【正文】 lay 接口模塊 柔性分析模塊 ADAMS/Flex 控制模塊 ADAMS/Controls 圖形接口模塊 ADAMS/Exchange CATIA專業(yè)接口模塊 CAT/ADAMS Pro/E接口模塊 Mechanical/Pro 專業(yè)領(lǐng)域模塊 轎車模塊 ADAMS/Car 懸架設(shè)計(jì)軟件包 Suspension Design 概念化懸架模塊 CSM 駕駛員模塊 ADAMS/Driver 動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)模塊 ADAMS/Driveline 輪胎模塊 ADAMS/Tire 柔性環(huán)輪胎模塊 FTire Module 柔性體生成器模塊 ADAMS/FBG 經(jīng)驗(yàn)動(dòng)力學(xué)模型 EDM 發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)模塊 ADAMS/Engine 配氣機(jī)構(gòu)模塊 ADAMS/Engine Valvetrain 正時(shí)鏈模塊 ADAMS/Engine Chain 附件驅(qū)動(dòng)模塊 Accessory Drive Module 鐵路車輛模塊 ADAMS/Rail FORD汽車公司專用汽車模塊 ADAMS/Pre 工具箱 軟件開發(fā)工具包 ADAMS/SDK 虛擬試驗(yàn)工具箱 Virtual Test Lab 虛擬試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析工具箱 Virtual Experiment Modal Analysis 鋼板彈簧工具箱 Leafspring Toolkit 飛機(jī)起落架工具箱 ADAMS/Landing Gear 履帶 /輪胎式車輛工具箱 Tracked/Wheeled Vehicle 齒輪傳動(dòng)工具箱 ADAMS/Gear Tool 湖 北 汽 車 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 13 ADAMS 軟件基本模塊 用戶界面模塊 (ADAMS/View) ADAMS/View 是 ADAMS 系列產(chǎn)品的核心模塊之一，采用以用戶為中心的交互式圖形環(huán)境，將圖標(biāo)操作、菜單操作、鼠標(biāo)點(diǎn)擊操作與交互式圖形建模、仿真計(jì)算、動(dòng)畫顯示、優(yōu)化設(shè)計(jì)、 X－ Y 曲線圖處理、結(jié)果分析和數(shù)據(jù)打印等功能集成在一起。采用 Parasolid 內(nèi)核進(jìn)行實(shí)體建模，并提供了豐富 的零件幾何圖形庫、約束庫和力 /力矩庫，并且支持布爾運(yùn)算、支持 FORTRAN/77 和 FORTRAN/90 中的函數(shù)。 自 版后， ADAMS/View 采用用戶熟悉的 Motif 界面 (UNIX 系統(tǒng) )和 Windows界面 (NT 系統(tǒng) )，從而大大提高了快速建模能力。 DS(設(shè)計(jì)研究 )、 DOE(實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) )及 OPTIMIZE(優(yōu)化 )功能可使用戶方便地進(jìn)行優(yōu)化工作。 ADAMS/View 模塊界面如圖 3 1 所示。 求解器模塊 (ADAMS/Solver) ADAMS/Solver 是 ADAMS 系列產(chǎn)品的核心模塊之一，是 ADAMS 產(chǎn)品系列中處于心臟地位的仿真器。 ADAMS/Solver 有各種建模和求解選項(xiàng)，以便精確有效地解決各種工程應(yīng)用問題。為了進(jìn)行有限元分析和控制系統(tǒng)研究，用戶除要求軟件輸出位移、速度、加速度和力外，還可要求模塊輸出用戶自己定義的數(shù)據(jù)。用戶同時(shí)可求解運(yùn)動(dòng)副之間的作 用力和反作用力，或施加單點(diǎn)外力。 后處理模塊 (ADAMS/PostProcessor) MDI 公司開發(fā)的后處理模塊 ADAMS/Postprocessor，用來處理仿真結(jié)果數(shù)據(jù)、顯示仿真動(dòng)畫等。如圖 3 2 所示。 