【正文】 此外依靠功能強(qiáng)大的約束庫和驅(qū)動(dòng)庫、集合模型庫、并且支持求和運(yùn)算、支持 FORTEREN/77 和 FORTEREN/90 中的函數(shù)，同時(shí)采用了內(nèi)核模型。 ADAMS 由多個(gè)模塊組成，基本模塊是 View 模塊和 Postprocess 后處理模塊，通常解決機(jī)械系統(tǒng)的仿真問題應(yīng)用這兩個(gè)模塊足矣，另外專業(yè)模塊包括汽車模塊ADAMS/Car、發(fā)動(dòng)機(jī)模塊 ADAMS/Engine、火車模塊 ADAMS/Rail 和 飛機(jī)模塊ADAMS/Aircraft 等 、嵌 入模 塊如 震 動(dòng)模 塊 ADAMS/Vibration 、耐 久性 模 塊ADAMS/Durability、液壓模塊 ADAMS/Hydraulic、控制模塊 ADAMS/Controls 和柔性模塊 ADAMS/AutoFlex 等 【 18】 。根據(jù) 不同用戶的需求，諸如一般用戶僅僅需要普通的仿真分析，其可以采用普通模塊進(jìn)行，而特殊的用戶針對(duì)的特定工業(yè)行業(yè)和作業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域用到特殊模塊，二者均可以進(jìn)行問題快速解決和建模仿真分析 【 18】 。同時(shí)，ADAMS 又是一種特殊的工具，這種工具包含了分析和開發(fā)的功能可以提供多種開放性的程序接口，因此大大滿足特殊行業(yè)用戶進(jìn)行特殊類型虛擬樣機(jī)生產(chǎn)、測試、分析的開發(fā)平臺(tái)。 ADAMS 軟件的仿真可用于預(yù)測、驗(yàn)證機(jī)械系統(tǒng)的性能、可行性、運(yùn)動(dòng)范圍、極限應(yīng)力、峰值載荷和計(jì)算有限元的載荷等。根據(jù)機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真分析軟件國際市場份額的統(tǒng)計(jì)資料， ADAMS 軟件銷售總額近八千萬美元、占據(jù)了約 51%的份額。 河北工業(yè)大學(xué)城市學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 28 ADAMS 軟件簡介 ADAMS，即機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)自動(dòng)分析 (Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems)，是對(duì)設(shè)計(jì)的機(jī)械系統(tǒng)模型進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)仿真分析的商用軟件，最初是美國 MDI 公司 (Mechanical Dynamics Inc)開發(fā)，在經(jīng)歷了數(shù)個(gè)版本后被美國 MSC公司收購。 借助虛擬樣機(jī)技術(shù)，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段，同時(shí)進(jìn)行的反饋信息直觀重要，這些反饋可以使工程師更好的了解即將生產(chǎn)產(chǎn)品的各方面性能以及不能完成預(yù)期的設(shè)計(jì)任務(wù)的缺陷，并直接根據(jù)評(píng)估結(jié)果進(jìn)行設(shè)計(jì)過程中的修改；不僅如此，直接體現(xiàn)多功能化也是虛擬樣機(jī)的關(guān)鍵，以取得運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)性能、可行性、持續(xù)性、舒適性及成本等全面性能要求的良好平衡。