的现象，也就产生了接触力。 三、结束语 虚拟样机技术为制造技术的革新提供了新的设计方法，并已在制造业中发挥了不可忽视的作用，虚拟样机技术的优势使其日益受到机械领域的重视，虚拟样机技术的合理应用，将大大提高我国的制造水平。 参考文献： [1]郭俊英．基于虚拟样机技术的机械仿真分析与结构设计[J]．新技术新工艺．2009．11:43-45； [2]董江华，姜大成．基于ADAMS的虚拟样机技术实践[J]．制造业信息化．2009．1：85-86； [3]李丹，李印川．虚拟样机技术在制造业中应用及研究现状[J]．机械．2008．6（35）：1-4。

虚拟样机技术简述

虚拟样机技术简述 虚拟样机技术广泛的应用于产品设计制造等领域，它是一门集成了动力学建模、仿真、虚拟现实和信息管理技术等于一体的综合技术体。虚拟样机技术指在建造第一台原型机之前，工程师利用计算机技术构建系统的数字化模型，并进行有限元分析并输出该系统在实际工况下的各种特性的结果，并根据结果修改结构得出最优设计方案的技术。虚拟样机是一种数字化设计模型，它可以反映所设计产品的各种特性，包括外形、装配关系及其动力学等相关特性。相比传统的设计方法，使用虚拟样机技术指导产品设计具有以下明显的优势： (1)研发效率更高，虚拟样机技术利用计算机仿真原理和协同技术，完成了多个部门协同合作，多套方案并行计算，在产品设计阶段就能够整合多方面的信息，高效率的完成产品的分析和修改工作，缩短了研发周期。 (2)研发成本更低，虚拟样机技术利用了计算机的快速计算功能，大大提高了工作效率，明显缩短了研发周期；通过应用仿真技术，在计算机上可以完成产品设计过程中的分析、优化、试验等工作，不再需要重复制造成本较高的物理样机，所以极大的降低了研发成本。 (3)企业实现了动态联盟，虚拟样机能够通过Internet方便传递和快速反馈设计信息，打破了单个企业的资源局限和地域局限性，提高了企业之间沟通的效率，适应了全球化高速发展客观要求。 由于虚拟样机技术在产品设计中具有特殊优势，其在造船业、汽车制造业、兵器工业、工程机械、机械电子工业、航空航天工业、国防工业、材料工业以及机械加工业等诸多方面得到广泛的应用。 美国波音公司的波音777 飞机是世界上第一架完全以计算机模拟方法研制的飞机，其设计过程就基于虚拟样机技术，整个飞机的设计、组装、性能检验及测试分析过程完全应用计算机完成，开发周期从一般的8年缩短至5年，并且飞机一次就试制成功，大大地降低了飞机的研发成本。 美国喷气推进实验室( JPL )的工程师利用虚拟样机技术创建了地球上不存 在的虚拟环境，成功地模拟了探路者号火星探测器在进出火星大气层时的减速、着陆等不同条件下的工作状态，在最后设计方案制定之前，反复仿真试验，及时找出了各个状态下可能存在的问题，并根据各个问题对飞船的设计进行了及时、准确的修改，并于1997年7月4日成功把探测器送入预定轨道，成功实现了在火星上的软着陆。 卡特彼勒( Caterpillar )公司作为世界上最大的工程机械制造商之一，在开发新产品之前，工程的设计人员通过虚拟样机技术，模拟和分析设备在工作过程中

虚拟样机仿真与测试实验

虚拟样机仿真与测试实验 一、实验目的 了解ADAMS软件的建模和分析方法； 初步掌握ADAMS进行机构参数化建模的方法； 初步掌握ADAMS添加运动约束、运动驱动、仿真分析、参数测量。 二、实验参数 图所示为某机器的曲柄滑块机构，圆盗1 以n＝60r／min 的转速逆时针旋转， 在滑块的端部作用有载荷F，F 的方向与滑块运动的方向相反。已知：圆盘1 的半径R ＝350mm，厚度δ＝100mm，材料密度为7．8×10-3kg／cm3；连杆2 长度L＝1100mm，宽度w＝150mm，厚度δ＝50mm，质量Q＝65kg，惯性矩Ixx＝0.132kg·m2，Iyy＝6.80kg·m2； Izz＝6.91 kg·m2，滑块3 长度L＝400mm，高度h＝300mm，厚度δ＝300mm，材料为黄铜。 试进行以下的建模和分析： 1)确定滑块酌位置、速度和加速度。 2)裁荷F=l00kN 时，确定所需的圆盘驱动力矩; 3)设置驱动力矩，测量滑块的位置和速度。

三、实验结果 时间—位移曲线 时间—速度曲线 时间—加速度曲线 时间—驱动力矩曲线

四、数据分析 用MATLAB计算得到的图形： 通过对比图形和数据，不难发现：ADAMS中计算的滑块位移与MATLAB中计算的略有不同，每个时间点比MATLAB中滑块位移大0.05m，产生这种差别的原因可能是用MATLAB计算时是以杆1为主动轴计算的，而用ADAMS计算时是以质心计算的。 两种软件中计算的速度、加速度随时间变化曲线基本一致。 因此，两种计算结果没有太大差异。 五、收获和体会 通过本次实验、我初步掌握了ADAMS的基本用法，也在实验中提高了自己的自学能力。 并在与MATLAB的数值比较中对曲柄滑块的运动规律有了更深的了解。

Adams虚拟样机课程设计报告

Adams虚拟样机分析 设计说明书 冷霜自动灌装机部分机构的建模与分析起止日期：年月至年月日 学生姓名 班级 学号 成绩 指导教师(签字) 机械工程学院 年月日

目录 一、设计任务 (3) 二、机构建模 (4) 三、运动学分析 (8) 四、动力学分析 (10) 五、参数化分析 (12) 六、参数化样机的手动分析 (15) 七、设计研究分析 (16) 八、总结 (18) 九、参考文献 (18)

一、设计任务书 冷霜灌装机总体结构图 分析曲柄滑块结构： 1、运动学分析确定滑块的位移、速度和加速度的对应关系。 2、动力学分析在滑块在运动过程中受到载荷F=50N的阻力时，确定所需驱动 力矩。 3、参数化分析首先对样机进行参数化，然后分析杆曲折段长度对滑块的位移、 速度、加速度和所需驱动力矩大小的影响。

二、机构建模 1、启动ADAMS 双击桌面上ADAMS/View的快捷图标,打开ADAMS/View。在欢迎对话框中选择“Create a new model”，在模型名称（Model name）栏中输入：model_1；在重力名称（Gravity）栏中选择“Earth Normal (-Global Y)”；在单位名称（Units）栏中选择“MMKS –mm,kg,N,s,deg”。如图1-1所示。 图1-1 欢迎对话框 2、设置工作环境 对于这个模型，网格间距需要设置成更高的精度以满足要求。在ADAMS/View 菜单栏中，选择设置（Setting）下拉菜单中的工作网格（Working Grid）命令。系统弹出设置工作网格对话框，将网格的尺寸(Size)中的X和Y分别设置成750mm和750mm，间距（Spacing）中的X和Y都设置成10mm。然后点击“OK”确定。 3、建模 3.1创建设计点 在主工具箱中选择，并设置在工具箱中出现的对应选项为：Add to Ground, do n’t attach。 按下列坐标创建点： 3.2创建标记点