機械系統(tǒng)動力學(xué)分析軟件ADAMS（Automatic Dynamic Analysis of Mechanical System）以其強大的功能正迅速應(yīng)用于各行各業(yè)，其中ADAMS/CAR 模塊在汽車操縱穩(wěn)定性和平順性等性能仿真分析方面顯示了突出的特點，已為廣大汽車工程技術(shù)人員廣泛應(yīng)用。但在制動性能仿真方面略嫌不足，如制動器只有鉗盤式模型，且未引入制動力調(diào)節(jié)或ABS 等控制系統(tǒng)。本文即以制動仿真為例，對ADAMS/CAR 仿真方面的應(yīng)用擴展進行一些探討，并重點研究具有制動力調(diào)節(jié)裝置的制動仿真問題。 1 ADAMS/CAR 制動仿真 1.1 ADAMS 簡介 ADAMS 集建模、求解和可視化于一體的數(shù)字化虛擬樣機技術(shù)，可以有效地將三維實體模型及應(yīng)用有限元分析軟件描述的零部件模型有機地結(jié)合起來，準(zhǔn)確地進行機械系統(tǒng)的各種模擬，以分析和評估系統(tǒng)的性能，從而為物理樣機的設(shè)計和制造提供依據(jù)。ADAMS 功能日益完善，所提供的ADAMS/Car、ADAMS/Engine、ADAMS/Chassis、ADAMS/Driveline、ADAMS/Driver、ADAMS/Tire、Suspension Design等汽車專業(yè)模塊，能夠幫助汽車工程師快速創(chuàng)建高精度的參數(shù)化數(shù)字樣機和汽車的運動學(xué)和動力學(xué)仿真模型，進行汽車的操縱穩(wěn)定性、制動性、乘坐舒適性和安全性等整車性能仿真分析。 1.2 ADAMS/CAR 的制動仿真功能 ADAMS/CAR 模塊的整車制動仿真中包括直線制動和轉(zhuǎn)彎制動，直線制動仿真時需輸入開始時間、初始速度、路面條件和檔位等參數(shù)，轉(zhuǎn)彎制動仿真時還需輸入轉(zhuǎn)彎半徑、制動減速度、側(cè)向加速度等參數(shù)。制動仿真結(jié)果，可以通過結(jié)果的數(shù)據(jù)文件查看，也可以進入后處理窗口（Postprocessing Window）查看各種數(shù)據(jù)曲線[ > 1 ，包括制動過程中的制動管路壓力、制動力矩、制動距離、車速、減速度、輪速等制動性能參數(shù)以及整車和其他部件參數(shù)的變化曲線。還可以利用動畫（Animation Control）對整個制動過程進行演示。 1.3 ADAMS/CAR 的制動仿真模型 考慮到汽車基本上是左右對稱，建模時只需建立左邊或右邊的1/2 制動模型，另一半由軟件根據(jù)對稱性自動生成，當(dāng)然也可建立非對稱的整車分析模型。ADAMS/CAR 模塊提供了一個左右對稱的前、后皆為鉗盤式制動器的制動仿真模型，并設(shè)置了制動系統(tǒng)的前后制動促動管路壓力比、前后盤式制動器的制動作用半徑、制動作用面積和摩擦系數(shù)等變量，定義了前后制動器的制動力矩計算函數(shù)，提供了該模板與其它模板進行數(shù)據(jù)交換的輸入輸出接口。在制動子系統(tǒng)調(diào)用制動器模型，而整車系統(tǒng)再調(diào)用制動子系統(tǒng)后，即可利用ADAMS/CAR 模塊的制動仿真功能進行制動性能仿真。 ２ ADAMS/CAR 制動仿真應(yīng)用的擴展研究 鑒于ADAMS/CAR 模塊制動仿真在應(yīng)用方面的模型單一和缺少制動力調(diào)節(jié)控制等不足，作者認(rèn)為可以從以下幾個方向進行擴展研究： （1） 增加和改進原有模型的控制功能，如引入制動力調(diào)節(jié)特性，對制動力進行動態(tài)控制； （2） 擴展制動器模型，以滿足多種制動器類型的設(shè)計，如建立鼓式制動器等模型。 （3） 適應(yīng)ABS 等新控制裝置的廣泛應(yīng)用，進行具有ABS 等系統(tǒng)的制動仿真。 2.1 制動力調(diào)節(jié)裝置的引入 任何一種車型都各有其理想的前、后輪制動力分配特性曲線，而且可以換算成理想的前、后輪促動管路壓力分配特性曲線?，F(xiàn)代汽車越來越多的采用各種制動力調(diào)節(jié)裝置，以改善汽車的制動性能。目前制動力調(diào)節(jié)裝置有限壓閥、比例閥、感載閥和慣性閥等型式。 ADAMS 提供了三種控制方式：①建模時對變量的設(shè)置和對控制函數(shù)的定義；②利用ADAMS/Control控制模塊；③對于復(fù)雜的仿真，借助于一些通用軟件如MATLAB/simulink 和ADAMS 一起進行聯(lián)合仿真。本文重點研究制動力調(diào)節(jié)裝置的引入，采用第一種方法即可以滿足制動力調(diào)節(jié)的控制要求。 