ADAMS软件扩展模块

ADAMS 软件扩展模块 1 液压系统模块 ADAMS Hydraulics 应用 ADAMS Hydraulics 模块 用户能够精确地对由液压元件驱动的复杂机械系统进 行动力学仿真分析 这类复杂机械系统包括 工程机械 汽车制动系统 汽车转向系统 飞机起落架等 运用 ADAMS Hydraulics 模块可以提高机械工程师建立包括液压回路在内 的机械系统动力学模型的能力 工程师利用 ADAMS Hydraulics 和 ADAMS Controls 模块 相结合 就可以在同一仿真环境中建造 试验和观察包括机 电 液一体化的虚拟样机 ADAMS Hydraulics 是选装模块 使用的前提条件是要具备 ADAMS SoIver 和 ADAMS View 模块 ADAMS Hydraulics 可以帮助用户将系统性能仿真与液压系统设计无缝集成为一体 用户可以首先在 ADAMS View 中建立液压回路框图 然后通过液压油缸将其连接到机械 系统模型中 最后选取最适当的 功能最强的积分器仿真分析整个系统的性能 用户同时 使用 ADAMS Hydraulics 和 ADAMS Controls 可以提供阀体的反馈控制输入 并且由于 液压系统与机械系统之间的相互作用在计算机内被有机地集成为一体 因此可以方便地进 行系统的装配和仿真试验 用户应用 ADAMS Hydraulics 模块 可以建造机械系统与液压回路之间相互作用的模 型 并在计算机里设置系统的运行特性 进行各种静态 模态 瞬态和动态分析 例如 可以进行液压系统峰值压力和运行压力的分析 液压系统滞后特性的分析 液压系统控制 的分析 功率消耗的分析 液压元件和管路尺寸的分析等 由于 ADAMS Hydraulics 采用 了与 ADAMS View 相同的参数化功能和函数库 因此用户在液压元件设计中同样可以运 用设计研究 DS 试验设计 DOE 以及优化 OPTIMIZE 等技术 2 振动分析模块 ADAMS Vibration ADAMS Vibration 是进行频域分析的工具 可用来检测 ADAMS 模型的受迫振动 例 如 检测汽车虚拟样机在颠簸不平的道路工况下行驶时的动态响应 所有输入输出都将 在频域内以振动形式措述 该模块可作为 ADAMS 运动仿真模型从时域向频域转换的桥梁 通过运用 ADAMS Vibration 可以实现各种子系统的装配 并进行线性振动分析 然 后 利用功能强大的后处理模块 ADAMS Postprocessor 可进一步作出因果分析与设计目标设置 分析 采用 ADAMS Vibration 模块 可以在模型的不同的测试点 进行受迫响应的频域分 析 频域分析中可以包含液压 控制及用户系统等结果信息 能够快速准确将 ADAMS 线 性化模型转入 vibration 模块中 能够为振动分析开辟输入 输出通道 能定义频域输入函 数 产生用户定义的力频谱 能求解所关注的频带范围的系统模型 评价频响函数的幅值 机械系统动力学分析及 ADAMS 应用 大小及相位特征 能够动画演示受迫响应及各模态响应 能把系统模型中有关受迫振动响 应的信息列表 为进一步分析能把 ADAMS 模型中的状态矩阵输出到 MATLAB 及 MATRIX 中 运用设计研究 DOE 及振动分析结果和参数化的振动输入数指优化系统综 合性能 运用 ADAMS Vibration 能使工作变得快速简单 运用虚拟检测振动设备方便地替代 实际振动研究中复杂的检测过程 从而避免了实际检测只能在设计的后期进行且费用高昂 等弊病 缩短设计时间 降低设计成本 ADAMS Vibration 输出的数据还可被用来研究 预测汽车 火车 飞机等机动车辆的噪音对驾驶员及乘客的振动冲击 体现了以人为本的 现代设计趋势 3 线性化分析模块 ADAMS Linear ADAMS Linear 是 ADAMS 的一个集成可选模块 可以在进行系统仿真时将系统非线 性的运动学或动力学方程进行线性化处理 以便快速计算系统的固有频率 特征值 特征 向量和状态空间矩阵 使用户能更快而较全面地了解系统的固有特性 ADAMS Linear 主要功能特点包括 