基于虚拟样机的汽车平顺性仿真分析.pdf

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技术纵横
轻型汽车技术2011(7/8)总263/264
基于拟样机的汽车平顺性仿真分析
李忠欣
(上海汽车商用车技术中心)
摘要
本文根据某公司提供的某车型的相关数据,在多体动力学仿真软件 ADAMS/Car中
对该车型进行建模并仿真。随后根据ISO2631-1:1997()对汽车行驶平顺性的评价标准,
采用总加权加速度均方根、悬架动行程与轮胎动载荷三个指标对该车进行评价。最后对
该车型进行试验验证。
关键词:汽车平顺性仿真分析
整车主要参数见表1。
1前言
表1部分整车参数表
行驶平顺性是汽车的一个重要的性能指标,它
整车参数
数值
主要是由于路面的不平度和发动机、传动系统及车
整车整备质量
116.3/1583kg
轮等旋转部件的激励所产生的振动和冲击所引起
距
2610nm
前轮距
1470m
的。平顺性差不仅会降低汽车的寿命和可靠性,影响
后轮距
147()mm
驾驶员和乘客的舒适性和身体健康、后备箱行李的
前轴载荷
705/81kg
完整性,而且也会对汽车的燃油经济性和效率造成
后轴载荷
458/773kg
影响。由于汽车是一个由许多子系统组成的非常复
主销内倾角
杂的非线性系统I,如何建立一个能更全面描述
主销后倾角
5.26°
汽车动态特性的模型,是进行平顺性仿真研究的关
前轮/后轮前朿角
0.29/-0).08°
键。仿真模型是平顺性试验的延伸,是找出汽车所存
前轮/后轮外倾角
0.1/-0.2°
在问题后进一步研究汽车行驶平顺性的有效途径。
将在 ADAMS/Car中创建的各个子系统通过通
2整车特征参数的获取及
讯器 communications进行相互装配,图1为整车装
配模型图。
整车装醺
汽车模型的参数精度是影响后续分析精度的主
要因素,所以在模型的创建过程中要尽可能使参数
最大程度地接近实际值。整车的特征参数包括运动
学参数质量参数、力学特性参数。获取模型的参数
方法有:试验法、计算法、CAD建模法、图纸査阅法
CAD建模法等。根据某公司提供的某车型的相关数
图1整车装配模型
据,在多体动力学软件 ADAMS/Car中对该车的前麦
本文在建模时考虑到了车身内驾驶员、乘客以
弗逊悬架、车身、制动系统、后双天梯连杆悬架、轮及行李箱的质量分布对平顺性的影响,分别用刚体
胎转向系统和发动机等7个子系统模型进行装配。来代表车内的驾驶员、乘客以及行李箱的质量,这
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样就能体现质量分布对平顺性的影响,也更切近现
实
3汽车行驶平顺性的评价方法
对平顺性的评价,传统的方法就是参考
IS02631-1:1997(E)里面的评价方法进行评价。根据
汽车行驶平顺性的相关理论可知,在汽车悬架系统
设计中,悬架的动行程和车轮动载荷直接影响汽车
4驾驶员座椅处纵向加速廢功率谱曲线
的行驶平顺性能和行驶安全性能,同时悬架的动行
表2不同載荷下驾驶员座椅处加权加速度均方根值
程和车轮动载荷这两个指标又受到悬架弹簧刚度和
2轴加权加「Y轴加权加」X轴加权加
减振器阻尼的影响,因此,也要加以约束。本文参考
车身载袺」速度均方粮速度均方根速度均方根总加权加速
值
度均方根值
H.P.威鲁迈特的方法,以不舒适参数(以
(m/s2)
IS02631-1:1997(F)作为评价标准)悬架动行程参数
空载
0226010150,06902934
坐一个乘客0.2351
0.09760
0.2992
SwSm)、轮胎动载荷参数(DTm)这三个标准来「坐二个乘客o2310045002402917
轮与路面的动载荷的影响主要体现在汽车的操级意く(3
对平顺性进行评价,其中悬架动行程参数体现了悬「坐三个乗客
0.105
0.0987
0.3058
架撞击限位块的概率,是平顺性评价的附加指标,车
坐四个乘
0.0967
0.096
0.2901
0.212
0.0887
0.097
0.2807
定性上,为了在平顺性分析的同时兼顾操纵稳定性,加速度功率谱曲线,其中红线代表满载,蓝线代表
车轮与路面的动载荷参数也作为平顺性评价的附加空载。表2为不同载荷下驾驶员座椅处各个轴向的
指标。
加权加速度均方根值。
4在 ADAMS/Car中进行平顺性仿真
根据文献可知,驾驶员座椅垂直轴向的频率加
权函数最敏感的频率范围为4Hz~12.5Hz,驾驶员座
根据国标CB/T4970-1996《汽车行驶平顺性随椅水平轴向的频率加权函数最敏感频率范围为
机输入行驶试验方法》的要求,以本文所建立的B0.5~2Hz,故在垂直方向加速度功率谱密度曲线的峰
级路面为随机输人路面,在满载的情况下以常速值应该避开4~12.5Hz这个敏感范围,在水平方向加
70km/h)进行平顺性仿真试验。图2、图3、图4分速度功率谱的峰值密度曲线峰值应该避开0.5~2IHz
别是满载和空载下驾驶员座椅处垂向、横向、纵向的这个敏感范围。通过图2、图3、图4可知,满载和空
载时驾驶员座椅处三个轴向的加速度功率的峰值
均避开了各自的敏感范围。以ISO2631-1:1997E)
Fan
中总加权加速度均方根值作为评价标准,对不同载
荷下驾驶员座椅处振动情况进行评价,由表2知,
不同载荷下驾驶员座椅处的总加权加速度均方根
值均小于0.315,故该车型在不同载荷下均满足平
顺性要求。
图2驾驶员座椅处垂向加速度功率谱曲线
图5、图6分别为满载和空载时前后悬架动行
程时间历程曲线,其中红线代表空载,蓝线代表满
载。前后悬架的静挠度跟车体的前后偏频有如下的
关系式间
0.498
由式1得
图3驾驶员座椅处横向加速度功率谱曲线