【正文】 真研究。該軟件自動(dòng)形成機(jī)械系統(tǒng)模型的動(dòng)力學(xué)方程，提供靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的解算結(jié)果。 圖 3 1 ADAMS/View 模塊 東 北 大 學(xué) 再 教 育 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 14 ADAMS/View 新版采用了改進(jìn)的動(dòng)畫(huà) /曲線(xiàn)圖窗口，能夠在同一窗口內(nèi)可以同步顯示模型的 動(dòng)畫(huà)和曲線(xiàn)圖；具有豐富的二維碰撞副，用戶(hù)可以對(duì)具有摩擦的二維點(diǎn)－曲線(xiàn)、圓－曲線(xiàn)、平面－曲線(xiàn)，以及曲線(xiàn)－曲線(xiàn)、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(kù)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(kù)導(dǎo)向器，可以在一次作業(yè)中利用一個(gè)名稱(chēng)過(guò)濾器修改同一名稱(chēng)中多個(gè)對(duì)象的屬性，便于修改某一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象的名稱(chēng)及其說(shuō)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(guò)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(hù)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(hù)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。 ADAMS/View 有自己的高級(jí)編程語(yǔ)言，支持命令行輸 入 命令和 C++語(yǔ)言，有豐富的宏命令以及快捷方便的圖標(biāo)、菜單和對(duì)話(huà)框創(chuàng)建和修改工具包，而且具有在線(xiàn)幫助功能。在 ADAMS/View 中，用戶(hù)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。除此之外，還提供了豐富的位移函數(shù)、速度函數(shù)、加速度函數(shù)、接觸函數(shù)、樣條函數(shù)、力 /力矩函數(shù)、合力 /力矩函數(shù)、數(shù)據(jù)元函數(shù)、若干用戶(hù)子程序函數(shù)以及常量和變量等。 ADAMS/View 采用簡(jiǎn)單的分層方式完成建模工作。用戶(hù)不僅可以采用通用模塊對(duì)一般的機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行仿真，而且可以采用專(zhuān)用模塊針對(duì)特定工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的問(wèn)題進(jìn)行快速有效的建模與仿真分析。本書(shū)將以 Windows 2021 版的 ADAMS 為藍(lán)本進(jìn)行介紹。另一方面，又是虛擬樣機(jī)分析開(kāi)發(fā)工具，其開(kāi)放性的程序結(jié)構(gòu)和多種接口，可以成為特殊行業(yè)用戶(hù)進(jìn)行特殊類(lèi)型虛擬樣機(jī)分析的二次開(kāi)發(fā)工具平臺(tái)。 ADAMS 軟件的仿真可用于預(yù)測(cè)機(jī)械系統(tǒng)的性能、運(yùn)動(dòng)范圍、碰撞檢測(cè)、峰值載 荷以及計(jì)算有限元的輸入載荷等。根據(jù) 1999 年機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真分析軟件國(guó)際市場(chǎng)份額的統(tǒng)計(jì)資料， ADAMS 軟件銷(xiāo)售總額近八千萬(wàn)美元、占據(jù)了 51%的份額。 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(guó) MDI 公司 (Mechanical Dynamics Inc.)開(kāi)發(fā)的虛擬樣 機(jī)分析軟件。 東 北 大 學(xué) 再 教 育 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 11 3 ADAMS 軟件簡(jiǎn)介 本章對(duì)基于虛擬樣機(jī)技術(shù)的商業(yè)軟件 ADAMS 進(jìn)行扼要介紹，并分類(lèi)介紹ADAMS 軟件的主要模塊，包括基本模塊、擴(kuò)展模塊、接口模塊、專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域模塊和工具箱。