利用该模块可以给工程师带来许多帮助 可以在 大位移的时域范围和小位移的频率范围间提供一座 桥梁 方便地考虑系统中零部件的弹 性特性 利用它生成的状态空间矩阵可以对带有控制元件的机构进行实时控制仿真 利用 求得的特征值和特征向量可以对系统进行稳定性研究 4 高速动画模块 ADAMS Animation ADAMS Animation 是 ADAMS 的一个集成可选模块 使用户能借助于增强透视 半 透明 彩色编辑及背景透视等方法精细加工所形成的动画 增强动力学仿真分析结果动画 显示的真实感 用户既可以选择不同的光源 并交互地移动 对准和改变光源强度 还可 以将多台摄像机置于不同的位置 角度同时观察仿真过程 从而得到更完善的运动图象 该模块还提供干涉检测工具 可以动态显示仿真过程中运动部件之间的接触干涉 帮助用 户观察整个机械系统的干涉情况 同时还可以动态测试所选的两个运动部件在仿真过程中 距离的变化 该模块主要功能是 采用基于 Motif Windows 的界面 标准下拉式菜单和弹出式对话 窗 易学易用 与 ADAMS View 模块无缝集成 在 ADAMS View 中只需点一下鼠标就可 转换到 ADAMS Animation 其使用的前提条件是必须要有 ADAMS View 模块和 ADAMS Solver 模块 5 试验设计与分析模块 ADAMS Insight ADAMS Insight 是基于网页技术的新模块 利用该模块 工程师可以方便地将仿真试 验结果置于 intranet 或 extranet 网页上 这样 企业不同部门的人员 设计工程师 试验工 程 师 计划 采购 管理 销售部门人员 都可以共享分析成果 加速决策进程 最大限度地减 少 第 3 章 ADAMS 软件介绍 决策的风险 应用 ADAMS Insight 工程师可以规划和完成一系列仿真试验 从而精确地预测所设 计的复杂机械系统在各种工作条件下的性能 并提供了对试验结果进行各种专业化统计分 析的工具 ADAMS Insight 是选装模块 既可以在 ADAMS View ADAMS Car ADAMS Pre 环境中运行 也可脱离 ADAMS 环境单独运行 工程师在拥有这些能力后 就可以对任何一种仿真进行试验方案设计 精确地预测设计的性能 得到高品质的设计方 案 ADAMS Insight 采用的试验设计方法包括全参数法 部分参数法 对角线法 Box Behnkn 法 Placket Bruman 法和 D Optimal 法等 当采用其他软件设计机械系统时 工程 师可以直接输入或通过文件输入系统矩阵对设计方案进行试验设计 可以通过扫描识别影 响系统性能的灵敏参数或参数组合可以采用响应面法 Response Surface Methods 通过对 试验数据进行数学回归分析 帮助工程师更好地理解产品的性能和系统内部各个零部件之 间的相互作用 试验结果采用工程单位制 可以方便地输入其他试验结果进行工程分析 通过网页技术可以将仿真试验结果通过网页进行交流 便于企业各个部门评价和调整机械 系统的性能 另外 ADAMS Insight 能帮助工程师更好地了解产品的性能 能有效地区分关键参数 和非关键参数 能根据客户的不同要求提出各种设计方案 可以清晰地观察对产品性能的 影响 在产品制造之前 可综合考虑各种制造田素的影响 例如 公差 装配误差 加工 精度等 大大地提高产品的实用性 能加深对产品技术要求的理解 强化在企业各个部 门之间的合作 应用 ADAMS Insight 工程师可以将许多不同的设计要求有机地集成为一 体 提出最佳的设计方案 并保证试验分析结果具有足够的工程精度 6 耐久性分析模块 ADAMS Durability 耐久性试验是产品开发的一个关键步骤 耐久性试验能够解答 机构何时报废或零部 件何时失效 这个问题 它对产品零部件性能 整机性能都具有重要影响 MDI 公司已 经与 MTS 公司及 nCode 公司合作 共同开发 ADAMS Durability 使之成为耐久性试验的 完全解决方案 ADAMS Durability 按工业标准的耐久性文件格式对时间历程数据接口进行了一次全 