虛擬樣機(jī)技術(shù)是近些年在產(chǎn)品開發(fā)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、分析等技術(shù)和集成裝配，制造設(shè)計(jì)等技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它進(jìn)一步融合了現(xiàn)代先進(jìn)制造技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和先進(jìn)仿真技術(shù)，將這些先進(jìn)的技術(shù)完全應(yīng)用于整個(gè)產(chǎn)品系統(tǒng)的開發(fā)各個(gè)階段中，并不斷優(yōu)化其管理和技術(shù)，從整個(gè)系統(tǒng)的高度去解析復(fù)雜的集幾何模型，并結(jié)合多種多樣的開發(fā)模式，去對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行創(chuàng)新和設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)和改進(jìn)，從而大大降低了生產(chǎn)成本和開發(fā)周期，同時(shí)從另外的角度更好的改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量，提高面向客戶與市場需求的能力 【 18】 。在這種背景下，企業(yè)求得生存與發(fā)展，就必須調(diào)其產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和開發(fā)模式，從而更好的解決最合適的上市時(shí)間，最低的生產(chǎn)成本，最好的產(chǎn)品質(zhì)量，最少的環(huán)境污染，和最良好的產(chǎn)品服務(wù)等方面的問題 【 18】 。 隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人民生活水平的提 高，市場對(duì)于新產(chǎn)品的要求越來越高，因此生產(chǎn)廠家之間的競爭也越來越白熱化，而虛擬樣機(jī)技術(shù)就是在這樣的大背景下營運(yùn)而生。然而而通過物理虛擬樣機(jī)技術(shù)，在制造物理樣機(jī)之前，就可以進(jìn)行樣機(jī)的測試，通過信息的及時(shí)反饋找出發(fā)現(xiàn)潛在的問題，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期的 40%70%，其過程圖不僅節(jié)省時(shí)間和金錢，還可以大幅度的提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和縮短開發(fā)周期。在各種 CAE技術(shù)中，虛擬樣機(jī)技術(shù)是計(jì)算機(jī)輔助工程的一個(gè)重要分支和機(jī)構(gòu)其優(yōu)勢(shì)是，能盡快的驗(yàn)證設(shè)計(jì)產(chǎn)品的性能要求，降低設(shè)計(jì)成本和不必要的人力、物力的浪費(fèi)，縮短開發(fā)周期等，目前在新產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)階段 極其的常見。要克服以上困難，一個(gè)行至有效的方法就是通過虛擬樣機(jī)進(jìn)行仿真模擬，在沒有進(jìn)行實(shí)際投產(chǎn)試驗(yàn)的時(shí)候，通過計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和試驗(yàn)率先驗(yàn)證可行性，和各方面產(chǎn)品的性能，防止各種設(shè)計(jì)缺陷的存在，提出寶貴的改進(jìn)意見 【 18】 。而從人們從狹義上來講，也是根據(jù)具體的學(xué)科分類產(chǎn)生了計(jì)算結(jié)構(gòu)力學(xué)（ FEA，有限元分析）、計(jì)算機(jī)多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué) CMD、計(jì)算機(jī)流體動(dòng)力學(xué) CFD 等，應(yīng)用領(lǐng)域包括航空航天、機(jī)械制造、汽車生產(chǎn)、鑄造、噪聲控制、焊接等產(chǎn)品設(shè)計(jì)方面。 就目前的發(fā)展現(xiàn)狀而言，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)工程是一個(gè)大的總稱，它可以根據(jù)不同的自然科學(xué)相應(yīng)的與計(jì)算機(jī)計(jì)算相結(jié)合而產(chǎn)生的不同學(xué)科延伸或分支。 