MSC MD_ADAMS机构运动学仿真 - 成都三实科技有限公司
MSC MD_ADAMS机构运动学仿真
功能最强、应用最广的机械系统动力学仿真工具
要获得成功，一个公司必须具备如下的能力：
&&对众多的新创意进行研究探索，并快速准确地做出决策 过滤掉那些没有前途的创意
&&对于实现最佳设计的关键因素了然于胸
&&对新产品的结构形式、装配关系及其性能做出完善的测试和评估
正是因为这些挑战，公司的虚拟样机解决方案在众多的企业获得了应用。这些企业包括了全部的汽车&厂商、 绝大部分的一级汽车配件商、航空航天、铁道和消费电子产品制造商、甚至&车队。公司的软件正在各个企业的产品 开发流程中发挥作用，以产生创新的产品设计、加强协同、节约时间和成本、降低开发经营的风险。
在最基本的层面，虚拟样机技术能够让工程设计队伍在提交物理样机之前，就在计算机中建造起他们的虚拟机械系统，并对其进 行测试、校验及改进。软件能够让用户通过对其产品的运动情况进行仿真，来验证其产品的性能、计算约束反力、间隙、 碰撞、电机和作动器的尺寸、运转周期、精密定位，并观察包装封套是否合理等。用户可以快速探索成千上万个设计变量，并将仿真 计算结果以图表和曲线形式表达出来，同时还可以通过三维动画观察这些结果。
用户可以在软件的运动仿真功能基础上增加专业产品、捕捉专业经验、建立专业化模版，在此基础上开发出完整、协调的虚拟样 机，并帮助用户在产品设计中做出重大决策。
虚拟样机的优点
&&同物理样机试验相比，更快、更节约成本地分析设计的改变对产品性能的影响；
&&在开发流程的每个阶段获得更完善的设计信息，从而降低开发风险；
&&通过分析大量的设计方案的分析，优化整个系统的性能，提高产品质量；
&&仿真分析方法可以多次变更参数进行分析，而无须更改试验仪器、固定设备以及试验程序；
&&在安全的环境下工作，不必担心关键数据丢失或由于恶劣天气造成的设备失效。
一、软件的特色
&&软件界面友好，操作简单，易学易用；
&&极好的解算稳定性，支持单机多&并行计算；
&&三维实体、弹性体碰撞和冲击分析，摩擦、间隙分析；
&&独特的振动台架模拟，能分析机构任意运动状态的下系 统振动性能；
&&提供多学科软件接口，包括与&、、（控制 仿真软件）之间的接口；
整车虚拟路试
&&支持系统参数化试验研究、优化分析；
&&提供凝聚了丰富行业应用经验的专业化产品；
&&极强的大型工程问题的求解能力，并经过大量的实际工 程问题验证。
二、为什么选择&？
品需要经受多种物理环境的考验，产品的性能涉及到方方面面。
传统的单学科工程分析方法在准确模拟产品的真实性能方面的 局限性越来越突出，多学科耦合和集成的工程分析方法可以有 效解决这种局限性带来的问题，因而正在成为&行业发展的
必然趋势。
作为工程分析产品和解决方案最负盛名的供应商，
以提升产品的仿真模拟能力，验证产品各个方面的真实性能， 使企业产品创新能力和研发能力提高到一个新水平，产品更具
市场竞争力。
制性能参数影响的仿真分析。
的双向集成可以更方便地导入&的分析结果，同时， 可以将&的模型输出到&进行更为详细的
相比&，提供了更完整的多学科 多体仿真解决方案，更具技术价值，从&转向&，有充分的技术理由。
（）代表更先进的多体仿真技术方向
合分析，这一技术背景，使&能快速而准确地实现 多体动力学、控制、液压、结构、耐久性等多学科集成的机械 系统仿真分析。
术、与有限元的集成能力、汽车专业模块中新的动力学悬架试 验台架等等，都是基于&平台开发的。随着多学科&仿真需求的不断强化，将全面取代&
（）拥有&独有的技术能力
从&独有的模块功能可以看出，
&&全新的机电模块可以方便地在通用仿真环境&中对机械系统虚拟样机引入控制系统影响，增强 了多体系统与控制系统的集成；
（）具有明显的功能优势和亮点：相比&，有明显的功能优势和亮点，主要集中表
现在多学科集成能力、求解性能、新功能改进上。
&&多学科集成能力的改进
层次上，因而，对整个系统中单个部件的替换更容易实现。
&&求解性能的改进
格式导入结果文件的方式，有助于处理大模型及分析结果，改 善了前后处理的速度。
算，在多&机器上的运行速度更快。
&&新的功能加强
的用于分析的路面生成工具（&）以及引入动力学 悬架试验台。