新的扩展 目前 该模块支持两种时间历程文件格式 nSoft 和 MTS 的 RPC3 ADAMS Durability 可以把上述文件格式的数据直接输入到 ADAMS 仿真模块中去 或把 ADAMS 的仿真分析结果输出到这种文件格式中来 ADAMS Durability 集成了 VTL Virtual Test Lab 技术 VTL 工具箱是由 MTS 与 MDI 公司设计及创建的标准机械检测系统 通过 MTS 的 RPC 图形用户接口可实施检测 并保留检测配置及操作问题 VTL 的检测结果将返回工业标准的 RPC 格式文件中 以便 由标准分析应用程序使用 一旦得到实际检测结果 便可以执行预测分析及验证 nCode 公司的 nSoft 耐久性分析软件可以进行应力寿命 局部应变寿命 裂隙扩展状 况 多轴向疲劳及热疲劳特征 振动响应 各种焊接机构强度等分析 ADAMS Durability 把以上技术集成在一起 从而使虚拟样机检测系统耐久性成为现实 ADAMS Durability 的主要功能是 可以从 nSoft 的 DAC 及 RPC3 文件中提取时间记 机械系统动力学分析及 ADAMS 应用 载数据 并将其内插入 ADAMS 仿真模块中进行分析 可以把 REQUEST 数据存储在 DAC 及 MTS RPC3 文件中 把 ADAMS 仿真结果及测量数据输出到 DAC 及 MTS RPC3 文件 可以查看 DAC 及 MTS RPC3 文件的头信息与数据 可以提取 DAC 及 MTS RPC3 文件中的数据并绘图 以此与 ADAMS 仿真结果相对照 7 数字化装配回放模块 ADAMS DMU Replay ADAMS DMU Digital Mockup Replay 模块是 MDI 公司与 Dassault Systems 合作 针对 CATIA 的用户推出的全新模块 是运行在 CATIA V5 中的应用程序 可通过 CATIA V5 的界面访问 该模块是 ADAMS 与 CATIA 之间数据通讯的桥梁 利用它可以把其他 ADAMS 产品 如 CAT ADAMS 中得到的分析结果导入到 CATIA 中进行动画显示 ADAMS DMU 模块的主要功能是 能够把 ADAMS 的分析结果导入到 CATIA V5 中 能够调整 ADAMS 部件名称与 CATIA 几何体相一致以便于显示 能够用装配的 CATIA 几何体动画显示仿真结果 在运动情况下 能产生一般几何体部件的包络线 执行动态干 涉检查 ADAMS 软件接口模块 1 柔性分析模块 ADAMS Flex ADAMS Flex 是 ADAMS 软件包中的 个集成可选模块 提供了与 ANSYS MSC NASTRAN ABAQUS I DEAS 等软件的接口 可以方便地考虑零部件的 弹性特性 建立多体动力学模型 以提高系统仿真的精度 ADAMS Flex 模块支持有限元 软件中的 MNF 模态中性文件 格式 结合 ADAMS Linear 模块 可以对零部件的模态进行 适当的筛选 去除对仿真结果影响极小的模态 并可以人为控制各阶模态的阻尼 进而大 大提高仿真的速度 同时 利用 ADAMS Flex 模块 还可以方便地向有限元软件输出系 统仿真后的载荷谱和位移谱信息 利用有限元软件进行应力 应变以及疲劳寿命的评估分 析和研究 2 控制模块 ADAMS Controls ADAMS Controls 是 ADAMS 软件包中的一个集成可选模块 在 ADAMS Controls 中 设计师既可以通过简单的继电器 逻辑与非门 阻尼线圈等建立简单的控制机构 也可利 用通用控制系统软件 如 Matlab MATRIX EASY5 建立的控制系统框图 建立包括控 制系统 液压系统 气动系统和运动机械系统的仿真模型 在仿真计算过程中 ADAMS 采取两种工作方式 其一 机械系统采用 ADAMS 解算 器 控制系统采用控制软件解算器 二者之间通过状态方程进行联系 其二 利用控制软 件书写描述控制系统的控制框图 然后将该控制框图提交给 ADAMS 应用 ADAMS 解算 器进行包括控制系统在内的复杂机械系统虚拟样机的同步仿真计算 第 3 