随着经济的发展和社会的进步,过山车以其独特的魅力赢得了人们的喜爱。在娱乐性不断提高的同时,过山车产品的安全性也越来越受到重视,国家对其在运行过程中的速度和加速度等都有严格的规定,以保障游客的人身安全。根据最新的国家标准,基于手工计算的过山车设计和性能参数校核方法已无法满足标准的要求。所以,在工程领域应用广泛的动态仿真软件ADAMS也被应用到了过山车的仿真研究中。但是在现有的仿真分析研究中,对过山车轨道建模的完整性和准确性的研究还很少,而轨道的空间轨迹设计又决定了过山车运行过程中的运动学和动力学特性,所以有必要寻找一种完整、准确的过山车轨道建模方法。本文以国内某公司生产的中三环式过山车为例,应用ADAMS建模技术,并结合三维实体设计软件Pro/E和有限元分析软件ANSYS,研究过山车轨道和小车的虚拟样机模型构建方法,并按照过山车的实际运行工况进行动态仿真,得到速度、加速度和约束反力等相关数据曲线。同时重点讨论了建模过程中的关键问题:样条曲线点数和步长对仿真结果的影响等。通过对比不同点数生成的轨道所得到的仿真结果,确定了轨道样条曲线点数的选取原则:在保证轨道关键尺寸准确性的前提下,样条曲线的点数越少越好。由于仿真步长的选取直接影响计算的精度和仿真计算的时间,研究表明上述模型0.001s为最佳仿真步长。中三环式过山车的仿真速度与试验测量速度的比较证明了本文论述的建模和仿真方法在过山车运动学和动力学特性研究中是可行的。通过本文论述的方法及其得到的相关数据曲线,可以为过山车性能校核及其支撑结构强度分析提供依据。本文推进了虚拟样机技术在工程实际尤其是在过山车领域的应用,为以后产品的设计和改善过山车性能提供了一种切实可行的方法。