計(jì)算機(jī)輔助工程，也就是通常說的 CAE(puter aided engineering)技術(shù)就是在自然科學(xué)技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷發(fā)展的基礎(chǔ)上建立起來的，它柔和了自然界的所有定律，包括經(jīng)典的牛頓力學(xué)，能量守恒定律等，以及計(jì)算機(jī)技術(shù)中的虛擬 和仿真技術(shù)，更為關(guān)鍵的是二中的有機(jī)組合，將自然科學(xué)的理論知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)通過計(jì)算機(jī)語言描述出來，來幫助人們?nèi)タ茖W(xué)的計(jì)算客觀世界的力學(xué)關(guān)系和位置關(guān)系。 仿真軟件 ADAMS 簡介 虛擬樣機(jī)技術(shù)的含義 在二十世紀(jì)五六十年代，隨著航空航天發(fā)展的需要，但是當(dāng)時(shí)世界經(jīng)濟(jì)的不景氣河北工業(yè)大學(xué)城市學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 26 和落后，為獲得飛行器的各種數(shù)據(jù)，不 得不區(qū)做大量昂貴的物理實(shí)驗(yàn)，既耗費(fèi)人力，又耗費(fèi)物理，同時(shí)帶來了很大的危險(xiǎn)性。 ADAMS 軟件應(yīng)運(yùn)而生，它是以計(jì)算多體系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)為基礎(chǔ)，包含多個(gè)專業(yè)模塊和專業(yè)領(lǐng)域的虛擬樣機(jī)開發(fā)系統(tǒng)軟件，利用它可以建 立復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)的力學(xué)模型，其模型可以是剛性體，也可是柔性體，以及剛?cè)峄旌夏Ｐ?【 17】 ； ADAMS 通過虛擬樣機(jī)試驗(yàn)和測試，在產(chǎn)品最初的開發(fā)階段幫助設(shè)計(jì)者察覺設(shè)計(jì)中的種種缺陷，并迅速制定改進(jìn)的方法。 要解決一個(gè)系統(tǒng)中存在的矛盾，就需要借助于更好的方法和思路。 隨著機(jī)器大工業(yè)的快速發(fā)展，要求生產(chǎn)更先進(jìn)的勞動(dòng)工具。同時(shí)伴隨著高性能計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，人們可以借助于計(jì)算機(jī)和已有的力學(xué)知識(shí)來認(rèn)識(shí)世界，這使得通過計(jì)算機(jī)解決實(shí)際問題變一種有效的、可靠的方法。 4 基于 ADAMS 的運(yùn)動(dòng)仿真 隨著人類認(rèn)識(shí)客觀世界的能力不斷提高，已經(jīng)建立起比較完善的科學(xué)理論體系。輸入文件名后，單擊“ OK” 。 2. 點(diǎn)擊主菜單 中的“文件”選項(xiàng) , 此時(shí)會(huì)出現(xiàn) 一列下拉菜單 ,單擊“導(dǎo)出”項(xiàng)， 在級(jí)聯(lián)菜單中 選擇 Parasolid 項(xiàng)，導(dǎo)出模型文件，如圖 所示。因此，在查閱資料后，確定部件和部件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系，進(jìn)行布爾求和，使導(dǎo)入軟件 ADAMS 的整車盡可能的相對(duì)關(guān)系簡潔 明了。運(yùn)用 UG這種虛擬程度很高但卻不失真實(shí)性的裝配建模，對(duì)于檢查裝配干涉和尺寸沖突有很大的便利之處，為將來實(shí)際物理裝配的順利進(jìn)行提供可靠依據(jù)。在錯(cuò)綜復(fù)雜的裝配關(guān)系中有三種最為常用 ：自頂向下裝配，是指首先完成設(shè)計(jì)任務(wù)進(jìn)行預(yù)期的裝配，其次在裝配體區(qū)思考零部件，構(gòu)件零部件，創(chuàng)建所需要的零部件模型，最后再拆成便于加工的子零件和單個(gè)可以直接加工的部件模型；自底向上裝配，是最為常 見的裝配方法，也是正向思維所要求的，是在完全符合建模思路的裝配過程，最后生成裝配部件的裝配方法；混合裝配， 混合裝配是集結(jié)了上述兩種裝配方法的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，既可以自上向下進(jìn)行，也可以自下向上進(jìn)行的方法，關(guān)鍵是先創(chuàng)建幾個(gè)主要零部件模型，再將其裝配在一起，然后變裝配變?cè)O(shè)計(jì)其他可能的零部件，即為混和裝配 【 15】【 16】 。 