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+
+
+
+
基于 !"!#$软件的汽车平顺性仿真
分析
定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析
隗寒冰 邓楚南 何文波 %武汉理工大学汽车学院,武汉 &’(()( *
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G 利用 !"!#$建立整车模型
整车参数如
表
关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf
G所示,定位参数在三坐标仪上获得;车身由
一般样条曲面简化表示,只需输入该车型迎风面积,系统即可
自动计算空气阻力。
表 G 整车参数
GH G 建立前悬架模型 I G J
该车型前悬架采用麦弗逊悬架结构,由下摆臂、转向节总
成(包括减振器下体、轮毂轴、制动底板等)、转向横拉杆、减振器
上体、转向器齿条、车轮总成、车身共 ) 个刚体组成。减振器上体
用万向节铰与车身相连,转向节总成与减振器上体用圆柱铰约
束,相对减振器上半部分可以进行轴向移动和转动;下摆臂一
端通过转动铰与车身相连(其中一个为虚约束),可相对车身上
下摆动,另一端通过球铰与转向节总成相接;转向横拉杆一端
通过球铰与转向节总成相连,另一端通过万向节铰与转向齿条
相连;转向齿条通过移动铰与车身相连,可相对车身左右移动;
车轮总成和转向节总成通过转动铰链相连。图 G 所示为在
!"!#$ K 9/?中建立的 G K L 麦弗逊前悬架模型。
GH L 建立轮胎模型 I ’ J
!"!#$ K 9/? 提供了四种用于动力学仿真计算的轮胎模
型。即默认的 M3/F/模型,,!模型、$N3A:=?@模型、"6OMD模型,
此外还可由用户自定义模型。本文进行的动力学仿真分析采用
了 ,!模型,轮胎特性参数文件由厂商提供。
图 G 前悬架模型
GH ’ 建立路面模型
!"!#$ K 9/? 提供了多种路面模型,如 P!#Q 模拟坡道、
$-76模拟等波长的正弦路面、$-76 $<66Q模拟波长不断减小
的波形路面、$DR9.!D-9一 76S67用于模拟不规则剖面的随
机路面。此外,!"!#$支持根据路面不平度空间功率谱和车速
来生成满足轮胎仿真模型所要求的路面的方法 ’。根据 8T)(’G
“车辆振动输入—路面不平度表示方法”的规定,路面空间位移
功率谱密度的拟合表达式为U
! % " * V ! % "# * % " $ "# * 1 %
式中U ! % " *—路面空间位移功率谱密度,NL K N 1 GW
"—空间频率,N 1 GW
"#—参考空间频率,"# V (H G N 1 GW
! % "# *—参考空间频率 "#下的路面谱值,单位 NL K N 1 GW
%—频率指数。
对汽车振动系统的输入除了路面不平度,还要考虑车速这
个因素,根据车速 &,将空间频率谱密度 !’ % " *换算为时间频率
谱密度 !’ % ( * 5 由时间频率 ( ) &"* 取频率指数 V L,得路面时间
数值
GX((+4
GG((+4
L&Y(NN
GLZYNN
GL[(NN
GLZZNN
主销内倾角 G&H L
主销后倾角 GH GL
前轮外倾角 (H ’L
前束 GNN
参数
汽车总质量
汽车整备质量
轴距
轮距
空载时质心位置
前轮定位参数
!来稿日期:L((Y 1 ([ 1 GX
【摘要】以多体系统动力学理论为基础,应用机械系统动力学仿真分析软件 !"!#$的 9/?专业模
块来建立某轿车的整车样机模型。分析在 !"!#$ K 9/?中建立整车模型的方法,进行运动学仿真分
析,探索运用 !"!#$来研究车辆行驶平顺性的途径。
关键词U !"!#$ K 9/?W 麦弗逊悬架W 多体动力学
【!"#$%&’$】+,-./ #" 01. 01.#23 #( 4&056#/3 /3",457-* , 8520&,9 :2#0#03:. 4#/.9 #( , 8.1579. 5- 6&590 63
&-5"; !"!#$ K 9/? < =15- :,:.2 :2.-."0- 01. ;.".2,9 %,3 #( 6&59/5"; -&6-3-0.4 ,"/ ,--.4695"; -&6-3-0.4 5"
#2/.2 0# ;.".2,0. ".% 0.4:9,0. (59.< +3 &-5"; !"!#$ K 9 ,2* 01. >5".4,057- ,",93-5- #( 01. 8.1579. 5- 7,225./
#&0 ,"/ 01. 4,5" 5"(9&."7. (,70#2 #( 8.1579. 25/. 7#4(#20 5- #60,5"./<
()* +,%-#. !/!01 2 3&%;0&’45)%#,6 #7#4)6#8,69 :5) $5),%* ,; <7$8",-* -*6&<8’#
文章编号:G((G 1 ’[[) %L((X *() 1 (()Y 1 (L
第 )期 机械设计与制造
L((X年 )月 #/E:30=?B "=@340 \ #/0;C/EA;?= 1 )Y 1
中图分类号:,&X5 DQ’[GH [ 文献标识码:!
