基于AdamsCar环境下的FullVehicleWord格式.docx

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汽车是由动力驱动，具有4个或4个以上车轮的非轨道承载的车辆，主要用于：

载运人员和（或）货物；

牵引载运人员和（或）货物的车辆以及其他特殊用途。

从1885年卡尔本茨制造出第一辆现代三轮汽车起，汽车行业得到快速发展，到目前被应用在各行各业。

目前汽车主要分为乘用车和商务车。

乘用车是在设计和技术特性上主要用于载运乘客及其随身行李和（或）临时物品，包括驾驶员座位在内，乘用车最多不超过9个座位的汽车。

乘用车分为以下11种车型。

主要有：

普通乘用车、活顶乘用车、高级乘用车、小型乘用车、敞篷车、舱背乘用车、旅行车、多用途乘用车、短头乘用车、越野乘用车、专用乘用车。

商用车是在设计和技术特性上用于运送人员和货物，并且可以牵引挂车，但乘用车不包括在内。

客车、半挂牵引车、货车。

汽车主要有发动机、底盘、车身和电器设备四大部分组成【1】，汽车一般由发动机、底盘、车身和电气设备等四个基本部分组成。

但是，汽车发动机由机体、曲柄连杆机构、配气机构、冷却系、润滑系、燃料系和点火系（柴油机没有点火系）等组成。

汽车的底盘由传动系、行驶系、转向系和制动系。

不同的车型，车身的外观和制造工艺各不相同。

汽车电气设备主要由蓄电池、发电机、调节器、起动机、点火系、仪表、照明装置、音响装置、雨刷器等组成。

大大小小包含三万多个零件【2】。

1.2虚拟仿真的意义

在汽车的设计过程中，如果对于三万多个零件都逐一设计和试验生产制造，以及匹配优化的话，工作量巨大，历时长，还有出于对成本经济性、便捷性等的考虑，不可能对每一个零件或者部件都先加工制造出来，然后进行实际试验，还有一些需要加工制造出来在试验台进行试验的特别重要的零部件，试验是否安全，都需要事先有一个模拟的过程，及虚拟模拟过程。

随着科技的发展，计算机的普遍应用，现在，各个行业都在CAD、CAM、CAE、CFD等计算机辅助计算来指导生产实践，本文就是利用虚拟样机技术，Adams/Car环境下的Full-VehicleAssembly的虚拟仿真【3】。

1.3Adams/Car的介绍

Adams即机械系统动力学自动分析（AutomaticDynamicAnalysisofMechanicalSystems），该软件是美国机械动力公司（MechanicalDynamicsInc.）开发的虚拟样机分析软件。

ADAMS软件使用交互式图形环境和零件库、约束库、力库，创建完全参数化的机械系统几何模型，建立系统动力学方程，对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析，输出位移、速度、加速度和反作用力曲线。

可用于预测机械系统的性能、运动范围、碰撞检测、峰值载荷以及计算有限元的输入载荷。

其开放性的程序结构和多种接口，可以成为特殊行业用户进行特殊类型虚拟样机分析的二次开发工具平台。

ADAMS软件由基本模块、扩展模块、接口模块、专业领域模块及工具箱5类模块组成。

用户不仅可以采用通用模块对一般的机械系统进行仿真，而且可以采用专用模块针对特定工业应用领域的问题进行快速有效的建模与仿真分析。

Adams/Car就是在其理念上衍生出来的。

Adams/Car技术团队可以快速建立和测试整车和子系统的功能化虚拟样车。

这可以帮助在车辆研发过程中节省时间、降低费用和风险，提升新车设计的品质。

通过Adams/Car的仿真环境，汽车工程师们可以在虚拟环境中对于不同的路面、不同的实际条件反复测试他们的设计，从而得到满意的结果。

Adams/Car包含许多的功能模块用于多学科仿真。

Adams/Car环境下的模块主要包括DoubleWishboneSuspension、MacphersonSuspension、Multi-linkSuspension、Disk-brakeSystem、RackandPinionSteeringSystem、RigidChassis、Tiresystem等，以及他们组成的整车系统【3-4】。

2.建模与仿真分析

2.1建立模型

Adams/Car可以利用模型库里的模型导入实体模型来仿真，具体步骤如图（2-1—2-3）所示，最终点击ok就可创建出新的模型。

图2-1打开Adams/Car

图2-2选择新建Full-VehicleAssembly

图2-3定义Full-VehicleAssembly

2.2导入模型

对于仿真模型的构建，已经完成，只需导入就可以如图（2-4—2-6）所示：

图2-4选择打开Assembly

图2-5从private中选择模型自己建好的模型

图2-6Full-VehicleAssembly模型

2.3仿真分析

模型建立完成以后，我们可以做出多种仿真分析，例如：

Open-LoopSteeringEvents、CorneringEvents、Quasi-StaticManeuvers等,本文主要选择Full-VehicleAssembly的Open-LoopSteeringEvents中的SingleLaneChange进行仿真分析。

首先，进行参数设置：

图2-7建立仿真分析方法

图2-8参数设置界面

上述图（2-8）所示的含义是：

汽车模型以初始速度为60km/h直线行驶，整个过程10s，分100步进行。

在3s时给转向盘一个900的转动。

其次，点击ok，软件自动进入仿真计算，等待结果。

图2-9仿真完成提示框

出现上述消息框，表示仿真计算完成。

最后，进入Adams/Car后处理模块，进行数据分析。

图2-10仿真某一时态车的状态

调出仿真过程的部分曲线，如图（2-11）所示（红色实线表示侧倾角与时间的关系，蓝色虚线表示侧向加速度与时间的关系）：

图2-11车身侧倾角与侧向加速度曲线

通常情况下，我们需要某两个参数的关系，例如侧倾角和侧向加速度的关系、方向盘转角和横拉杆之间的关系等。

本文中我们建立一个侧倾角和侧向加速度的关系如下：

图2-12侧倾角和侧向加速度的关系曲线

我们可以根据图形的给出的关系，分析设计的优劣性，减少试验成本，更快更准确开发出新的车型。

3.小结

本文主要分析了汽车结构的复杂性，致使汽车在设计过程中历时长，成本高，以及试验过程中安全性不高，迎合科学技术的发展和当前计算机辅助设计的趋势，提出了虚拟样机虚拟仿真的策略，来指导汽车的设计，并利用Adams/Car对Full-VehicleAssembly的Open-LoopSteeringEvents中的SingleLaneChange进行仿真分析，得出结果。

虽然对于给定的参数不具有实际的意义，但是可以利用这种方法，来为以后的设计增加可信度。

参考文献：

[1]陈家瑞.汽车构造[M].人民交通出版社，2005

[2]王望予.汽车设计[M].机械工业出版社，2011.

[3]石博强等.ADAMS基础与工程范例教程.中国铁道出版社，2007.

[4]RobertL.NortonAdamsTutorialKitforMechanicalEngineeringCourses