裝配模塊不僅可以是趨于復(fù)雜的零件盒部件變?yōu)橐惑w，實(shí)現(xiàn)整體化、一體化，向更高一級(jí)的產(chǎn)品總裝邁進(jìn)和過度，同時(shí) 可以逆向思維。往往會(huì)由于改變了零件圖而不能及時(shí)自動(dòng)的變更裝配圖，但是在 UG 這種問題不會(huì)出現(xiàn)，因?yàn)樗梢噪S時(shí)解決這種不同步的 零件設(shè)計(jì)編輯問題。應(yīng)用很廣泛的爆炸圖，也是在完成裝配后才能實(shí)現(xiàn)的。具體是通過部件和部件間的建立的相對(duì)位置和約束來時(shí)實(shí)現(xiàn)的。幾大部分建立模型如下： 貨箱 河北工業(yè)大學(xué)城市學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 19 圖 貨箱 回轉(zhuǎn)底座 圖 回轉(zhuǎn)底座 吊鉤臂 河北工業(yè)大學(xué)城市學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 20 圖 吊鉤臂 回轉(zhuǎn)體 圖 回轉(zhuǎn)體 支腿 圖 支腿 基于整車的模型裝配 裝配模塊是在集成環(huán)境中的一個(gè)重要的應(yīng)用模塊。完成剩余部分的建模，最后單擊 按鈕，根據(jù)系統(tǒng)提示，選擇兩個(gè)實(shí)體，單擊“確定”按鈕，實(shí)現(xiàn)布爾求和運(yùn)算，效果如圖 。完整而全面的對(duì)實(shí)體進(jìn)行布爾求和，對(duì)之后的 ADAMS 仿真研究提供很大的便捷。效果如圖 所示 。根據(jù)實(shí)際尺寸，計(jì)算河北工業(yè)大學(xué)城市學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 17 虛擬面距離，單擊 圖標(biāo)，輸入平面的距離，建立基準(zhǔn)平面，此基準(zhǔn)平面是鏡像體的中間平面。具體步驟如下：（ 1）單擊“成型特征”工具欄中的“拉伸”圖標(biāo) ，自動(dòng)彈出“拉伸”對(duì)話框，在下拉列表中選擇“特征曲線”，選中曲線，輸入拉伸數(shù)值和拉伸方向，單擊“確定”，完成操作。完成簡單的拉伸，出現(xiàn)模型的大體結(jié)構(gòu) ，為后續(xù)建模做好準(zhǔn)備。如圖 所示，首先建立基本的草圖。在草圖中有 “約束”的概念，顧名思義是通過添加尺寸和位置約束實(shí)現(xiàn)與特征建模模塊同樣的尺寸，達(dá)到參數(shù)化建模的需求。 第二步：繪制草圖 草圖（ Sketch）是與實(shí)體模型相關(guān)聯(lián)的二維圖形，若想清楚、快捷的構(gòu)件一個(gè)三維模型，草圖是重中之重，是三維圖能否建造成功的基礎(chǔ)。建立一個(gè)新河北工業(yè)大學(xué)城市學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 16 文件，系統(tǒng)進(jìn)入基礎(chǔ)環(huán)境模塊。 由于隨車起重運(yùn)輸車工作裝置的零部件較復(fù)雜，現(xiàn)特舉一個(gè)比較簡單但涵蓋建模功能較為全面的部件，說明各個(gè)零部件的具體建模 過程。在分析建模、運(yùn)算過程中，為了更加智能方便的修改模型，只需要將變換參數(shù)值即可。其他零部件嚴(yán)格按照任務(wù)書中的 課題要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求和最終成果等）和實(shí)際工作及隨車起重運(yùn)輸車工作裝置的工程圖的尺寸建立三維模型。同時(shí)建模時(shí)采用參數(shù)化建模 , 這樣便于模型的修改。 整車模型建立 對(duì)于一個(gè)復(fù)雜機(jī)構(gòu)，特別是像隨車起重運(yùn)輸車這種整車結(jié)構(gòu)，其模型建立的的方法一般是先創(chuàng)建多個(gè)零件，然后將這些零件裝配在一起，最后形成整車。 工作區(qū)：工作區(qū)就是工作的主要區(qū)域，又稱為圖形窗口。 狀態(tài)欄：狀態(tài)欄固定在提示欄的右方，主要用來顯示系統(tǒng)或圖元狀態(tài)。 