径的再规划，支持路径平滑处理，减少路径曲率峰值。同时采 用新的非连续常规状态方程（，）， 保证了在大输出步长情况下的解算精度，并且增加了反方向行
驶的功能。
（），可用于控制模型中信号或驱动的 延迟。
变换&旋转弹性体坐标系。
选择&，就是选择最先进最权威的多学科多体 仿真技术解决方案。
三、产品线
、基本包&&通用机械系
统动力学性能解决方案
使用&软件的基本包，可以完成通用机械系统 动力学性能分析。基本包中包括通用前&后处理模块&、、通用解算器模块&、单机多&并行解算模块&、线性化解算器模块、试验分析模块&以及通用&接口 模块&等。
（&） 前处理模块&&&
任何元素，包括工具箱、按钮、菜单等都可以重新定制，适合 用户的特殊需要。利用&的功能，用户在仿真 过程中就可以观察主要的数据变化以及模型的运动情况，使得
开发人员迅速地将注意力集中到模型需要完善的地方。可以在设计的早期就开始使用，从而快速发现并 纠正设计中的失误之处。
&&提供快速建立参数化几何模型能力，便于改进设计
&&可扩展的约束库、驱动库、柔性连接库和力库
&&灯光设置，加强可视化效果
&&多窗口显示，最多可达六个，每一窗口可显示不同的结 果或视图
&&多种文件输入输出功能（模型及仿真结果文件、试验数 据、表格输出等）
&&输出进行有限元分析、物理实验及疲劳分析等文件格式
&&将实验结果与解算结果进行综合比较
&&方便实用的研究策略：单变量、多变量设计研究及优化
&&提供二次开发功能。可以重新定制界面，便于实现设计 流程自动化或满足用户的特殊需要
&&可手动修改设计参数并反复进行分析比较，以改进设计
&&通过用户化工具实现设计流程自动化以提高效率
&&可与产品设计团队成员分享设计信息
&&区分设计变量的主次，识别设计变量的影响及相互作用
&&提前考虑生产制造因素以提高设计质量
战斗机在航母甲板上降落模拟 发动机整机动力学计算
（&） 解算器&
算。求解过程中可以观察主要数据的变化以及机构的运动情况。
（特征值）和振型（特征矢量）的专用工具。 特 点：
&&运动学、静力学、准静力学和非线性动力学求解
&&使用&方法自动形成运动学方程，空间坐 标系及欧拉角，牛顿&拉夫森迭代算法
&&多种显式、隐式积分算法：刚性积分方法（&和&&）、非刚性积分方法（和&）和固定步
长方法（）以及二阶&和&等积分方法
&&多种积分修正方法：阶指数法、稳定&阶指数法和稳 定&阶指数法
&&支持用户自定义的子程序
&&解算稳定，结果精确，经过大量实际工程问题检验
&&提供大量的求解参数选项供用户进一步调试解算器，以 改进求解的效率和精度
因此解算速度可以显著提高。
和振型（特征矢量）。其结果特别有助于校验&模型 的置信度。例如，很多机械系统，如卫星和空间探测器很难在 其正常工作环境下进行试验，但对这些系统进行有限元或常规
模态试验相对来说比较容易，这样就可以得到其固有振动特性，
可以将&频域分析结果与有限元或模态试验的结果 进行比较，进而研究在特定环境下系统的模态及振动特性。
&&在大位移的时域范畴和小 位移的频率范畴分析提供一座 &桥梁&
&&可以方便地考虑系统中零 部件的弹性特性；
&&利用它生成的状态空间矩阵可以对带有控制元件的机构 进行实时控制仿真；
&&利用求得的特征值和特征向量可以对系统进行稳定性研究。
&&系统级特征模态的计算，线性化系统状态矩阵。
&&每阶模态的动画，每阶模态能量分布的计算。
&&与有限元分析（）结果或模态试验结果比较。
（&）&： 后处理模块
和一个可编辑工具条，可同时显示仿真的结果动画以及数据曲 线。可以方便地叠加显示多次仿真的结果以便比较。
后处理的结果既可以显示为动画，也可以显示为数据曲线。
既可以在同一页面内最多同时显示六个视图，也可以每个数据 曲线一个页面的方式显示。为了能够反复使用，数据曲线格式 以及页面设置都可以保存起来，这样既有利于节省时间也有利
于整理标准化的报告格式。
同时也节约系统资源。
设计越复杂，影响设计的因素也就越多。由于各个参数之 间是相互影响的，所以每次改变一个参数很难判断设计的性能。
如果同时改变多个参数，那将需要进行大量的仿真计算，并产 生庞大的仿真数据，因而处理起来很困难，也很难判断到底哪 个参数是主要的，哪个是次要的。
利用&，工程师们可以对虚拟样机和物 理样机进行系统的研究，深入的分析，并可以与整个团队分享 自己的成果。研究策略可以应用于部件或子系统，或者扩展到
