車輛系統(tǒng)建模與仿真

1、JIANGSUUNIVERSITY基于ADAMS的虛擬樣機(jī)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用DevelopmentandApplicationofVirtualPrototypingTechnologyBasedonADAMS所屬學(xué)院汽車與交通工程學(xué)院課程名稱車輛系統(tǒng)建模與仿真專業(yè)班級(jí)研車輛1501姓名楊陽陽任課教師王國(guó)林汽車與交通工程學(xué)院車輛系統(tǒng)建模與仿真基于ADAMS的虛擬樣機(jī)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用楊陽陽汽車學(xué)院，研車輛1501，S1504016摘要：虛擬樣機(jī)是建立在計(jì)算機(jī)上的原型系統(tǒng)或子系統(tǒng)模型，它在一定程度上具有與物理樣機(jī)相當(dāng)?shù)墓δ苷鎸?shí)度。ADAMS(AutomatedDynamicAnalysisofMec

2、hanicalSystems)是虛擬樣機(jī)的代表，提供了模擬物理系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)過程的仿真分析環(huán)境，可以全面地仿真現(xiàn)實(shí)制造活動(dòng)中的人、物、信息及制造過程。本文在介紹ADAMS的基礎(chǔ)上，研究并論述了虛擬樣機(jī)技術(shù)的概念、特點(diǎn)及其關(guān)鍵技術(shù)，結(jié)合虛擬樣機(jī)技術(shù)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展、研究情況和典型應(yīng)用，分析了虛擬樣機(jī)技術(shù)在我國(guó)相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展與應(yīng)用前景，關(guān)鍵詞：虛擬樣機(jī)；ADAMS；仿真；典型應(yīng)用；ClassificationApplicationandDevelopmentTrendofautomotiveelectroniccontroltechnologySchoolAutomotiveandTrafficEngine

3、ering,class1501,S1504016Abstract:VirtualPrototypingistheprototypemodelbuiltonthecomputersystemorsubsystem,whichhasthefunctionofphysicalprototypesratherfidelitytoacertainextent.ADAMS(AutomatedDynamicAnalysisofMechanicalSystems)istherepresentativeofvirtualprototyping,whichprovidesasimulationenvironmen

4、ttosimulatephysicalsystemmovement.Besides,itcanfullysimulaterealactivitiesofhuman,material,informationandmanufacturingprocess.Inthispapertheconcept,characteristicsandkeytechnologiesofvirtualprototypingtechnologywerestudiedanddiscussed.AftertheintroductionofADAMS,incombinationofdomesticandinternation

5、aldevelopmentofvirtualprototypingtechnology,researchprogressandtypicalapplication,itsdevelopmentofrelatedfieldsandapplicationprospectswereanalyzed.Keywords:VirtualPrototyping;ADAMS;Simulation;typicalapplication;目錄基于ADAMS的虛擬樣機(jī)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用11.引言12. 虛擬樣機(jī)技術(shù)的發(fā)展22.1國(guó)外發(fā)展歷程22.2國(guó)內(nèi)發(fā)展歷程23. ADAMS軟件33.1 ADAMS軟件介紹33.2

6、 ADAMS軟件模塊33.3 ADAMS設(shè)計(jì)一般流程43.3.1建模43.3.2驗(yàn)證模型43.3.3完善模型53.3.4迭代53.3.5優(yōu)化53.3.6完成仿真54. ADAMS/CAR在車輛建模中的應(yīng)用55. 總結(jié)76.參考文獻(xiàn)82車輛系統(tǒng)建模與仿真1.引言虛擬樣機(jī)是建立在計(jì)算機(jī)上的原型系統(tǒng)或子系統(tǒng)模型，它在一定程度上具有與物理樣機(jī)相當(dāng)?shù)墓δ苷鎸?shí)度。虛擬樣機(jī)技術(shù)(VirtualPrototyping,VP)是一門綜合多學(xué)科的技術(shù)，它的核心部分是多體系運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)建模理論及其技術(shù)實(shí)現(xiàn)是指在產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)過程中，將分散的零部件設(shè)計(jì)和分析技術(shù)融合在一起，在計(jì)算機(jī)上建造出產(chǎn)品的整體模型，并針對(duì)該產(chǎn)品

