【正文】 利用ADAMS/Control 接口，聯(lián)合 EASY MATALAB、 MATRIX X 等控制軟件，進(jìn)行 ABS 的開發(fā)和研究，以便更全面、準(zhǔn)確地考察整車的制動(dòng)性能。優(yōu)化后的制動(dòng)距離比優(yōu)化前的 m減小了 %，制動(dòng)時(shí)間也減小了 %。另外，該制動(dòng)系統(tǒng)模型不含 ABS 功能，僅考察該車在 ABS 系統(tǒng)產(chǎn)生作用之前的制動(dòng)效能。由圖 59 可見，優(yōu)化前汽車前 后 輪很快抱死，滑移率為 100%，顯然，前 后 輪的制動(dòng)器制動(dòng)力矩設(shè)計(jì)過大 。 圖 57 制動(dòng)距離曲線 圖 58 前后輪制動(dòng)力矩曲線 33 圖 59 前后輪滑移率曲線 由圖 58 可見開始制動(dòng)后，前后車輪的制動(dòng)力矩在 s 內(nèi)增加到最大。工況為：汽車以 80km/h初速行駛 1 s后開始制動(dòng)，制動(dòng)強(qiáng)度為 100%，制動(dòng)器起作用時(shí)間為 s，仿真時(shí)間為 6 s。將優(yōu)化的結(jié)果用交互式網(wǎng)頁形式輸出，在此網(wǎng)頁中修改設(shè)計(jì)因素值，能觀察制動(dòng)距離的變化情況，還可顯示各設(shè)計(jì)因素對(duì)響應(yīng)的影響程度。 如 圖 56： 圖 56 計(jì)算結(jié)果可靠度 綠色表示所有的 擬合 結(jié)果都達(dá)到了或超過了最高的 擬合 要求。 30 察看仿真結(jié)果 ： 在樹形圖中，選擇 Design/Work Space. ADAMS/Car的仿真結(jié)果顯示如 圖 54所示： 圖 54 Insight模塊計(jì)算結(jié)果 圖 55 制動(dòng)距離波動(dòng)曲線 擬合結(jié)果 ： 當(dāng) ADMAS/Car 完 成 了 在 工 作 空 間 矩 陣 里 定 義 的 試 驗(yàn) 之 后 ， 可 以 通 過 31 ADAMS/Insight用多項(xiàng)式或響應(yīng)曲面來 擬合 結(jié)果。 1） 在設(shè)計(jì)輔助工具欄中，選擇工具 set design specification ,或者在樹形圖中，擴(kuò)展 Design/ Define菜單欄，選擇 Experiment Design/Set Design 53所示： 29 圖 53 創(chuàng)建工作空間 2） 點(diǎn)擊 Apply。它能在多 因子 起作用的設(shè)計(jì)優(yōu)化過程中 ， 快速 找出主 要因子及各 因子之間的交互 作用關(guān)系 ，擬 合 出 因子與響應(yīng)之 間的數(shù)學(xué) 模型 方程 ， 并目找到最優(yōu)化條件 ， 對(duì)結(jié) 果 進(jìn)行 評(píng)估 。提出響應(yīng)的方法與提出 因素 的方法一樣 。 把所候選的設(shè)計(jì)因素放在包含目錄 里 ： 圖 51 Insight 模塊中影響參數(shù) 更改設(shè)計(jì)因素 當(dāng)把所需要的設(shè)計(jì) 因素 提出來之后，在 因素 設(shè)置面板中定義相關(guān)的參數(shù)，更改設(shè)計(jì) 因素 ： 1） 在樹形圖中，在已選目錄里找到 動(dòng)管路壓強(qiáng)分配系數(shù) β 、前輪缸活塞面積、后輪缸活塞面積、前制動(dòng)器的摩擦系數(shù)、后制動(dòng)器的摩擦系數(shù) ,選擇 因素 設(shè)置面板在視口中顯示如下： 27 圖 52 更改設(shè)計(jì)因素 2） 對(duì) setting進(jìn)行設(shè)定， 變化范圍為 %5? ?其它的部分都采用默認(rèn)設(shè)置。 創(chuàng)建設(shè)計(jì)矩陣 ADAMS/Car可以 將 ADAMS/Car實(shí)體里的設(shè)計(jì)因素 導(dǎo)入 到 ADAMS/Insight里。 為了在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)尋求最優(yōu)解，本文用響應(yīng)面法，用交互模式來擬合設(shè)計(jì)因素與響應(yīng)之間的關(guān)系。