圖 3 2 ADAMS 后處理模塊 湖 北 汽 車 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 16 ADAMS/PostProcessor 的主要功能包括：為用戶觀察模型的運(yùn)動(dòng)提供了所需的環(huán)境，用戶可以向前、向后播放動(dòng)畫，隨時(shí)中斷播放動(dòng)畫，而且可以選擇最佳觀察視角，從而使用戶更容易地完成模型排錯(cuò)任務(wù)；為了驗(yàn)證 ADAMS 仿真分析結(jié)果數(shù)據(jù)的有效性， 可以輸入測試數(shù)據(jù)，并測試數(shù)據(jù)與仿真結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行繪圖比較，還可對數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算、對輸出進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析；用戶可以對多個(gè)模擬結(jié)果進(jìn)行圖解比較，選擇合理的設(shè)計(jì)方案；可以幫助用戶再現(xiàn) ADAMS 中的仿真分析結(jié)果數(shù)據(jù)，以提高設(shè)計(jì)報(bào)告的質(zhì)量；可以改變圖表的形式，也可以添加標(biāo)題和注釋；可以載入實(shí)體動(dòng)畫，從而加強(qiáng)仿真分析結(jié)果數(shù)據(jù)的表達(dá)效果；還可以實(shí)現(xiàn)在播放三維動(dòng)畫的同時(shí)，顯示曲線的數(shù)據(jù)位置，從而可以觀察運(yùn)動(dòng)與參數(shù)變化的對應(yīng)關(guān)系 [7]。 ADAMS/Car 采用的用戶化界面是有成效的開發(fā)工作。工程師不必經(jīng)過任何專業(yè)培訓(xùn)，就可以應(yīng)用該軟件開展卓 移試驗(yàn)、加速試驗(yàn)、制動(dòng)試驗(yàn)和穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向試驗(yàn)等，同時(shí)還可以設(shè)定試驗(yàn)過程中的節(jié)氣門開度、變速器檔位等。本文重點(diǎn)討論制動(dòng)系統(tǒng)、輪胎系統(tǒng)和車身系統(tǒng)的建模和參數(shù)設(shè)置。 減震器上端與車身由彈性襯套（ 不考慮彈性襯套時(shí)為萬向節(jié)鉸鏈）相連，減震器的上、下端由圓柱副和彈簧、阻尼器力元相連；上橫臂與車身由 2個(gè)彈性襯套（不考慮彈性襯套時(shí)為轉(zhuǎn)動(dòng)鉸鏈）相連，上橫臂與立柱由球鉸相連；連桿和減震器支座由球鉸 相連；轉(zhuǎn)向橫拉桿與轉(zhuǎn)向齒條由恒速副相連，轉(zhuǎn)向橫拉桿與立柱由球鉸相連；輪心軸與立柱由轉(zhuǎn)動(dòng)鉸鏈相連；下橫臂與立柱由球鉸相連；輪心軸與驅(qū)動(dòng)軸由恒速副相連；驅(qū)動(dòng)軸和發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力輸出軸由恒速副相連；下橫臂與前副車架由 2 個(gè)彈性襯套（ 不考慮彈性襯套時(shí)為轉(zhuǎn)動(dòng)鉸鏈）相連；前副車架與車身由 6個(gè)彈性襯套（不考慮彈性襯套時(shí)為固定鉸鏈）相連；動(dòng)力輸出軸與驅(qū)動(dòng)軸由恒速副相連；減震器支座與下橫臂由彈性襯套（不考慮彈性襯套時(shí)為萬向節(jié)鉸鏈）相連，減震器支座與減震器下端由固定副相連。橫向穩(wěn)定桿與連桿由恒速副相連，橫向穩(wěn)定桿與前副車架由 1 個(gè)彈性襯套相連，如圖 41 所示 [9]。 圖 42 后懸架系統(tǒng) 湖 北 汽 車 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 19 轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 該車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是一個(gè)齒輪齒條式液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，簡化后的轉(zhuǎn) 向系統(tǒng)由方向盤、轉(zhuǎn)向軸、轉(zhuǎn)向傳動(dòng)軸、轉(zhuǎn)向輸出軸、轉(zhuǎn)向齒輪、轉(zhuǎn)向齒條以及轉(zhuǎn)向齒條套組成。該液壓系統(tǒng)輸出的動(dòng)力是通過編輯特性文件來實(shí)現(xiàn)的。 制動(dòng)系統(tǒng) 該車前、后輪制動(dòng)器均采用液壓盤式制動(dòng)器。制動(dòng)盤和制動(dòng)鉗之間以一個(gè)單作用力矩制動(dòng)器定義制動(dòng)力矩。 湖 北 汽 車 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 20 鑒于汽車制動(dòng)穩(wěn)定性影響因素的多面性和不可預(yù)知性，而該車制動(dòng)系統(tǒng)建模時(shí)左、右車輪施加的是相同的制動(dòng)力矩，因此本文建立的制動(dòng)系統(tǒng)模型僅用于制動(dòng)效能的仿真研究，而不能用于制動(dòng)穩(wěn)定性方面的分析。 