7、在投入使用后的各種工況進(jìn)行仿真分析，預(yù)測(cè)產(chǎn)品的整體性能，進(jìn)而改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、提高產(chǎn)品性能的一種較新的建模技術(shù)。虛擬樣機(jī)技術(shù)由上世紀(jì)80年逐漸興起，從國(guó)內(nèi)外對(duì)虛擬樣機(jī)技術(shù)的研究可以看出，虛擬樣機(jī)技術(shù)的概念還處于發(fā)展的階段，在不同應(yīng)用領(lǐng)域中存在不同定義2。傳統(tǒng)的機(jī)械系統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)通常采取的是圖紙?jiān)O(shè)計(jì)、樣機(jī)制造、測(cè)試改進(jìn)、定型生產(chǎn)這樣一種串行的設(shè)計(jì)模式，中間要經(jīng)過好幾個(gè)步驟，為了使最終的產(chǎn)品滿足最初的設(shè)計(jì)要求，往往要多次制造樣機(jī)、反復(fù)測(cè)試，不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力、成本高昂，而且降低了產(chǎn)品的總體性能，研發(fā)周期長(zhǎng)、效率低。虛擬樣機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)，改變了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式，其融合了先進(jìn)的建模仿真技術(shù)、現(xiàn)代信息技術(shù)、先進(jìn)設(shè)計(jì)制造

8、技術(shù)，并將這些技術(shù)應(yīng)用于復(fù)雜產(chǎn)品的整個(gè)生命周期。在產(chǎn)品的整個(gè)設(shè)計(jì)生產(chǎn)過程中虛擬樣機(jī)代替物理樣機(jī)完成了整個(gè)設(shè)計(jì)流程中樣機(jī)的測(cè)試。能夠在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)試驗(yàn)設(shè)計(jì)的反復(fù)過程，大大降低了研發(fā)周期和研發(fā)成本，同時(shí)也推動(dòng)了制造業(yè)領(lǐng)域的數(shù)字化、信息化、智能化。另外，虛擬樣機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)比較，虛擬樣機(jī)技術(shù)強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)的觀點(diǎn)、設(shè)計(jì)產(chǎn)品整個(gè)生命周期、支持對(duì)產(chǎn)品全方位的測(cè)試、分析預(yù)評(píng)估、強(qiáng)調(diào)不同領(lǐng)域的虛擬化協(xié)同設(shè)計(jì)。1960年，美國(guó)通用汽車公司研制了一個(gè)動(dòng)力學(xué)分析軟件一一DYANA(DynamicAnalyzer)，主要用于解決多自由度無約束的機(jī)械系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)問題，研制者用該軟件進(jìn)行了車輛的“質(zhì)量彈簧阻尼”

9、模型分析3。近年來，隨著計(jì)算機(jī)硬件和軟件技術(shù)的不斷發(fā)展以及工程應(yīng)用的推動(dòng)，商業(yè)化軟件日趨成熟。眾多的多體動(dòng)力學(xué)軟件都相繼推出了市場(chǎng)，對(duì)動(dòng)力學(xué)進(jìn)行仿真的軟件主要有DAMS,DADS,EASYS,ANSYS,SIMPACK,ADAMS等等。特別是美國(guó)ADAMS軟件在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用都很廣泛，憑借其強(qiáng)大的使用性能，受到國(guó)內(nèi)外企業(yè)、學(xué)者等的一致好評(píng)，占據(jù)市場(chǎng)總份額的50%以上。ADAMS軟件廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，目前已然成為世界上最具權(quán)威性的，使用范圍最廣的機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真分析軟件。ADAMS軟件使用交互式圖形環(huán)境和部件庫、約束庫、力庫，用堆積木式的方法建立三維機(jī)械系統(tǒng)參數(shù)化模型，其求解器ADAMS/Sol