评估多层次问题中，实现跨部门的设计方案优化。鼓励设计团队各个层次的协同，以至将供应商包括在内， 通过网页或者数据表格实现数据交换，从而使设计人员、研究
人员以及项目管理人员能够直接参与到&&的研究中，而 不需要接触到实际的仿真模型。通过分享这些研究成果，可以 在整个团队中加强交流并加速决策。
共享分析成果，加进决策进程，以最大限度地降低决策的风险。 它是一个选装模块，既可以在环境下运行，也可以脱离&环境单独运行。
应用&，工程师可以规划和完成一系列 仿真优化试验，从而精确地预测所设计的复杂机械系统在各种 工作条件下的性能，并提供了对试验结果进行各种专业化的统
计分析工具，通过试验方案设计，更好地理解和掌握复杂机械 系统的性能。利用&，可以有效地区分关键 参数和非关键参数，观察其对产品性能的影响，帮助工程师更
好地了解产品的性能。在产品制造出来之前，可以综合考虑各 种制造因素的影响（例如：公差、装配误差、加工精度等），大 大地提高产品的实用性。
&&以数据曲线和动画方式观察仿真的结果
&&丰富的数据后处理功能（变换、滤波、波特图等）
&&多种文件输出功能（格式、表格输出等）
&&间隙检查
&&弹性体变形、应力应变的彩色云图显示
&&灯光效果高级的控制
&&输出电影动画文件（系统）
输出&、、、、和&格式图片文件
&&可加深对系统性能的理解
&&通过图表、报告和动画方式分享仿真结果
&&快速观察结果并反复利用
&&研究策略：设计研究、蒙特卡罗法研究、设计实验、扫 描研究、周期研究、单目标和多目标优化
&&支持用户自定义策略或将已有策略应用于其他模型
响应曲面法（）是通过对试 验数据进行数学回归分析的方法，帮助工程师更好地理解产品 的性能和系统内部各个参数之间的相互关系
&&可综合考虑各种制造因素的影响（例如：公差、装配误 差、加工精度等）
&&对拥有共同输入的不同域的实验进行综合分析
&&将实验结果与解算结果进行综合比较 ，以便更深入 的研究
&&网络发布实验结果
可输出为&、以及&文件格式
&&既可与其他&模块联合使用，也可脱离&环境单独使用
&&在整个设计团队中分享信息
&&区分设计变量的主次
&&识别设计变量的相互作用
&&方便对设计项目进行管理
&&了解设计的影响效果
&&提前考虑生产制造因素以提高设计质量
（&）&接口模块&
库（）的标准格式表示的几何机构进行双向数据传输， 标准格式包括&、、、等。无论用 户是用网格、面还是实体等几何图形来表示所设计的机构，都
能够通过&模块很容易地实现该几何图形 在&软件与&软件之间的双向数据传输。
当用户将其他&软件中的模型传输到&
用户同样可以在&软件中建立初步的机构模
型，进行运动仿真，然后并在仿真过程中随时将该模型的几何 信息输出到其它软件中完成进一步的分析和完 善。有些时候，比如用户需要在概念设计阶段前期对他的设计
进行快速检查，以确保合适的间隙时，这个功能就非常有用。 特 点：
支持&、、及&等格式的 几何外形文件
&&在&软件与&软件之间实现数据的传 输，而无需重建模型或重新输入数据
&&将数据转入&软件中做进一步分析时，能 够保持该机构原有的精度
从&软件导入更为逼真的几何外形
、高级包&功能扩展系列 模块
提供了进一步的多学科解决方案，包括机&电&液一体化解 决方案和模块、
刚弹耦合及疲劳一体化解决方案&和&模块以及系统振动性能分析解决方案&
（&）． 弹性体分析模块&
零部件的弹性变形对机械系统的性能有多大的影响？是否 有破坏性的碰撞？是否造成系统的自锁和过早失效？控制系统
是否能按照预定的要求运转？&使工程师们能 够研究在整个机械系统中部件的弹性变形的作用和影响。
使用模态综合法，将有限元软件分析结果溶入到整个系统 的仿真中。应用这种方法可以去除影响不大的模态，进而大大 提高仿真的速度。运动部件应力、应变的可视化效果，使你能
够快速的识别和记录过载发生的时刻。仿真的结果，例如零部 件应变、载荷时间历程以及振动频率等都可以用于应力、疲劳、 噪音和振动等后续分析中。
支持从&、、、、
&&弹性体每阶模态振型动画回放
&&可人为设置每阶模态的阻尼
&&用户可定义作用在弹性体上的分布载荷
&&支持弹性体变形、应力应变的彩色云图的动画回放
&&可计算得到高精度的载荷数据
&&为后续振动分析准备高精度的模型
&&实时动画回放仿真结果