地面附著力取決于輪胎與路面間的垂直載荷和附著系數(shù)，這兩方面又會(huì)受很多因素的影響，其中一些因素在汽車的實(shí)際行駛過程中又是隨機(jī)的。摩擦系數(shù)主要取決于摩擦材料種類，根據(jù)零件的供應(yīng)情況，有三種摩擦系數(shù)的制動(dòng)塊可供選擇，摩擦系數(shù)分別為 、 、 ，因此將前、后制動(dòng)器的摩擦系數(shù)作為優(yōu)化參數(shù)。 由公式（ 1）可知，制動(dòng)器制動(dòng)力矩的大小與制動(dòng)軟管油液的壓強(qiáng)有關(guān)。 24 5 制動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì) 優(yōu)化目標(biāo)和設(shè)計(jì)參數(shù) 汽車制動(dòng)距離越短，則制動(dòng)效能越高，故將制動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)定為制動(dòng)距離最短。 分析仿真結(jié)果發(fā)現(xiàn)前后制動(dòng)器制動(dòng)力分配嚴(yán)重不合理，有必要對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，以減小制動(dòng)距離，滿足法規(guī)要求 。 表 。制動(dòng)力矩由公式（ 41）計(jì)算得到： T= ARP?2 （ 41） 式中： A —— 制動(dòng)輪缸活塞面積， mm??； P —— 制動(dòng)輪缸的制動(dòng)液壓； μ —— 制動(dòng)鉗摩擦襯 片和制動(dòng)盤之間的摩擦系數(shù)； R —— 有效制動(dòng)半徑， mm； ??DFP? （ 42） 式中： β —— 前制動(dòng)器液壓與前、后制動(dòng)器液壓總和的比值， DF —— 仿真分析時(shí)輸入的踏板力， N ； λ —— 從輸入的踏板力到前、后制動(dòng)器液壓的轉(zhuǎn)換系數(shù)。 方向盤與轉(zhuǎn)向軸間為旋轉(zhuǎn)副，轉(zhuǎn)向軸與車身間為旋轉(zhuǎn)副，這 2個(gè)旋轉(zhuǎn)副之間為復(fù)合鉸鏈；轉(zhuǎn)向傳動(dòng)軸與轉(zhuǎn)向軸之間為萬向節(jié)鉸鏈，轉(zhuǎn)向輸出軸與轉(zhuǎn)向傳動(dòng)軸之間為萬向節(jié)鉸鏈；轉(zhuǎn)向輸出軸與轉(zhuǎn)向齒條套間為旋轉(zhuǎn)副，轉(zhuǎn)向齒輪與轉(zhuǎn)向齒條套間為旋轉(zhuǎn)副，這 2個(gè)旋轉(zhuǎn)副之間為復(fù)合鉸鏈；轉(zhuǎn)向齒條與轉(zhuǎn)向齒條套間為滑動(dòng)副，該約束副和轉(zhuǎn)向齒輪與轉(zhuǎn)向齒條套間為旋轉(zhuǎn)副之間為復(fù)合鉸鏈；轉(zhuǎn)向齒輪與轉(zhuǎn)向輸出軸由彈性襯套相連，轉(zhuǎn)向齒條套與車身之間由 2個(gè)襯套（不考慮彈性襯套時(shí)為固定鉸鏈）相連；轉(zhuǎn)向齒條與轉(zhuǎn)向橫拉桿之間為球副 [10]。 18 圖 41 前懸架 總成 后懸架系統(tǒng) 該車的后懸架系統(tǒng)為 雙橫臂獨(dú)立懸架 ，簡化后的后懸架模型由 上橫臂、下橫臂 、立柱、 動(dòng)力輸出軸 、輪心軸 以及減震器的上、下端組成，如圖 42 所示。 主要系統(tǒng)模型 前懸架 系統(tǒng) 該車的前懸架為雙橫臂獨(dú)立懸架，簡化后的前懸架系統(tǒng)模型 由上橫臂、下橫臂、立柱、前橫向穩(wěn)定桿、連桿、轉(zhuǎn)向橫拉桿、減震器支座、輪心軸、前副車架以及減震器的上、下端組成。 ADAMS/Car 中包括整車動(dòng)力學(xué)模塊 (Vehicle Dynamics)和懸架設(shè)計(jì)模塊 (Suspension Design)，其仿真工況包括：方問盤角階躍、斜坡和脈沖輸入、蛇行穿越試驗(yàn)、漂 根據(jù)汽車工程師的習(xí)慣而專門設(shè)計(jì)的。 