10、vers是利用拉格朗日方程方法，建立系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程，求解機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力學(xué)問題的程序4。ADAMS在航空航天、車輛工程、工程機(jī)械等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。2.虛擬樣機(jī)技術(shù)的發(fā)展2.1國(guó)外發(fā)展歷程20世紀(jì)80年代以來，美國(guó)已經(jīng)從虛擬制造的環(huán)境和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、信息系統(tǒng)、仿真和控制以及虛擬企業(yè)等方面進(jìn)行了系統(tǒng)的研究與開發(fā)，多數(shù)單元技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入實(shí)驗(yàn)和完善的階段。例如，美國(guó)華盛頓大學(xué)虛擬制造技術(shù)實(shí)驗(yàn)室建立的用于設(shè)計(jì)和制造的虛擬環(huán)境VEDAM以及用于設(shè)計(jì)和裝配的虛擬環(huán)境等，都已經(jīng)初具規(guī)模，但虛擬制造作為一個(gè)完整的體系，尚沒有進(jìn)行全面的集成。應(yīng)特別說明的是，虛擬企業(yè)的研究在美國(guó)得到政府和企業(yè)界的極大關(guān)注，研究異

11、常活躍，成為敏捷制造技術(shù)的主要支柱之一。歐洲以大學(xué)為中心也紛紛開展了虛擬制造技術(shù)研究，如虛擬車間、建模與仿真工程等的研究。日本在20世紀(jì)六七十年代經(jīng)濟(jì)的崛起受益于先進(jìn)制造與管理技術(shù)的采用。日本對(duì)虛擬制造技術(shù)的研究也秉承其傳統(tǒng)的特點(diǎn)，主要進(jìn)行虛擬制造系統(tǒng)的建模和仿真技術(shù)以及虛擬工廠的構(gòu)造環(huán)境研究。2.2國(guó)內(nèi)發(fā)展歷程我國(guó)從20世紀(jì)80年代末開始研究虛擬制造技術(shù)，且多數(shù)是在原來的CAD/CAE/CAM和仿真技術(shù)等基礎(chǔ)上進(jìn)行的。開始時(shí)，主要集中在虛擬制造技術(shù)的理論研究和實(shí)施技術(shù)準(zhǔn)備階段，系統(tǒng)的研究尚處于國(guó)外虛擬制造技術(shù)的消化和與國(guó)內(nèi)環(huán)境的結(jié)合上。由于我國(guó)受到CAD/CAE/CAM基礎(chǔ)軟件、仿真軟件、建

12、模技術(shù)的制約，阻礙了虛擬制造技術(shù)的發(fā)展，但進(jìn)入21世紀(jì)，我國(guó)虛擬制造技術(shù)受到普遍的重視，發(fā)展很快，勢(shì)頭強(qiáng)勁。例如：機(jī)械科學(xué)研究院與同濟(jì)大學(xué)、香港理工大學(xué)合作進(jìn)行的分散網(wǎng)絡(luò)化制造、異地設(shè)計(jì)與制造等技術(shù)的理論研究和實(shí)踐活動(dòng)已經(jīng)取得了不少進(jìn)展；清華大學(xué)進(jìn)行了虛擬設(shè)計(jì)環(huán)境軟件、虛擬現(xiàn)實(shí)、虛擬機(jī)床和虛擬汽車訓(xùn)練系統(tǒng)等方面的研究；浙江大學(xué)進(jìn)行了分布式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、VR工作臺(tái)和虛擬產(chǎn)裝配等研究；西安交通大學(xué)和北京航空航天大學(xué)進(jìn)行了遠(yuǎn)程智能協(xié)同設(shè)計(jì)研究；天津大學(xué)、北京機(jī)床所和大連機(jī)床所進(jìn)行了機(jī)床的虛擬設(shè)計(jì)與軸機(jī)床的研究；西北工業(yè)大學(xué)進(jìn)行了虛擬樣機(jī)的研究；哈爾濱工業(yè)大學(xué)、北京機(jī)電研究所、上海交通大學(xué)和南京理工大