章 ADAMS 软件介绍 这样的机械 控制系统的联合仿真分析过程可以用于许多领域 例如汽车自动防抱死 系统 ABS 主动悬架 飞机起落架助动器 卫星姿态控制等 联合仿真计算可以是线 性的 也可以是非线性的 使用 ADAMS Controls 的前提是需要 ADAMS 与控制系统软件 同时安装在相同的工作平台上 3 图形接口模块 ADAMS Exchange ADAMS Exchange 是 ADAMS View 的一个集成可选模块 其功能是利用 IGES STEP STL DWG DXF 等产品数据交换库的标准文件格式完成 ADAMS 与其它 CAD CAM CAE 软件之间数据的双向传输 从而使 ADAMS 与 CAD CAM CAE 软件更紧 密地集成在一起 ADAMS Exchange 可保证传输精度 节省用户时间 增强仿真能力 当用户将 CAD CAM CAE 软件中建立的模型问 ADAMS 传输时 ADAMS Exchange 自动将图形文 件转换成一组包含外形 标志和曲线的图形要素 通过控制传输时的精度 可获得较为精 确的几何形状 并获得质量 质心和转动惯量等重要信息 用户可在其上添加约束 力和 运动等 这样就减少了在 ADAMS 中重建零件几何外形的要求 节省建模时间 增强了用 户观察虚拟样机仿真模型的能力 如图 3 2 所示 4 CATIA 专业接口模块 CAT ADAMS 为了使 ADAMS 更方便地与 CATIA 进行数据交换 Dassault Systems 公司与美国 MDI 公司在柱面汽车公司 BMW Chrysler 和 Peugeot 等的大力支持下开发了 CAT ADAMS 应用 CAT ADAMS 可将 ADAMS 虚拟样机技术有机地融入 CATIA 之中 即同时将 CATIA 的运动学模型 几何图形和其它实体信息方便地传递至 ADAMS 可以对整个产 品进行动力学分析 并将分析结果反馈给 CATIA 可以进行碰撞检测和间隙影响研究 采用这样的接口可以改进仿真精度 提高工程分析的速度和效率 从而快速评价多种设计 方案 5 Pro E 接口模块 Mechanical Pro Mechanical Pro 是连接 Pro E 与 ADAMS 之间的桥梁 二者采用无缝连接的方式 使 Pro E 用户不必退出其应用环境 就可以将装配的总成根据其运动关系定义为机构系统 进行系统的运动学仿真 并进行干涉检查 确定运动锁止的位置 计算运动副的作用力 Mechanical Pro 是采用 Pro Develop 工具创建的 因此 Pro E 用户可以在其熟悉的 CAD 环境中建立三维机械系统模型 并对其运动性能进行仿真分析 通过一个按键操作 可将数据传送到 ADAMS 中 进行全面的动力学分析 机械系统动力学分析及 ADAMS 应用 ADAMS 软件专用领域模块 1 轿车模块 ADAMS Car ADAMS Car 是 MDI 公司与 Audi BMW Renault 和 Volvo 等公司合作开发的整车设 计软件包 集成了他们在汽车设计 开发方面的专家经验 能够帮助工程师快速建造高精 度的整车虚拟样机 其中包括车身 悬架 传动系统 发动机 转向机构 制动系统等 工程师可以通过高速动画直观地再现在各种试验工况下 例如 天气 道路状况 驾驶员 经验 整车的动力学响应 并输出标志操纵稳定性 制动性 乘坐舒适性和安全性的特征 参数 从而减少对物理样机的依赖 而仿真时间只是进行物理样机试验的几分之一 ADAMS Car 采用的用户化界面是根据汽车工程师的习惯而专门设计的 工程师不必 经过任何专业培训 就可以应用该软件开展卓有成效的开发工作 ADAMS Car 中包括整 车动力学模块 Vehicle Dynamics 和悬架设计模块 Suspension Design 其仿真工况包括 方 问盘角阶跃 斜坡和脉冲输入 蛇行穿越试验 漂移试验 加速试验 制动试验和稳态转 向试验 等 同时还可以设定试验过程中的节气门开度 变速器档位等 2 悬架设计软件包 Suspension Design Suspension Design 中包括以特征参数 前束 定位参数 速度 