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1、Adams在傳動系統(tǒng)及軌道車輛 動力學仿真解決方案 Presented By:徐岷 June 20f 2013 MSC Software Confidential Adams在傳動系統(tǒng)動力學解決方案 MSC^Sottware MSC Software Confidential 2 2013 Users Conference A NEW ERA BEGINS. Adams/Machinery 概述 一系列功能模塊打包成Adams/Machinery: 通過向導的方式自動建立機械傳動系統(tǒng) 集成在AdamsA/iew的環(huán)境下 前提：Adams/Studio

2、 (AdamsA/iew & Adams/Solver) MS 吸 Software MSC Software Confidential 2013 Users Conference A new era BEGINS. MS 吸 Software MSC Software Confidential 2013 Users Conference A new era BEGINS. 心5 Tnec 1^501 Fr^meciu MS 吸 Software MSC Software Confidential 2

3、013 Users Conference A new era BEGINS. 對工程師而言主要優(yōu)勢 生產(chǎn)力優(yōu)勢： 更真實地對機械傳動部件如齒輪、軸承、帶、鏈條、鋼絲滑輪組等進行建模 和仿真 提高生產(chǎn)率和令人難以置信的快速模型解決虛擬評價過程 自動向導式的建模方式更易于使用 直接在Adams/Post processor進行結果評估  Adams/Machinery解決的問題 齒輪模塊：研究齒輪對設計及動力學行為 如齒輪傳動比，齒側間隙等對整個 系統(tǒng)性能的影響 帶傳動模塊：預測帶傳動系統(tǒng)設計及動力 學行為如傳動比，張緊力利載荷預 測、柔性研究或帶的動力學等對整 個系統(tǒng)動力

4、學影響 鏈傳動模塊：分析鏈傳動系統(tǒng)的設計及動 力學行為如驅動比，張緊力，接觸 力及鏈動力學響應等對整個系統(tǒng)的 影響. 軸承模塊：研究軸承設計及動力學行為 如軸承剛度、油膜特性等對整個系 統(tǒng)的影響 繩索模塊：研究繩索滑輪動力學行為如： 傳動比，繩索動力學響應等對整個 系統(tǒng)的影響 Adams/Machinery 功能 LasCRiri Timo- D 0246 Fram^0005 齒輪傳動 帶傳動 鏈傳動 軸承 繩索 MS 吸 Software MSC Software Confidential 2013 Users Conference A new era BEGINS.

5、齒輪傳動 疏決帀如小 "SC Software Confidential 2013 Users Conference A new era BEGINS. 齒輪傳動 Coupler -理想運動副耦合 ] Gear Types Modding Fiddity Options Coupler Simplified I Detailed I 3D Contact Spur Gear (Intern^l/External) z z z z Helical

6、 Gear (Intemal/Extemal) z z z Simplified -解析的接觸計算 Bevel Gear Straight z z z Bevel Gear Spiral/Hypoid z z z -初始的齒側間隙作為輸入條件進行齒輪敲擊模擬研究 ? Detailed -解析接觸計算 -齒輪中心距的變化和齒的厚度形狀變化所產(chǎn)生的真實的齒 側間隙 -捕捉1-3齒載荷變化 ? 3D Contact -基于導入幾何的接觸計算 -齒輪可以包含所有6個自由度 -齒輪中心距的變化和齒的厚度形狀變化所產(chǎn)生的真實的齒 側間隙 -可以進行齒

7、側間隙設定 Msc>

8、iti BOOMTri fiuuli 3 L^Ru TtnH 0妙)升errm PHA5* Gnire | rt*5 | Ccmc3fa | Mdcro I Fcrcva | EtrnwCs | Dbm^i Ex^tiatEvi | PU^aa | M^Jirary | &naWxn |SMKh ’ 5e*Ki I o I u] I a I “ X f門次SI ? 「廉■卅W田0 * <*. $~ D - * /A4>B( ▲ 08 歹 Zroba n OianSystema x-