&&支持多学科结合的系统优化
弹性起落架落振试验仿真
刚弹偶合整车模型平顺性分析
（&）． 耐久性分析模块&
农业机械疲劳试验仿真
&&载荷&时间历程的&或&文件格式的输入&输 出，这些数据可以来源于场地试验、试验室试验或数学数据，用 来驱动&的仿真
&&模态应力恢复&&输入模态信息并复现应力应变
&&对柔性部件动态应力应变的动画显示
&&模态应力应变测试，如合成应力、最大剪切应力、最大 主应力和应力应变的各分量，以输出随时间变化的曲线
与有限元软件如&、、和&接口
&&与&的&接口，可以进行输入和显示零部 件疲劳分析预测的结果
&&试验数据的过滤功能，以去除数据中的噪音或不感兴趣 频段的信号
&&预测零部件疲劳性能的过程更为流畅
&&加强与&和试验部门的合作
&&减少进行疲劳试验的时间和费用
&&提高产品的疲劳性能
&&在产品级评估应力和疲劳性能
车辆疲劳实验
疲劳试验是产品开发过程中很重要的一个方面。优良的疲 劳性能往往与产品的其它性能相矛盾，如走行性能、操控性能 或性能。找到一个各方面都满足性能要求的平衡点非常必 要，但传统的实物疲劳试验的方法可能导致开发时间的延迟。 使用&模块，用户可以利用已有的&的模型结果来驱动疲劳分析的工具，如&设备或疲 劳分析软件。
的虚拟试验室技术与&进行数据交 换，以提供标准机械试验系统所用的动力学模型。
念性的应力应变的研究，以及在&中做更详细的应力 应变分析。也扩展了&的功能，可以动态显示柔性部件的应力应变情况， 也可以绘制被测节点随时间变化的应力应变情况，如合成应力、 最大剪切应力、主应力或应力应变的单个分量。
（&）． 控制模块&
将控制系统与机械系统集成在一起进行联合仿真。集成的 方式有两种，一种是将&建立的机械系统模型集成
入控制系统仿真环境中，组成完整的耦合系统模型，进行联合 仿真。另一种方式是将控制软件中建立的控制系统读入到&
&&机械系统中可以考虑各部件的惯性、摩擦、重力、碰撞
和其他因素的影响。
&&与常用控制软件进行双向数据传递，包括&、&
&&支持联合仿真和函数估值两种模式
&&通过状态方程支持连续和离散系统
&&使控制系统工程师和机械系统工程师之间的交流更方便
&&有效地求解机械、控制系统耦合模型
起吊机构液压系统分析 装载机工作装置机构分析
（&） 机电一体化模块&
实现，尤其对于一些复杂问题更为适用，如车辆设计中扭矩协 调控制策略问题或重载机械中液压系统的性能优化等。
（&） 振动分析模块&
分析，得到的输出数据可以用来进行&研究。噪音、振动和 声振粗糙度（），在很多机械系统设计的性能参数中都是极 为重要的考察因素，诸如汽车、飞机、铁道车辆和卫星系统。但
设计最适合的性能会导致很多其它问题。系统中某个部件 受到一个激励会影响到系统中其它的部件而出现问题。满足最 佳的性能的合适参数却经常与其它性能相矛盾，如疲劳性
能和动力学性能，而通过物理实验的方式解决起来既费时又耗 力。比如，可以在一个颠簸的路面上驱动一个汽车模型并测试 其响应。其输入和输出都描述为频域的振动信号。使用&
分析，得到的输出数据可以用来进行&研究，以预测汽车、 火车、飞机或其它车辆中的乘客受到的振动冲击。同时可以考 虑系统中液压和控制系统对整个系统的影响。
试验室或场地进行的物理试验是昂贵的，而且一般只能在 设计的后期才能进行。使用&，用户可以
在设计的前期就进行振动性能方面的试验，从而减少设计开发 的时间和成本。首先对系统进行线性化，然后计算特征值、特
征向量、传递函数和功率密度谱函数。这一过程非常快捷，可 以提供频域的精确解。
评价。用&建立的功能化数字样车可包 括以下子系统：底盘（传动系、制动系、转向系、悬架）、轮胎 和路面、动力总成、车身、控制系统等。用户可在虚拟的试验 台架或试验场地中进行子系统或整车的功能仿真并对其设计参 数进行优化。汽车仿真工具含有丰富的子系统标 准模板以及大量用于建立子系统模板的预定义部件和一些特殊 工具。通过模板的共享和组合，快速建立子系统到系统的模型， 然后进行各种预定义或自定义的虚拟试验。
航天卫星频响分析
&&机械&控制耦合分析
&&悬架和转向特性分析
&&进行样机的操纵特性分析
&&通用的试验台模板
&&模型在不同工作状态下频域的强迫振动分析
&&可以包含液压、控制和用户自定义子系统的影响