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(chē)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(chē)輪有效半徑。 制動(dòng)器所能產(chǎn)生的制動(dòng)力矩，受車(chē)輪的計(jì)算力矩所制約，即 ?1fT ef rF1 （ 217） ?2fT ef rF2 （ 218） 式中 1fF —— 前軸制動(dòng)器的制動(dòng)力， 1fF =Z1? 2fF —— 后軸制動(dòng)器的制動(dòng)力， 2fF =Z2? Z1—— 作用于前軸車(chē)輪上的地面法向反力； 東 北 大 學(xué) 再 教 育 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 10 Z2—— 作用于后軸車(chē)輪上的地面法向反力； re—— 車(chē)輪有效半徑。 ? 0—— 同步附著系數(shù)； hg—— 汽車(chē)質(zhì)心高度。 最大制動(dòng)力 是在汽 車(chē)附著質(zhì)量被完全利用的條件下獲得的，這時(shí)制動(dòng)力與地面作用于車(chē)輪的法向力 Z1,Z2成正比。 為 保證汽車(chē)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(guó)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(chē)在 ≤ q≤ ，其他汽車(chē)在 ≤ q≤ 范圍內(nèi)，前輪均應(yīng)能先抱死；在車(chē)輪尚未抱死的情況下，在 ≤ ? ≤ ，必須滿(mǎn)足 q≥ +(? )。 根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，空滿(mǎn)載的同步附著系數(shù) ? 0′和 ? 0應(yīng)在下列范圍內(nèi)：轎車(chē)： ～；輕型客車(chē)、輕型貨車(chē)： ～ ；大型客車(chē)及中重型貨車(chē)： ～ ?？傊?， ? 0的選擇是一個(gè)綜合性的問(wèn)題，上述各因東 北 大 學(xué) 再 教 育 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 9 數(shù)對(duì) ? 0的要求往往是相互矛盾的。汽車(chē)若常帶掛車(chē)行駛或常在山區(qū)行駛， ? 0值宜取低些。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。 ? 0的選擇與很多因數(shù)有關(guān)。 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(chē)制動(dòng)系設(shè)計(jì)中的一個(gè)較重要的問(wèn)題。后輪先抱死的情況是最不希望發(fā)生的。但當(dāng)今道路條件大為改善，汽車(chē)行駛速度也大為提高，因而汽車(chē)因制動(dòng)時(shí)后輪先抱死引起的后果十分嚴(yán)重。 當(dāng) ? =? 0時(shí)， q=? 0，ε =1,利用率最高。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。 為了防止汽車(chē)的前輪失去轉(zhuǎn)向能力和后輪產(chǎn)生側(cè)滑，希望在制動(dòng)過(guò)程中，在即將出現(xiàn)車(chē)輪抱死但尚無(wú)任何車(chē)輪抱死時(shí)的制動(dòng)減速度，為該車(chē)可能產(chǎn)生的最高減速度。 東 北 大 學(xué) 再 教 育 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 8 (2)當(dāng) ? ? 0，β線(xiàn)位于 I曲線(xiàn)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(chē)失去方向穩(wěn)定性。當(dāng)汽車(chē)在不同 ? 值的路面上制動(dòng)時(shí)，可能有以下情況： (1)當(dāng) ? ? 0，β線(xiàn)位于 I曲線(xiàn)下方，制動(dòng)時(shí)總是前輪先抱死。它是汽車(chē)制動(dòng)性能的一個(gè)重要參數(shù)，由汽車(chē)結(jié)構(gòu)參數(shù)所決定。 