基于虚拟样机的多轴特种车辆整车平顺性研究

基于虚拟样机的多轴特种车辆整车平顺性研究笔者在文献⑴中基于多体动力学软件Motion建立驾驶室动力学模型，采用正交试验设讣方法与试验设讣(DOE)相结合的方法⑵⑶,对驾驶室悬置系统参数进行优化，优化方案参数为文献山中仅建立单独的单边驾驶室模型进行驾驶室悬置参数优化。本文在文献山的驾驶室悬置优化方案基础上，基于多体动力学软件Motion建立包含驾驶室及其悬置系统、上装和车架、悬架及车轮系统的整车多体动力学模型，与基于液压仿真软件Amesim模型进行联合仿真，分析各种工况下驾驶室悬置优化方案对整车平顺性的影响。2整车联合仿真模型建立x轴指向汽车行驶室及其悬置系统模型建立多轴特种车辆驾驶室是分体驾驶室，左右单体驾驶室的质量是一致的，悬置方式和位置是左右对称。驾驶室模型包括驾驶室、驾驶室座椅和驾驶室悬置系统，动力学x、y、z三个方向的平移，后托座右回转支耳处连接副约束x、z两个方向的平移，前托座中激励为转向节处的垂直方向位移激励，将车轮与转向节作为一个刚体部件，称为车轮部件。车每个悬架及车轮系统需要建立上摆臂、下摆臂及车轮三个独立部件，从UG建立的实体模型导入多体动力学软件Motion,赋予质心、质量、转动惯量等参数完成刚性部件建模，如图上摆臂与转向节通过一个球副和一个组合副相连，组合副约束y、z方向的平移。合副相连，组合副约束y方向的平移。转向节与车架通过一个固定副相连。上、下摆臂与转向本文以多轴特种车辆为硏究对象，整车多体动力学模型中包含多个悬架及车轮系统模型。如果悬架及车轮系统模型采用单个建模方式，不但建模时间太长，而且不利于模型的修改。本子模型包含单个桥左右两个的悬架及车轮系统模型和一个虚拟车架。在整车多体动力学模型中导入子模型，将子模型复制到各桥所对应的位置，将实体车架设置为最离优先级取代虚拟下摆臂b下摆臂bc轮胎及转向节d悬架及车轮系统多体动力学模型图2悬架及车轮系统模型图3悬架及车轮系统多体动力学子模型减振器功能的液压缸组成。液压工作缸内部的单向阀、节流孔等代替了通常的减振器元件，构蓄能器车架油管油气杲架.图4悬架系统结构原理悬架系统的单根油气悬架结构是一样的，建立单根油气悬架子模型如图5所示。油气悬压力损失，建立蓄能器入口处阻尼模型时，将其等效为薄壁小孔【叭根据样本提供的性能参果对等效薄壁小孔的流通截面积和当量水力直径进行了修正。3整车动力学模型的联合仿真充分发挥液压仿真软件Amesim在液压方面及多体动力学软件Mo真模型如图6所示。将多体动力学软件Motionil-算得到油气悬架上、下油气悬架输出力汕气悬架相对位移及速度6整车动力学联合仿貞•原理4整车动力学模型验证如果建立的模型欠约束，则难以保证仿真的正确性；过约束则会在仿真时出现警告,不能保证仿真的正常运行。因此，要保证所建立的模型中既不欠约束，也无过约束。从多体动整车动力学模型静平衡验证通过静平衡状态下各油气弹簧输出力仿真结果与实际试验测试结果的对比进行验证。左侧一桥至八桥的单根油气弹簧输出力仿真结果与实车满载静平衡时左侧一桥至八桥的单根油气弹簧输出力如表1所示。山表中数据可看出单根油气弹簧力仿真输出结果与实际输出结果误差在3%以内，山此可以看出整车系统在现有状态表1单根油气弹簧输出力仿貞•结果与实际结果单根油气弹簧输出力单根油气弹簧输出力用力幅值与试验结果相差不大，油气弹簧仿真结果与实际结果基本一致，整车联合仿真模型wowVXMwow500004O0OT、=三萼耳二POOOO80000700006000030000图7—桥油气弹簧输出力lUMKs)图8二桥油气弹•簧输出力z)2昴占3亲)心三£爆3WOWwoooTOOOO图9三桥汕气弹簧输出力rm«*二一dXO)85003850030X03仿虫值仿虫值SOOCO= 烤MT50OJTOOCO65D0J234S676913七桥油气弹簧输岀力5整车平顺性仿真分析在不同车速、不同路面工况下，对整车联合仿真模型进行平顺性仿真分析，得到驾驶室输入平顺性评价指标⑸。山于实际跑车试验没采集驾驶室座椅揺背加速度数据,而仿真分析时座椅使用刚体代替，也无驾驶室座椅靠背加速度的数据，本文中驾驶室座椅靠背加速度数加权加速度均方根值进行对比。试验与仿真的驾驶员处的综合总加权加速度均方根值与车十试骑优化前亠仿真优化前T-仿倉优化后速Kkm/h图14平坦路而试验与仿貞•的综合总加权加速度均方根值未考虑发动机激励和车架模态对评价指标值的影响。总加权加速度均方根值进行对比。试验与仿真的驾驶员处的综合总加权加速度均方根值与21透度km/h图15碎右路而试验与仿貞•综合总加权加速度均方根值增长而上升。在不同速度下优化前仿真综合总加权加速度均方根值均比优化前试验综合总加权加速度均方根值小，造成这一现象的原因是本文未考虑发动机激励和车架模态对评价指标值的影响。优化后驾驶员处的综合总加权加速度均方根值较优化前有较大的降幅，虽然在碎石路面速度较高时，有较不舒服的感觉，但已经有较明显的改善。之间，说明优化后多轴特种车辆的整车平顺性得到改善。参考文献[1]昊昊，张生，朱学斌，杨波.某多轴特种车辆驾驶室悬置参数优化设计[J].中国宇航学会发射工程与地面设备专业委员会2013年学术交流会论文集.[2]于昌阳，马力•驾驶室悬置隔振改进设计中DOE技术的研究应用[J].机械研究与应用,2006,19(2):40-41.[3]赵永辉，马力，朱祝英等