表示的概念式悬架模型 通过这些特征参数 设计师可以快速确定在任意载荷和轮胎条件下的轮心位置和方向 在 此基础上 快速建立包括橡胶衬套等在内的柔体悬架模型 应用 Suspension Design 设计师可以得到与物理样机试验完全相同的仿真试验结果 Suspension Design 采用全参数的面板建模方式 借助悬架面板 设计师可以提出原始的悬 架设计方案 在此基础上 通过调整悬架参数 例如 连接点位置和衬套参数 就可以快速确 定满足理想悬梁特性的悬梁方案 Suspension Design 可以进行的悬梁试验包括 单轮激振试验 双轮同向激振试验 双 轮反向激振试验 转向试验和静载试验等 输出三十九种标准悬架特征参数 3 概念化悬架模块 CSM CSM Conceptual Suspension Module 概念化悬架模块是一个选装模块 可作为 ADAMS Car 的一部分 也可以单独使用 利用 CSM 通过预先定义悬架运动时或受外力 作用时车桥的轨迹 可以在 ADAMS Car 中实现悬架的运动分析 利用 CSM 不需要建立详细的多体悬架模型 就可以研究系统级的车辆动力学性能 因为特征文件 SCF 中不包含任何相关的几何信息 所以 CSM 模型不但可以与他人 例如 零件供应商 共享悬架特征文件 SCF 而且不必担心泄密 与多体悬架模型相比 CSM 提供了悬架的运动性能分析 只注重悬架布局的最终结果 可以快速建立简化的 14DOF 的汽车模型 该汽车模型中包含非线性的弹性动力学性能的多体悬架模型 使用 CSM 可在同一个车辆装配中把概念化悬架与多体悬架结合使用 可以通过表格 第 3 章 ADAMS 软件介绍 数据 2 维或 3 维的样条函数 或二元多项式系数定义悬架特征曲线 从 ADAMS Car 多 体悬架分析中可以自动产生悬架特征 SCF 文件 用户可以如同悬架设计模块一样进行整 车的仿真分析 4 驾驶员模块 ADAMS Driver ADAMS Driver 是 ADAMS 软件包中的一个可选模块 该模块是在德国的 IPG Driver 基础上 经过二次开发而形成的成熟产品 利用 ADAMS Driver 用户可以确定汽车驾驶 员的行为特征 确定各种操纵工况 例如 稳态转向 转弯制动 ISO 变线试验 侧向风试 验等 同时确定方向盘转角或转矩 加速踏板位置 作用在制动踏板上的力 离合器的 位置 变速器档位 提高车辆动力学仿真的真实感 当同时使用 ADAMS Tire 模块和 ADAMS Driver 模块时 设计人员还可以研究车辆沿倾斜弯道 坡道及崎岖不平路面行驶 时的三维动力学响应 该模块特别适用于装备有各种正 负反馈的智能系统 例如 制动防 抱死系统 ABS 四轮转向系统 4WS 四轮驱动系统 4WD 自动导航系统 的汽车 ADAMS Driver 模块还可以通过调整驾驶员行为适应各种汽车特定的动力学特性 并具有 记忆功能 5 动力传动系统模块 ADAMS Driveline 动力传动系统是 ADAMS 推出的全新模块 利用此模块 用户可以快速地建立 测试 具有完整传动系统或传动系统部件的数字化虚拟样机 也可以把建立的数字化虚拟样机加 入到 ADAMS Car 中进行整车动力学性能的研究 ADAMS Driveline 从 ADAMS Car 继承 了关键的特征 如模板 参数以及可扩展的仿真环境 与 ADAMS Car 和 ADAMS Engine 一起构成完整的车辆仿真工具 使用 ADAMS Driveline 模块 可以快速创建完整的 参数化的传动系统 研究扭矩 的传递以及分配 传动系统的装配以及振动分析等性能 也可预测部件的疲劳寿命 获得 NVH 振动 噪音 冲击 特性 利用该模块建立的包含传动系统的虚拟样机可加入到 ADAMS Car 中分析研究整车 如前轮驱动 后轮驱动以及全轮驱动 的动力学性能分析 6 轮胎模块 ADAMS Tire ADAMS Tire 是研究轮胎 道路相互作用的建模可选模块 利用该模块工程师可以更方 便地计算侧向力 自动回正力矩及由于路面不平而产生的力 进行装备不同轮胎的整车在 各种路面条件下的多组道路试验 ADAMS