汽車制動系統(tǒng)采用制動力調(diào)節(jié)裝置，主要目的是使前、后促動管路壓力的實際分配特性曲線在不同程度上接近于相應(yīng)的理想分配特性曲線[3>。以比例閥為例（圖1），比例閥串連在后促動管路中，當(dāng)前、后促動管路壓力P1、P2 隨著制動泵油壓P0 的增長同步增長到一定值Ps 后，即自動對后管路壓力的增長加以節(jié)制，亦即使后管路壓力的增量小于前管路壓力的增量。這里設(shè)置變量Ps 為比例閥開始起作用點的油壓，α角反映前后輪管路油壓增長比例。 在ADAMS/CAR 模塊中，可以利用變量設(shè)置和控制函數(shù)的定義來引入制動力調(diào)節(jié)的控制特性。 定義前促動管路壓力函數(shù)： P1=VARVAL（P0） 函數(shù)VARVAL（V）的功能是返回狀態(tài)變量V 的當(dāng)前值,以此反映前促動管路壓力隨制動油泵油壓的增長而增長。 定義后促動管路壓力函數(shù) 在ADAMS/CAR 模塊設(shè)置函數(shù)體：P２=if（P1－Ps：varval（P0），Ps，Ps＋tanα（P１－P２）），即可反映比例閥的調(diào)節(jié)特性。 3.2 鼓式制動器模型的建立 在建立總成實體模型過程中，ADAMS/CAR 的建模順序是自下而上的，所有的分析模型都是建立在子總成基礎(chǔ)之上，而子總成又是建立在模板（Template）的基礎(chǔ)上[5>。模板是整個模型中最基本的模塊，又是整個建模過程中最重要的部分，分析總成的絕大部分建模工作都是在模板階段完成的。 ADAMS/CAR 模塊已有鉗盤式制動器模型（圖2），本文擴展的鼓式制動器模型（圖3），可以利用ADAMS 的三維造型功能或在三維造型CAD 軟件生成，本文利用UG軟件建立鼓式制動器模型，按照ADAMS的建模要求，將部件進行正確放置，然后通過PARASOLID 接口將三維模型以文本文件（ .xmt_txt）格式輸出，再由ADAMS/CAR 導(dǎo)入（import），設(shè)定材料的密度，ADAMS 即可根據(jù)三維模型計算出各種數(shù)據(jù)，并自動填入相應(yīng)的屬性對話框。材料密度也可在UG 中設(shè)定，利用UG 的計算功能計算，再通過人工填入ADAMS/CAR 的模型屬性對話框[ > 2 。根據(jù)制動器零部件間的相對運動關(guān)系，定義零部件的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，對零部件進行重新組合，將沒有相對運動關(guān)系的零部件組合為一體（也可在建立約束時將這樣的零部件鎖定為一體），確定重新組合后制動器與輪胎等其他零件的連接關(guān)系和連接點的位置,即建立各零件之間的約束關(guān)系，設(shè)置相應(yīng)的變量和函數(shù)，完成對仿真的控制，最后建立該模板與其它模板進行數(shù)據(jù)交換的輸入和輸出接口。 3.3 制動防抱死裝置（ABS）的引入 制動力調(diào)節(jié)的主動控制系統(tǒng)ABS，通過輪速傳感器及其控制系統(tǒng)使車輪的滑移率控制在最佳工作范圍內(nèi)。這一仿真較為復(fù)雜，常需利用MATLAB/simulink 等軟件實現(xiàn)控制，再和ADAMS 一起進行聯(lián)合仿真。 4 具有制動力調(diào)節(jié)裝置的制動仿真算例 本算例利用ADAMS/CAR 提供的制動算例中整車與其他子系統(tǒng)的模型，引入制動力比例調(diào)節(jié)閥的控制函數(shù)建立整車制動仿真模型，并進行了制動仿真實驗。制動力調(diào)節(jié)特性設(shè)定Ps=3MPa，tanα=0.43。算例還對無制動力調(diào)節(jié)裝置的制動系統(tǒng)模型進行仿真計算。無制動力調(diào)節(jié)裝置制動系統(tǒng)的前、后制動管路壓力、制動力矩和輪速變化的仿真結(jié)果如圖4a）、5a）、6a）所示，帶制動力比例調(diào)節(jié)閥制動系統(tǒng)的前、后制動管路壓力、制動力矩和輪速變化的仿真結(jié)果如圖4b）、5b）、6b）所示。 由仿真結(jié)果可以看出，無制動力調(diào)節(jié)裝置系統(tǒng)（圖6a）），后輪提前抱死滑移，發(fā)生甩尾現(xiàn)象容易造成交通事故。帶制動力調(diào)節(jié)裝置比例閥系統(tǒng)（圖6b））后，前后輪趨于同步抱死，改善了算例樣車的制動性能。 5 結(jié)束語 本文針對ADAMS 軟件在制動仿真應(yīng)用方面的模型單一和缺少制動力控制等不足，提出了ADAMS/CAR 模塊制動仿真應(yīng)用研究的擴展方向，并以引入制動力比例調(diào)節(jié)閥為例，研究了制動仿真模型，實現(xiàn)了制動仿真過程的制動力調(diào)節(jié)控制。