不同路面對汽車道路友好性的影響

陳皓云，董福龍

（安徽科技學(xué)院 機(jī)電與車輛工程學(xué)院，安徽 鳳陽 233100）

1 引言

有關(guān)車輛道路友好性即車輛對道路損傷的研究是近幾年來新型的研究領(lǐng)域，上世紀(jì)60年代后期，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的逐步推廣、隨機(jī)振動理論的發(fā)展即對汽車基本性能研究的深入，國內(nèi)外都進(jìn)行了大量的有關(guān)車輛振動的模擬計(jì)算與分析，在此基礎(chǔ)上，才開展了車輛對道路損傷的研究工作[1].本文主要從不同路面情況考慮對汽車道路友好性的影響.

2 道路友好性的影響因素

汽車對道路的破壞潛力的大小可以被定性的描述為道路友好性，破壞潛力越大，道路友好性越差.道路友好性的影響因素主要有以下幾個(gè)方面：

2.1 路面狀況的影響

隨著路面狀況變差(路面等級下降，路面不平度系數(shù)增大)，道路友好性下降.這是由于:路面狀況越差，車輪所承受路面不平度的激勵(lì)越大，汽車車身振動就越劇烈，同時(shí)車輪與路面之間的動載荷也就越大，從而車輛對路面的損傷亦越大[6].

2.2 裝載量的影響

理論道路破壞系數(shù)和絕對道路破壞系數(shù)隨裝載量的變化關(guān)系是隨裝載量的增大汽車對道路的絕對破壞增大.

2.3 懸架參數(shù)的影響

傳統(tǒng)研究表明，懸架的剛度和阻尼值是影響行駛平順性和道路友好性的重要參數(shù).前后懸架的剛度、阻尼發(fā)生變化，貨車的行駛平順性和道路友好性將隨之發(fā)生變化.

3 ADAMS軟件簡介

3.1 概述

ADAMS（Automatic Dynamic Analysis of Mechanical System）軟件是美國 MDI（Mechanical Dynamics Inc.)公司開發(fā)的機(jī)械系統(tǒng)動力學(xué)仿真分析軟件，它使用交互式圖形環(huán)境和零件庫、約束庫、力庫，創(chuàng)建完全參數(shù)化的機(jī)械系統(tǒng)幾何模型，其求解器采用多剛體系統(tǒng)動力學(xué)理論中的拉格朗日方程方法，建立系統(tǒng)動力學(xué)方程，對虛擬機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行靜力學(xué)、運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)分析，輸出位移、速度、加速度和反作用力曲線.ADAMS軟件的仿真可用于預(yù)測機(jī)械系統(tǒng)的性能、運(yùn)動范圍、碰撞檢測、峰值載荷以及計(jì)算有限元的輸入載荷等[7].

3.2 路面譜

本文不同路面情況分別選取白噪聲路面、臺階路面和坡路面三種情況進(jìn)行對比仿真分析.在ADAMS中,路面譜的編制主要從場地的大小、路面的附著系數(shù)和路況情況等方面考慮.根據(jù)仿真的需要，白噪聲路面模型設(shè)定長為180000mm，寬為70000mm的路面，路面的附著系數(shù)取為0.85，路面等級為B級.坡路面模型設(shè)定長為180000mm，寬為70000mm的路面，路面的附著系數(shù)取為0.85，坡度為16度，臺階路面臺階高200mm模型地面數(shù)據(jù)文件編制完成后，將其保存在工作目錄中，注意其保存類型為rdf文件.

4 整車模型建立

在ADAMS建立整車模型時(shí)參考國產(chǎn)某型貨車參數(shù)，建模時(shí)對車輛系統(tǒng)進(jìn)行必要的簡化，車輛系統(tǒng)主要由車身、前后懸架機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、輪胎地面模型組成.最后在A D A M S/V i e w下建立出的滿足研究需要的仿真模型如圖1所示：

圖1 仿真模型線框圖

5 整車模型仿真

為了驗(yàn)證不同路面情況對道路友好性的影響，本文分別以白噪聲路面、臺階路面和坡路面三種路面進(jìn)行仿真.在仿真前首先要把前面建立的路面譜加載到整車模型上.

圖2～圖3分別為系統(tǒng)在三種路面，車速為60 k m/h時(shí)進(jìn)行仿真分析所得懸架動行程和車輪動載荷的比較.

圖2 懸架動行程

圖3 輪胎動載荷

6 結(jié)論

通過整車仿真分析得結(jié)論如下：

（1）整車模型仿真初期、后期三種路面不管是輪胎動載荷還是懸架動行程差異不大，對汽車道路友好性的影響不大.

（2）整車模型仿真中期三種路面的輪胎動載荷和懸架動行程的變化差異較大，白噪聲路面模型的道路友好性最好，臺階路面的道路友好性最差.

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