【正文】 展望 。優(yōu)化后的制動距離比優(yōu)化前的 m減小了 %，制動時間也減小了 %。按照國家標(biāo)準(zhǔn) GB12676— 1999 對整車 直線制動性能進(jìn) 行了仿真分析。另外，該制動系統(tǒng)模型不含 ABS 功能，僅考察該 車在 ABS 系統(tǒng)產(chǎn)生作用之前的制動效能。 湖 北 汽 車 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 34 6 結(jié)論與展望 論文主要研究 重點 及 結(jié)論 （ 1） 分析了 ADAMS 軟件制動系統(tǒng)模型的工作原理，獲得相關(guān)的制動系統(tǒng)的參數(shù)，建立了制動系統(tǒng)模型。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 輪的制動器制動力矩設(shè)計過大 。而后輪的制動力矩較小。 圖 57 制動距離曲線 圖 58 前后輪制動力矩曲線 湖 北 汽 車 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 33 圖 59 前后輪滑移率 曲線 由圖 58 可見開始制動后，前后車輪的制動力矩在 s 內(nèi)增加到最大。優(yōu)化后的制動距離為 m，制動時間為 s。工況為：汽車以 80km/h初速行駛 1 s后開始制動，制動強度為 100%，制動器起作用時間為 s，仿真時間為 6 s。 優(yōu)化后得到最短制動距離所對應(yīng)制動系統(tǒng)參數(shù)為：前后制動管路壓強分配系數(shù) β=，前輪缸活塞面積 Af=2250 mm??（ φ 53 mm），后輪缸活塞面積 Ar=1850 mm?（ φ48 mm），前制動器的摩擦系數(shù) f? =，后制動器的摩擦系數(shù) r? =。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)計因素值，能觀察制動距離的變化情況，還可顯示各設(shè)計因素對響應(yīng)的影響程度。 紅色表示 擬合 結(jié)果必須要在考察一次。 如 圖 56： 圖 56 計算結(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。 1） 從設(shè)計輔助工具欄中，選擇工具 Fit results ,也可以通過選擇 Tools/Fit New Model. 2） 在 Regression欄里，選擇響應(yīng) distance。 湖 北 汽 車 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 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模塊計算結(jié)果 圖 55 制動距離波動曲線 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 之 后 ， 可 以 通 過湖 北 汽 車 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 31 ADAMS/Insight用多項式或響應(yīng)曲面來 擬合 結(jié)果。 4） 選擇菜單 Define/Experiment Design/Create Work Space，來創(chuàng)建工作空間。 1） 在設(shè)計輔助工具欄中，選擇工具 set design specification ,或者在樹形圖中，擴展 Design/ Define菜單欄，選擇 Experiment Design/Set Design 53所示： 湖 北 汽 車 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 29 圖 53 創(chuàng)建工作空間 2） 點擊 Apply。 ? 占為近似誤差，在滿足工程精度要求的情況下可認(rèn)為 ? ≈ 0。它能在多 因子 起作用的設(shè)計優(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 ， 對結(jié) 果 進(jìn)行 評估 。其基本思想是數(shù)值仿真分析或試驗方法，通過近似構(gòu)造一個具體有明確表達(dá)形式的多項式來表達(dá)系統(tǒng)響應(yīng)和系統(tǒng)隨機輸入變量之間的關(guān)系。提出響應(yīng)的方法與提出 因素 的方法一 樣 。 4） 對于 2采用與上面相似的設(shè)置，并輸入適當(dāng)?shù)暮喎Q 。 