13、學(xué)等單位也進(jìn)行了這方面的研究。在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、建模技術(shù)、仿真技術(shù)、信息技術(shù)和應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等單元技術(shù)等方面的研究都很活躍，但研究的進(jìn)展和深度還處于初期階段，與國(guó)際水平尚存在一定的差距。在國(guó)內(nèi)各大高校和企業(yè)中，主流虛擬樣機(jī)仿真軟件還是以國(guó)外產(chǎn)品為主。比較有影響的有美國(guó)MSC公司的ADAMS、比利時(shí)LMS公司的DADS以及德國(guó)航天局的SIMPACK。尤其是MSC公司的ADAMS，憑借其強(qiáng)大的使用性能，受到國(guó)內(nèi)外企業(yè)、學(xué)者等的一致好評(píng)，占據(jù)了虛擬樣機(jī)軟件市場(chǎng)的半壁江山。3.ADAMS軟件3.1ADAMS軟件介紹汽機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)自動(dòng)分析軟件ADAMS(AutomaticDynamicAnalysisof

14、MechanicalSystems)，是美國(guó)MDI公司(現(xiàn)已并入MSC公司)開發(fā)的虛擬樣機(jī)分析軟件，是世界上最具權(quán)威性的，使用范圍最廣的機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析軟件。目前，ADAMS已經(jīng)被世界各行業(yè)許多主要制造商采用7。ADAMS具有通用、精確的仿真功能，方便、友好的用戶界面和強(qiáng)大的圖形動(dòng)畫顯示能力，可以幫助改進(jìn)各種機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，從簡(jiǎn)單的齒輪機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)到復(fù)雜的車輛、飛機(jī)、衛(wèi)星甚至人體。ADAMS軟件具有形象直觀、功能強(qiáng)大、分析種類多、求解迅速、輸出格式多樣的特點(diǎn)，它利用交互式圖形環(huán)境建立機(jī)械系統(tǒng)三維參數(shù)化模型，分析包括運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)、線性、非線性、剛體、非剛體等各種類型的系統(tǒng)，具有先進(jìn)的數(shù)值分

15、析技術(shù)和快速準(zhǔn)確的求解能力，其仿真結(jié)果可自動(dòng)輸出并顯示為圖片、動(dòng)畫和位移、速度、加速度、作用力等的運(yùn)動(dòng)曲線圖形。3.2ADAMS軟件模塊ADAMS由基本模塊、擴(kuò)展模塊、接口模塊、專業(yè)領(lǐng)域模塊組成。其中基本模塊包括三個(gè)最基本的解題模塊：ADAMS/View（基本環(huán)境）、ADAMS/Solver（求解器）和ADAMS/PostProcessor（后處理）8。其中ADAMS/View（界面模塊）的功能包括樣機(jī)建摸、樣機(jī)模型數(shù)據(jù)的輸入和編輯、與求解器和后處理等程序的自動(dòng)連接、虛擬樣機(jī)分析參數(shù)的設(shè)置、各種數(shù)據(jù)的輸入和輸出、同其他應(yīng)用程序的接口%ADAMS/Solver（求解器）模塊是求解機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)和

16、動(dòng)力學(xué)問題的程序；ADAMS/PostProcessor（后處理）主要功能是回放仿真結(jié)果、繪制各種分析曲線等。利用ADAMS的擴(kuò)展模塊ADAMS/linear模塊（線形化分析模塊）可以進(jìn)行系統(tǒng)仿真時(shí)將系統(tǒng)非線形的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)進(jìn)行線形化處理。在仿真系統(tǒng)在最接近物理模型的情況下進(jìn)行簡(jiǎn)化，這樣則更有利于模型的求解。ADAMS軟件功能強(qiáng)大，可以應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域，針對(duì)各專業(yè)領(lǐng)域，ADAMS具有相應(yīng)的專業(yè)模塊，包括：ADAMS/Aircraft、ADAMS/Car（轎車模塊）、ADAMS/Chassis（底盤模塊）、ADAMS/Driveline、ADAMS/Engine、ADAMS/Rail、ADAMS