&&频域输入函数（正弦扫频扫幅信号、功率密度谱信号、 不平衡转子）
&&频响函数可以包括幅值也可以包含相位信号
&&系统模态分析，包括附带的特性和其它一些非线性特性
&&强迫振动响应和每阶模态的动画
&&每阶模态的动能、静能、消耗能的数值分布
&&支持&中的试验研究、和优化功能
与&和&接口以作进一步的&、、、
特征矩阵分析
&&同一模型就可以直接研究振动性能
&&研究各参数对整个系统模型的影响
&&通过结合时域和频域的分析，可在不同的工作状态下进行
四通道振动台架试验仿真
户快速完成轮式车辆的建模、专业化的分析、后处理以及设计 方案验证提供了专业的方法和手段。
&&驱动车辆以设置进行闭环控制器合适的增益
&&以线框图或实体方式，生成或导入零部件的几何外形
&&定义部件连接的可扩展的约束
&&模型细化，考虑部件弹性、自动控制系统、约束摩擦和 滑动、液压和气动系统以及参数化设计
&&得到复杂的大位移运动系统全面的线性&非线性结果
&&全面的激励分析（）
&&用于路面的数学描述&&直接生成或导入数据
&&封闭路径的优化
&&控制系统更容易集成到车辆模型中
多轴越野车辆平顺性分析 三维路面整车行驶仿真
&&功能化数字样车 &仿真工具包含的主要 产品 有：
（）&&&路面模块
应用&模块，用户可以方便地建立三 维光滑的路面，例如：多层停车场，赛车跑道和高速公路。光
滑路面指的是道路的曲率小于轮胎的曲率。
用户可以通过选择道路文件选择不同的道路。在&和中可以方便地调用三维道路模型。在&和&中都可以进行三维路
面的仿真。动画过程中，可以自动生成三维道路模型。如果三 维道路需要跟踪轨迹能力，那么就需要使用适当的驾驶员控制
文件和驾驶员控制数据文件确定驾驶员的输入参数和车辆的运 动轨迹。当&与&、和&同时使用时，用户 不必使用额外的驾驶员控制文件就可以确定车辆的行驶轨迹。
（）&& 平顺性能分析模块
利用该模块提供的舒适性分析试验台，可以快速地模拟悬架或 整车在粗糙路面上或在实际的振动试验台上所进行的各种振动 性能试验，支持各种激励信号，包括实测的位移或载荷的时间
历程信号，可以同时考虑轮胎对整车振动性能的影响。借助模块还可以在频域进行分析。
在设计过程中，可以用来进行车辆的舒适性的分析。&包括进行车辆舒适性分析所需要的工具，包括 元件、模型以及事件的定义，以建立在频域内进行分析的模型，
测试并进行后处理。进行操纵性能分析的模型现在能够用来进 行平顺性能和舒适性能的分析。
（）&& 车辆动力学分
各种标准的仿真试验工况，例如：变线试验、直线制动、 转弯等。其他嵌入模块（例如：、和&）可以为整车
性能分析提供更丰富的仿真试验工况，并通过动画和曲线等观 察分析结果。
使用&，用户能够进行车辆的各种动力学性 能分析，以测试不同的子系统设计，并研究其对整车总体性能的
影响。同样也可以检查某个零部件的修改，如弹簧刚度、阻尼系 数、衬套刚度以及抗扭杆刚度等对整车动力学性能的影响。该模 块包括一些进行车辆操纵性能分析的标准试验流程，如：等半径
转向、指定线路、转向特性、准静态和直线工况等的分析。
（）&& 悬架设计模块
费用、缩短产品开发周期。用户在面板的帮助下可以创建虚拟 悬架、修改参数（例如硬点位置和衬套参数），根据客户的要求
快速确定最优的设计方案。利用虚拟试验台可以进行各种标准 悬架试验，例如：单轮跳动试验、双轮跳动试验和转向运动试 验。使用&，能够知道悬架是如何控制车轮的运
动以及从车轮传递到底盘的载荷。悬架设计模块中，包括悬架 分析中一些标准的分析流程，以预测侧倾角、垂向载荷、静载 荷、转向特性以及车轮的包络空间等等。
（）&& 驾驶员模块&为高级驾驶员模拟器，可以驱动车辆到极限工况或 用户指定的目标，比如最大纵向加速度的百分比。使用&
耐久性能和平顺性能。
（）&& 传动系模块
也可以研究传动系统和汽车底盘部件，如悬架系统、转向系统、 制动系统和车体等部件之间的相互作用。传动系模型可以很容 易地集成到整车模型中以研究传动系与底盘中其它部件的相互
作用。通过使用这一基于模板的工具，用户可以建立传动系部 件的模型，仿真各种工况下的动态系统行为。用户只需输入参 数、差速器、驱动轴、分动器和变速器的模型将自动创建。齿
轮力、自由行程、粘性联轴器和防滑差速器则来自于详尽的单 元库。部件可以很容易地激活或暂停以研究其对整个系统行为 的影响。同时提供了丰富的标准试验，用户也可以高效地创建
