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的设计从简单连杆机构到广泛使用的车辆系统。ADAMS软件可以方便地建立参数化实体模型，并应用了多体系统动力学原理进行仿真计算。只要用户输入具体多体系统的模型参数，ADAMS软件就可以根据多体系统动力学原理自动建立动力学方程，并用数值分析的方法求解这个动力学方程。这就给多体系统的计算分析带来了方便，而且ADAMS软件建模仿真的精度和可靠性在现在所有的动力学分析软件中是最好的。所以基于这些优点本课题将采用ADAMS仿真分析软件来对悬架运动学和弹性运动学进行计算机仿真分析ADAMS使用交互图形环境和部件库、约束库、力库用堆积木方式建立三维机械系统参数化模型，并通过对其运动性能的仿真分析和比较来研究虚拟样机可供选择的设计方案[12][13]。
2.1.1 ADAMS一些模块介绍
ADAMS仿真可用于估计机械系统性能运动范围碰撞检测峰值载荷以及计算有限元的载荷输入。它提供了多种可选模块核心软件包包括交互式图形环境ADAMS/View图形用户界面模块： ADAMS/Car是MDI公司与Audi BMWRenault和Volvo等公合作开发的整车设计软件包集成了它们在汽车设计开发等方面的经验利用该模块工程师可以快速建造高精度的整车虚拟样机包括车身悬架传动系统发动机转向机构制动系统等并进行仿真通过高速动画直观地显示在各种试验工况下例如天气道路状况驾驶员经验整车动力学响应并输出标志操纵稳定性制动性乘坐舒适性和安全性的特征参数从而减少对物理样机的依赖而仿真时间只是物理样机试验的几分之一。ADAMS/Car采用的用户化界面是根据汽车设计师的习惯而专门设计的设计师不必经过任何专业培训就可以应用该软件开展卓有成效的开发工作.
ADAMS的核心配置方案是核心仿真软件包，它包括交互式图形用户界面ADAMS／View和仿真核心的求解器ADAMS／Solver等。
ADAMS／View是ADAMS系列产品的交互式图形环境，采用简单的分级方式或建模工作。仿真结果采用强有力的、形象直观的方式描述虚拟样机的动力学性能，并将分析结果进行形象化输出。CAD几何造型可通过IGES接口输入进ADAMS／View,ADAMS／View的输出选项可以是曲线图、着色的或线框式的动画显示及输出到Exchange接口视频显示器或WAVE--FRONT软件接口。
ADAMS／Solver是位于ADAMS产品系列心脏地位的仿真“发动机”。该软件自动
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形成机械系统模型的动力学方程，并提供静力学、运动学和动力学的解算结果。ADAMS／Solver有各种建模和求解选项，以便精确有效地解决各种问题它可以对刚体和弹性体进行仿真研究。为了进行有限元分析和控制系统研究，用户除要求软件输出位移、速度、加速度和力外，还可要求模块输出用户自己定义的数据，可以通过运动副、随机运动、高副接触、用户自定义的子程序等添加不同的约束，还可同时求解运动副之间的作用力和反作用力，或施加单向外力。
ADAMS/Car(轿车模块)赋予工程师精确建立整套虚拟样机的能力，其中包括悬架、传动系、发动机、转向机构、ABS系统以及其它复杂总成。用户可以在各种不同的道路条件下运行ADAMS／Car模型，执行驾驶操作，使车辆在试验跑道上正常行驶，准确模拟汽车的操纵稳定性、乘座舒适性、安全性及其它各项性能。仿真功能还包括牵引性能控制、ABS等控制系统。这为汽车工程师提供了前所未有的仿真能力，世界五大汽车制造公司Audi、BMW、Ford、Renault和Volve形成了一个国际性合作集团，共同开发成功了ADAMS/Car软件。
2.1.2 ADAMS软件的特点
具体地说,ADAMS软件具有如下特点[14][15]：
1.ADAMS具有先进的数值分析技术和强有力的求解器，其动力学数值积分有极强的适应性，积分步长和输出步长无关，用户可以成功地进行高频输出。
2.分析类型包括运动学、静力学、准静力学、动力学分析。其静平衡法包括多种级别积分，因此当一种积分方法失效后，软件就自动开始进行第二次积分。解算器可以处理病态矩阵。
3.具有二维和三维建模能力。
4.具有五十多种联结副、力和运动发生器组成的库。
5.具有组装、分析和动态显示不同模型或同一模型的某一变化过程 6.具有开发式结构，允许用户集成自己的子程序。 7.具有一个强大的函数库，供用户自定义力和运动发生器。
8.有限元载荷的输出接口，ADAMS运动时，刚体和柔体模型的载荷都可直接输出ANSYS、NASTRAN或ABAQUS兼容的格式。
9.表面接触功能可自动检测接触是否发生并作出响应。
10.通过采用全局定位图识别过约束系统，功能更强，精度更高。
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2.2用ADAMS/CAR建模分析要点
ADAMS/Car中包括整车动力学软件包Vehicle Dynamics悬架设计软件包Suspension Design以及概念化悬架设计模块CSM其仿真工况包括方向盘阶跃斜坡和脉冲输入蛇行穿越试验漂移试验加速试验制动试验和稳态转向试验。同时设定试验过程中的节气门开度变速器档位等由于ADAMS/CAR在汽车运动学/动力学仿真方面的优秀性能本文拟采用ADAMS/CAR作为主要的研究工具本文用到的主要是悬架设计软件包的功能在ADAMS/CARTemplate Builder中应用其参数化的建模环境各种现有汽车主要针对轿车的各种元件和丰富的力变量参数等功能建立悬架模块的模型在标准模式下还可以改变尺寸参数元件的属性和车辆参数与其他模块装配并可以安装在虚拟试验台上就可以方便的进行与物理实验台相同的轮跳试验静态加载试验和转向试验并自动得到大部分常用的参数此外还可以应用数学功能和request功能得到许多其它需要的参数用ADAMS/Postprocessor还可以方便的绘制分析结果的曲线在曲线上测量数值以及得到试验过程的动画重现。