9、 ；at &/vtnc <*- C* 紹《1MT? X-:勺mbt?? -i9llt5 “剛 Cther 2013 Users Conference A new era BEGINS. 帶傳動 喺厲＜5化ge MSC 曲ware Confidential 10 2013 Users Conference A new era BEGINS. 喺厲＜5化ge MSC 曲ware Confidential 10 2013 Users Conference A new era BEGINS. 擦型 -平帶 -V型帶 嚙合型 -梯形同步帶

10、喺厲＜5化ge MSC 曲ware Confidential 10 2013 Users Conference A new era BEGINS. 帶傳動 理想約束方式 -運動副耦合 2D/3D連接 -基 TAdams/Engine中離散 體方式 剛性體離散后之間用 field力進行連接 基于IMPACT的接觸子程 序計算帶與輪之間的接 觸 Belt Types Modeling Fidelity Options Constraint 2D Links 3D Links Poly-V Grooved ? Z Z TIvapezoidal Toothed

11、z Z z Smooth z Z z 張緊裝置 -搖臂或滑輪 -直線或扭轉彈簧阻尼器 MS 吸 Software MSC Software Confidential 2013 Users Conference A new era BEGINS. 鏈傳動 柱鏈條 靜音鏈條 喺厲＜5化ge MSC 曲wa" Confidential

12、 12 2013 Users Conference A new era BEGINS. Types Constraint 眾I 3D Links Linear Nonlinear Advanced Roller Chain ? ? ? ? ? ? Silent Chain ? ? ? ? Chain Modehng Fidelity Options CJwin Compliance Options 鏈傳動 Constraint -理想約束耦合 2D/3D Links - A/Engine鏈條連接方式 ?

13、每個鏈條作為獨立 的剛性體通過各種 不同柔性連接方式 進行逢*妾 ?基于IMPACT方式 的子程序用來計算 鏈條與鏈輪之間的 接觸 MS 吸 Software MSC Software Confidential 2013 Users Conference A new era BEGINS. Adams/Machinery: Bearing MS吹辭伽@c。胡猱召的曲Confidential 2013 Users Conference T nTw

14、Tra BEGINS. Adams/Machinery: Bearing Simple Methods -理想約束 -柔性（線形襯套） Detailed Method -14種滾動軸承 -輸入 用戶自定義軸承的特征尺寸 在KISSsoft數(shù)據(jù)庫中查找（來自8個供應商約24, 000種軸承） -計算 _ （FORCE來表示 在每個積分步基于軸的位置和速度集成KISSsoft算法計算軸承非線性剛度 ?阻尼與剛度的成一定比例關系 -結果 ?軸承的受力大小 ?軸承的使用壽命 -基于IS0/TS 16281 -有超過120種潤滑劑 -基于每個輸出步的載荷和速度估算

15、軸承的使用壽命 Ms^sdrtwe Con^^aftware Confidential 2013 Users Conference A new era BEGINS. Adams/Machinery: Cable MS 吸 Software MSC Software Confidential 2013 Users Conference A new era BEGINS. 建模/仿真挑戰(zhàn) 喺厲＜5化ge MSC SoftWare evident

16、ial 2013 Users Conference A new era BEGINS. 喺厲＜5化ge MSC SoftWare evidential 2013 Users Conference A new era BEGINS. 物理系統(tǒng)： 繩索是屈服于滑輪接觸的柔性體， 帶有摩擦，支持大變形和大位移。 在很多情況下，繩索是由纏繞鋼絲 或復合材料絲線構成的 除了其基本的連接功能外，繩索對 系統(tǒng)的靜力學和動力學影響也是很 重要的（慣性、剛度、滑移等） 在某些情況下，繩索可以和其它外 來部件相互作用： 凸輪 導管 絞盤  虛擬原型 多體系統(tǒng)模擬（