Tire 可以计算轮胎为克服滚动阻力而受到的垂向 纵向和侧向载荷 仿真研 究车辆在制动 转向 加速 滑行 滑移等大变形工况下的动力学特性 研究车辆的稳定 性 计算汽车的偏转 俯仰和侧倾特性 其输出力和加速度数据可以作为有限元软件包的 输入载荷进行相应的应力和疲劳特性研究 ADAMS Tire 模型的数据输入形式多样 既可以是轮胎特性 也可以是试验数据表 软件中包含荷兰 Delft 工业大学 HansPacejka 教授与瑞典 Volvo 汽车公司合作开发的 机械系统动力学分析及 ADAMS 应用 Magic Formula 轮胎模型 MF 轮胎 7 柔性环轮胎模块 FTire Module FTire Flexible Ring Tire Model 柔性环轮胎模型 是 ADAMS Tire 的新增模块 是 个 2 5 维的非线性轮胎模型 轮胎的胎体由 些环形的元素来代替 一般大约为 50 100 个元素 通过刚性弹簧互相连接起来 这些环形元素相对于轮辐可以在任意方向弯曲 FTire 与 TYDEX 基本轮胎界面一致 FTire 模块主要是针对乘坐舒适性 耐久性以及操纵性能方面的应用而设计的 此外 该模块在模型的逼真度 细节与计算速度之间提供了一个有效的折中方法 在频域提供 了有效的分析结果 频率可高达 120Hz 容易从轮胎的测量数据中获得模型参数 对波长 降到轮胎接地尺寸的 半的小障碍物 能够得出有效的结果 当通过凸凹不平的路面时 能提供很高的精确值 8 柔性体生成器模块 ADAMS FBG ADAMS FBG Flexible Body Generator 模块实际上是在 ADAMS 中集成了一个简单 的 FEA 求解器 是 ADAMS 由系统动力学向结构动力学的一次重要功能扩展 其主要是 为 ADAMS Car ADAMS Engine ADAMS Rail 等采用模板建模方式模块配备的选装模块 利用此模块 可以根据 AFI AutoFlex Input 文件自动生成形状复杂的柔性体 以便在仿 真分析中研究柔性部件的变形 更加精确地预测载荷 提高仿真的准确度 AFI 文件是文 本文件 通过定义几何体形状 材料以及相关属性等 创建 MNF Modal Neutral File 文 件 该文件为柔性体的有限元输出文件 定义了柔性体的特性 使用该模块 把中心线 横截面 柔性元素等信息写入到 AFI 文件中 利用 ADAMS FBG 对输入的 AFI 文件进行解析 进而生成相应的 MNF 文件 然后把 MNF 文 件导入到采用模板建模方式的模块中 把生成的柔性体信息赋给已存在的柔性体 或者创 建一个新的柔性体 9 经验动力学模型 EDM 虚拟样机功能的巨大发展归功于 MDI 公司与 MTS 系统公司共同开发的 EDM Empirical Dynamics Models 经验动力学模块 利用 EDM 可快速建立基于试验 数据的高精度弹性件模型 特别是在设计复杂的悬架 阻尼器 衬套 发动机悬置和轮胎 等 以前复杂模型的建立依赖于零部件的详细几何 物理属性 以及物理特性 由于 EDM 是基于试验数据的 能进行自我校验 减少了试验验证工作 大大节约了计算时间 经验动力学模型易于生成和使用 不仅适用于部件装配 也适用于系统装配中 使用 EDM 在产品开发的早期就可以创建高精度的弹性元件模型 与传统的模型相 比 适用于较高的振幅和频率范围 与传统利用几何等信息建立的模型相比 运算速度显 著提高 能够加速车辆的开发过程 缩短研制周期 第 3 章 ADAMS 软件介绍 10 发动机设计模块 ADAMS Engine ADAMS Engine 是美国 MDI Mechanical Dynamics lnc 公司最新推出的全新仿真环境 其主要功能是为工程师提供传动系快速建模 仿真的专业化工具 ADAMS Engine 是为建 造和测试发动机虚拟样机而开发的软件环境 利用它用户可以在产品开发的各个阶段快速 地优化传动系的单个零件 子系统以及整个系统的性能 ADAMS Engine 模块是 ADAMS Car 模块的重要补充 主要是建立发动机配气系统的 专业化仿真环境 并将增加正时系统 传送带 