自己的试验。
使用模块，可以快速创建完整的、参 数化的传动系统，可用于研究扭矩的传递以及分配、传动系统
的装配以及振动分析等性能，也可预测部件的疲劳寿命，获得&（振动、噪音、冲击）特性。利用该模块建立包含传动系 统的虚拟样机可加入到中分析研究整车（如前
轮驱动、后轮驱动以及全轮驱动）的动力学性能分析。传动系 模块提供了应用范围很广的强有力的工具。支持操稳分析中的 前轮驱动，后轮驱动及四轮驱动，力矩转移、分配、陀螺效应
和平衡效应、轴承动力学和弹性、以及部件级的噪声和振动激 励。可以研究部件柔性对设计的影响以及系统动态行为、高转 速下的二级运动。进行控制系统的分析、传动系布置方案研究、
用于耐久性分析的部件疲劳载荷预测。
加入了&创建的传动系的整车模型
（）底盘模块
板和分析工况。
通过&提供的独特的指纹技术，用户可 以同时管理最多&种仿真工况。应用指纹技术可以在不同的环
境中分析同一个模型，或不同模型在同一种环境中分析，或者 任意的组合。当在&中应用&
数进行扫描分析，统计分析试验结果，研究制造公差对整车性 能的影响，优化设计方案。
用，进一步扩展了&的分析功能，可以完成对 车辆模型系统化的试验分析，可以研究多种设计方案的影响，进 行设计优化，也可以有效地进行系统的鲁棒性问题研究。
（）操纵性轮胎模块
可以预测车辆在任意工况下的大位移车辆动力学行为。该模块 提供了各种用于操稳的轮胎模型（取决于输入的数据变量），包 括基于轮胎简单特性的&模型和&模型，以及基于广泛和
详细的轮胎试验的&魔术公式模型。
如：制动、转向、加速、自由滚动或滑动分析。可以模拟轮胎 在标准路面或不规则路况上运动时作用在轮胎上的力和力矩。
进行车辆的耐久性和舒适型研究时要求能够精确地预测系 统和部件的载荷。中的&模块允许用户考 虑轮胎行为对系统载荷的影响。该模型提供了介于纯操稳模型
和耗时的有限元模型之间的解决方案。柔性带和高级算法提供 了可信赖的计算速度、模型细节以及逼真度。
&&在模型的逼真度、细节与计算速度之间提供了一个有效 的折中方法
&&在频率域提供了有效的结果分析，可达&
&&容易从轮胎的测量数据中获得模型参数
&&对波长降到轮胎接地尺寸的一半的小障碍物，能够得出 有效的结果
&&当通过凸凹不平的路面时，能提供很高的精确值。
（）卡车插件
向桥模板、驱动桥模板、弹性车架模板、驾驶室悬架悬置模板、 刚性&弹性驾驶室子系统模板、货舱模板、拖车模板、空气弹簧
模板、钢板弹簧模板、平衡悬架模板等），是用户快速建立数字 化功能卡车的专用设计环境。利用&工具箱， 可进行非常精确的高逼真度仿真，捕获的频率范围高达&。
根据仿真结果可以较容易的对数字化卡车进行优化，既缩短了 产品开发周期、降低了成本，又提高了产品质量。
（&）&是&用 于履带式车辆动力学性能分析的专用 工具，是分析军用或商用履带式车辆
各种走行动力学性能的理想工具； 通过&，利用其提供
的车身、履带、车轮及地面模板，可 快速建立履带式车辆的子系统到总装 配模型。提供了多种悬挂模式和履带
的模板，方便用户建立各种复杂的车辆模型。通过改进的高效 积分算法，可快速给出计算结果，研究车辆在各种路面（软土、 硬土）、不同车速和使用条件（直行、转向）下的动力学性能，
并进行方案优化设计。同时，模型中还可加入控制系统、弹性
零件、用户自定义子系统等复杂元素，以使模型更为精确。 在&中，既可以建立完整履带车
辆模型（包括橡胶履带），也可以建立简化的履带车辆模型，即
中国北方车辆研究所 履带车辆爬坡、跨越壕沟过程仿真
（&）&齿轮传动工具箱&
齿轮工具包界面
该工具箱的主要功能如下：
该工具箱主要包括如下选项： 几何建模选项
&&对称式结构或非对称式结构
&&单片簧或多片簧
&&吊耳处于压缩状态或拉伸状态
&&钢板弹簧处于正吊或反吊状态
&&专用的钢板弹簧与车架连接方式
&&专用的吊耳与车架的连接方式 仿真工况选项
&&根据物理样机数据进行分析
&&应用虚拟试验台进行仿真试验
&&验证钢板弹簧力&变形曲线
&&研究钢板弹簧在承载下的形状
&&钢板弹簧片间摩擦研究 力学建模选项
&&梁单元的数量
&&接触力的数量
&&材料特性
&&簧片之间的摩擦
&&参数化车桥&车架安装位置
&&理想约束或衬套连接方式
钢 板 弹 簧 工 具 箱 ）
