《机械系统运动学与动力学仿真分析》课程教学大纲

1、大学本科专业培养方案课程教学大纲编 码：ME06094 Code: ME06094课程名称：机械系统运动学与动力学仿真分析 Course Title: Simulated Analysis of Mechanical System Kinematics and Dynamics课程类别：专业选修 Course category: Elective Course in Specialty学 分：2 Credit(s): 2开课单位：机械与运载工程学院 Offering College/School: College of Mechanical & Vehicle Engineering课

2、程描述: 本课程是为机械制造及自动化专业学生开设的专业选修课，以理论力学、机械原理为先导课程。本课程主要包括机械系统动力学仿真分析原理、仿真模型的建立与调试、参数化分析方法等内容。学生需要了解机械系统动力学仿真分析的基本原理，掌握机械系统动力学模型的建模方法，并能运用课程知识对简单机械系统进行动力学仿真分析。通过学习本课程，学生学会机械系统的建模和动力学仿真分析方法，获得应用相关科学原理对工程问题进行研究的能力。Course description:This is a professional elective course for students majoring in mechanica

3、l manufacturing and automation, guided by theoretical mechanics and mechanical principles. This course mainly includes the principles of mechanical system dynamics simulation and analysis, the establishment and debugging of simulation models, and the method of parametric analysis. Students need to u

4、nderstand the basic principles of mechanical system dynamics simulation analysis, master the modeling method of mechanical system dynamics model, and use the knowledge of curriculum to perform dynamic simulation analysis of simple mechanical systems. By studying this course, students learn the model

5、ing and dynamic simulation analysis methods of mechanical systems, and obtain the ability to apply the relevant scientific principles to study engineering problems.1课程内容课程教学目标通过本课程的教学，使学生具备以下能力：1. 能够运用所学工程知识，设计满足动力学需求的机械系统（毕业要求3.2）。2. 能够在仿真建模、仿真方案制定环节中体现创新意识（毕业要求3.3）。3. 能够应用机械运动学和动力学理论与方法，设计与搭建仿真实验系

6、统，开展仿真实验（毕业要求4.2）。4. 能够使用现代机械系统动力学仿真工具，对复杂机械运动学和动力学工程问题进行预测与模拟，并能够理解其局限性（毕业要求5.3）。基本教学内容第1章 绪论教学目的与要求： 通过本章的学习，要求学生了解机械系统动力学分析软件的基本原理，了解产品设计过程中机械系统动力学仿真软件所起的作用和应用流程，明确本课程的学习目的与学习要求。教学重点： 机械系统动力学分析软件的基本原理、应用范围，机械动力学设计过程中应用分析软件的基本过程。教学难点： 机械系统动力学方程的数值解法。相应毕业要求：5.3教学内容：1. 机械系统动力学方程式及其求解过程。2. ADAMS软件动力学

7、分析技术基本概念。3. ADAMS软件动力学分析技术的应用范围。4. ADAMS软件动力学分析技术基本过程。学时分配：3学时第2章 机械动力学模型的几何建模教学目的与要求： 通过本章的学习，要求学生掌握构件几何建模的方法，构件动力学特性的意义和修改方法，能根据分析目的确定实际机械系统构件的建模方法。教学重点： 构件的动力学特性的意义。教学难点： 构件的动力学特性的意义。相应毕业要求：3.2教学内容：1. 简单形体的几何建模方法。2. 复杂形体的几何建模方法。3. 修改几何形体的方法。4. 复制、旋转、移动几何形体的方法。5. 构件动力学特性的意义和修改构件动力学特性的方法。学时分配：3学时第3

8、章 机械动力学模型的约束建模教学目的与要求： 通过本章的学习，要求学生掌握常用运动副的约束建模方法及这些约束的力学意义，能根据分析目的确定实际机械系统的约束建模方案。教学重点： 常用运动副的约束建模。教学难点： 约束建模的运动学与动力学意义及约束建模方案对仿真分析的影响。相应毕业要求：3.3、4.2教学内容：1. 简单运动副约束、复杂运动副约束的建模方法。2. 基本约束的建模方法。3. 约束建模的运动学和动力学意义。4. 约束建模方案对仿真分析的影响。学时分配：5学时第4章 机械动力学模型载荷的施加教学目的与要求： 通过本章的学习，要求学生掌握作用力、柔性力、接触力的力学意义及施加方法，能根据