圖 21 某載貨汽車(chē)的 I 曲線(xiàn)和 β曲線(xiàn) 同步附著系數(shù) 式 (212)可表達(dá)為 ????112ffFF （ 213） 上式在圖 21中是一條通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)且斜率為 (1β )/β的直線(xiàn)，它是具有制動(dòng)器制動(dòng)力分配系數(shù)為β的汽車(chē)的實(shí)際前、后制動(dòng)器制動(dòng)力分配線(xiàn)，簡(jiǎn)稱(chēng)β線(xiàn)。如果汽車(chē)前、后制動(dòng)器的制動(dòng)力 Ff1， Ff2能按 I曲線(xiàn)的規(guī)律分配，則能保證汽車(chē)在任何附著系數(shù) ? 的路面上制動(dòng)時(shí)，都能使前、后車(chē)輪同時(shí)抱死。 由式 (9)中消去 ? ，得 Ff2=???????? ???????? ???12122 2421 fgfg FhGLFGLhLhG （ 211） 式中 L—— 汽車(chē)的軸距。 由式 (7)、式 (8)不難求得在任何附著系數(shù) ? 的路面上，前、后車(chē)輪同時(shí)抱死即前、后軸車(chē)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(chē)輪的制動(dòng)器制動(dòng)力， Ff2—— 后軸車(chē)輪的制動(dòng)器制動(dòng)力， FB1—— 前軸車(chē)輪的地面制動(dòng)力； FB2—— 后軸車(chē)輪的地面制動(dòng)力； Z1， Z2—— 地面對(duì)前、后軸車(chē)輪的法向反力； G—— 汽車(chē)重力； L1 ， L2—— 汽車(chē)質(zhì)心離前、后軸距離； hg—— 汽車(chē)質(zhì)心高度。當(dāng)汽車(chē)各車(chē)輪制動(dòng)器的制動(dòng)力足夠時(shí)，根據(jù)汽車(chē)前、后軸的軸荷分 配，前、后車(chē)輪制動(dòng)器制動(dòng)力的分配、道路附著系數(shù)和坡度情況等，制動(dòng)過(guò)程可能出現(xiàn)的情況有三種，即 東 北 大 學(xué) 再 教 育 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 6 (1)前輪先抱死拖滑，然后后輪再抱死拖滑； (2)后輪先抱死拖滑，然后前輪再抱死拖滑； (3)前、后輪同時(shí)抱死拖滑。 汽車(chē)總的地面制動(dòng)力為 FB= 21 BB FF ? =gG dtdu=Gq （ 26） 式中 q（ q=gdtdu） —— 制動(dòng)強(qiáng)度，亦稱(chēng)比減速度或比制動(dòng)力； FB1， FB2—— 前后軸車(chē)輪的地面制動(dòng)力。當(dāng)制動(dòng)到 Fω=0以后，地面制動(dòng)力 FB達(dá)到附著力 F?值后就不再增大，而制動(dòng)器制動(dòng)力 Ff由于踏板力 Fp的 增大使摩擦力矩 Tf增大而繼續(xù)上升 。 當(dāng)制動(dòng)器制動(dòng)力 Ff和地面制動(dòng)力 FB達(dá)到附著力 F?值時(shí)，車(chē)輪即被抱死并在地面 上滑移。當(dāng)加大踏板力以加大 Tf， Ff 和 FB 均隨之增大。 Ff 與地面制動(dòng)力 FB的方向相反，當(dāng)車(chē)輪角速度 ω 0 時(shí)，大小亦相等，且 Ff 僅由制動(dòng)器結(jié)構(gòu)參數(shù)所決定。m； FB —— 地面作用于車(chē)輪上的制動(dòng)力，即地面與輪胎之間的摩擦力，又稱(chēng)為地面制動(dòng)力，其方向與汽車(chē)行駛方向相反， N； re—— 車(chē)輪有效半徑， m。另外該制動(dòng)系統(tǒng)模型不含 ABS 功能，仿真時(shí)逐漸增大踏板力，待前輪剛發(fā)生抱死時(shí)停止仿真，考察該車(chē)在 ABS 系統(tǒng)產(chǎn)生作用之前的制動(dòng)效能。制動(dòng)效能的恒定性本文也不予討論 [5]。汽車(chē)制動(dòng)性主要由以下三個(gè)方面來(lái)評(píng)價(jià)： 1）制動(dòng)效能，即制動(dòng)距離和制動(dòng)減速度； 2）制動(dòng)效能的恒定性，即抗衰退性能； 3）制動(dòng)時(shí)汽車(chē)的方向穩(wěn)定性， 即制動(dòng)時(shí)汽車(chē)不發(fā)生跑偏、側(cè)滑以及失去轉(zhuǎn)向能力的性能。但制動(dòng)穩(wěn)定性本身是一個(gè)十分復(fù)雜的問(wèn)題，因此，較為簡(jiǎn)單的模型只能用于理論的定性分析，很難指導(dǎo)具體的產(chǎn)品設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)需要更加精確的模型，適合采用虛擬樣機(jī)的仿真試驗(yàn)進(jìn)行研究。