机车车桥耦合分析
钢板弹簧钢度实验
钢板弹簧是车辆上应用十分广泛的悬架形式之一。公 司开发的钢板弹簧工具箱采用离散梁单元法为工程 师提供了高质量的钢板弹簧建模环境，已经成功通过数十家用户 的上千次验证。该工具箱具有使用方便，计算结果可靠的突出优 点。工程师可以快速建立钢板弹簧的虚拟样机，研究设计方案是 否合理，并将该悬架模型与通过&或&等建 立的整车模型进行装配，从而节约了数周乃至数月的时间。
大学以及德国&公司三方合作，进行铁道车辆系统 动力学软件的开发，后来与美国&公司合作，将开发的软件
移植到&平台上，即&。现在该产品为&，由&负责该产品的研发、技术支持及销售。用 户可以利用&方便快速地建立完整的、参数化的机车车辆
或列车模型以及各种子系统模型和各种线路模型，并根据用户 分析目的不同定义相应的轮轨接触模型，然后自动组装成用户 所需要的系统模型，并进行相应的分析。可以进行诸如机车车
辆稳定性能、临界速度、曲线通过性能、脱轨安全性、牵引&制 动特性、轮轨相互作用力、车轮磨耗、随机响应性能和乘客舒 适性指标以及纵向列车动力学等问题的研究。模块，采
用&专用模块中统一的模板建模方式，使用户在建
立和修改模型更快捷和方便。使用&模块，工程师可以精 确地模拟整个铁道机车车辆系统，并真实地模拟其运行过程中 的动力学行为。可以让工程师在进行物理试验之前在计算机上 对铁道机车车辆的性能进行研究、改进以至优化。
&&轮&轨接触可视化工具
&&基于轨道坐标系下使用测试数据的轨道描述
&&对弹性轨道位移、加速度、载荷等的测试请求
&&轨道弹性对车辆动力学性能的影响，轨道的&文件 由&直接调用外部有限元程序得到。
飞机起落架落振分析
飞机起落架模块还提供了功能强大的仿真功能，此功能被 航空工业确认为标准。飞机起落架可以安装在落振试验台上进 行各种工况下的落振试验。在进行此试验时可以变化多种参数， 如下落质量、油针和冲击角度的各种组合等。变化这些参数的 目的就是使试验工况尽量接近实际工作情况，从而用试验来验 证设计方案。起落架模块还可以仿真分析起落架的收放过程， 用以确定作动筒和液压阀的大小。飞机起落架模块中的飞机起 落架既可以安装在刚性机身上也可以安装在柔性机身上，用以 仿真真实飞机整机的各种工作状态：滑行、转弯、制动、起飞 和着陆过程。
摩托车虚拟路试
下，可动态仿真车辆的瞬态和稳态响应，并输出仿真结果，评 估车辆平顺性以及操纵稳定性，以便及时修改车辆设计以及模 型参数，使车辆达到最优化。
摩托车主要由车架、悬架、发动机、传动系、轮胎、驾驶 员组成。模型中的几何位置以及设计变量全部采用参数化设置，
用户可采取交互或批处理的模式修改模型参数。该工具箱采用 摩托车工程师熟悉的专用图形用户化界面，可使用户更快、更
好的建模。另外，该工具箱包含丰富的摩托车数据，用户可方 便地使用或创建摩托车模型。
（&）&弹性体自动生成模块
使用&，可以快速建立参数化弹性体模型。能对&软件导入的&几何模型或在&中直接建立的几何模型进行网格划分。（导入
率以及质量、刚度矩阵和&产品所需应力 模态等信息
&&支持对已知界面、中心线和网格属性进行拉伸以划分网格
&&中心线和附着点的参数化
&&自动对已划分网格的部件添加联结点
&&结果包含部件的特征振型、特征频率以及质量、刚度矩 阵等信息
可输出&产品所需应力模态
使用&模块，能够直接在&环境中进 行弹性体的分析，而不用再借助于现有的有限元分析软件。这 一功能对于设计早期的分析非常有用，可以在更具体的有限元
描述完成之前来分析弹性体对系统的影响。使用&， 可以快速建立参数化弹性体以描述一个部件、对整个系统进行
研究、修改弹性体并对这种修改的影响进行评估，这些工作都
是在熟悉的&环境中进行的。 通过减少费时的数据传递步骤，大大提高了在
开发流程中的概念设计阶段对多种配置进行分析的能力。另外
模块，可以完成简化但精确的车辆模型在路面上的低频波动分 析。该模块提供与&软件所需要的&函数的
输出功能，可直接在&软件中调用。该模块主要用于产
品早期的方案设计。主要为车辆设计师所使用， 可以进行概念车辆模型的分析和优化，评估车辆悬挂参数、驾
驶员技术、竞技比赛等，可以完成对给定设计参数的车辆进行
快速驾驶试验。
车辆传动系统扭振分析 研究气缸爆发压力冲击对于传动齿轮的影响
（）、发动机基本模块