9、工程问题和分析目的确定机械系统中力的建模方法。教学重点：作用力、柔性力、接触力。教学难点：接触力的计算方法。相应毕业要求：3.3、4.2教学内容：1. 单作用力和力矩、组合作用力和力矩的力学意义和建模方法。2. 柔性连接力的力学意义和建模方法。3. 接触力的力学意义和建模方法。4. ADAMS运行过程函数的使用方法。学时分配：5学时第5章 机械动力学模型的仿真分析教学目的与要求： 通过本章的学习，要求学生掌握仿真类型、仿真分析时间及时间步长的选择方法，传感器的使用方法，常见仿真失败的处理方法，能根据实际问题和分析目的选择合适的仿真分析类型，能在仿真失败时进行失败原因的查找和处理。教学重点： A

10、DAMS静力分析、运动分析、动力分析、线性分析。教学难点： 仿真分析失败的原因查找和处理。相应毕业要求：3.2、4.2教学内容：1. 检查机械系统动力学模型的方法。机械动力学模型自由度不正确、含有多余约束、不正确约束的处理方法。2. 机械系统的静力分析、运动分析、动力分析和线性分析，分析时间及时间步长的选择，交互式仿真分析方法，仿真结果合理性检查方法。3. 在交互式仿真分析过程中常见的仿真失败出错信息的含义及对应的机械动力学模型的调试方法。学时分配：6学时第6章 机械动力学模型的参数化建模教学目的与要求： 通过本章的学习，要求学生掌握设计变量、表达式、设计点及运动工具参数化建模方法，能选择合适

11、的参数化方法建立实际问题的参数化模型。教学重点： 参数化建模的意义和方法。教学难点： 运动工具参数化建模。相应毕业要求：3.3、4.2教学内容：1. 使用设计变量进行参数化建模的方法及应用场合。2. 使用表达式进行参数化建模的方法及应用场合。3. 使用设计点进行参数化建模的方法及应用场合。4. 使用运动工具进行参数化建模的方法及应用场合。学时分配：2学时第7章 机械动力学模型的参数化分析教学目的与要求： 通过本章的学习，要求学生掌握设计研究、设计试验和优化设计三种参数化分析方法，能对实际问题开展参数化分析，取得优化设计方案。教学重点：设计研究、设计试验和优化设计三种参数化分析方法。教学难点：优

12、化设计。相应毕业要求：3.2、5.3教学内容：1. 参数化分析的意义及类型。2. 设计研究型参数化分析的方法。3. 设计试验型参数化分析的方法。4. 优化设计型参数化分析的方法。5. 综合实例：鹤式起重机臂架机构和钩锁机构的优化设计。学时分配：3学时第8章 复杂机构的建模及分析教学目的与要求： 通过本章的学习，要求学生掌握复杂机构的建模及其运动、静力、功率和机械效率的分析方法，能对指定的复杂机构进行建模和分析，得到合理的分析结果。教学重点：差动轮系机构的约束建模，分析方案的制订，绘制仿真结果数据曲线，数据结果的处理（运算、滤波及FFT）。教学难点：依据分析目的建立合适的分析模型。相应毕业要求：3.2、3.3、4.2、5.3教学内容：1. 依据分析目的建立复杂机构的动力学分析模型。2. 复杂机构的运动分析。3. 复杂机构的静力分析。4. 复杂机构的功率及机械效率分析。学时分配：5学时考核方式平时作业： 25%期中测试： 25%课程考查报告： 50%教材及参考书教 材：李增刚 . ADAMS 入门详解与实例 . 国防工业出版社参考书：郑建荣 . ADAMS-虚拟样机技术入门与提高