把所候選的設(shè)計因素放在包含目錄里 ： 圖 51 Insight 模塊中影響參數(shù) 更改設(shè)計因素 當(dāng)把所需要的設(shè)計 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 因素 ： 1） 在樹形圖中，在已選目錄里找到 動管路壓強分配系數(shù) β 、前輪缸活塞面積、后輪缸活塞面積、前制動器的摩擦系數(shù)、后制動器的摩擦系數(shù) ,選擇 因素 設(shè)置面板在視口中顯示如下： 湖 北 汽 車 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 27 圖 52 更改設(shè)計因素 2） 對 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。 湖 北 汽 車 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 26 待選因素 ： 在創(chuàng)建設(shè)計試驗時，第一步就是要選擇你需要的 因素 到設(shè)計矩 陣?yán)?，要從樹形圖中的候選對象里選擇 因素 ，然后在將它們放到被選目錄里，將這些 因素 放在被選目錄里。 創(chuàng)建設(shè)計矩陣 ADAMS/Car可以 將 ADAMS/Car實體里的設(shè)計因素 導(dǎo)入 到 ADAMS/Insight里。它能在多因素起作用的 設(shè)計優(yōu)化過程中，快速找出主要因素及各因素間的交互作用關(guān)系，擬合出因素與響應(yīng)之間的數(shù)學(xué)模型方程，并且找到最優(yōu)化條件，對結(jié)果進(jìn)行評估。 為了在設(shè)計范圍內(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)計因素與響應(yīng)之間的關(guān)系。 湖 北 汽 車 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 25 圖 51 制動系統(tǒng) 優(yōu)化 參數(shù) 優(yōu)化方法與結(jié)果 Adams/Insight模塊是 MSC公司的試驗設(shè)計軟件，利用該模塊用戶可以進(jìn)行單目標(biāo)或多目標(biāo)優(yōu)化，自變量可以 是連續(xù)的，也可以是離散的。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)，這兩方面又會受很多因素的影響，其中一些因素在汽車的實際行駛過程中又是隨機的。由于制動盤的有效制動半徑大小受輪輞尺寸的限制，前制動盤尺寸的設(shè)計還必需考慮其與轉(zhuǎn)向節(jié)的相對位置，制動盤有效制動半徑可變動范圍很小，故不作為優(yōu)化設(shè)計參數(shù)。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)的制動塊可供選擇，摩擦系數(shù)分別為 、 、 ，因此將前、后制動器的摩擦系數(shù)作為優(yōu)化參數(shù)。該車為發(fā)動機前置前輪驅(qū)動，前輪要求的制動器制動力較大，將 β 變化范圍定在 ～ 之間。 由公式（ 1）可知，制動器制動力矩的大小與制動軟管油液的壓強有關(guān)。由于整車制動器型式不變，仿真初始制動車速設(shè)定后， 只需考慮影響最大制動減速度的汽車參數(shù)。 湖 北 汽 車 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 24 5 制動系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計 優(yōu)化目標(biāo)和設(shè)計參數(shù) 汽車制動距離越短，則制動效能越高，故將制動系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計的目標(biāo)定為制動距離最短。以 80km/h 初速行駛 1 s 后開始制動，強度為 100%，制動器起作用時間為 s，仿真時間為 6 s。 分析仿真結(jié)果發(fā)現(xiàn)前后制動器制動力分配嚴(yán)重不合理，有必要對制動系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行重新設(shè)計，以減小制動距離，滿 足法規(guī)要求 。 湖 北 汽 車 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 22 仿真條件 在附著系數(shù)為 ，對整車進(jìn)行直線制動仿真試驗。 表 。另外，該制動系統(tǒng)模型不含 ABS 功能，僅考察該車在 ABS 系統(tǒng)產(chǎn)生作用之前的制動效能。制動力矩由公式（ 41）計算得到： T= ARP?2 （ 41） 式中： A —— 制動輪缸活塞面積， mm??； P —— 制動輪缸的制動液壓； μ —— 制動鉗摩擦襯片和制動盤之間的摩擦系數(shù)； R —— 有效制動半徑， mm； ??DFP? （ 42） 式中： β —— 前制動器液壓與前、后制動器液壓總和的比值， DF —— 仿真分析時輸入的踏板力， N ； λ —— 從輸入 的踏板力到前、后制動器液壓的轉(zhuǎn)換系數(shù)。