17、Adams）采用離散的 柔性索，可以支持大變形和位移。 精確的繩索局部剛度可用FE方法確 定 為了達到“貼近平衡”的初始條件, 需要適當?shù)睦p繞使其張緊。 離散化的精度是折衷的結果 更多的單元二增大模型規(guī)模（更多 的計算時間） 更多的單元二增加接觸的連續(xù)性好 使用不同的計算公式提高計算效率 喺厲＜5化ge MSC SoftWare evidential 2013 Users Conference A new era BEGINS. 喺厲＜5化ge MSC SoftWare evidential 2013 Users Conference A new era

18、 BEGINS. ADAMS/Machinery Cable Cable是快速建立滑輪和吊裝系 統(tǒng)的繩索、皮帶、滑輪及帶輪裝 置的工具，可以廣泛用于吊裝、 電梯、纜車等仿真領域。 特點 簡潔的用戶界面 多種繩索建模模式 口動化的約束、連接處理 高效的接觸分析 mm 1500 1000 00 -SOO ?1000 Cat* / tOe 小 ysoee 19SOOO 1WOOO 215000 210000 205000 1MOOO ?1W0 I I?r?‘?】?‘?I??‘ I?、 0Q M 20 9JO 3 S.0 60 70 90 ” Eg》

19、 MS 吸 Software MSC Software Confidential 2013 Users Conference A new era BEGINS. 仿真能力 摩擦和滑移模擬 平面外運動 ADAMS/Machinery Cable 圖形用戶界面用于 創(chuàng)建開放線路的固定點（零件的起 止端） 創(chuàng)建相關旋轉方向的滑輪 初始平面（開放的或封閉的線路， 取決于固定點）繩索的纏繞 繩索復雜性的三個級別 快速計算的連接模式（無繩索跨

20、度 振動） 含有2個拓撲選項的Guide模式，可 考慮不同自由度的剛度以更好地捕 捉繩索跨度振動模態(tài)。 MS 吸 Software MSC Software Confidential 2013 Users Conference A new era BEGINS. ■ 繩索的纏繞（封閉繩索） ? Right sequence of pulleys ? Right orientation of pulleys (example : all positive) MS 吸 Software MSC Software Confidential 2013 User

21、s Conference A new era BEGINS. 繩索的纏繞（開放繩索） anchor ? Right sequence of anchors / pulleys ? Right orientation of pulleys (example : third one negative) 2013 Users Conference A new era BEGINS. 分析案例4 Cable / pulley

22、s system ADAMS simulation 疏決帀如小 "SC Software Confidential 21500.0 21000.0 20000.0 150.0 100.0 - 19000.0 -150.0 ulley angle ulley force 18500.0 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 Time (sec) 20500.0 19500.0 0 o 50 0 o. o 50 ■

23、 疏決帀如小 "SC Software Confidential 分析案例2 reference Time= 0.0000 Equilibrium Frame=001 2013 Users Conference A new era BEGINS. 分析案例3 MSC Software Confidential 24 2013 Users Conference A NEW ERA BEGINS. 疏決帀如小 "SC S

24、oftware Confidential 1.7668e- 分析案例4 ,ast_Run Time= 0.0000 Equilibrium Frame=001 疏決帀如小 "SC Software Confidential 疏決帀如小 "SC Software Confidential @3矽知翻d時山 疏決帀如小 "SC Software Confidential 疏決帀如小 "SC Software Confidential 1^5^03(1^5 1^43(^Qp5

25、 1^596i?^?5 和刪阪5 1.4796e+005 1.4791e+005 一7.1857e+004 疏決帀如小 "SC Software Confidential ,ast_Run Time= 0.0000 Equilibrium Frame=001 2013 Users Conference A new era BEGINS. 疏決帀如小 "SC Software Confidential

26、MSC Software Confidential 27 2013 Users Conference A new era BEGINS. Adams/Machinery發(fā)展路線圖 其它待加入的功能模塊: ?傳送帶 ?電機 ?泵 ?凸輪 ?紙或其它相關媒質 ?彈簧 Adams在軌道車輛動力學仿真解決方案 MSC Software Confidential 27 2013 Users Conference A new era BEGINS. Vl-Rail軌道車輛動力學解決方案 專門針對軌道車輛動力學分析的解決方案，可以從組件 級到系統(tǒng)級無縫集成

