機械系統動力學分析軟件ADAMS（Automatic Dynamic Analysis of Mechanical System）以其強大的功能正迅速應用于各行各業，其中ADAMS/CAR 模塊在汽車操縱穩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人員廣泛應用。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，且未引入制動力調節或ABS 等控制系統。本文即以制動仿真為例，對ADAMS/CAR 仿真方面的應用擴展進行一些探討，并重點研究具有制動力調節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字化虛擬樣機技術，可以有效地將三維實體模型及應用有限元分析軟件描述的零部件模型有機地結合起來，準確地進行機械系統的各種模擬，以分析和評估系統的性能，從而為物理樣機的設計和制造提供依據。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等汽車專業模塊，能夠幫助汽車工程師快速創建高精度的參數化數字樣機和汽車的運動學和動力學仿真模型，進行汽車的操縱穩定性、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，轉彎制動仿真時還需輸入轉彎半徑、制動減速度、側向加速度等參數。制動仿真結果，可以通過結果的數據文件查看，也可以進入后處理窗口（Postprocessing Window）查看各種數據曲線[ > 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以及整車和其他部件參數的變化曲線。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，另一半由軟件根據對稱性自動生成，當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，并設置了制動系統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等變量，定義了前后制動器的制動力矩計算函數，提供了該模板與其它模板進行數據交換的輸入輸出接口。在制動子系統調用制動器模型，而整車系統再調用制動子系統后，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 制動仿真應用的擴展研究 鑒于ADAMS/CAR 模塊制動仿真在應用方面的模型單一和缺少制動力調節控制等不足，作者認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，如引入制動力調節特性，對制動力進行動態控制； （2） 擴展制動器模型，以滿足多種制動器類型的設計，如建立鼓式制動器等模型。 （3） 適應ABS 等新控制裝置的廣泛應用，進行具有ABS 等系統的制動仿真。 2.1 制動力調節裝置的引入 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。現代汽車越來越多的采用各種制動力調節裝置，以改善汽車的制動性能。目前制動力調節裝置有限壓閥、比例閥、感載閥和慣性閥等型式。 ADAMS 提供了三種控制方式：①建模時對變量的設置和對控制函數的定義；②利用ADAMS/Control控制模塊；③對于復雜的仿真，借助于一些通用軟件如MATLAB/simulink 和ADAMS 一起進行聯合仿真。本文重點研究制動力調節裝置的引入，采用第一種方法即可以滿足制動力調節的控制要求。 汽車制動系統采用制動力調節裝置，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，可以利用變量設置和控制函數的定義來引入制動力調節的控制特性。 定義前促動管路壓力函數： P1=VARVAL（P0） 函數VARVAL（V）的功能是返回狀態變量V 的當前值,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 在ADAMS/CAR 模塊設置函數體：P２=if（P1－Ps：varval（P0），Ps，Ps＋tanα（P１－P２）），即可反映比例閥的調節特性。 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之上，而子總成又是建立在模板（Template）的基礎上[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 導入（import），設定材料的密度，ADAMS 即可根據三維模型計算出各種數據，并自動填入相應的屬性對話框。材料密度也可在UG 中設定，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 。根據制動器零部件間的相對運動關系，定義零部件的拓撲結構，對零部件進行重新組合，將沒有相對運動關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系和連接點的位置,即建立各零件之間的約束關系，設置相應的變量和函數，完成對仿真的控制，最后建立該模板與其它模板進行數據交換的輸入和輸出接口。 3.3 制動防抱死裝置（ABS）的引入 制動力調節的主動控制系統ABS，通過輪速傳感器及其控制系統使車輪的滑移率控制在最佳工作范圍內。這一仿真較為復雜，常需利用MATLAB/simulink 等軟件實現控制，再和ADAMS 一起進行聯合仿真。 4 具有制動力調節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的模型，引入制動力比例調節閥的控制函數建立整車制動仿真模型，并進行了制動仿真實驗。制動力調節特性設定Ps=3MPa，tanα=0.43。算例還對無制動力調節裝置的制動系統模型進行仿真計算。無制動力調節裝置制動系統的前、后制動管路壓力、制動力矩和輪速變化的仿真結果如圖4a）、5a）、6a）所示，帶制動力比例調節閥制動系統的前、后制動管路壓力、制動力矩和輪速變化的仿真結果如圖4b）、5b）、6b）所示。 由仿真結果可以看出，無制動力調節裝置系統（圖6a）），后輪提前抱死滑移，發生甩尾現象容易造成交通事故。帶制動力調節裝置比例閥系統（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 結束語 本文針對ADAMS 軟件在制動仿真應用方面的模型單一和缺少制動力控制等不足，提出了ADAMS/CAR 模塊制動仿真應用研究的擴展方向，并以引入制動力比例調節閥為例，研究了制動仿真模型，實現了制動仿真過程的制動力調節控制。