工具條 :工具條中的按鈕都對(duì)應(yīng)著不同的命令，而且工具條中的命令都可以以圖標(biāo)的方式形象表示命令的功能，這樣可以免去用戶在菜單中的查找命令的繁瑣工作，方便用戶使用。 菜單欄：菜單欄包含了該 軟件的主要功能，系統(tǒng)所有的命令和設(shè)置選項(xiàng)都?xì)w屬到不同的菜單欄下，他們分別是：文件菜單，編輯菜單，視圖菜單，插入菜單，格式菜標(biāo)題欄 菜單欄 工具欄 工作區(qū) 資源條 坐標(biāo)系 導(dǎo)航條 河北工業(yè)大學(xué)城市學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 15 單，工具菜單，裝配菜單，信息菜單，分析菜單，首選項(xiàng)菜單，窗口菜單和幫助菜單。 標(biāo)題欄：標(biāo)題欄顯示軟件名稱及其版本號(hào)，當(dāng)前正在操作的部件文件名稱。該工作界面主要包括：標(biāo)題欄、菜單欄、工具欄、坐標(biāo)系、工作區(qū)等。如圖 。在 Win7平臺(tái)上選擇“開始 所有程序”命令即進(jìn)入歡迎 界面 。通過選擇“開始 制圖”進(jìn)入該模塊。另外， UG 還提供了一套基本的標(biāo)注工具，利用模型數(shù)據(jù)，可以自動(dòng)沿用尺寸和公差，大大 節(jié)省了標(biāo)注所帶來的時(shí)間 【 16】 。三維圖向二維圖的轉(zhuǎn)化對(duì)于設(shè)計(jì)人員參考實(shí)體至關(guān)重要，因?yàn)槿S圖的直觀是很重要的參考。 制圖：制圖是制作平面工程圖的過程，是虛擬轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)的位移途徑。體系結(jié)構(gòu)可以決定這種體系結(jié)構(gòu)可以體現(xiàn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，并在各個(gè)設(shè)計(jì)組之間共享。在裝配過程中，還可以隨時(shí)進(jìn)行零部件的設(shè)計(jì)和編輯審查。這起重向虛擬裝配發(fā)揮了無可替代的作用。此外， UG 軟件所擅長的曲線功能和曲面功能對(duì)于人 性化的設(shè)計(jì)環(huán)境可以大大幫助設(shè)計(jì)師將主要精力放在產(chǎn)品設(shè)計(jì)上減少用于熟悉軟件的時(shí)間。在該模塊可以完成多種可能的設(shè)計(jì)操作，諸如改變顯示部分，分析部分，啟動(dòng)在線幫助，輸出圖紙，執(zhí)行外部程序等。它是啟動(dòng) UG 后第一個(gè)模塊。 下面再對(duì) UG 集成環(huán)境與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)直接相關(guān)的四個(gè)主要的應(yīng)用模塊及功能做簡單的介紹。 仿真和優(yōu)化 :對(duì)于建造模型之后的設(shè)計(jì)，為了避免設(shè)計(jì)投產(chǎn)的驗(yàn)證而大大增加無謂的浪費(fèi)，在 UG 模塊內(nèi)可以完成數(shù)字化、智能化的仿真分析，包括運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力分析模塊，從而確認(rèn)和優(yōu)化產(chǎn)品避免人力和物理的浪費(fèi)。 產(chǎn)品設(shè)計(jì) :最 UG 所有的功能和應(yīng)用中，利用最全面和廣泛創(chuàng)新的是產(chǎn)品設(shè)計(jì)模塊。 風(fēng)格造型和工業(yè)設(shè) 計(jì) :若想擁有獨(dú)一無二的創(chuàng)造性和產(chǎn)品開發(fā)革新的多方面經(jīng)驗(yàn)， UG 可以幫助完成工業(yè)設(shè)計(jì)師所必須具備的多方面知識(shí)和專業(yè)技能。自動(dòng)分模的過程如下：確定產(chǎn)品定位，分析位置，使 Z 軸方向與模型的法平面一致；拉出分型面；使之成為一個(gè)整片體；重新設(shè)置顏色；做箱體包裹整個(gè)產(chǎn)品，用片體分割等 【 16】 。流程對(duì)于磨具設(shè)計(jì)來說至關(guān)重要，是決定模具能否完成既定的任務(wù)和河北工業(yè)大學(xué)城市學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）