文档介绍：机械设计仿真软件
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构件与零件的区别
构件是运动的单元；
零件是制造的单元。
构件：组成机构的各个相对运动部分称为构件。构件
可以是单一的整体，也可以有移动又有转动
()
()
曲柄滑块机构动力学建模
从()式至()式，前四个为微分方程，后三个为代数方程，共七个方程构成一封闭方程，可求得七个未知量
约束条件是A1与A2点重合以及D点在x轴上，由此得到约束方程为
()
所以，采用这种方法将使微分代数方程组中的方程数目增多，但每个方程的建立则要简单得多。
1．4 虚拟样机技术
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实验。
运用虚拟样机技术，可以大大简化机械产品的设计开发过程，大幅度缩短产品开发周期，大量减少产品开发费用和成本，明显提高产品质量，提高产品的系统级性能，获得最优化和创新的设计产品。
机械系统动力学自动分析软件ADAMS
(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems)是美国MDI公司(Mechanical Dynamics lnc.)开发的著名的虚拟样机分析软件。
ADAMS一方面是虚拟样机分析的应用软件，用户可以运用该软件非常方便地对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析;另一方面，它又是虚拟样机分析开发工具，其开放性的程序结构和多种接口，可以成为特殊行业用户进行特殊类型虚拟样机分析的二次开发工具平台。
虚拟样机仿真分析基本步骤如图1-3所示。
仿真分析基本步骤
虚拟样机仿真分析
机械系统建模
几何建模
施加约束—运动副和运动参数
施加载荷
仿真
分析
设置测量和仿真输出
进行仿真分析
仿真结果分析
回放仿真结果
绘制仿真结果曲线
仿真分析基本步骤
否
是
改进机械系统模型
增加摩擦力，改进载荷函数
定义柔性物体和连接
定义控制
验证仿真
分析结果
分析
输入实验数据
添加实验数据曲线
与实验结果一致
重复仿真
分析
设置可变参数点
定义设计变量
机械系统优化分析
进行主要设计影响因素研究
进行试验设计研究
进行优化研究
第二章 动力学基本概念
2．1 非自由系统的约束
2．1．1 完整约束与非完整约束
2．1．2 定常约束与非定常约束
2．2 广义坐标和自由度
2．2．1 广义坐标
2．2．2 用广义坐标表示的非完整约束方程
2．2．3 坐标变分和自由度
2．1 非自由系统的约束
多个质点的集合可以组成一个质点系统，根据系统的运动是否受到预先规定的几何及运动条件的制约，可以分为自由系统和非自由系统。
对于非自由系统，那些预先规定的、与初始条件及受力条件无关的、限制系统的几何位置或(和)速度的运动学条件称为约束。约束有多种形式，这里只介绍其中两类。
2．1．1 完整约束与非完整约束
仅仅限制系统的几何位置(也称位形)的约束称为完整约束。完整约束又称为几何约束。
若不仅限制系统的位形．而且还限制系统的运动速度，这样的约束称为非完整约束。
完整约束与非完整约束的表达
约束方程的一般表达式
若用xi、yi、zi表示系统中某质点的笛卡尔直角坐标，那么N个质点组成的质点系统的完整约束的约束方程可写作
非完整约束的约束方程取微分的形式。一个由N个质点组成的系统的非完整约束方程可写作
()
fk(x1，y1,z1, x2，y2,z2,… xN，yN,zN,)＝0
（k＝1，2，3,…r r＜3N） ()
图2-1 轮子的约束
一个半径为r的轮子沿斜面向下作纯滚动，分析轮子所受的约束。
解：轮子所受的几何约束为
()
又运动条件的限制是轮子作纯滚动时P点的速度为零,即
()
或 ()
这一约束方程显然是可积分的，即
()
故而轮子仍受完整约束，其约束方程为()式和(2．1．6)式。
纯滚动时轮子的约束
质点m1和m2由