ADAMS在機(jī)械專業(yè)學(xué)生實(shí)踐教學(xué)改革中的應(yīng)用

1、ADAM在機(jī)械專業(yè)學(xué)生實(shí)踐教學(xué)改革中的應(yīng)用一、前言隨著科技的快速發(fā)展， 世界經(jīng)濟(jì)已由原來(lái)的賣方市場(chǎng)轉(zhuǎn)化為 買方市場(chǎng)。 現(xiàn)代企業(yè)要在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占有一席之地， 必須 解決TQCS難題，即以快速交貨T( Time)、高質(zhì)量Q( Quality )、 低成本C (Cost)、優(yōu)質(zhì)服務(wù)S (Service )和保護(hù)環(huán)境E( Environment )來(lái)滿足不同客戶的需求，快速響應(yīng)市場(chǎng)需求。 虛擬樣機(jī)技術(shù)是 20世紀(jì) 80年代發(fā)展起來(lái)的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法， 是以虛擬樣機(jī)模型代替物理樣機(jī)，在計(jì)算機(jī)模擬物理樣機(jī)的運(yùn) 行。近年來(lái)，虛擬樣機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展，現(xiàn)已成為機(jī)械專業(yè)方向研 究生以上層次人才的必修課程。 用戶可

2、以利用ADAM軟件或使用 其他三維軟件建立虛擬樣機(jī)模型后， 導(dǎo)入ADAM軟件，通過(guò)添加 各種約束、驅(qū)動(dòng)或接觸力進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真，模擬物理樣機(jī)的運(yùn)行。通過(guò)ADAM強(qiáng)大的后處理功能生成各種曲線、 動(dòng)畫等，進(jìn)而了解 設(shè)計(jì)的復(fù)雜機(jī)械運(yùn)動(dòng)性能， 為物理樣機(jī)的試制提供理論依據(jù)。 在 大學(xué)本科教學(xué)中開(kāi)展 ADAMS勺教學(xué)工作，采用ADAM多體動(dòng)力學(xué) 仿真軟件對(duì)機(jī)械原理中各種機(jī)構(gòu)進(jìn)行三維運(yùn)動(dòng)仿真后驗(yàn)證機(jī)構(gòu) 設(shè)計(jì)的合理性，觀察主要機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡、運(yùn)動(dòng)速度、加速度等 數(shù)據(jù)變化情況， 可以使學(xué)生更好地理解機(jī)械原理、 機(jī)械設(shè)計(jì)中的 相關(guān)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)原理，在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)，能運(yùn)用ADAM軟件對(duì)其 所設(shè)計(jì)的各種機(jī)構(gòu)進(jìn)行驗(yàn)證，培養(yǎng)

3、和提高學(xué)生的設(shè)計(jì)分析能力， 為畢業(yè)后能盡快適應(yīng)專業(yè)技術(shù)工作打下良好的基礎(chǔ)。二、面向產(chǎn)業(yè)需求，開(kāi)設(shè)專業(yè)導(dǎo)論課程 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)是桂林理工大學(xué)機(jī)械工程與 控制工程學(xué)院重點(diǎn)發(fā)展的優(yōu)勢(shì)和核心專業(yè)。每年大學(xué)新生入學(xué) 時(shí)，都需要進(jìn)行專業(yè)導(dǎo)論課程教育。 為了將一些現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法及 理論傳授給新生， 面向裝備制造業(yè)的發(fā)展需求， 教師在講授專業(yè) 導(dǎo)論的相關(guān)內(nèi)容時(shí)， 會(huì)將歷年學(xué)生所做的優(yōu)秀仿真作品進(jìn)行動(dòng)畫 演示。為了進(jìn)一步加深學(xué)生對(duì)虛擬樣機(jī)技術(shù)的理解， 相關(guān)教師還 會(huì)組織學(xué)生參觀桂林市內(nèi)在虛擬仿真技術(shù)使用較多、 較為成功的 行業(yè)領(lǐng)頭企業(yè)，如桂林大宇客車 XX公司、桂林橡膠機(jī)械廠等大 型企業(yè)。 企業(yè)工程師