ADAMS/PostProcessor 的主要特點(diǎn)是：采用快速高質(zhì)量的動(dòng)畫顯示，便于從可視化角度深入理解設(shè)計(jì)方案的有效性；使用樹狀搜索結(jié)構(gòu)，層次清晰，并可快速檢索對(duì)象；具有豐富的數(shù)據(jù)作圖、數(shù) 據(jù)處理及文件輸出功能；具有靈活多變的窗口風(fēng)格，支持多窗口畫面分割顯示及多頁面存儲(chǔ)；多視窗動(dòng)畫與曲線結(jié)果同步顯示，并可錄制成電影文件；具有完備的曲線數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)功能：如均值、均方根、極值、斜率等；具有豐富的數(shù)據(jù)處理功能，能夠進(jìn)行曲線的代數(shù)運(yùn)算、反向、偏置、縮放、編輯和生成波特圖等；為光滑消隱的柔體動(dòng)畫提供了更優(yōu)的內(nèi)存管理模式；強(qiáng)化了曲線編輯工具欄功能；能支持模態(tài)形狀動(dòng)畫，模態(tài)形狀動(dòng)畫可記錄的標(biāo)準(zhǔn)圖形文件格式有： *.gif， *.jpg，*.bmp， *.xpm， *.avi 等；在日期、分析名稱、頁數(shù)等方面增加了圖表動(dòng) 畫功能；可進(jìn)行幾何屬性的細(xì)節(jié)的動(dòng)態(tài)演示。 ADAMS/Solver 新版中對(duì)校正功能進(jìn)行了改進(jìn)，使得積分器能夠根據(jù)模型的復(fù)雜程度自動(dòng)調(diào)整參數(shù)，仿真計(jì)算速度提高了 30%；采用新的 S12 型積分 器 (Stabilized Index 2 intergrator)，能夠同時(shí)求解運(yùn)動(dòng)方程組的位移和速度，顯著增強(qiáng)積分器的魯棒性，提高復(fù)雜系統(tǒng)的解算速度；采用適用于柔性單元 (梁、襯套、力場、彈簧－阻尼器 )的新算法，可提高 S12 型積分器的求解精度和魯棒性；可以將樣條數(shù)據(jù)存儲(chǔ)成獨(dú)立文件使 15 之管理更加方便，并且 spline 語句適用于各種樣條數(shù)據(jù)文件，樣條數(shù)據(jù)文件子程序還支持用戶定義的數(shù)據(jù)格式；具有豐富的約束摩擦特性功能，在 Translational, Revolute, Hooks, Cylindrical, Spherical, Universal 等約束中可定義各種摩擦特性。 ADAMS/Solver 可以對(duì)剛體和彈性體進(jìn)行仿真研究。 圖 3 1 ADAMS/View模塊 14 ADAMS/View 新版采用了改進(jìn)的動(dòng)畫 /曲線圖窗口，能夠在同一窗口內(nèi)可以同步顯示模型的動(dòng)畫和曲線圖；具有豐富的二維碰撞副，用戶可以對(duì)具有摩擦的二維點(diǎn)－曲線、圓－曲線、平面－曲線，以及曲線－曲線、實(shí)體－實(shí)體等碰撞副自動(dòng)定義接觸力；具有實(shí)用的 Parasolid 輸入 /輸 出功能，可以輸入 CAD 中生成的 Parasolid 文件，也可以把單個(gè)構(gòu)件、或整個(gè)模型、或在某一指定的仿真時(shí)刻的模型輸出到一個(gè) Parasolid文件中；具有新型數(shù)據(jù)庫圖形顯示功能，能夠在同一圖形窗口內(nèi)顯示模型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，選擇某一構(gòu)件或約束 (運(yùn)動(dòng)副或力 )后顯示與此項(xiàng)相關(guān)的全部數(shù)據(jù)；具有快速繪圖功能，繪圖速度是原版本的 20 倍以上；采用合理的數(shù)據(jù)庫導(dǎo)向器，可以在一次作業(yè)中利用一個(gè)名稱過濾器修改同一名稱中多個(gè)對(duì)象的屬性，便于修改某一個(gè)數(shù)據(jù)庫對(duì)象的名稱及其說明內(nèi)容；具有精確的幾何定位功能，可以在創(chuàng)建模型的過程中輸入對(duì)象的 坐標(biāo)、精確地控制對(duì)象的位置；多種平臺(tái)上采用統(tǒng)一的用戶界面、提供合理的軟件文檔；支持 Windows NT 平臺(tái)的快速圖形加速卡，確保 ADAMS/View 的用戶可以利用高性能OpenGL 圖形卡提高軟件的性能；命令行可以自動(dòng)記錄各種操作命令，進(jìn)行自動(dòng)檢查。