某型轻卡行驶平顺性仿真分析

某型轻卡行驶平顺性仿真分析

0汽车整车模型的建立随着汽车工业的发展，汽车的平均性越来越受到重视，汽车的使用效率也成为评价汽车性能的重要指标。提高汽车的平均平衡性尤为重要。因为该性能的优劣直接影响到汽车其他性能的发挥和车辆的使用寿命,同时车辆行驶平顺性好坏也直接关系到汽车在市场中的竞争力。由于汽车本身的复杂性,所以如何建立一个准确、简便的整车模型是进行平顺性仿真的关键。文中以某型轻卡为研究对象,运用大型多体系统动力学软件ADAMS建立整车的刚体平顺性仿真模型,并利用ADAM/Car的平顺性分析模块Ride,根据GB4970-96的规定,对该模型进行平顺性仿真。1整车模型参数的获取影响汽车平顺性分析精度的一个主要因素是汽车模型的参数精度,所以在模型建立过程中尽可能使参数最大程度地接近实际值变得很重要。获取模型参数的方法有:试验法、计算法、CAD建模法、图纸查阅法等。表1为得到的整车部分基本特征参数。其中:驾驶室前后均采用橡胶悬置,如图1、2所示。前支撑为一翻转机构,驾驶室与翻转轴固定连接,固定在车架上的圆形支架通过其内部的橡胶块与翻转轴连接。固定在车架上的圆形支架通过其内部的橡胶块与三角形支架轴连接,驾驶室与另外一根三角形支架轴连接。2加速度均方根值IS02631:1997(E)标准规定,当振动波形峰值系数<9(峰值系数是加权加速度时间历程aw(t)的峰值与加权加速度均方值aw的比值)时,用基本的评价方法———加权加速度均方根值来评价振动对人体舒适和健康的影响。根据测量,各种汽车在正常行驶工况下对这一方法均适用。用基本的评价方法来评价时,先计算各轴向加权加速度均方根值,具体有两种计算方法:(1)对记录的加速度时间历程a(t),通过相应频率加权函数w(f)的滤波网格得到加权加速度历程aw(t),按下式计算加权加速度均方根值:式中:T为振动的分析时间,一般为120s。频率加权函数w(f)(渐近线)可用下式表示,式中频率f单位为Hz。其中:wk为椅面垂直轴向Z的频率加权函数;wd为椅面水平轴向X、Y的频率加权函数。(2)对记录的加速度时间历程a(t)进行频谱分析得到功率谱密度函数Ga(f),按下式计算:(3)当同时考虑椅面X、Y、Z这3个轴向振动时,3个轴向的总加权加速度均方根值按下式计算:加权加速度均方根值aw与人的主观感觉之间的关系如表2所示。3路面轮廓位移功率谱密度幅值的计算随机路面生成器(Ride-ProfileGeneration)是ADAMS/CarRide提供的一个数字模型的路面生成工具,该模型是基于Sayers经验模型,综合了许多不同类型的道路测量参数,可以用于表述实际道路的随机不平度。模型认为路面轮廓的位移功率谱密度Gd与空间频率n存在如下函数关系:等式右边由3个部分组成,分别由3个相互独立的白噪声所获得,式中:Ge为白噪声位移功率谱密度幅值;GS为白噪声的斜率,即速度功率谱密度幅值,与时间有关;Ga为白噪声的加速度功率谱密度幅值,与时间的平方有关。4模型的建立和修改汽车是一个非常复杂的系统,要想建立与实际完全相同的样机模型,既不现实也没必要,因此,只对分析结果产生主要影响的部件建立相应的样机模型,这样才能在不影响分析精度的前提下,实现快捷有效的建模分析。故在建模时只建立驾驶室、悬架系统、车架、车轴和轮胎这几个主要部件的模型。具体建模时根据得到的相关数据,对软件中的模板参数进行修改,使各设计参数达到满载状态。将ADAMS/CAR中创建的各个子系统通过交流器(communicator)进行装配,得到整车装配模型,如图3所示。5加速度响应曲线文中以驾驶员座椅上一点的3个轴向的加权加速度均方根值作为整车行驶平顺性的评价指标。让被测整车模型分别以车速40km/h、50km/h、60km/h、70km/h、80km/h,在B级路面上匀速行驶,测量振动加速度时域响应。图4为车速60km/h的加速度响应曲线,图5为其对应功率谱密度曲线。在图5中,出现了明显的峰值,共振频率在2.1Hz左右。这是由于车身垂向振动的刚体模态引起的,该频率的加速度造成了车身的较大振动。另外,由于椅面水平轴向X、Y的频率加权函数wd最敏感频率范围为0.5~2Hz,而椅面垂向Z的频率加权函数wk最敏感频率范围为4~12.5Hz,故垂向加速度峰值避开了这个敏感范围,而水平轴向加速度峰值正好在这个范围内。根据各车速加速度响应曲线,计算加权加速度均方根值,结果如表3所示。由表3可以看出,汽车行驶平顺性明显受到汽车行驶速度的影响,随着仿真车速的增加,加权加速度均方根值增加,平顺性下降。由于汽车向前行驶,路面不平度在行驶方向有明显变化,同时在横向路面不平度变化不大,加之没有车速影响,所以纵向加速度会比横向大。路面不平度的主要变化在垂向,所以垂向加速度最大,对平顺性影响也最大。表中数据显示,车速在70km/h、80km/h时出现不舒适感觉,这主要是该车悬架为板簧,而且驾驶室采用橡胶悬置的原因,可以通过选用半浮式悬置或者优化橡胶悬置参数和悬置点位置来改