17、/Controls、ADAMS/Flex（柔性分析模塊）等。其中在車輛系統(tǒng)建模與仿真中，應(yīng)用最多的專業(yè)模塊是ADAMS/Car（轎車模塊）。3.3ADAMS設(shè)計(jì)一般流程3.3.1 建模在ADAMS中創(chuàng)建剛性構(gòu)件有兩種方法10，一種是利用ADAMS/View提供的建模工具直接創(chuàng)建剛性構(gòu)件；另一種是通過ADAMS與其他CAD軟件的數(shù)據(jù)接口，直接導(dǎo)入CAD幾何模型，通過適當(dāng)?shù)木庉嬁梢赞D(zhuǎn)換成ADAMS中的剛性構(gòu)件。對(duì)于比較簡(jiǎn)單的幾何模型，可以直接在ADAMS/View中建立，而對(duì)于比較復(fù)雜的幾何模型，則需要在其他CAD軟件中建立起裝配模型，再導(dǎo)入ADAMS/View中進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的編輯就可以進(jìn)行仿真了

18、，其中主要是修改導(dǎo)入模型的材料質(zhì)量屬性、定義運(yùn)動(dòng)副、添加驅(qū)動(dòng)和載荷等。3.3.2 驗(yàn)證模型在仿真計(jì)算之前，可以對(duì)系統(tǒng)的構(gòu)成、系統(tǒng)的自由度、未定義質(zhì)量的構(gòu)件和過約束等情況進(jìn)行查詢，即便是在建立模型的過程中，也可以進(jìn)行查詢，以保證模型的準(zhǔn)確性。通過模型驗(yàn)證，不僅可以核實(shí)概念模型是否正確地描述了原型系統(tǒng)，而且可以進(jìn)一步檢驗(yàn)?zāi)Ｐ洼斎?輸出行為是否充分接近原型系統(tǒng)的輸入/輸出行為。使模型系統(tǒng)能夠一定程度上盡可能復(fù)現(xiàn)原型系統(tǒng)的行為。3.3.3完善模型如果通過了驗(yàn)證，并進(jìn)行了機(jī)械系統(tǒng)初步的仿真分析，就可以繼續(xù)完善細(xì)化模型，在己經(jīng)建好的模型中增加更加復(fù)雜的因素。例如，增加兩個(gè)物體之間的摩擦力、將剛性體改變?yōu)槿?/p>

19、性體、添加力函數(shù)、定義控制、將剛性約束副替換為彈性連接等，以更好的與實(shí)際情況相吻合?？傊诮＿^程中，要不斷的反復(fù)驗(yàn)證修改模型，以使模型更能真實(shí)的模擬實(shí)際機(jī)械系統(tǒng)，為我們后來的分析優(yōu)化提供可靠基礎(chǔ)支持。3.3.4迭代經(jīng)過對(duì)虛擬機(jī)仿真數(shù)據(jù)的研究，可能會(huì)發(fā)現(xiàn)虛擬樣機(jī)還有很多缺點(diǎn)，需要進(jìn)一步改變?cè)O(shè)計(jì)，這樣又要進(jìn)行一次建模和計(jì)算分析的過程，這是一個(gè)繁瑣的過程。ADAMS提供了對(duì)模型進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)和分析的功能。我們?cè)谠O(shè)計(jì)一個(gè)虛擬樣機(jī)時(shí)，可以使一些關(guān)鍵的設(shè)計(jì)參數(shù)在一定的范圍內(nèi)進(jìn)行變化，在仿真過程中進(jìn)行不同參數(shù)值的迭代，并得到不同的數(shù)據(jù)，通過對(duì)這些數(shù)據(jù)的研究，來確定最優(yōu)化的參數(shù)。要進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)，就要定義