27、提供了最先進的輪-軌接觸模型 從1995年以來由第三方的鐵道專家及研究機構支持開 發(fā) 高度的交互式且完全可定制界面 軌道車輛解決方案 整車動力學&細節(jié)仿真 MS 吸 Software MSC Software Confidential 2013 Users Conference A new era BEGINS. MS 吸 Software MSC Software Confidential 2013 Users Conference A new era BEGINS. ADAMS Technology 力 3rd party expertise Soft

28、ware-i n?the?loop Advaneed Applications (traction, braking, Vehicle Dynamics, Stability, Comfort, Safety DOE & Optimization switch crossing, wear...) MS 吸 Software MSC Software Confidential 2013 Users Conference A new era BEGINS. Vl-Rail部件仿

29、真 Y25主懸架測試 “九口口 Time= 0.0000 FrmecO；i)1 3 Ce*006 MS 吸 Software MSC Software Confidential 1.5E*005 model 1 1.0E+005- Time (sec) ——SFORCE 7 MEA 1 / 50000.0 2013 Users Conference A new era BEGINS.

30、 XMHJKWHMPWHr/ Vl-Rail系統(tǒng)級仿真 動態(tài)穩(wěn)定性分析 DP3_BR5_9__07NwOpwdeo_Yl20_03Z1_dvn Time= 4.4500 Frame二0448 MS 吸 Software MSC Software Confidential 2013 Users Conference A new era BEGINS. MS 吸 Software MSC Software Confidential 2013 Users Conference A new era BEGINS.

31、 MS 吸 Software MSC Software Confidential 2013 Users Conference A new era BEGINS. Vl-Rail 詳細輪軌接觸模型 無約束，只有力 真實的柔性多點接觸 通用性的接觸囁型「對于輪軌屬性的定義沒有限制 MS 吸 Software MSC Software Confidential 2013 Users Conference A new era BEGINS. MS 吸 Software MSC Software Confidential 201

32、3 Users Conference A new era BEGINS. MS 吸 Software MSC Software Confidential 2013 Users Conference A new era BEGINS. Vl-Rail 開發(fā)方向 嵌入鐵道特定技術，自行開發(fā)或合作伙伴開發(fā) -基于客戶規(guī)格 -基于標準 -己經(jīng)通過廣泛的基準測試和實驗測試驗證 具備鐵道特定能力的全面的、世界范圍的網(wǎng)絡 -商業(yè)伙伴 -大學和研究中心 -技術卓越中心 MS 吸 Software MSC S

33、oftware Confidential 2013 Users Conference A new era BEGINS. Vl-Rail 嵌入鐵道行業(yè)特定技術 MS 吸 Software MSC Software Confidential 2013 Users Conference A new era BEGINS. MS 吸 Software MSC Software Confidential 2013 Users Conference A new era BEGINS. 能夠詳細模擬車輛和基礎設施之間的相互作用 9 VI-Fl

34、exTrack 嵌入貨運轉向架庫+ AAR特定驗證流程 9 VI?Rail Freight Vl-Rail嵌AArgeCare磨損工具包 9 Vl-Rail Wear 根據(jù)規(guī)范嵌入后處理流程 9 Vl-Rail Comfort Toolkit Vl-Rail VI-FlexTrack Example: Sleeper track vs ladder track (courtesy of D2S) MS 吸 Software MSC Software Confidential 2013 Users Conference A new era BEGINS.