而且制動(dòng)穩(wěn)定性實(shí)車(chē)試驗(yàn)十分危險(xiǎn)。 車(chē)輛的制動(dòng)穩(wěn)定性直接關(guān)系到其安全性能，對(duì)車(chē)輛的操縱控制有重要影響，對(duì)車(chē)輛的主動(dòng)安全性亦有否決權(quán)。本文首先在 ADAMS中建立了汽車(chē)整車(chē) 模型，然后對(duì)其進(jìn)行了制動(dòng)性能的分析研究。 而作為虛擬樣機(jī)分析軟件的杰出代表，機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)自動(dòng)分析軟件ADAMS(Automatic Dynamic AnalysisMechanicaI systems)已經(jīng)被世界各行業(yè)許多主要東 北 大 學(xué) 再 教 育 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 3 制造商采用，占據(jù)了機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真軟件 51％的市場(chǎng)份額?？傊?，機(jī)械系統(tǒng)虛擬樣機(jī)技術(shù)作為進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)樣機(jī)設(shè)計(jì)、仿真分析研究復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的有效手段， 可以幫助產(chǎn)品制造商擺脫對(duì)物理樣機(jī)的過(guò)度依賴(lài)，對(duì)于提高產(chǎn) 品質(zhì)量、縮短設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)周期、降低成本都可以起到顯著的作用。 7） 虛擬樣機(jī)是分析對(duì)于物理樣機(jī)來(lái)說(shuō)極其危險(xiǎn)的工況的最佳手段，如汽車(chē)的碰撞試驗(yàn)，越野車(chē)的抗翻傾試驗(yàn)，飛機(jī)乘員的安全性試驗(yàn)等。 5） 借助虛擬樣機(jī)，并行工程應(yīng)用在設(shè)計(jì)過(guò)程中，加快了產(chǎn)品的上市時(shí)間。 3） 在設(shè)計(jì)生產(chǎn)的各階段，虛擬樣機(jī)能夠主動(dòng)地影響產(chǎn)品的支持保障，減少產(chǎn)品周期。 虛 擬樣機(jī)技術(shù)的應(yīng)用可以帶來(lái)以下優(yōu)點(diǎn)： 1） 在實(shí)際制造前，設(shè)計(jì)工程師可以通過(guò)虛擬樣機(jī)方便地修改設(shè)計(jì)，進(jìn)而減少物理樣機(jī)數(shù)量，節(jié)約成本。它興起于 20 世紀(jì) 90 年代，廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域。 新興的虛擬樣機(jī)技術(shù)是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的一個(gè)新的研究方向。近年來(lái)，電子智能技術(shù)的引入如：全電子制動(dòng)系統(tǒng)、電子控制的動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、智能懸掛系統(tǒng)、車(chē)輛周?chē)谋O(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及 ABS防抱死系統(tǒng)等等，大大提高了汽車(chē)的主動(dòng)安全性 [3]。按照汽車(chē)事故誘發(fā)因素的比例由大到小的排列，其順序是操縱穩(wěn)定性、加速制動(dòng)性、環(huán)境視見(jiàn)性和可靠性。 安全問(wèn)題可分為兩大部分：主動(dòng)安全性和被動(dòng)安全性。頻繁的交通事故使公路運(yùn)輸?shù)慕煌ò踩蔀橐粋€(gè)廣泛關(guān)注的社會(huì)性問(wèn)題。 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 自 1885 年卡爾 .本茨 制造出世界第一輛汽車(chē)之后，經(jīng)過(guò)一百多年的迅猛發(fā)展，如今汽車(chē)已成為人們?nèi)粘Ｉ詈凸まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)中不可缺少的重要交通工具。對(duì)車(chē)輛的制動(dòng)穩(wěn)定性的研究受到了人們的廣泛重視，尤其對(duì)制動(dòng)穩(wěn)定性的計(jì)算機(jī)仿真研究越來(lái)越受到關(guān)注。 由制動(dòng)引起的交通事故，在交通事故中占