基于計算機虛擬樣機技術的轎車懸架性能研究

所屬分類：電子論文閱讀次時間：2019-10-25 11:35

本文摘要：摘要:采集廣德試車場操縱性與平順性試驗環路的道路載荷譜，利用nCode軟件對道路載荷譜進行編輯與處理，得到隨機短波路、瀝青振動帶等多種不同路面的道路載荷，導入ADAMS中進行懸架動態仿真。因為傳統的基于靜態KC特性分析的系統參數設計不足以滿足復雜工況下

　　摘要:采集廣德試車場操縱性與平順性試驗環路的道路載荷譜，利用nCode軟件對道路載荷譜進行編輯與處理，得到隨機短波路、瀝青振動帶等多種不同路面的道路載荷，導入ADAMS中進行懸架動態仿真。因為傳統的基于靜態K&C特性分析的系統參數設計不足以滿足復雜工況下整車對懸架的性能要求，而動態K&C試驗具有更精確的響應結果，更能反應懸架的實際使用狀態。最終在動態K&C試驗臺進行試驗，對比動態、靜態與臺架試驗的結果，驗證了動態K&C仿真與試驗結果更加接近，具有更精確的仿真結果。所以，對汽車懸架的動態特性研究對工程應用具有一定的幫助作用。

　　關鍵詞:道路載荷譜,動態K&C,靜態K&C,平順性,操縱穩定性

汽車實用技術

　　0引言

　　隨著科技的發展，虛擬樣機技術在工程領域的應用越來越廣泛。它提供了全新的研發模式，確保了更低的研發成本、更短的研發周期和更高的產品質量。虛擬樣機技術的發展使得車輛多體動力學仿真對于汽車開發設計具有重要意義。懸架系統是汽車底盤系統的靈魂，對汽車的平順性、操縱穩定性與行駛安全性等多種使用性能都有很大的影響[1-4]。

　　懸架系統能夠有效地吸收由于路面不平度引起的沖擊載荷，減小路面沖擊及振動的影響，從而有效地提高行駛的平順性。懸架系統應該快速準確地響應駕駛員的指令，使汽車能夠抵抗干擾而保持穩定行駛，保證汽車的操縱穩定性[5-6]。

　　一般來說，懸架開發的研究主要包括2個領域:平順性以及操縱穩定性。前者主要研究汽車行駛振動時，由于彈性元件和阻尼元件的力學特性造成的平順性影響，可稱之為懸架動力學研究;后者主要研究懸架的幾何導向結構以及力和力矩的傳遞特性，即懸架運動學和彈性運動學(Kinematics&Compliance，K&C)特性研究[7-18]。

　　徐中明等人[19]重點研究了不同算法在平順性分析中的差別，結果表明，各種算法計算結果差別不大但各有特點，時域法對峰值系數更加敏感，可用于從人體舒適性角度評價平順性。吉林大學的隋震宇等人[20-23]采用虛擬樣機技術對懸架K&C特性展開了深入研究，與此相關的文獻涉及懸架K&C特性評價、懸架彈性運動學特性的優化設計及其對整車性能影響的分析，對深入研究懸架K&C特性提供了重要的參考。

　　本文采集廣德試車場的道路載荷譜，通過動力學仿真與某企業動態K&C試驗臺進行試驗，對比動態、靜態與臺架試驗的結果，驗證了動態K&C仿真與試驗結果更加接近，具有更精確的仿真結果。所以，對汽車懸架的動態特性研究更具有工程應用價值。

　　1剛柔耦合多體動力學模型

　　在Adams/Car軟件中建立懸架多體動力學模型所需的參數主要包括:各零部件的硬點坐標、各零部件的質量特性參數、彈簧及減振器的力學特性曲線以及各襯套的剛度特性曲線。建模中所用到的硬點坐標以及質量特性參數可以由CATIA軟件對三維數模進行測量得到，彈簧、減振器以及襯套等彈性元件的力學特性曲線可以由試驗測量得到。其中前懸架為麥弗遜懸架，后懸架為四連桿懸架。