4、會(huì)結(jié)合行業(yè)特點(diǎn)， 將一些典型案例采用虛擬 仿真技術(shù)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)演示，極大地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)虛擬樣機(jī)的興趣， 為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下良好的專業(yè)基礎(chǔ)。三、學(xué)習(xí)ADAM動(dòng)力學(xué)仿真軟件，貫穿專業(yè)課程教學(xué)過(guò)程我校機(jī)械專業(yè)在專業(yè)基礎(chǔ)課的教學(xué)中，利用ADAM軟件三維 建模技術(shù)、 形象的動(dòng)畫展示功能以及強(qiáng)大的后處理功能， 將機(jī)械 原理課程中一些常用機(jī)構(gòu)，如平面四桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī) 構(gòu)的組成和運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真， 彌補(bǔ)學(xué)生實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不足帶來(lái) 的問(wèn)題。 此外，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中還可以了解到現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法高 效、快捷的特點(diǎn)，并從中感受到ADAM軟件在機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的 魅力。以凸輪設(shè)計(jì)為例， 教師講授凸輪廓線的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法通

5、常 是圖解法和解析法。傳統(tǒng)的圖解法作圖過(guò)程煩瑣、精度不高；解析法雖能獲得很高精度， 但須花費(fèi)大量的時(shí)間與精力建立精確的 數(shù)學(xué)模型及編制計(jì)算程序。 顯然，上述兩種方法都存在難以實(shí)際 操作的缺點(diǎn)，使得學(xué)生很難真正理解。通過(guò)ADAM，S 則可以直接模擬凸輪的實(shí)際運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、直觀，還可以使凸輪運(yùn)動(dòng) 起來(lái)。通過(guò)ADAMS勺強(qiáng)大的后處理功能，可測(cè)量出從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng) 規(guī)律與給定運(yùn)動(dòng)規(guī)律的擬合程度， 圖 1 是采用直接法設(shè)計(jì)凸輪的 全過(guò)程。 現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的引入， 可讓學(xué)生體會(huì)到先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)的 優(yōu)越性，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。四、利用ADAM搭建虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)為加深學(xué)生對(duì)枯燥無(wú)味的理論知識(shí)的理解， 提高學(xué)

6、生的工程 實(shí)踐能力、 動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力， 實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)提供了一個(gè)真實(shí) 直觀、可以動(dòng)手操作的平臺(tái)。工程技術(shù)人員利用虛擬仿真技術(shù)， 可以在虛擬環(huán)境中模擬真實(shí)的機(jī)器運(yùn)行， 觀測(cè)各構(gòu)件的相互運(yùn)動(dòng) 及受力情況， 不斷調(diào)整設(shè)計(jì)方案后進(jìn)行仿真試驗(yàn)， 對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn) 行優(yōu)化，直到獲得較為滿意的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案以后再投入人力和物 力制造物理樣機(jī)， 從而大幅降低新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)費(fèi)用， 提高產(chǎn)品開(kāi) 發(fā)效率及縮短產(chǎn)品的研發(fā)生產(chǎn)周期。為了進(jìn)一步提高學(xué)生學(xué)習(xí) ADAMS勺積極性，如在大學(xué)生科技競(jìng)賽、創(chuàng)新大賽、機(jī)器人大賽、 學(xué)院組織的ADAM大賽等一系列競(jìng)賽活動(dòng)中，在指導(dǎo)教師的指導(dǎo) 下，在計(jì)算機(jī)上利用ADAM動(dòng)力學(xué)仿真軟件對(duì)機(jī)構(gòu)的