在 ADAMS 中將盤式制動器簡化成制動鉗和制動盤兩部分，其中制動鉗通過輸入通訊器與懸架的立柱連接，制動盤通過輸入通訊器安裝在車輪上。 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個旋轉(zhuǎn)副之間為復(fù)合鉸鏈；轉(zhuǎn)向傳動軸與轉(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個襯套（不考慮彈性襯套時為固定鉸鏈）相連；轉(zhuǎn)向齒條與轉(zhuǎn)向橫拉桿之間為球副 [10]。當(dāng)轉(zhuǎn)向齒輪轉(zhuǎn)過一個角度時，液壓動力活塞上會產(chǎn)生壓強差，從而產(chǎn)生幫助轉(zhuǎn)向的助力。 湖 北 汽 車 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 18 圖 41 前懸架 總成 后懸架系統(tǒng) 該車的后懸架系統(tǒng)為 雙橫臂獨立懸架 ，簡化后的后懸架模型由 上橫臂、下橫臂 、立柱、 動力輸出軸 、輪心軸 以及減震器的上、下端組成，如圖 42 所示。 前橫向穩(wěn)定桿分成左、右對稱的 2個部分， 2部分之間由 1個旋 轉(zhuǎn)副和 1個扭轉(zhuǎn)彈簧阻尼器相連，以該扭轉(zhuǎn)彈簧阻尼器的扭轉(zhuǎn)剛度和阻尼來模擬實際橫向穩(wěn)定桿的扭轉(zhuǎn)剛度和阻尼。 主要系統(tǒng)模型 前懸架 系統(tǒng) 該車的前懸架為雙橫臂獨立懸架，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。 湖 北 汽 車 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 17 4 基于 ADAMS 的汽車建模 基于 ADMAS 軟件建立的整車虛擬模型由前懸架系統(tǒng)、后懸架系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、車身系統(tǒng)、發(fā)動機及傳動系統(tǒng)、制動系統(tǒng)以及 輪胎系統(tǒng)組成。 ADAMS/Car 中包括整車動力學(xué)模塊 (Vehicle Dynamics)和懸架設(shè)計模塊 (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、漂 根據(jù)汽車工程師的習(xí)慣而專門設(shè)計的。 轎車模塊 (ADAMS/Car) ADAMS/Car 是 MDI 公司與 Audi、 BMW、 Renault 和 Volvo 等公司合作開發(fā)的整車設(shè)計軟件包，集成了他們在汽車設(shè)計、開發(fā)方面的專家經(jīng)驗，能夠幫助工程師快速建造高精度的整車虛擬樣機，其中包括車身、懸架、傳動系統(tǒng)、發(fā)動機、轉(zhuǎn)向機構(gòu)、制動系統(tǒng)等，工程師可以通過高速動畫直觀地再現(xiàn)在各種試驗工況下 (例如：天氣、道路狀況、駕駛員經(jīng)驗 )整車的動力學(xué)響應(yīng)，并輸出標(biāo)志操縱穩(wěn)定性、制動性、乘坐舒適性和安全性的特征參數(shù)，從而減少對物理樣機的依賴，而仿真時間只是進(jìn)行物理樣機試驗的幾分之一。 ADAMS/PostProcessor 的主要特點是：采用快速高質(zhì)量的動畫顯示，便于從可視化角度深入理解設(shè)計方案的有效性；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；多視窗動畫與曲線結(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畫提供了更優(yōu)的內(nèi)存管理模式；強化了曲線編 輯工具欄功能；能支持模態(tài)形狀動畫，模態(tài)形狀動畫可記錄的標(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畫功能；可進(jìn)行幾何屬性的細(xì)節(jié)的動態(tài)演示。既可以在 ADAMS/View 環(huán)境中運行，也可脫離該環(huán)境獨立運行。 ADAMS/Solver 新版中對校正功能進(jìn)行了改進(jìn)，使得積分器能夠根據(jù)模型的復(fù)雜程度自動調(diào)整參數(shù)，仿真計算速度提高了 30%；采用新的 S12 型積分器 (Stabilized Index 2 intergrator)，能夠同時求解運動方程組的位移和速度，顯著增強積分器的魯棒性，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)存儲成獨立文件使湖 北 汽 車 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 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。用戶可以通過運動副、運動激勵，高副接觸、用戶定義的子程序等添加不同的約束。