基于ADAMS的汽车操纵稳定性仿真分析.pdf

基于 ADAMS的汽车操纵職定性伤真分
口尹汉琪口黄秀玲口唐亚丽□沈黎明
上海大学机电工程与自动化学院上海200072
摘要:车辆操纵稳定性是影响汽车行驶安全的一个重要因素。以多体动力学的相关理论为研究基础,应用MSC.
ADAMS仿真软件,以凯越型轿车为原型车,通过使用 ADAMS/CAR模块建立包括前、后悬架系统、制动系统、动力系统等
在内的7个子系统模型,最后组建成整车动力学模型。按照国家相关规定选行相应的试验,对凯越HRⅣ的操纵稳定性进
行相关评价与分析
关键词: ADAMS/CAR动力学仿真操纵稳定性影响分析
中图分类号:TH113.2;TP391.9
文献标识码:A
文章编号:1000~-4998(2015)02-0017-04
随着世界各地经的不断发展与汽车技术的不断
表1实验室凯越HRV型主要特征参数
改普汽车的数放越来越多,烦繁发生的交通事故,使项日参数项日
道路交通安全成为公众关注的焦点。安全性间题成为
整车质量kg
1255满载质量kg
1450
摆在汽车专家面前的重要问是题,而对汽车行驶安全影
轴距/mm
2600「长x宽x高m4308x1725x1454
响最大的因素是汽车的操纵稳定性
前悬架弹簧
后悬架弹簧刚
本文将凯越HRV型轿车作为参考对象,采用虚拟
12.5
12.5
度/(N
度/(N·mm
样机技术,利用机被系统仿真软件 ADAMS中的CAR前轮距mm
1415?后轮距/mm
1422
模块建立整车仿真模型,目的是探究该款轿车整车的
前轮前束/()+0.1t0.2‖前轮外倾角/(°)
0.5+0.9
操纵稳定性,以给实际生产设计提供借鉴、从而缩短汽主销内第)1主销后倾角
30.5
车的研发周期?
后轮前束/()-0.1t0.3‖后轮外倾角(°)
0.8±0.5
1整车模型的建立
实践中如果采用实车进行测试,则具有很大的危险性
因此,可以采用虚拟样机对轿车进行仿真蛇行试验。
实验室所采用的凯越HR的主要特征参数见表
根据国家标准GB/T6323.1-19944』的试验方法,
用 ADAMS/CAR从上到下建模,建模顺序为模板→蛇行试验仿真需要进行标桩设置,对于中小型汽车L=
子系统→总成。由于整车系统比较复杂,在 ADAMS/30m。仿真时让汽车以65kmh的车速匀速直线行驶
CAR中建立仿真模型时,可以将车辆分成几个子系然后蛇行通过试验路段,汽车在行驶时不能碰到标桩
统,先建立各个子系统模型,再建立各个子系统间的通汽车行驶轨迹如图2虚线所示,整车处于满载状态。
信端门命令,最后装配成整车仿真模型,如图1所示。
图3~图6分别是当车速为50km/h、65km/h及
主要结构为:前悬架采用麦弗逊式独立悬架,齿70kmh时方向盘转角、側向加速度、横摆角速度、车
轮齿条式转机构,后悬架采用多连杆式独立后悬架
身側倾角随时间变化的响应曲线。
制动系简化为一制动力矩发生器,采用了 ADAMS
由以上曲线图可知,在车速相对较低的情况下,汽
CAR数据库中内置发动机模块,225/45R18的轮胎。
车貝有较好躱避障碍物的性能。着车速的提高,汽车
2整车操纵稳定性试验仿真与分析
的横摆角速度、侧向加速度、车身侧倾角等响应时间比
低速时要岄显短很多,同时,响应时间最然缩短了,但
目前,各国采用的整车操纵稳定性试验评价方法是各参数的峰值明显变大,车辆回避障碍物的性能有
较多,本文主要通过已建好的整车模型进行蛇形试验、所降低
转向盘角阶跃输入、转向盘角脉冲
汽车行驶轨迹
输入、稳态回转特性的试验研究。
2.1蛇形试验仿真
蛇行试验是一种典型的行驶工
况性能试验,它可以评价汽车的随
5xL有效标桩区
动性、收敛性、方向操纵稳定性等。
▲图1车身模型图
▲图2蛇行试验轨迹曲线
收稿日期:2014年8月
ANラ机械制造53卷第606期
2015/2
y Xhahawss elwczieseas
买
m一做
-500
. TACK
Iple t
15
时间/s
时间/s
▲图3不同车速时方向盘转角随时间的变化曲线
▲图5不同车速时横摆角速度随时间的变化曲线
1.5
Aiv-50nuiien.4r
1.5
-I4\K Y chasis accelerations lateral
ASKI Y 70: ss
0.5
0
图-0.5
?-1.0
时间/s
时间/s
▲图4不同车速时侧向加速度随时间的变化曲线
▲图6不同车速时车身侧倾角随时间的变化曲线
2.2方向盘角阶跃输入试验仿真
由图8可看出,当车速为80km/h时,汽车能很快
根据国标GB/r6323.2-945规定的试验方法,首先进入并达到稳态,側向加速度稳态值大约为0.5m
以初始速度为90km/h的车速进行仿真,挡位设为5达到稳态所需的时间较短;随着车速的进一步提高,汽
,初始方向盘转角为0°,方向盘终止转角为60°,仿车达到稳态所需的时间、稳态值均增大,过渡过程稳
真持续时间为20s,在3s时给方向一个阶跃输人定,说明该车的操纵稳定性在时速低于120km/h时表
并之后保持方向盘转角不变,记录仿真过程中的汽车现十分良好。
运动响应。
2.3側倾角仿真
2.2.1方向盘转角仿真
由图9可知,当车速为80km/h时,汽车很快就能
由图7可知,前3s内方向盘转角均无变化,从第达到稳态,车身側倾角稳态值约为1.7°;当车速提高到
3s开始的瞬间,由于给其一个阶跃输入,方向盘转角100kmh时,汽车达到稳态所需要的时间及稳态值均
瞬间由0変化到60°,起阶时间大约是0.2s,并最终稳有所增加,但过渡过程仍十分稳定;随着车速的进一步
定在起初设置的60°转角值,车辆由起初的等速直线提高,当车速达到120km/h时,汽车需要经过较长的
行驶经短暂时间后进人等速圆周行驶,这也说明车速时间才能达到稳态,但过渡过程仍较稳定,说明该车的
对于方向盘转角儿乎没有影响。
汽车操纵稳定性较好。
2.2.2側向加速度仿真
2.2.4横摆角速度仿真
图8是当车速分别为80kmh、100km/h和120
由图10可知,当车速为80km/h时,汽车的横摆
km/h时汽车側向加速度随时间变化的响应曲线图。
角速度很快达到稳态,稳态横摆角速度值大约为12.5
0
-0.2
120km sl
Okul condit nn seasnsseering_whee _angle
0.4
-0.6
10
时间/s
?图7方向盆转角随时间变化曲线
△图8侧向加速度随时间变化曲线
1
机械制造53卷第606期Nラ