发动机基本模块包含最低逼真度水平的发动机建模单元， 可以使用户快速地建立发动机模型并估计发动机悬置所受载荷。 可用于建立概念级的子系统（例如配气机构），然后与一个详细 的子系统（例如正时链）组合，该子系统可以由其它的模块生 成。该方法的优点在于可以考虑来自其它子系统的真实激励， 从而使用户集中精力考虑感兴趣的子系统。与所有子系统都以 高逼真度水平建立的模型相比，这种模型要小一些而运行速度 更快。为了使管理子系统模型逼真度的方法易于实施，该模块 包含于正时链、正时带、配气机构、附件驱动、基本曲柄连杆、 高级曲柄连杆和齿轮模块中。也可以作为一个单独的模块购买。
（）、发动机配气机构 使用配气机构模块，用户可以设计具有部件尺寸的配气机
构，并可以计算高速下配气机构的动态行为，例如举升和临界 转速。计算气门的加速度、回弹、气门座速度、气门与弹簧的 冲击、弹簧力以及凸轮轴的扭转振动。能够根据气门的举升数 据生成凸轮轮廓、新的十字头、尖头从动轮和气门摇臂单元。
（）、发动机正时链模块 使用这一模块，用户可以建立由滚子和衬套组成的正时链 模型，包括有齿或无齿的链。可以研究由链振动引起的传递错 误，确定链的张力用于耐久性分析，根据噪声优化张紧轮以改 进性能。通过链轮单元，用户可以建立不同齿廓的链轮，并且 可以建立复杂程度不同的可切换的模型，即可以建立链轮的详 细模型，也可以采用基于约束的建模方法。该方法可以基于链
轮齿的数目建立链轮与链的耦合。
（）、发动机正时皮带模块 使用正时带模块，用户可以研究带动力学、计算耐久性要 求、计算噪声和振动激励、确定轴承载荷和临界系统频率。部 件包括梯形和导向皮带轮、张紧器和带。用户可以根据需要决 定模型的复杂程度，既可以建立正时带的详细模型，也可以采
用基于约束的建模方法，该方法可以基于带轮齿的数目建立带 轮与带的耦合。此外还有研究摩擦损失和附件载荷要求的功能。
（）、发动机附件模块 使用附件驱动模块，用户可以研究附件驱动中的动态现象，
包括打开空调或加速。部件包括：带轮、张紧器、带和&型带。 可以在带的两面定义不同的摩擦系数，选择详细或基于约束的 建模方法。
附件传动模块的增加，扩充了&（发动机模 块）的功能，它是发动机子系统完整解决方案的一部分。利用 附件传动模块，用户可以创建&型布置的皮带轮和张紧轮，并 把他们放在附件传动机构中正确的位置，在整个机构上安装皮 带就构成了附件传动系统。把附件传动系统与其他&的子系统（如配气机构、齿轮传动等）装配起来，通过 数值或者用户自定义函数来设置皮带的速度和阻尼扭矩来评价 传动性能。
（）、发动机基本曲 柄连杆机构模块
使用基本曲柄连杆模块，用户可以建立任何类型发动机的 曲柄连杆模型并确定与曲柄连杆系统相平衡的自由力和内力。 在发动机开发过程的任何时刻，用户可以根据任务调整模型的逼 真度，同时可保留调整之前的绝大部分数据。例如，曲轴可以是 刚体、扭转柔性或柔体。向导功能帮助用户快速地建立发动机的 布置是直列还是&形以及缸数。用户甚至可以创建&形布置的&缸发动机。该向导帮助用户自动创建发动机部件包括：活塞、 连杆、轴承和空气力，形成完全功能化和参数化的模板。有三种 不同的发动机悬置单元可供选择：基于线性刚度的简单模型，以 及两种具有频率依赖特性的橡胶和液压悬置。有一个虚拟试验 台，它包括五个转动质量及与之相连的弹簧－阻尼单元，可以描 述真实的试验台进行标准试验，例如转速扫描。
（）、发动机高级 曲柄连杆机构模块
使用高级曲柄连杆模块，用户可以方便地将柔体部件集成 到系统级虚拟样机中。通过该功能，用户可以根据重量、耐久 性和性能进行优化设计。该模块包含了一系列高逼真的零 部件模型，包括：液压动态轴承（包含详细的油膜模型）、双质 量飞轮、以及具有频率依赖特性的发动机悬置。
（）、发动机齿轮模块 使用齿轮模块，用户可以容易地在发动机仿真中加入不同
逼真度的齿轮模型。在最复杂的模型中，用户可以建立轮齿之 间的相互作用、摩擦、研究冲击和啮合对齿轮振动的影响。此 外，可以得到轮齿上的载荷用于耐久性评估。
（）、发动机活塞模块 塞和衬套之间除了往复运动之外的倾斜运动，在该模块
中，采用三种方式模拟活塞和衬套之间的碰撞，包括基于赫兹 接触的干摩擦模型、和&的活塞和衬套之间的液压油膜模 型，用户同时需要提供活塞的外形和衬套的扭曲外形。
四．的运行平台}