整車模型的建立 各子系統(tǒng)建立完成后，在標(biāo)準(zhǔn)模式 (Standard interface)下將所建各子系統(tǒng)模型與整車測試臺 (MDI_SDI_TESTRIG)組裝在一起 ，得到整車多體動(dòng)力學(xué)仿真 模型，如圖 44所示。 圖 43 建立整車模型 湖 北 汽 車 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 21 圖 44 整車模型 表 整車及制動(dòng)系統(tǒng)參數(shù) 整車總質(zhì)量 /kg 1528 軸距 /mm 2608 質(zhì)心距前軸距離 /mm 1482 重心離地高度 /mm 432 前制動(dòng)盤作用半徑 /mm 140 后制動(dòng)盤作用半徑 /mm 125 前卡鉗油缸直徑 /mm φ53 后卡鉗油缸直徑 /mm φ48 前、后制動(dòng)器摩擦系數(shù) 前后制動(dòng)管路油壓分配系數(shù) 原車直線制動(dòng)仿真 仿真標(biāo)準(zhǔn) 本文直線制動(dòng)性能仿真分析的進(jìn)行步驟參照中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)（ GB12676— 1999） ，此標(biāo)準(zhǔn)適合于轎車、客車及貨車 [11]。 仿真方法 仿真時(shí)間為 6 s，汽車以 80 km/h初速度運(yùn)動(dòng) 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。 圖 45 直線制動(dòng)仿真 湖 北 汽 車 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 23 圖 46 仿真結(jié)果 在附著系數(shù)為 的路面上進(jìn)行制動(dòng)仿真試驗(yàn)。制動(dòng)距離 m。決定汽車制動(dòng)距離的主要因素是：制動(dòng)器起作用的時(shí)間、制動(dòng)減速度以及起始車速。制動(dòng)器制動(dòng)力矩的大小直接影響制動(dòng)減速度的大小。而制動(dòng)軟管油液壓強(qiáng) P 又與前后制動(dòng)管路壓強(qiáng)分配系數(shù) β 密切相關(guān)， β 增加，前制動(dòng)器制動(dòng)力矩增加，后制動(dòng)器制動(dòng)力矩減小，因此，將 β 作為優(yōu)化參數(shù)之一。 由式（ 1）又知，增大摩擦系數(shù)、制動(dòng)輪缸活塞面積和制動(dòng)盤的有效制動(dòng)半徑，會(huì)使制動(dòng)器制動(dòng)力矩增大。另外，將前、后制動(dòng)輪缸活塞面積也作為優(yōu)化參數(shù)，前輪缸活塞面積變化范圍為 2200～ 2600 mm2（缸徑為 φ 53～ φ 56mm） , 后輪缸活塞面積變化范圍為 1800～ 2021mm2（缸徑為 φ 48～ φ 50mm）。 另外，制動(dòng)減速度受地面附著力的限制。如整車重量和質(zhì)心位置影響著前后車輪的垂直載荷與其轉(zhuǎn)移量的大小，但整車的質(zhì)量、質(zhì)心的位置和軸距在汽車總布置設(shè)計(jì)完成后不能輕易變動(dòng)，因此這些參數(shù)不作為優(yōu)化參數(shù) [12]。在 Insight中，將前后制動(dòng)管路油壓分配系數(shù) β 、前制動(dòng)器的摩擦系數(shù)、后制動(dòng)器的摩擦系數(shù)、前輪缸活塞面積、后輪缸活塞面積作為制動(dòng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)因素，以制動(dòng)距離最短為響應(yīng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。響應(yīng)面方法 (Response surface methodology， RSM)是用一個(gè)超曲面來近似地替代實(shí)際的復(fù)雜結(jié)構(gòu)輸入與輸出的關(guān)系，即通過近似構(gòu)造一個(gè)具有明確表達(dá)形式的多項(xiàng)式來表達(dá)隱式功能函數(shù)。擬合結(jié)果的可靠性用確定性系數(shù) R2來檢驗(yàn)， R2介于 0～ 1之間，越大越好，通常好的擬合應(yīng)該大于 。 將制動(dòng)距離 chasss_displacement_longitudinal添加到優(yōu)化目標(biāo)。把候選 因素 放在包含目錄里使他們成為設(shè)計(jì)矩陣的一部分。 3） 選擇 。 湖 北 汽 車 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 28 提出 并更改 響應(yīng) 將候選的響應(yīng)提到已選名單里： 對響應(yīng)的更改是非常少的，只需要填上單位，改變其中一個(gè)參數(shù)就行了。 