曲轴 连杆和活塞系统的仿真试验功能 通过 ADAMS Engine 与 ADAMS Car 的有机结合 可以建立一个集整车动力学 悬架设计 和发动机系统优化的完整集成仿真环境 发动机系统是汽车设计的一个重要组成部分 通过 ADAMS Engine 提供的专业化仿 真环境 汽车工程师能够在产品设计的早期 预测 修改和优化传动系的高频性能 并将 传动系的零部件 例如 曲柄 连杆 活塞销 活塞和活塞环等 和子系统 配气系统 正 时系统 传送带 曲轴 连杆和活塞系统等 组成完整的虚拟发动机 在此基础上 发动 机工程师能够在综合考虑成本 重量 装配及约束等设计要求的前提下 计算传动系的零 部件载荷 预测其使用寿命 可靠性 解决发动机系统振动等动力学问题 用户能够根据 发动机的成本 重量 装配及约束条件 计算传动系的零部件载荷 预测其使用寿命 可 靠性 解决发动系系统振动等动力学问题 11 配气机构模块 ADAMS Engine Valvetrain ADAMS Engine Valvetrain 是 MDI 公司推出的发动机设计软件包中的第一个模块 应 用该模块 可以快速建立配气机构的虚拟样机模型 研究凸轮轴的扭转振动和轴承载荷 气门机构的凸轮压力 气门动力学 弹簧动力学和摩擦损失等 而且用户还可以方便地控 制输出文件的格式和内容 输出二维曲线和多维曲面 仿真数据也可以深入其他图形工具 进行专业的后处理 利用 Valvetrain 模块 可以优化配气机构 气门座和凸轮的可靠性 首先采用高精度 模板快速建立配气机构的虚拟样机模型并进行仿真分析 进而输出气门位移随转速与曲柄 转角变化的曲线 并与最佳换气所期望的气门位移特性曲线比较 在此基础上 工程人员 按照气门位移曲线和气门落座速度修正凸轮轮廓形状以改善其性能 此外 利用此模块 还可以优化液压间隙调节装置的设计 12 正时链模块 ADAMS Engine Chain ADAMS Engine Chain 是 MDI 公司推出的发动机设计软件包中的又一模块 应用这个 模块 用户可以建立由滚子和衬套组成的正时链模型 可以分析当链轮和导向轮任意布置 时正时链系统的性能 研究正时链中衬套和链的振动以及冲击载荷 齿形带的张紧力和振 动 斜齿 锥齿轮传动中齿轮的振动 利用这个模块 还可以方便地定义滚子 衬套传动链 的斜率 后节距 宽度 质量分布和惯量等特性 设计非对称齿 定义传动齿之间的接触 特性 创建旋转式 移动式以及固定式等不同形式的导向轮 机械系统动力学分析及 ADAMS 应用 13 附件驱动模块 Accessory Drive Module 附件驱动模块是 ADMS Engine 中的最新模块 同配气机构 正时链一样 是发动机 子系统完整解决方案的一部分 利用附件驱动模块 用户可以创建 v 型布置的皮带轮和张 紧轮 并把它们布置在附件驱动机构中正确的位置 在整个机构上安装皮带就构成了附件 驱动系统 通过把附件驱动系统与其他 ADAMS Engine 的子系统 如配气机构 齿轮传动 等 装配起来 并用数值或者用户自定义函数来设置皮带的速度和阻尼扭矩来评价传动性 能 14 铁路车辆模块 ADAMS Rail ADAMS Rail 是由美国 MDI 公司 荷兰铁道组织 NS Delft 工业大学以及德国 ARGE CARE 公司合作开发的 专门用于研究铁路机车 车辆 列车和线路相互作用的动 力学分析软件 用户可以利用 ADAMS Rail 方便快速地建立完整的 参数化的机车车辆或 列车模型以及各种子系统模型和各种线路模型 并根据用户分析目的不同而定义相应的轮 轨接触模型 然后自动组装成用户所需要的系统模型 执行相应的分析 进而可以进行诸 如机车车辆稳定性临界速度 曲线通过性能 脱轨安全性 牵引 制动特性 轮轨相互作 用力 随机响应性能和乘客舒适性指标以及纵向列车动力学等问题的研究 15 FORD 汽车公司专用汽车模块 ADAMS Pre 现名 Chassis ADAMS Pre Chassis 模块是 MDI 公司为美国 FORD 汽车公司开发的专用汽车分 析仿真模块 在 SDI 环境中 具有完善的整车控制功能 具有基于 EDM 