文档介绍：2009 年第 3 期大众科技 ,2009
(总第 115 期) DA ZHONG KE JI (Cumulatively )

虚拟样机技术在机械设计中的应用
王建军 1 ,张洪 2
(,安徽芜湖 241000;,山西太原 030024)

【摘要】将虚拟样机技术引入机械设计中,利用 ADAMS 软件对机构进行建模和仿真,对机构进行运动学核动力学分析,
可以减少设计时间和降低成本,提高设计效果和经济效益。
【关键词】虚拟样机;机械设计;建模;仿真
【中图分类号】TH122 【文献标识码】A 【文章编号】1008-1151(2009)03-0116-01

(一)虚拟样机技术简介设计周期,提高了设计质量。
机械设计是机械产品开发设计的一个重要组成部分,是利用动力学仿真软件 ADAMS 建立冲击振动压实机工作
机械生产的第一步,是决定机械性能的最主要因素。随着科装置系统模型进行动力学仿真分析,虚拟样机模型为图 1 所
技的进步,试验手段的加强,新兴学科和技术的不断涌现, 示。
科学的交叉与综合,原来的一些方法已适应不了当今的时代
潮流。与传统的开发物理样机的设计方法相比,利用虚拟样
机技术开发虚拟产品具有很大的优越性,虚拟样机可以代替
物理样机对产品进行创新设计、测试和评估,可以缩短开发
周期,降低成本,改进产品设计质量。
机械工程中的虚拟样机技术又称为机械系统动态仿真技
术,是国际上 20 世纪 80 年代随着计算机技术的发展而迅速
图 1 冲击振动压路机的工作装置整体模型
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试验。将模型各个部件间的运动副设置好,为了冲击压实和振
(二)ADAMS 软件简介动压实的最佳匹配,所以进行仿真时将压路机的行驶速度设
虚拟样机技术的典型应用软件是 ADAMS 软件。置为 5~8km/h。
ADAMS 软件使用交互式图形环境和零件库、约束库、通过不同速度的仿真得出最佳压实速度为 7 km/h,此速
力库,创建完全参数化的机械系统几何模型,其求解器采用度下冲击力和牵引力大小分别如图 2 和图 3 示.
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。
(三)利用虚拟样机技术设计介绍
首先,利用对设计的机器或机构进行实体建模即建立虚
拟样机,可以利用 ADAMS 软件自带建模工具,对于复杂的
图 2 速度为 7km/h 时冲击块对地的冲击力
机器可以先用 Pro-E 建模再导入 ADAMS 软件;然后,按照
零件间的联接情况设置运动副和相关参数,并设计驱动力或
力矩。设置完成即可进行仿真,仿真的过程中可以直接观看
到机构的运动过程。仿真结束可以从 ADAMS/PostProcessor
模块进行运动分析,得出所需的