浅谈ADAMS软件应用

【摘要】本文根据对ADAMS软件的特点和其强大的使用，介绍其在相关行业和部门的广泛应用。以举例的形式从实际生产生活入手，让大家从实践方面更好的了解ADAMS软件，深入理解其实际应用的必要性和优势。在培养学生的学习兴趣，其实更好的理解和掌握相关知识方面具有重要的意义。

【关键词】ADAMS；仿真；应用；分析软件

一、ADAMS软件的描述

ADAMS软件，即机械系统动力学自动分析（Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems）软件，是专门应用于机械产品虚拟样机开发方面的分析软件。而虚拟样机是在指在计算机中建立出来的开发产品的模型，并具有需要的某些特定的功能。

虚拟样机对于产品的开发具有十分重要的意义。首先，理解什么是虚拟样机。样机，通常指产品在正式批量生产前或产品设计完成后必须对产品的各种性能进行测试，检验性能必须满足条件，比如说汽车振动，某个零件耐久性等。这就需要做一个样机出来，看看其是否满足性能要求，如果不满足就要修改，这种样机就称为实际样机，就如生活中很多系列产品推荐新产品时派发的样品或小样。在此过程中就存在一个问题，如果产品多处不合格，或者需要反复修改，每一次都要做样机，不仅耗时耗力耗钱，而且非常的麻烦。随着信息时代的到来，计算机进入到我们生产生活的各个方面，研发出各种应用的软件，ADAMS软件正是为产品的研发做仿真分析的一款软件。它针对在计算机上建立的虚拟产品的模型即虚拟样机进行仿真分析，检验产品的设计性能，并对其设计缺陷进行修改。整个过程全部在计算机上实现，大大节省产品开发的费用，缩短了开发周期，提供了开发效率。所以说ADAMS软件应用产品开发是一种非常有效的设计手段。

二、ADAMS软件组成

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，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。其由基本模块、扩展模块、接口模块、专业领域模块及工具箱5类模块组成。

三、ADAMS软件的应用

ADAMS软件的应用体现其独特性，一方面作为虚拟样机分析的应用软件功能，另一方面，作为虚拟样机分析的应用软件。这样的双重身份使其在很多领域内有着重要的应用。

1.在汽车工程中的应用

主要用于汽车产品的开发。对于复杂的车辆动态工况，应用有限元软件来计算结构的动力学问题是较为困难的，特别是若机构的运动关系存在非线性特性，还要考查结构在运动过程中的应力，则有限元软件是不能直接处理这类问题的。通过对MSC.Nastran和ADAMS软件的联合应用，可以很好地解决这类问题。利用MSC.Nastran生成ADAMS需要的柔性体，在ADAMS中建立整车刚柔混合动力学模型，模拟任何复杂的动态工况，并将动力学计算结果返回到MSC.Nastran中，可以深入研究结构的动力学响应。具体体现在对汽车动力性能、制动性能、操纵稳定性和平顺性上研究。例如研究电动代步车的平顺性，利用ADAMS和ANSYS两软件将车架柔性化并对其运动过程进行仿真分析，表明柔性系统的仿真结果能更真实、准确地反映电动代步车的运动特性，且输出ADAMS中柔性系统的仿真载荷，在ANSYS中进行应力应变分析，可以为车架提供进一步的改进和优化设计。一种新悬挂式结构座椅，即可调叉式结构座椅，并用ADAMS软件对其垂向振动特性进行了仿真分析；提出了该座椅进行结构参数优化设计的具体方法。还有汽车的悬架是汽车的主要总成之一，其对操纵稳定性和平顺性的影响至关重要。ADAMS/CAR模块内有悬架运动学动力学分析的专门模板，可以方便地建立各种结构形式的悬架，迅速得出悬架的多达三十多种参数的性能曲线。模型全部采用数字化设计，可方便地对设计参数进行修改和调整以发现其对各种性能参数的影响，优化设计目标，最终为企业提品开发的解决方案。