35、 MS 吸 Software MSC Software Confidential 2013 Users Conference A new era BEGINS. MS 吸 Software MSC Software Confidential 2013 Users Conference A new era BEGINS. Vl-Rail Vl-Rail Freight Example: Twist and roll analysis Simulation shows car body roll sta

36、bility gondola_TR_dvn Equilibrium Frame=0001 MS 吸 Software MSC Software Confidential 2013 Users Conference A new era BEGINS. Vl-Rail Vl-Rail Freight MS 吸 Software MSC Software Confidential 2013 Users Conference A new era BEGINS. Vl-Rail Vl-Rail Freight

37、 MS 吸 Software MSC Software Confidential 2013 Users Conference A new era BEGINS. Vl-Rail Vl-Rail Freight MS 吸 Software MSC Software Confidential 2013 Users Conference A new era BEGINS. Vl-Rail Vl-Rail Freight Example: Dynamic curving analysis Simulation shows car

38、 body hunting on curve track HMliQ.ilfWK.tr Intc JftXri HtfwclXkl MS 吸 Software MSC Software Confidential 2013 Users Conference A new era BEGINS. Vl-Rail Vl-Rail Wear Validation 市場上最為先進的磨損預測工具 能夠模擬以下磨損 -鐵軌輪廓-沿軌道方向恒定或變化 -車輪輪廓-沿圓周方向恒定或變化 基于Archard磨料磨損理論 -每個時間步計算出由摩擦產(chǎn)生的磨損， -車輪和軌道的輪廓文

39、件為每個時間步做岀相應的修改 程序由DB （德國鐵路）開發(fā)并根據(jù)實際磨損測量進行調整 MS 吸 Software MSC Software Confidential 2013 Users Conference A new era BEGINS. 更新現(xiàn)有的程序來匹配最新鐵路舒適度法規(guī)，并添加額外 的舒適指數(shù)評價 -名義舒適指數(shù)12299:2009 -曲線過渡時舒適度指數(shù)(PCT) - EN 12299:2009 -駕乘品質和駕乘舒適度指數(shù)(Wz) -依照ISO2631的舒適度評估 添加自動生成報告文件功能，包括主要仿真統(tǒng)計連同指數(shù) 評價 Vl-Rail 從標準仿真…

40、 (gw竺 MS 吸 Software MSC Software Confidential 2013 Users Conference A new era BEGINS. MS 吸 Software MSC Software Confidential 2013 Users Conference A new era BEGINS. Challenge Solution Outcome Vl-Rail用來建立轉向架的詳細模型 （包括勒努瓦鏈接和所有摩擦單元） 通忌性能及穩(wěn)定 性Wrf的動態(tài)行為i Steering forces 由于弓入

41、交叉耦合轉向力明顯降低： 與測量值有良好的相關性（誤差小于 5%） 口 Y25 ■KW007 MS 吸 Software MSC Software Confidential 2013 Users Conference A new era BEGINS. Vl-Rail …到城市軌道客車… Challeng 麟的城市軌道車輛設計的成本 olution Outcome 征對丙磨損的影 響，研究多個設計方 差異性： 旋轉或不旋轉的轉向架 有槽和無槽的鐵軌 車輛集合或獨立車輛 創(chuàng)造新的設計

42、 MS 吸 Software MSC Software Confidential 2013 Users Conference A new era BEGINS. VI-Rail …到更高級應用場景! Challenge 腳I兩個列車撞擊時緩沖器 (MB hweBlMI Solution Outcome VI-Rail 存器模型在不同配置下優(yōu)化緩存器 設計： 長車（50節(jié)車廂）的縱向動力學行為 ?兩節(jié)車廂之間的沖擊 o

43、a^^czy MS 吸 Software MSC Software Confidential 2013 Users Conference A new era BEGINS. Vl-Rail 總結 堅實和成熟的產(chǎn)品 -基礎上成立于1995年 -基于Adams開發(fā) 真正的通用鐵道行業(yè)動力學仿真 -標準鐵道動力學 -高級仿真場景 -從部件級到系統(tǒng)級 持續(xù)的開發(fā) -嵌入第三方解決方案 -內(nèi)部持續(xù)的開發(fā) 穩(wěn)定增加的客戶基礎 -全球范圍內(nèi)的忠實的客戶群 -除去現(xiàn)有客戶外的新客戶 50 YEARS 0 F INNOVATION A NEW ERA BEGINS MS 吸 Software MSC Software Confidential 2013 Users Conference A new era BEGINS.