　　2路譜采集與處理

　　廣德試車場是目前國內規模最大、設施最完善、試驗道路最齊全、技術標準最先進的綜合性汽車試驗場。本次試驗主要采集廣德試車場操縱性與平順性試驗環路的道路載荷譜，該試驗環路是目前國內最完整的操穩性平順性試驗環路，為提高汽車底盤性能以及整車的操縱穩定性與行駛平順性奠定了設施基礎。

　　在載荷譜道路采集時，所用到的傳感器的類型主要包括:六分力傳感器、三向加速度傳感器、陀螺儀、車輪矢量傳感器、轉向機器人以及GPS傳感器。為研究不同路面載荷對懸架動態K&C特性的影響，需要對采集的道路載荷譜進行分段處理。根據試車場操縱穩定性與平順性試驗環路載荷譜采集規范，同時根據汽車行駛車速，對道路載荷譜進行編輯，刪除過渡路面載荷時域信號，得到各個不同路面的道路載荷譜，為后續研究懸架動態K&C特性奠定基礎。運用同樣的方法編輯其他路道路載荷譜，在這里不進行一一列舉。

　　3懸架動態K&C特性仿真分析

　　將試車場采集到的道路載荷譜利用nCode軟件進行編輯與處理，保存為RPC3格式的文件作為激勵輸入到Adams軟件中，進行懸架的動態K&C特性仿真試驗，從而研究不同路面載荷對懸架K&C特性的影響。

　　4懸架靜態K&C特性仿真分析

　　通過車輪六分力傳感器采集實車在試車場操穩性與平順性試驗環路道路載荷譜，載荷時間歷程反映了實車在試車場路面所受到的實際載荷，可以為試驗車輛室內道路模擬試驗提供全部的載荷信息。通過對輪心六分力信號進行統計分析，可以得到試驗車輛在不同路面行駛時所受到的最大載荷。對多種不同路面輪心垂向力道路載荷譜進行統計分析，得到道路載荷譜的最大值與最小值，用該值作為激勵信號對懸架進行靜態仿真分析。

　　5結束語

　　傳統的懸架K&C試驗只能對懸架進行準靜態的力和力矩的加載，未考慮減振器和各連接點處襯套的作用，然而，在車輛實際行駛過程中，懸架以較快的速度產生運動，靜態K&C試驗不能用于測量懸架系統中與速度相關的各特性參數(例如阻尼特性)。因此，基于懸架動態K&C特性研究懸架性能，掌握懸架性能的測試與評價方法，并建立合理的評價指標，對于自主開發高性能懸架以及提高汽車性能品質尤為重要。

　　本文采集廣德試車場操穩性與平順性試驗道路載荷譜，在nCode軟件中對所采集的道路載荷譜進行編輯處理，得到彎道起伏路、正弦波路等路面的輪心垂向力道路載荷譜，對懸架進行動態K&C特性仿真試驗，分析了試驗車的平順性能與操縱性能。本文實驗驗證了多體動力學模型的準確性，其動態仿真更加接近汽車實際的運動狀態，對于懸架的性能研究具有較大的幫助作用。

　　參考文獻:

　　[1]郭孔輝.汽車操縱動力學[M].長春:吉林科學技術出版社，1991.

　　[2]鄭松林，顧晗，馮金芝，等.柔性體襯套模型對四連桿懸架K&C特性的影響[J].汽車工程，2012，34(8):723-726.

　　[3]許柯.基于懸架K&C特性的整車操縱穩定性優化[D].長沙:湖南大學，2014.

　　[4]馮金芝，劉樂，鄭松林.某轎車懸架系統的載荷仿真分析[J].汽車工程，2012，34(10):913-917.

　　[5]王偉.基于虛擬樣機技術的汽車操縱穩定性研究[D].武漢:武漢理工大學，2011.

　　相關論文范文閱讀：《汽車實用技術》(月刊)創刊于2002年，經國家新聞出版總署正式批準，陜西省科學技術協會主管，陜西省汽車工程學會主辦的國內外公開出版發行的應用技術類月刊，是面向汽車行業工程技術人員、管理干部及科研院所廣大師生專門刊登各類學術論文的高端科技期刊。