響應(yīng)面法是一套數(shù)學(xué)與統(tǒng)計(jì)學(xué)相結(jié)合的方法，是用一個(gè)超曲面來近似地替代實(shí)際的復(fù)雜結(jié)構(gòu)的輸入與輸出關(guān)系的方法。 用來尋找考慮 了輸入 變量值的變異或不確定性之后的最佳響應(yīng)值。 對多元二階響應(yīng)面模型一般公式為： ????????? ????? ??? ??? jik ji ijiki iiiki iy 2110 （ 51） 式中， k為因素的個(gè)數(shù)， i、 j為 1～ k之間的 整數(shù)， ijiii ???? ,0 為待定系數(shù)可在仿真試驗(yàn)分析的基礎(chǔ)上利用最小二乘法確定。 為了較好的揭示設(shè)計(jì)變量與目標(biāo)響應(yīng) (評價(jià)指標(biāo) )之間的定量關(guān)系，并且能夠簡化后續(xù)的優(yōu)化計(jì)算，這里引入響應(yīng)面法，構(gòu)建設(shè)計(jì)變量與 制動(dòng) 性能評價(jià)指標(biāo) (即優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)中子函數(shù) )之間的二階 響應(yīng)面模型。 3） 選擇菜單 Define/Experiment Design/Create Design 。 運(yùn)行試驗(yàn) 1 ） 在 計(jì) 輔 助 工 具 欄 里 ， 選 擇 工 具 run simulation ， 選 擇 Data 菜單，Simulation/Buildrunload/all. 2） 仿真開始運(yùn)行時(shí)信息窗口出現(xiàn)，選擇 OK。 擬合 仿真結(jié)果的目的在于建立在工作空間矩陣中的 因素 和響應(yīng)之間的關(guān)系， 擬合 結(jié)果包含多重回歸。 3） 在 Display欄里，選擇你想要查看的結(jié)果類型。 黃色表示 擬合 結(jié)果還有待進(jìn)一步的考察。 經(jīng)過 32次迭代計(jì)算后可得到響應(yīng)與因素之間關(guān)系表達(dá)式，擬合方程的確定性系數(shù)R2為 ，說明擬合結(jié)果可靠。在優(yōu)化設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，各因素對制動(dòng)距離影響大小依次為前后制動(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) [12]。 湖 北 汽 車 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 32 參數(shù)優(yōu)化前后制動(dòng)性能對比分析 在附著系數(shù)為 、后的整車進(jìn)行制動(dòng)仿真對比試驗(yàn)。圖 57為制動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化前和優(yōu)化后的縱向位移與時(shí)間關(guān)系曲線。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 %。優(yōu)化前的汽車在制動(dòng)后，前輪的制動(dòng)力矩迅速減小，且出現(xiàn)波動(dòng)，說明前輪在制動(dòng)后很快抱死，這時(shí)，制動(dòng)器所提供的制動(dòng)力大于地面制動(dòng)力，車輪的制動(dòng)力矩等于地面所能提供的制動(dòng)力矩，該力矩與輪胎的垂直負(fù)荷有關(guān)，制動(dòng)過程中質(zhì)量的轉(zhuǎn)移和懸架的作用，前輪垂直載荷的變化使制動(dòng)力矩出現(xiàn)波動(dòng)。優(yōu)化后的汽車，前后車輪的制動(dòng)力矩在迅速增長之后保持不變，制動(dòng)力矩均大于優(yōu)化前的。 而優(yōu)化后，前后輪的滑移率保持在 15%左右，因而制動(dòng)距離最短，制動(dòng)方向穩(wěn)定性良好。鑒于汽車制動(dòng)穩(wěn)定性影響因素的多面性和不可預(yù)知性，而該車制動(dòng)系統(tǒng)建模時(shí)左、右車輪施加的是相同的制動(dòng)力矩，因此本文建立的制動(dòng)系統(tǒng)模型僅用于制動(dòng)效能的仿真研究，而不能用于制動(dòng)穩(wěn)定性方面的分析。 （ 2） 對制動(dòng)系統(tǒng)模型和其他的子系統(tǒng)模型進(jìn)行裝配，建立了能用于制動(dòng)效能仿真研究的整車模型。 （ 3） 基于 ADAMS 軟件對汽車制動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)， 優(yōu)化后的制動(dòng)距離為 m，制動(dòng)時(shí)間為 s。 所得匹配參數(shù)能使汽車直線制動(dòng)距離顯著縮短，達(dá)到了優(yōu)