的冲击模型 能 与 ADAMS Hydraulics Solver 编码相集成 能与外部源 编码控制系统相集成 具有 完整连接器 立体轴向拖臂的后悬架模块 扩展了弹簧阻尼缓冲器附加选择 在标准模板 中 支持两级弹簧阻尼缓冲器结机构 另外 该模块支持数据库文件的更新 优化了附加 选择方法并巩固了现有的转向系统模板 为了更有效地利用硬盘空间 新版本中增加了输 出 结果文件标志 该标志便于 ADAMS Pre 控制是否要生成输出结果文件 输入输出文件 标志设定可以更有效地利用磁盘空间 增强了建模方法 仿真功能 增加自由运动仿真 新悬架模型以及图形接口 能与 ADAMS Insight 相集成 ADAMS 软件工具箱 1 软件开发工具包 ADAMS SDK ADAMS SDK Software Development Kit 是 ADAMS 软件的开发工具包 利用 ADAMS SDK 用户可以把运动仿真功能完全集成到自己的软件包中 也可以为已有的产 品增加更强的运动仿真能力 集成后的工具包与 ADAMS 具有同样的仿真分析功能 ADAMS SDK 使用流行的 C 或 C 语言作为编程接口环境 可以快速 简单 有效 第 3 章 ADAMS 软件介绍 地在用户的软件包中增加运动仿真功能 用户通过集成 ADAMS 在各行业中已验证的经验 可以大大地节省在运动仿真开发方面的投资 ADAMS SDK 可以广泛地应用于 CAD 软件中的运动学和动力学工具 CAD 软件中装 配位置的确定 制造业中的动态仿真 数字化装配运动回放及工业特殊用途的运动仿真 2 虚拟试验工具箱 Virtual Test Lab 为了加快汽车模型以及零部件的验证过程 缩短产品的开发周期 MDI 与 MTS 公司 合作开发了 VTL Virtual Test Lab 工具箱与 EDM Empirical Dynamics Models 模型 利用 EDM 可快速建立高精度模型 显著提高仿真精度 而使用 VTL 工具箱 用户可以 在设计与验证的过程中 预测疲劳 车辆动力性 操纵性 乘坐舒适性以及噪音和振动特 性 VTL EDM 与 ADAMS 虚拟样机相结合 大大加速了虚拟样机技术的发展 VTL 使用与物理样机测试相同的界面和分析技术 在设计开发的早期 即在物理样 机或物理试验系统建立之前 就可对系统性能进行预先评估 使设计中的问题和错误提前 暴露 保证设计的可靠性并减少潜在的拖延 同时利用 VTL 测试分析 可使设计工程师 分析工程师 试验工程师更好地协同工作 也为新人提供了有用的试验训练工具 VTL 工具箱是 MTS 设计和建立的标准机械测试虚拟系统 利用它 用户的模型和 MTS 机械设备的模型可以方便快捷地连接起来 并通过 MTS RPC 图形用户界面进行虚拟 试验测试 VTL 的测试结果以工业标准 RPC 文件的格式存放 因此 获得物理样机的测 试结果之后可很容易的进行对比验证 3 虚拟试验模态分析工具箱 Virtual Experiment Modal Analysis 试验模态分析 Experiment Modal Analysis 是产品开发和故障诊断的重要工程手段 它可以快速地从试验数据中提取系统模态振型和模态频率 但在对物理样机进行 EMA 时 需要采用多点激振设备以及多通道数据处埋设备 这就决定了 EMA 具有成本高 周期长 的缺点 此外 EMA 的精度还取决于多种因素 例如 激振方式 激振位置 测点位置 测量方法 边界条件以及工程师的 EMA 经验等 MDI 公司开发了虚拟试验模态分析 Virtual Experiment Modal Analysis 工具箱 应用 VEMA 工具箱 用户可以快速确定传感器和激振器的最佳位置 数据采集通道数量 简 化 ADAMS 模型的几何形状 并将该信息和虚拟试验结果输入现有的 EMA 软件 然后 在 EMA 软件中计算机械系统的频响函数 FRF 以及进行模态分析 VEMA 的优点是 在虚拟试验系统中增加传感器不增加任何计算时间 仿真过程中 工程师可以随意改变传感器和激振器的位置和方向 优化确定其最佳的位置 同时可以模 拟传感器的精度和信号处理功能 可以在计算机上轻