20、設(shè)計(jì)變量，并參數(shù)化模型。3.3.5優(yōu)化優(yōu)化分析是ADAMS/View提供的一種復(fù)雜的高級(jí)分析工具。在優(yōu)化分析過程中，用戶可以設(shè)定設(shè)計(jì)變量的變化范圍，并施加一定的限制條件以保證最優(yōu)化設(shè)計(jì)處于合理的取值范圍內(nèi)。通常，優(yōu)化問題可以歸結(jié)為：在滿足設(shè)計(jì)條件和在指定的變量變化范圍內(nèi)，通過自動(dòng)地選擇設(shè)計(jì)變量，由分析程序求目標(biāo)函數(shù)的最大值或最小值。與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)相比，優(yōu)化分析更側(cè)重于獲得最佳目標(biāo)值。3.3.6完成仿真通過以上一系列的仿真分析，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)虛擬樣機(jī)的相關(guān)參數(shù)的優(yōu)化，并獲得有關(guān)虛擬樣機(jī)的詳細(xì)數(shù)據(jù)，為機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供可靠的依據(jù)。4.ADAMS/CAR在車輛建模中的應(yīng)用虛擬樣機(jī)技術(shù)是一門新興的技術(shù)，它有著

21、廣闊的發(fā)展前景及應(yīng)用市場(chǎng)。在發(fā)達(dá)國(guó)家，虛擬樣機(jī)技術(shù)己被廣泛應(yīng)用，應(yīng)用的領(lǐng)域涉及汽車制造、機(jī)械工程、航空航天、軍事國(guó)防、醫(yī)學(xué)等各個(gè)領(lǐng)域，涉及的產(chǎn)品由簡(jiǎn)單的照相機(jī)快門到龐大的工程機(jī)械11。虛擬樣機(jī)技術(shù)使高效率、高質(zhì)量的設(shè)計(jì)生產(chǎn)成為可能。我國(guó)虛擬樣機(jī)技術(shù)也已經(jīng)廣泛的應(yīng)用到了機(jī)械工程、汽車制造、航空航天、軍事國(guó)防等各個(gè)領(lǐng)域。目前，集建模、求解、可視化技術(shù)于一體的虛擬樣機(jī)軟件ADAMS已經(jīng)得到廣泛使用12。在汽車領(lǐng)域，將虛擬樣機(jī)技術(shù)應(yīng)用于車輛這樣復(fù)雜產(chǎn)品的研發(fā)中，它利用軟件建立車輛的三維實(shí)體模型和力學(xué)模型.分析和評(píng)估系統(tǒng)的性能，產(chǎn)生的車輛虛擬樣機(jī)，可真實(shí)地仿真運(yùn)動(dòng)過程，為樣車的設(shè)計(jì)制造提供重要的參數(shù)依據(jù)

22、。虛擬樣機(jī)技術(shù)是當(dāng)前車輛設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域的一門新技術(shù)，涉及多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)、計(jì)算方法與軟件工程等學(xué)科。ADAMS/CAR集成了MDI、Audi、BMW、Renault和Volvo等公司在汽車設(shè)計(jì)、開發(fā)等方面的經(jīng)驗(yàn)，是一個(gè)整車設(shè)計(jì)軟件包13。利用ADAMS/CAR，工程師可以快速的建造高精度的整車虛擬樣機(jī)（包括車身、懸架、傳動(dòng)系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、制動(dòng)系統(tǒng)等）并進(jìn)行系統(tǒng)仿真，并輸出標(biāo)志操縱穩(wěn)定性、制動(dòng)性、乘坐舒適性和安全性的特征參數(shù)，從而減少對(duì)物理樣機(jī)的依賴，而仿真時(shí)間只是物理樣機(jī)試驗(yàn)的幾分之一14。如圖1所示，即為利用ADAMS/Car所建立的一個(gè)整車虛擬樣機(jī)。圖1ADAMS/CAR整車虛擬樣機(jī)在

