在机械工程领域内一直存在着一个重要的问题，即多体动力学问题，这是一个有着重大学术价值和工程意义的问题，同时也极具挑战性，一直以来国内外学者不断研究完善。多体动力学是集刚体力学、分析力学、计算机力学等为一体，在机械工程领域的应用实践中逐步发展而成的一门学问。86937

    机构运动学分析是研究机构各构件之间的相对运动规律、运动速度和加速度随时间变化的关系；而机构动力学分析是研究曲柄连杆机构运动中的力[3]，包括气体力、惯性力、轴承力等等。经过多年的发展和完善，国内外已经有了许多动力学分析的方法，这些方法在工程上被熟练使用。下面首先介绍传统的机构动力学分析方法：图解法、解析法和复数向量法。

1、图解法

    该方法将机构各构件的位移、加速度、速度和受力变化都通过图表的形式表现出来，利用图标显示结果，结果形象直观。图解法通常配合解析法使用，可用来对解析法的计算结果进行校核，但是，图解法存在着精度不高的缺点，不能满足日益发展的高性能内燃机设计要求。对曲柄连杆机构直接图解速度和加速度的方法最早由克莱因提出,但方法十分复杂[3]。

2、解析法论文网

    该方法利用基本物理原理，将机构中各个构件的运动位移和受力情况用方程租的形式表示出来，然后将各个构件的方程组联立成方程组并求解，可以得出运动副约束反力和平衡力矩。解析法还包括单位向量法和直角坐标法。

3、复数向量法

    该方法利用向量表示每一个杆件，杆件在复平面上的连接过程用复数形式表达。含有时间参数、结构参数的解析式，可以对时间求导，从而得出机构的运动性能。

    20世纪50年代以来，随着科学技术的发展，多刚体系统越来越多地在各个工程领域出现，其中具有代表性的有人造卫星的太阳帆板、航天飞机的机械臂、机械机器人、高速空间机等[4]，这些刚体组合在运用古典刚体力学分析计算时遇到了许多问题，例如无法描述多个构件之间的拓扑结构，从而解决不了各构件间不同组合的多样性问题，又例如没有合适的动力学方程来解决多个刚体和多个动坐标耦合的问题。在此背景下，快速发展的电子计算机技术被人们考虑用来解决上述问题，但如何开发适用于动力学分析的软件和程序以及需要哪些运动学和动力学参数来精确快速地分析计算又成为了多体动力学发展中的新问题。

    国外在多体动力学上的研究起步早，在20世纪60年代，国外就开始研究航天工程和机械工程领域的多刚体系统动力学问题。多年来，许多先进的动力学分析方法的开发和推广，进一步巩固了其在工程实际应用中的地位。目前,根据Roberson/Wittenburg 方法、Kane/Huston 方法、Newton/Euler 方法以及变分方法等,己经发展了数十种商业化分析软件[5]。

    近年来国内在利用计算机进行多体动力学仿真上的发展很快，取得了很大的进步，在很多机械工程领域被推广应用。目前，国内使用最多的动力学分析方法是多刚体动力学模拟技术，这种技术利用计算机软件构建虚拟模型并仿真实际系统的运动，通过分析虚拟模型的运动规律和受力来研究实际系统。在设计内燃机时，可以对设计方案进行分析，根据分析结果做出优化，计算机仿真分析的过程简单方便，没有复杂的仿真程序，优化设计产品时也不需要对样机额度生产和试验。因此在机械设计领域被广泛应用。目前，多刚体动力学仿真分析软件主要有Proe/Mechanics，Working model 3D，ADAMS[6]等。