2.在航空航天中的应用

主要用于小型卫星入轨初期动力学与控制仿真、差动式机电缓冲阻尼机构动力学仿真和飞机利落架的研究。例如运用仿真技术分析飞机起落架及全机的动态特性，对于降低飞机研发成本，提高飞机性能具有十分重要的工程意义。基于多体系统动力学理论，在分析某型飞机小车式起落架的结构、运动和受力特点的基础上，构建该起落架的多体系统动力学模型，推导起落架着陆时各部件的动力学方程及运动学关系。并以ADAMS软件为分析工具，建立小车式起落架着陆的ADAMS分析模型，深入分析了小车式起落架的有关参数对起落架着陆动力学性能的影响，仿真分析对小车式起落架进行了参数优化设计。最后，建立了由机身、前起落架缓冲支柱、前起落架机轮、主起落架缓冲支柱和主起落架机轮五个子系统构成的整机多体系统动力学模型，导出了全机滑跑的动力学方程组，基于ADAMS/Aircraft模块进行整机滑跑动力学仿真，研究了不同路面情况对整机滑跑动力学性能的影响，并对仿真结果进行较深入的分析和研究。为小车式起落架及飞机整机的设计和改型提供必要的理论依据。

还可应用CATIA建立了某型飞机起落架的数字样机和收放运动学分析模型，以此为基础研究了起落架收放系统的运动学方法，为起落架改型设计中收放运动性能分析、机构运动干涉分析奠定了一定的技术基础。基于CATIA和ADAMS软件，开发了一个适用于大型飞机起落架收放动力学性能试验的虚拟样机；以某典型型号飞机起落架为对象进行了收放动力学仿真分析，并研究探讨了影响起落架收放动力学性能的主要因素及其影响程度，对起落架收放系统设计具有一定的参考价值。分析了起落架在收放运动过程中所受的各项载荷，并根据各载荷影响的大小和仿真的条件对其进行了简化，利用ADAMS软件重点分析了气动阻力、质量力、收放作动筒液压力对收放运动的影响。

3.在铁路车辆及装备的应用

美国MDI公司北京办事处与铁道部四方车辆研究所合作，利用虚拟样机分析软ADAMS/Rail模块完成了对几种铁路机车车辆动力学仿真。在整个工作中，MDI公司北京办事处始终为用户着想，全心全意为用户服务，帮助用户在很短时间内掌握并运用ADAMS软件完成三个项目工作。具体工作如下：在MDI公司的帮助下铁道部四方车辆研究所派工程师开始应用该软件。MDI公司在整个过程中派专业工程师一直协作共同完成了项目，并得到了用户的认可。利用ADAMS/Rail对我国自行设计的高速铁路铰接式客车单元（3节车）进行了建模并进行了稳定性临界速度分析。在该模型中除常规建模外还考虑了客车车体的弹性，将车体分成五块，每两块间利用ADAMS弹性单元连接。利用ADAMS/Rail建立了出口缅甸米轨的三大件式罐车模型。利用该模型进行了稳定性临界速度、曲线通过性能以及直线响应的分析，取得了满意的结果。总之利用ADAMS/Rail软件，工程师不仅可以很方便而且可以快速地建立模型、处理各种约束类型和各种悬挂类型并进行计算分析，还可以得到你所关心的所有信息如：稳定性临界速度、各物体的位移、速度、加速度、轮/轨作用力（包括横向、垂向和纵向）、脱轨系数、轮重减载率、接触几何参数、蠕滑参数以及响应点的加速度和加速度FFT变换结果以及平稳性指标等。同时还可以利用ADAMS的可视化技术逼真的显示轮轨接触关系、各部件的运动关系等等，另外你可以象在真实世界里一样从各种角度以多种方式来观察你的设计（虚拟样机），可以观察到是否发生轮缘接触、间隙是否足够等等。同样利用ADAMS/Rail建立了标准轨距三大件罐车模型，进行了稳定性临界速度、曲线通过性能及横向直线响应的分析，均取得了满意的计算结果。

4.在工业机械和工程机械方面的应用

ADAMS在机械工业和工程机械中的主要应用于点焊机器人大臂机构动力学仿真，基于虚拟样机技术的步行机步态轨迹及仿真和双钢轮振动压路机的五自由度动力学模型等方面的方针分析。

四、结束语

ADAMS软件其强大的组成模块和功能特点，使其在高科技发展的众多领域应用广泛。而且我相信，在今后的应用领域还会更多。ADAMS软件带给社会的科技变革是时代进步的必然结果，是信息技术时代的全世界范围内来临的体现。其具有广阔的潜在发展空间，学好和掌握ADAMS软件的功能和实际应用，是机械产品设计和开发人员必然要掌握的一门技术，更是对想从事此行业的人们必须认清和了解的一门技术手段。

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作者简介：沐影（1986—），女，吉林四平人，毕业于武汉理工大学机械设计制造及其自动化专业，工学学士，助教，现供职于三峡电力职业学院，研究方向：机械方向。