某型輕卡行駛平順性仿真分析

某型輕卡行駛平順性仿真分析

0汽車整車模型的建立隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，汽車的平均性越來越受到重視，汽車的使用效率也成為評價汽車性能的重要指標。提高汽車的平均平衡性尤為重要。因為該性能的優(yōu)劣直接影響到汽車其他性能的發(fā)揮和車輛的使用壽命,同時車輛行駛平順性好壞也直接關(guān)系到汽車在市場中的競爭力。由于汽車本身的復雜性,所以如何建立一個準確、簡便的整車模型是進行平順性仿真的關(guān)鍵。文中以某型輕卡為研究對象,運用大型多體系統(tǒng)動力學軟件ADAMS建立整車的剛體平順性仿真模型,并利用ADAM/Car的平順性分析模塊Ride,根據(jù)GB4970-96的規(guī)定,對該模型進行平順性仿真。1整車模型參數(shù)的獲取影響汽車平順性分析精度的一個主要因素是汽車模型的參數(shù)精度,所以在模型建立過程中盡可能使參數(shù)最大程度地接近實際值變得很重要。獲取模型參數(shù)的方法有:試驗法、計算法、CAD建模法、圖紙查閱法等。表1為得到的整車部分基本特征參數(shù)。其中:駕駛室前后均采用橡膠懸置,如圖1、2所示。前支撐為一翻轉(zhuǎn)機構(gòu),駕駛室與翻轉(zhuǎn)軸固定連接,固定在車架上的圓形支架通過其內(nèi)部的橡膠塊與翻轉(zhuǎn)軸連接。固定在車架上的圓形支架通過其內(nèi)部的橡膠塊與三角形支架軸連接,駕駛室與另外一根三角形支架軸連接。2加速度均方根值IS02631:1997(E)標準規(guī)定,當振動波形峰值系數(shù)<9(峰值系數(shù)是加權(quán)加速度時間歷程aw(t)的峰值與加權(quán)加速度均方值aw的比值)時,用基本的評價方法———加權(quán)加速度均方根值來評價振動對人體舒適和健康的影響。根據(jù)測量,各種汽車在正常行駛工況下對這一方法均適用。用基本的評價方法來評價時,先計算各軸向加權(quán)加速度均方根值,具體有兩種計算方法:(1)對記錄的加速度時間歷程a(t),通過相應頻率加權(quán)函數(shù)w(f)的濾波網(wǎng)格得到加權(quán)加速度歷程aw(t),按下式計算加權(quán)加速度均方根值:式中:T為振動的分析時間,一般為120s。頻率加權(quán)函數(shù)w(f)(漸近線)可用下式表示,式中頻率f單位為Hz。其中:wk為椅面垂直軸向Z的頻率加權(quán)函數(shù);wd為椅面水平軸向X、Y的頻率加權(quán)函數(shù)。(2)對記錄的加速度時間歷程a(t)進行頻譜分析得到功率譜密度函數(shù)Ga(f),按下式計算:(3)當同時考慮椅面X、Y、Z這3個軸向振動時,3個軸向的總加權(quán)加速度均方根值按下式計算:加權(quán)加速度均方根值aw與人的主觀感覺之間的關(guān)系如表2所示。3路面輪廓位移功率譜密度幅值的計算隨機路面生成器(Ride-ProfileGeneration)是ADAMS/CarRide提供的一個數(shù)字模型的路面生成工具,該模型是基于Sayers經(jīng)驗模型,綜合了許多不同類型的道路測量參數(shù),可以用于表述實際道路的隨機不平度。模型認為路面輪廓的位移功率譜密度Gd與空間頻率n存在如下函數(shù)關(guān)系:等式右邊由3個部分組成,分別由3個相互獨立的白噪聲所獲得,式中:Ge為白噪聲位移功率譜密度幅值;GS為白噪聲的斜率,即速度功率譜密度幅值,與時間有關(guān);Ga為白噪聲的加速度功率譜密度幅值,與時間的平方有關(guān)。4模型的建立和修改汽車是一個非常復雜的系統(tǒng),要想建立與實際完全相同的樣機模型,既不現(xiàn)實也沒必要,因此,只對分析結(jié)果產(chǎn)生主要影響的部件建立相應的樣機模型,這樣才能在不影響分析精度的前提下,實現(xiàn)快捷有效的建模分析。故在建模時只建立駕駛室、懸架系統(tǒng)、車架、車軸和輪胎這幾個主要部件的模型。具體建模時根據(jù)得到的相關(guān)數(shù)據(jù),對軟件中的模板參數(shù)進行修改,使各設(shè)計參數(shù)達到滿載狀態(tài)。將ADAMS/CAR中創(chuàng)建的各個子系統(tǒng)通過交流器(communicator)進行裝配,得到整車裝配模型,如圖3所示。5加速度響應曲線文中以駕駛員座椅上一點的3個軸向的加權(quán)加速度均方根值作為整車行駛平順性的評價指標。讓被測整車模型分別以車速40km/h、50km/h、60km/h、70km/h、80km/h,在B級路面上勻速行駛,測量振動加速度時域響應。圖4為車速60km/h的加速度響應曲線,圖5為其對應功率譜密度曲線。在圖5中,出現(xiàn)了明顯的峰值,共振頻率在2.1Hz左右。這是由于車身垂向振動的剛體模態(tài)引起的,該頻率的加速度造成了車身的較大振動。另外,由于椅面水平軸向X、Y的頻率加權(quán)函數(shù)wd最敏感頻率范圍為0.5~2Hz,而椅面垂向Z的頻率加權(quán)函數(shù)wk最敏感頻率范圍為4~12.5Hz,故垂向加速度峰值避開了這個敏感范圍,而水平軸向加速度峰值正好在這個范圍內(nèi)。根據(jù)各車速加速度響應曲線,計算加權(quán)加速度均方根值,結(jié)果如表3所示。由表3可以看出,汽車行駛平順性明顯受到汽車行駛速度的影響,隨著仿真車速的增加,加權(quán)加速度均方根值增加,平順性下降。由于汽車向前行駛,路面不平度在行駛方向有明顯變化,同時在橫向路面不平度變化不大,加之沒有車速影響,所以縱向加速度會比橫向大。路面不平度的主要變化在垂向,所以垂向加速度最大,對平順性影響也最大。表中數(shù)據(jù)顯示,車速在70km/h、80km/h時出現(xiàn)不舒適感覺,這主要是該車懸架為板簧,而且駕駛室采用橡膠懸置的原因,可以通過選用半浮式懸置或者優(yōu)化橡膠懸置參數(shù)和懸置點位置來改