ADAMS/CAR中所有的数据都是通过ADAMS/Solver求解器完成的ADAMS/Solver根据在CAR中建立的模型和参数自动生成所有约束方程动力学方程和各种力学关系方程并用数值分析的方法进行求解用户无需编写动力学计算方程及求解过程只需输入具体多体系统的模型参数这样就能把研究更多的集中在研究对象本身上。在ADAMS/Car中可以分析并且察看悬架与转向系组成的虚拟样机，可以轻易调整悬架的组成部件的拓扑结构与特性；可以运行一套标准的悬架与转向系动画显示；可以通过绘制曲线看到悬架特性。对于悬架分析，可以指定以下输入：通过测试台的上下垂直激励使车轮上下垂直跳动，来测量前轮前束角、车轮外倾角、悬架刚度、悬架侧倾刚度、侧面的车轮摆臂长度等其它特性参数；在轮胎接地处施加侧向力和回正力矩，来测量前束角的变化以及轮胎的侧向变形；转动方向盘从一个死点到另一死点，来测量左右车轮的转向角和阿克曼值，即左右车轮转向角的差值。基于分析的结果，然后调整悬架系统的几何特性、弹簧刚度或减振器阻尼系数，重新分析、评价调整后的效果
[16][17]
。
2.2.1 关于悬架测试台
ADAMS/Car在所有的悬架分析中使用悬架测试台。当创建好了一个悬架总成后就
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与悬架测试台安装在一起，测试台输入运动和力给悬架与转向系作为激励，具体包括如下激励：
1.使车轮上下跳动的垂直激励； 2.侧倾力矩或垂直力；
3.在转向盘或转向齿条处输入转向运动； 4.在转向盘或转向齿条处输入力或力矩；
通过悬架系统的车轮跳动、静加载与转向分析，我们可以测试悬架运动学、动力学以及柔性特性。
2.2.2. 悬架分析过程
悬架分析过程见图2-1。
为了进行悬架分析，首先必须创建一个悬架总成，或者打开一个已经存在的悬架总成，其中包含所要的子系统和测试台架。然后，要指定车轮垂直跳动的范围、转向大小、静载荷大小以及计算步次。其次是，执行悬架分析。在这过程中，ADAMS/Car计算38种的悬架特性，比如：前束角、车轮外倾角、轮距变化、轴距变化、轮胎垂直刚度，等等。最后，我们就可以动画显示以上分析，并且绘出这些特性曲线以确定该悬架控制车轮运动的好坏。在执行悬架分析之前，必须设定那些用来计算悬架特性所需要的悬架参数，比如：要计算制动与加速时的前后轮载荷转移必须设定轴距、质心高度、簧载质量。悬架分析必须指定计算步数以及分析类型。
2.2.3 悬架分析的类型
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悬架分析的类型有：车轮跳动分析；侧倾与垂直力分析；转向分析；静载荷分析；外部文件分析。车轮跳动分析可以让我们发现悬架垂直跳动时悬架特性如何改变。总共可以执行以下三种车轮垂直跳动分析：左右车轮平行垂直跳动分析；左右车轮反向垂直跳动分析；单边车轮垂直跳动分析与左右车轮反向垂直跳动分析相比，侧倾与垂直力分析允许车轮的垂直位置自调整，只要能确保各个车轮的垂直载荷的总和保持恒定。
采用ADAMS/CAR软件建立汽车悬架系统虚拟样机模型的目的是为了分析悬架系统的运动学特性，悬架系统模型的建立就是围绕着这个目的，抓住悬架系统各运动机构和约束杆件之间铰接的运动学和动力学特性的本质，将实际物理样机系统作一定程度的抽象和简化，在ADAMS/CAR的view中建立出悬架系统各个杆件之间合理的多体动力学拓扑结构图，将其以数学模型的形式提交给ADAMS/SOVLE进行求解，进而通过功能强大ADAMS/PostProcessor获得所需结果。
CAR模块是ADAMS软件包中的一个专业化模块，主要用于对轿车（包括整车及各个总成）的动态仿真与分析。对于悬架系统来说ADAMS/CAR在仿真结束后，可自动计算出三十多种悬架特性，根据这些常规的悬架特性，用户由可定义出更多的悬架特性，产品设计人员完全可以通过这些特性曲线来对悬架进行综合性能的评价和分析。
应用ADAMS/CAR对悬架系统进行建模的原理相对比较简单，建模原理与实际的系统相一致。考虑到汽车基本上为一纵向对称系统，软件模块已预先对建模过程进行了处理，产品设计人员只需建立左边或右边的1/2悬架模型，另一半将会根据对称性自动生成，当然设计人员也可建立非对称的分析模型。在建立分析总成的模型过程中ADAMS/CAR的建模顺序是自下而上的，所有的分析模型都是建立在子总成基础上，而子总成又是建立在模版的基础上，模版是整个模型中最基本的模块。然而模版又是整个建模过程中最重要的部分，分析总成的绝大部分建模工作都是在模板阶段完成的。
2.3 本章小节
本章简要介绍了建立双横臂独立悬架的理论基础。首先介绍了多系统动力学的发展以及在汽车行业中的应用，并详细介绍了机械系统分析软件ADAMS的特点和优点，最后介绍了建立仿真模型的要点，为下一章打下理论基础。
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