7、運(yùn)動(dòng)軌跡、 速度變化規(guī)律、加速度變化規(guī)律及受力分析等做一個(gè)前期試驗(yàn)， 并在虛擬試驗(yàn)的基礎(chǔ)上對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化后再加工出物理樣 機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)。利用ADAM強(qiáng)大的后處理功能，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 導(dǎo)入計(jì)算機(jī)中， 與計(jì)算機(jī)仿真得到的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析， 找出實(shí) 驗(yàn)數(shù)據(jù)、 理論數(shù)值和仿真結(jié)果之間的差距， 改進(jìn)虛擬樣機(jī)模型或 調(diào)整實(shí)驗(yàn)方案， 并對(duì)一些優(yōu)秀作品給予物質(zhì)獎(jiǎng)勵(lì)。 通過(guò)上述一系 列活動(dòng)，可加深學(xué)生對(duì)常用機(jī)械機(jī)構(gòu)的構(gòu)造和運(yùn)動(dòng)原理的掌握， 提高分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。五、熟練使用ADAM仿真軟件，提高畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量 畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)生即將結(jié)束大學(xué)學(xué)習(xí)生涯的最后在校學(xué)習(xí)環(huán) 節(jié)，是對(duì)大學(xué)四年所學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)、專業(yè)知識(shí)

8、的一次全面檢驗(yàn)。 在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，學(xué)生將機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、力學(xué)和數(shù)學(xué) 等相關(guān)知識(shí)綜合運(yùn)用于設(shè)計(jì)過(guò)程中，經(jīng)過(guò)畢 ?I 設(shè)計(jì)的磨煉，他 們的工程實(shí)踐能力、 分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力有了提高， 學(xué)校 的辦學(xué)水平和人才的培養(yǎng)能力也得到了提升。 畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)生即 將走上新工作崗位的一個(gè)重要過(guò)渡。為了進(jìn)一步提高學(xué)生使用 ADAM軟件的能力，根據(jù)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)課題選題實(shí)際情況，教師 可在學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)論文中增加 ADAM虛擬仿真分析技術(shù)，提升 畢業(yè)論文的檔次。？雌在開(kāi)始進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的初期，可在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下查閱相關(guān)文獻(xiàn)，運(yùn)用已掌握的相關(guān)專業(yè)知 識(shí)，通過(guò)原理構(gòu)思進(jìn)行初步設(shè)計(jì)后， 利用相關(guān)軟件建立一個(gè)粗略

9、 的虛擬樣機(jī)模型，利用ADAM軟件對(duì)方案進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真， 將機(jī)構(gòu) 的運(yùn)動(dòng)軌跡、速度（角速度）、加速度（角加速度）或機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng) 過(guò)程中所受的力（力矩）與理論計(jì)算值進(jìn)行比較，通過(guò)對(duì)仿真結(jié) 果和理論值的比較， 找出問(wèn)題的癥結(jié)， 對(duì)模型或理論分析進(jìn)行修 正，并再次進(jìn)行仿真。之后，在仿真的基礎(chǔ)上，對(duì)各設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn) 行優(yōu)化并確定最終方案，最后采用三維CAD軟件對(duì)模型進(jìn)行進(jìn)一 步的細(xì)化，導(dǎo)出二維圖紙。通過(guò)這樣一個(gè)設(shè)計(jì)、仿真、分析的過(guò) 程，較為真實(shí)地模擬了機(jī)械新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的全過(guò)程， 學(xué)生按照這個(gè) 模式進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)能力和畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量可以有較大提 高，為即將走上工作崗位打下良好基礎(chǔ)。六、結(jié)束語(yǔ) 虛擬樣機(jī)技術(shù)在現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)中不斷地體現(xiàn)了優(yōu)越性。 為提 升學(xué)生的工程實(shí)踐能力和綜合素質(zhì)， 通過(guò)專業(yè)導(dǎo)論課程教育、 創(chuàng) 新大賽、專業(yè)學(xué)習(xí)