基于ADAMS的汽车操纵稳定性仿真试验分析.pdf

ww. Ucla Lu.cou
测。试验?测试
Automobile Test
基于 ADAMS的汽车操纵稳定性仿真试验分析
孙经瑞张翼孙涛李俊青
(中北大学机电工程学院,山西太原030051)
摘要:本文应用 ADAMS/Car软件建立了汽车的操纵动力学多体仿真模型,并对整车模型进行了仿真
分析,分析了汽车在转向盘转角阶跃输入及转向盘角脉冲输入时的转向特性。通过对不同车速下的仿真
计算,得出汽车转向特性在不通车速下的不同表现,为汽车操纵稳定性问题的设计硏究提供了参考依据
关键词: ADAMS/Car;仿真分析;操纵稳定性
和沃尔沃等公司合作开发的轿车专用分析软件包,集成
引言
了他们在汽车设计、开发方面的专家经验,在
汽车的操纵稳定性是指在驾驶者不感到过分紧张、 ADAMS/Car中融合了轮胎模块、解算器模块和后处理
疲劳的条件下,汽车能逆循驾驶者通过转向系及转向车模块。它能建造子系统的虚拟模型,并进行仿真分析,
轮给定的方向行驶,且当遭遇外界干扰时,汽车能抵抗输出表示操纵稳定性、制动性、乘坐舒适性和安全性的
干扰而保持稳定行驶的能力。
性能参数
汽车操纵稳定性作为汽车动力学的一个重要分支,2、整车模型的建立
对汽车驾驶起着非常重要的作用。在汽车的设计研发过
程中,对操纵稳定性能的评价主要采用实车试验评价方
在 ADAMS/CAR里,一个完整的整车模型至少包
法,这就需要对实车进行反复多次试验。本文通过采用括前后悬架、前后车轮、转向和车身子系统。
ADAMS软件建立操纵稳定性试验对汽车进行虚拟性能 ADAMS/CAR中采用的是自下而上的建模顺序。整车
测试,不仅能减少研发周期、降低研发成本,还能够为模型的建模过程如图1所示。 ADAMS/CAR中整车模
我国汽车操纵稳定性评价指标进一步的完善提供参考和型如图2所示?
依据,同时也能为后续实车试验的研究提供指导山.
1、 ADAMS软件概述
ADAMS Automatic Dynamic Analysis of
的是
后车
Mechanical System)是美国MDI公司生产的机槭系统
动力学仿真分析软件,它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
图1整车模型的建模过程
型,它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、加速度和反作用力等曲线,
ADAMS软件的仿真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
等。它为用户提供了强大的建模、仿真和分析功能
ADAMS/Car是前MDI公司与奥迪、宝马、雷诺、
图2 ADAMS中的整车模型
ww.XUCLLLU.com
试验·测试
Automobile Test
3、汽车操纵稳定性仿真明
3.1转向盘角脉冲仿真试验
转向盘角脉冲试验是一种描述车辆侧向瞬态频域
开环试验的方法,用它来确定汽车的频率特性。在一组
固定车速下给转向盘一个角脉冲输入,通过对汽车的横
摆角速度的对比来确定汽车的频率特性。给匀速行驶的
汽车一个转向盘角脉冲输入,如下图3所示,通过
ADAMS Car软件仿真分析得出汽车横摆角速度曲线。
图5转向盘角阶跃输入
再通过富氏变换,就可以确定了汽车频率特性
汽车横摆角速度的瞬态响应曲线如下图6所示。
图6不同速度下的汽车横摆角遠度态响应
汽车的侧向加速度的响应曲线为如图7所示。
图3转向盘角脉冲输入
下图4是经过仿真得出的汽车横摆角速度响应曲线。
图7不同速度下的汽车侧向加速度瞬态响应
在以上图6和图7中,曲线1,2,34,5分别表示汽车
在车速20,40,60,80,100kmh下的横摆角速度瞬态响应
图4不同车速下的摆角速度
和侧向加速度瞬态响应。由图6可以看出,在汽车车速
在图4中的这组仿真曲线分别表示在车速为为20km/h时,汽车的横摆角速度在较短的时间内能达
20,40,60,80,100kmh匀速时所得到的转向盘角脉冲响到稳态值;在速度100kmh时,汽车的横摆角速度值
应。经过对图4的分析可以得出,当汽车的车速增加时,达到最大;随着车速的提高,横摆角速度瞬态响应的反
汽车横摆角速度的幅值是逐渐增大的。
应时间越来越小,稳定性因数变化较小,而其他的因数
3.2转向盘角阶跃仿真试验
变化较大。通过以上分析,此车具有不足转向性能,稳
通过汽车转向盘角阶跃仿真试验可获得汽车的时定性因数K为:
域过渡特性,有方向盘转角、横摆角速度和侧向加速度
给汽车一个转向盘角阶跃输入,如下图5所示,汽
K=%丿汽车的特征车速为:=Vk
车的动态特性主要由汽车横摆角速度瞬态响应和汽车
给汽车一个角阶跃输入后,横摆加速度瞬态响应公
侧向加速度瞬态响应来度量。
式为:
比段?试2011年第5?