23、有的情況下，我們不需要分析整車性能，而是分析其部分裝配，例如前懸架、后懸架或者傳動(dòng)系統(tǒng)等的特性，鑒于整車系統(tǒng)建立比較麻煩，且有時(shí)候沒有必要，這種情況下只需利用ADAMS/Car建立其部分裝配。如圖2即為利用ADAMS/Car所建立的一個(gè)前懸架虛擬樣機(jī)ADAMS/Car采用的用戶化界面是根據(jù)汽車設(shè)計(jì)師的習(xí)慣而專門設(shè)計(jì)的。設(shè)計(jì)師不必經(jīng)過任何專業(yè)培訓(xùn)，就可以應(yīng)用該軟件開展卓有成效的開發(fā)工作，ADAMS/Car中包括整車動(dòng)力學(xué)軟件包(Vehicle圖2ADAMS/CAR前懸架虛擬樣機(jī)Dynamics),懸架設(shè)計(jì)軟件包(SuspensionDesign)以及概念化懸架設(shè)計(jì)模塊(CSM)15。其仿真工況包

24、括：方向盤階躍、斜坡和脈沖輸入、蛇行穿越試驗(yàn)、漂移試驗(yàn)、加速試驗(yàn)、制動(dòng)試驗(yàn)和穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向試驗(yàn)，同時(shí)設(shè)定試驗(yàn)過程中的節(jié)氣門開度、變速器檔位等。5.總結(jié)基于ADAMS的虛擬樣機(jī)技術(shù)，在提高產(chǎn)品質(zhì)量、縮短研發(fā)周期、降低成本、增強(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力方面正發(fā)揮著越來越重要的作用。在我國(guó)，虛擬樣機(jī)技術(shù)己引起越來越多的單位、科研機(jī)構(gòu)、公司企業(yè)的重視，通過深入研究虛擬樣機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)，必將進(jìn)一步促進(jìn)這一新興技術(shù)的推廣和應(yīng)用。本文針對(duì)基于ADAMS的虛擬樣機(jī)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用現(xiàn)狀，做了如下幾個(gè)方面的內(nèi)容：1) 對(duì)虛擬樣機(jī)技術(shù)的發(fā)展歷程和發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了詳細(xì)地介紹，闡述了虛擬樣機(jī)技術(shù)相對(duì)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)模式的優(yōu)勢(shì)。2) 在介紹ADAMS軟

25、件的基礎(chǔ)之上，把基于ADAMS軟件設(shè)計(jì)產(chǎn)品的方法分為建模、驗(yàn)證模型、完善模型、迭代、優(yōu)化和完成仿真六個(gè)步驟，并分別做了具體闡述。3) 利用汽車專業(yè)應(yīng)用比較多的ADAMS/CAR模塊，建立了汽車前懸架模型和整車模型。虛擬樣機(jī)技術(shù)作為新興的新產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)方法，可以大大簡(jiǎn)化復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)。而且可以縮短新產(chǎn)品的開發(fā)周期，提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量，降低研發(fā)成本。隨著我國(guó)裝備制造業(yè)水平的提高，各種大型復(fù)雜聯(lián)合機(jī)械需求的增加，機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)研發(fā)的步伐的加快，基于ADAMS虛擬樣機(jī)技術(shù)將在機(jī)械設(shè)備研發(fā)中扮演越來越重要的角色。6.參考文獻(xiàn)1 王侃，楊秀梅.虛擬樣機(jī)技術(shù)綜述J.新技術(shù)新工藝,2008,03:29-33+1.2 張洪國(guó).虛擬樣機(jī)綜述J.機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新,2008,05:129-130.3 陳曦.復(fù)雜產(chǎn)品虛擬樣機(jī)技術(shù)及其應(yīng)用研究D.南京理工大學(xué),2005.4 朱浩,劉少軍,黃中華,饒大可,李龍.ADAMS/rail虛擬樣機(jī)技術(shù)在車輛系統(tǒng)建模及仿真分析中的應(yīng)用J.交通與計(jì)算機(jī),2003,05:81-84.張建輝.基于ADAMS的汽車操縱穩(wěn)定性研究D.長(zhǎng)安大學(xué),2008.周鑫.基于Adams與Matlab的汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的聯(lián)合仿真D.武漢理工大學(xué),2009