ADAMS在船舶辅机教学中的应用实践

1、ADAM在船舶辅机教学中的应用实践1 引言“船舶辅机”作为航海类专业的核心主干专业课程， 也是国 家海事局海船船员适任考试的必考科目。 2012年 1 月 1日生效 的STCV公约马尼拉修正案，以及2012年3月1日实施的中华 人民共和国海船船员适任考试和发证规则 （简称11 规则）， 对海船船员的职业资格标准提出了更高的要求， 2012年 7 月 1 日正式实施的中华人民共和国海船船员适任考试大纲，在理 论考试的内容上进行了调整。 “船舶辅机”的教学内容包含了除 船舶柴油机以外的所有动力设备， 包括船用泵、 活塞式空气压缩 机、船舶制冷装置、船舶空气调节装置、船舶液压设备、造水机 和船用锅炉

2、等设备。 在理论教学中， 学生对这些设备的内部构造 及工作原理并不熟悉， 造成授课教师进行大段的文字描述的情形 下，学生对知识点的理解仍然茫然， 降低了课堂理论教学的效果。 本文将探索将虚拟样机仿真软件 ADAM应用到船舶辅机教学中 的应用实践，为船舶辅机的教学改革提出一种思路。2 ADAMS简介1ADAM是美国MSC公司开发的机械系统动力学自动分析虚拟 样机分析软件， 目前已经被全世界各行业的数百家主要制造商采 用。ADAM软件使用交互式图形环境及零件库、约束库和力库， 创建完全参数化的机械系统几何模型，对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。

3、ADAM软件可以用于预测机械系统的性能、 运动范围、碰撞检测、 峰值载荷等。ADAM具有简单建模功能，但是对于复杂的机械结构需要在 第三方建模软件中建立结构的零件图和装配图， 生成中间格式导 入到ADAM中,在ADAM中有丰富的机械约束模型，对导入的机 械结构按他们的运动连接关系添加各种约束， 添加选择部件转速 或力载荷等，然后ADAM进行分析，最后在ADAM中可以查看分 析后的结果，结果可以通过运行动画或曲线来显示。ADAMS勺动力学分析过程如下图所示。3 ADAMS在教学中应用现状ADAM作为一款强大的多体动力学仿真系统软件，早就受到 其他教师的注意， 国内很多教学已经将其应用到了机械类教

4、学课 程的教学实践中。郭良斌等2将虚拟样机软件ADAM应用在机 械系统动力学及仿真课程教学中， 以案例教学和交互式动态教学 法为特色来组织教学，取得了预定的教学效果，CAE技术的快速发展为课程的教学提出了更高的要求；朱玉3应用PROEAADAM软件应用到机械原理课程设计中，提高了课程设计的质量 和效果；余联庆等4将ADAM仿真软件引入到机械系统仿真课 程中， 教学实践证明这种教学方法能够激发学生的学习兴趣， 加 深学生对课程的理解，从而提高了教学质量；陶峰 5 在机械原 理课程教学中引入了 ADAM虚拟样机软件进行机械结构的建模 和仿真，取得了明显的教学效果；郭卫东 6 在本科生的机械原 理课

5、程中，应用ADAM对结构分析与设计的结果和结论进行仿真 验证，加深学生对机构学经典理论的理解与认识的同时， 理解和 掌握ADAM这一先进的分析与设计软件， 为他们后面的学习研究 奠定良好的基础；赵春华等 7 分析认为应该在机械类课程教学 中推广机械系统仿真分析软件 ADAMS勺应用，可以丰富和充实机 械类课程教学改革的内容， 有效提高学生综合设计的水平； 刘晓 敏等8对ADAM技术实践教学方法进行了深入的研究，并研制 了内容丰富的虚拟样机实例模型库和仿真动画库， 并在教学中应 用这些实例， 经过教学实践证明这种教学手段和开发的模型课件 对促进教学质量的提高有着重要的意义； 周瑾玉等 9 运用

6、ADAMS 对振动系统的模拟仿真实验进行练习，取得了良好的试验效果， 为改进实践性教学的试验环境， 提高试验结果的正确率和可靠性 进行了有益的探索；徐燕等10综合应用UG和ADAM软件建立 机械手抓取机构的结构， 对其进行仿真分析， 将实验数据和理论 数据进行了对比，展示了 ADAM在辅助教学中的强大功能。 虽然 ADAM在机械类的课程教学中运用广泛，但是目前在船舶辅机的 教学实践中，还没有见应用到相关的文献。4 ADAMS在船舶辅机教学应用中的案例ADAM作为多体动力学分析软件，在科学研究中被广泛应用。 该软件最大的特点是包含了丰富的机械约束和各种连接的表现 形式，因为， 对于机械类课程中广

7、泛存在的需要演示机械结构的 工作原理的课程， 恰好能够充分运用该软件的这个功能。 在笔者 的授课过程中，许多的课件都是基于 ADAM软件平台来开发，在 基于ADAM平台运用该课件授课时，不仅可以方便教师对课程知 识点的讲解， 同时对于学生更好的理解知识点起到了很好的促进 作用。在船舶辅机理论教学中， 常常因结构和工作原理相似的设备 产生混淆。 比如在讲授液压泵的理论过程中，对于斜盘式轴向柱塞泵和斜轴式轴向柱塞泵很多学生在理解时容易产生混淆。 因为 该结构具有相似的结构形式， 同时， 书本上对于这两种泵的工作 原理进行了非常详细的说明，有些零件在运动过程是保持不动 的，有些零件是随着转轴一起旋转

8、的。 虽然课本上对于柱塞泵采 用平面的剖分结构示意图， 对于工作原理的阐述需要学生同步的 在头脑中构建动画的运动形式，这对于学生是一个很大的困难。 因此，在讲授该知识点时， 首先通过三维建模软件展示结构的零 件在不同视角下的细节。 其次就是采用动画的形式表现他们的安 装过程， 展示每个零件之间的安装关系。 最后对于结构的最重要 的工作原理部分，通过ADAM开发的课件进行展示。在展示运动 过程时， 因为与软件之间具有交互性， 可以使得学生从多个视角 来观看结构之间的运动关系。通过运用ADAM所开发的工作原理课件，再配合理论讲解， 使得授课过程更加形象生动，使枯燥的文字变成了运动的画面， 更容易被学生所接受，也能给学生留下深刻的印象。同时，所生成的动画可以输出成影片格式， 提供给学生， 方便了学生课后的 复习。笔者通过教学实践深刻体会到，采用ADAM开发课件，明显提高了授课教学效果，也提高了学生的学习热情和学习效果。5 结 论ADAM强大的机械运动仿真功能使得其在教学中有很大的应 用前景。教学实践表明，ADAM所开发的三维动画课件对于船舶 辅机课程中各种机械设备的理论讲授起到了很好的辅助作用：