在 ADAMS/View 中，用戶利用 TABLE EDITOR，可像用 EXCEL 一樣方便地編輯模型數(shù)據(jù)，同時(shí)還提供了 PLOT BROWSER和 FUNCTION BUILDER 工具包。 ADAMS/View 采用簡單的分層方式完成建模工作。本書將以 Windows 2021 版的 ADAMS 為藍(lán)本進(jìn)行介紹。 ADAMS 軟件的仿真可用于預(yù)測機(jī)械系統(tǒng)的性能、運(yùn)動(dòng)范圍、碰撞檢測、峰值載荷以及計(jì)算有限元的輸入載荷等。 ADAMS 軟件概述 ADAMS，即機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)自動(dòng)分析 (Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems)，該軟件是美國 MDI 公司 (Mechanical Dynamics Inc.)開發(fā)的虛擬樣機(jī)分析軟件。當(dāng) ? 時(shí)，相應(yīng)的極限制動(dòng)強(qiáng)度 q ? ，故所需的后軸和前軸的最大制動(dòng)力矩為 ? ?egf rhLLGT ???? 1m a x2 （ 221） m ax2m ax1 1 ff TT ???? （ 222） 式中 ? —— 該車所能遇到的最大附著系數(shù)； q—— 制動(dòng)強(qiáng)度，由式 (22)確定； re—— 車輪有效半徑。 ? 0—— 同步附著系數(shù)； hg—— 汽車質(zhì)心高度。 為 保證汽車制動(dòng)時(shí)的方向穩(wěn)定性和有足夠的附著系數(shù)利用率，聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì) (ECE)的制動(dòng)法規(guī)規(guī)定，在各種載荷情況下，轎車在 ≤ q≤ ，其他汽車在 ≤ q≤ 范圍內(nèi)，前輪均應(yīng)能先抱死；在車輪尚未抱死的情況下，在 ≤ ? ≤ ，必須滿足 q≥ +(? )?？傊?， ? 0的選擇是一個(gè)綜合性的問題，上述各因 9 數(shù)對(duì) ? 0的要求往往是相互矛盾的。具體而言，若主要是在較好的路面上行駛，則選的 ? 0值可偏高些，反之可偏低些。 如何選擇同步附著系數(shù) ? 0，是采用恒定前后制動(dòng)力分配比的汽車制動(dòng)系設(shè)計(jì)中的一個(gè)較重要的問題。但當(dāng)今道路條件大為改善，汽車行駛速度也大為提高，因而汽車因制動(dòng)時(shí)后輪先抱死引起的后果十分嚴(yán)重。而在其他附著系數(shù) ? 的路面上制動(dòng)時(shí)，達(dá)到前輪或后輪即將抱死時(shí)的制動(dòng)強(qiáng)度 q? ，這表明只有在 ? =? 0的路面上，地面的附著條件才得到充分利 用。 8 (2)當(dāng) ? ? 0，β線位于 I曲線上方，制動(dòng)時(shí)總是后輪先抱死，這時(shí)容易發(fā)生后軸側(cè)滑使汽車失去方向穩(wěn)定性。它是汽車制動(dòng)性能的一個(gè)重要參數(shù)，由汽車結(jié)構(gòu)參數(shù)所決定。如果汽車前、后制動(dòng)器的制動(dòng)力 Ff1， Ff2能按 I曲線的規(guī)律分配，則能保證汽車在任何附著系數(shù) ? 的路面上制動(dòng)時(shí)，都能使前、后車輪同時(shí)抱死。 由式 (7)、式 (8)不難求得在任何附著系數(shù) ? 的路面上，前、后車輪同時(shí)抱死即前、后軸車輪附著力同時(shí)被充分利用的條件是 21 ff FF ? = 21 BB FF ? = G? （ 29） 21/ ff FF = 21/ BB FF = ? ? ? ?g1g2 h/h ?? ?? LL （ 210） 式中 Ff1—— 前軸車輪的制動(dòng)器制動(dòng)力， Ff2—— 后軸車輪的制動(dòng)器制動(dòng)力， FB1—— 前軸車輪的地面制動(dòng)力； FB2—— 后軸車輪的地面制動(dòng)力； Z1， Z2—— 地面對(duì)前、后軸車輪的法向反力； G—— 汽車重力； L1 ， L2—— 汽車質(zhì)心離前、后軸距離； hg—— 汽車質(zhì)心高度。 汽車總的地面制動(dòng)力為 FB= 21 BB FF ? =gG dtdu=Gq （ 26） 式中 q（ q=gdtd