频率谱密度为!
!" " # # $ !" " $% # $%% & ’ #%
!" " # # —路面时间位移功率谱密度,单位 &’( )
在某一车速,根据某一等级路面不平度系数 !" " $% # 的取
值,可计算出一定空间频率范围内的 !" " $ #和 !" " # #数据曲线,
将 !" " # #数据曲线输入 *+*,-软件,可计算出路面不平度的时
间信号 " " ( #,将 " " ( # 输入路面生成软件则可以生成这种等级
下的路面文件 %。
.( / 整车各子系统装配
依次在 *+*,- 0 123中的 45&67285 9:;7<53中建立前、后悬
架,轮胎,底盘(用同质量钢球代替),车身,用通信器
(=>&&:?;=28>3)将各子系统连接,建立新的模板文件。将前轮定位
参数设成参数变量(6232&5853 @23;2A75)、悬架各设计点用 B23<
6>;?8生成,便于参数化设计。最终生成的整车模型如图 %所示。
图 % 整车模型
% 求解器求解
*+*,- 0 123提供了直线加、减速,方向盘脉冲输入转向、
持续半径转向、数据驱动等多种形式的虚拟仿真试验,用户只需
输入相关试验条件,如道路文件,车速等即可得到仿真结果。
仿真试验条件:
车速:CDE& 0 B
路面模型:9级路面直线加速行驶。
图 F 为底盘垂直方向振动加速度随时间变化曲线
图 F 底盘垂直振动加速度曲线
F 仿真结果分析
F( . 评价平顺性的指标A%B
G-H%IF. 0 .给出了平顺性评价的近似方法! 用垂直方向的
总加权值 !)*来评价车辆的平顺性+
!)* , -. J % /% ’ /- 01 " . #
-.—G-H%IF. 0 . 给的 .&;?“疲劳一功效降低界限”垂直方向
/ K CL’加速度允许值,-. $ %( C& 0 )%M
/2—.D&;?,即 D( .INBM
/01—允许的“疲劳一功效降低界限”暴露时间。
在一定 !)* 下, /31 , /01 0 .DO 由图 / 可以看出:当 !)*
PD( F.Q& 0 )%时保持舒适, !)* $ D( F.Q K D( IF & 0 )%时稍有不
适,!* $ D( IF K .( %Q & 0 )% 时相当不适,!)* 4 .( %Q & 0 )%时非
常不适。
图 / 垂直方向 !)*与 41+值的近似关系
F( % 评价该车型平顺性指标
对于路面激励下的随机振动!
!)* $ 7;&
5PY
.:5
5
6 , .
76- %
将图 F 所得曲线在 *+*,- 0 123的后处理器中转化为二进
制文件,经数学计算后求得:
!)* $ D( ///C & 0 )%,41+ $ %( I/NB
由以上分析,该型车在 9级路面条件下行驶时稍有不适。
F( F 车辆平顺性影响指标
F( F( . 车速对平顺性的影响
分别将初始车速设为 %D、/D、ID、.DDE& 0 B,重复上述试验,
得到的加速度曲线。
车速对车辆平顺性有较大影响,车速 %DE& 0 B, !)* ,
D( FQ./& 0 )%O 车速 .DDE& 0 B,!)* , D( I/FC& 0 )%O 此时人体会感觉
很不适应,说明该款车高速状态下的平顺性不佳。
F( F( % 前悬架弹簧刚度对平顺性的影响
分别将前悬架弹簧刚度放大 .、%倍,缩小 .、%倍,车速保持
在 .DDE& 0 B,得到的 !)*随车速变化曲线,和随弹簧刚度变化曲
线图略。
弹簧刚度对加速度均方根值影响也较为敏感。在实际设计
过程中,在兼顾弹簧刚度对汽车操纵稳定性和悬架运动干涉的
影响等前提下,适当降低弹簧刚度可以减小 !)*,改善车辆的平
顺性。
/ 结论
与基于 *+*,- 0 R;5S 进行整车动力学仿真相比较,在
*+*,- 0 123里有能快速建立整车样机的模板,更有详尽的后处
理输出,为汽车工程师提供了方便的平台。本文探讨了
*+*,- 0 123在建立整车模型的方法,并进行了直线加速行驶条
件下的仿真,分析了对平顺性的影响因素8为整车设计开发提供
了较为详尽的参考。因篇幅限制,作者将另文阐述前轮定位参
数、阻尼器阻尼值对平顺性的影响,以及在 *+*,- 0 G?);TB8中对
仿真结果进行优化。
参考文献
.( 邓楚南主编 ( 轿车构造 ( 北京:人民交通出版社,.UUU(
% 清华大学,余志生主编 ( 汽车理论(第 % 版)( 北京:机械工业出版社,
.UUU( Q(
V NI V 隗寒冰等:基于 *+*,-软件的汽车平顺性仿真分析 第 N期