基于Adams Car的驅(qū)動軸運(yùn)動仿真

王彬，陳運(yùn)濤

（長城汽車股份有限公司技術(shù)中心 河北省汽車工程技術(shù)研究中心，河北 保定 071000）

基于Adams Car的驅(qū)動軸運(yùn)動仿真

王彬，陳運(yùn)濤

（長城汽車股份有限公司技術(shù)中心 河北省汽車工程技術(shù)研究中心，河北 保定 071000）

運(yùn)用多體動力學(xué)軟件Adams中的Car專業(yè)模塊對麥弗遜懸架車型的驅(qū)動軸進(jìn)行運(yùn)動仿真，根據(jù)仿真結(jié)果驗(yàn)證在極限工況時驅(qū)動軸的角度和滑移量是否滿足設(shè)計要求。

Adams/Car；驅(qū)動軸；建模；仿真

10.16638 /j.cnki.1671-7988.2016.10.030

CLC NO.: U463.33 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2016)10-95-03

前言

驅(qū)動軸用于不同軸心的兩軸之間及在車輛行駛過程中相對位置不斷變化的兩軸之間傳遞動力。車輛在行駛過程中，發(fā)動機(jī)前置前輪驅(qū)動，前輪既驅(qū)動又轉(zhuǎn)向。車輛在跳動和轉(zhuǎn)向時，車輪軸線和變速器輸出軸線之間的夾角，車輪與變速器之間的距離也在不斷發(fā)生變化。為避免在運(yùn)動過程中驅(qū)動軸兩端節(jié)型工作角度過大或驅(qū)動軸出現(xiàn)脫出、頂死現(xiàn)象，需要對驅(qū)動軸運(yùn)動過程進(jìn)行校核，驗(yàn)證工作角度和滑移量是否滿足設(shè)計要求。

本文應(yīng)用Adams/Car對麥弗遜前懸架車型的驅(qū)動軸運(yùn)動過程進(jìn)行仿真分析。

1、模型建立

Adams/Car采用自上而下的建模方式，從模板到子系統(tǒng)，最后到總成裝配。本文前懸仿真模型包括前懸架子系統(tǒng)和轉(zhuǎn)向子系統(tǒng)。建模時根據(jù)實(shí)車測量參數(shù)完成各子系統(tǒng)的建模，由通訊器完成各子系統(tǒng)間的動力學(xué)和運(yùn)動學(xué)定義，最后通過裝配前懸架子系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向子系統(tǒng)及試驗(yàn)臺完成前懸裝配模型定義。

1.1 前懸架模板建立

將Adams/Car的權(quán)限定義為專家模式，在Template Builder（模板建模器）中建立麥弗遜前懸架模板。麥弗遜懸架模板主要部件包括：減振器、彈簧、轉(zhuǎn)向節(jié)、下擺臂。減振器一端連接車身，另一端連接轉(zhuǎn)向節(jié)。彈簧和減振器采用不同軸布置，彈簧上下安裝點(diǎn)根據(jù)CATIA實(shí)車模型測量獲得。下擺臂一端連接副車架，另一端連接轉(zhuǎn)向節(jié)。因動力總成未按照對稱布置，故驅(qū)動軸按照較短一側(cè)硬點(diǎn)進(jìn)行建模。模板建立完成后，對各部件進(jìn)行約束，彈簧和減振器屬性文件根據(jù)廠家提供數(shù)據(jù)進(jìn)行定義。創(chuàng)建后的麥弗遜前懸架模板如圖1所示。

1.2 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模板建立

Adams/Car中的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模板包括齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器和平行連桿式轉(zhuǎn)向器兩種。本文車型采用齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器，各硬點(diǎn)通過CATIA對實(shí)車模型測量獲得。齒條行程、方向盤最大轉(zhuǎn)角根據(jù)設(shè)計參數(shù)確定。本文車型具備轉(zhuǎn)向助力功能，需在轉(zhuǎn)向子系統(tǒng)中將轉(zhuǎn)向助力激活。創(chuàng)建后的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模板如圖2所示。

1.3 前懸模型裝配

通過上述建立的前懸架模板和轉(zhuǎn)向模板建立前懸架和轉(zhuǎn)向子系統(tǒng)。上述子系統(tǒng)建立完成后，通過建立通訊器定義各子系統(tǒng)和試驗(yàn)臺的連接，從而完成前懸模型的裝配。創(chuàng)建后的前懸裝配模型如圖3所示。

2、仿真分析

在進(jìn)行仿真之前首先設(shè)置整車參數(shù)，具體參數(shù)見表1。

2.1 模型運(yùn)動仿真

本文麥弗遜前懸模型仿真試驗(yàn)在雙輪平行輪跳（Parllel Wheel Travel）工況下進(jìn)行，同時配合轉(zhuǎn)向系統(tǒng)對驅(qū)動軸進(jìn)行不轉(zhuǎn)向、左轉(zhuǎn)向和右轉(zhuǎn)向三種工況下的運(yùn)動仿真。雙輪平行輪跳仿真參數(shù)設(shè)置為：上跳（輪心）行程為88.989mm，下跳（輪心）行程為-86.933mm，轉(zhuǎn)向器行程為0/±72mm（左轉(zhuǎn)極限對應(yīng)轉(zhuǎn)向器行程+72mm，右轉(zhuǎn)極限對應(yīng)-72mm，不轉(zhuǎn)向?yàn)?mm），參數(shù)設(shè)置完成后，開始對前懸模型進(jìn)行仿真。

表1 整車仿真參數(shù)

2.2 仿真結(jié)果分析

仿真完成后，在Adams/PostProcessor模塊查看仿真結(jié)果。因在Adams/PostProcessor模塊中默認(rèn)的Request中沒有測量驅(qū)動軸運(yùn)動角度和滑移量的命令，上述命令需在Template Builder（建模器）中建立前懸架模板時完成。

驅(qū)動軸球籠節(jié)型分為固定節(jié)（車輪端）和移動節(jié)（變速器端），如下不做贅述，廠家提供驅(qū)動軸移動節(jié)轉(zhuǎn)角位移關(guān)系見圖4。

（1）移動節(jié)轉(zhuǎn)角校核

根據(jù)廠家提供的轉(zhuǎn)角位移關(guān)系圖，要求移動節(jié)夾角安全余量應(yīng)不小于4.5°。從移動節(jié)轉(zhuǎn)角仿真曲線（圖5）可以看出，車輪在下跳左轉(zhuǎn)極限工況時驅(qū)動軸移動節(jié)處的夾角最大，數(shù)值為16.894°，該校核結(jié)果滿足圖紙設(shè)計要求。

（2）移動節(jié)滑移量校核

根據(jù)廠家提供的轉(zhuǎn)角位移關(guān)系圖，移動節(jié)滑移距離余量不小于5mm。從移動節(jié)滑移仿真曲線（圖6）可以看出，在下跳不轉(zhuǎn)向工況時驅(qū)動軸移動節(jié)處的滑移量最大，數(shù)值為-2.272mm，該校核結(jié)果滿足圖紙設(shè)計要求。

（3）固定節(jié)轉(zhuǎn)角校核

Kinematic Simluation of drive shaft based on Adams/Car

Wang Bin, Chen Yuntao
( R&D Center of Great Wall Motor Company, Automotive Engineering Technical Center of Hebei, Hebei Baoding 071000 )

Using Adams Car to carry out kinematic simulation for the drive shaft of a macpherson suspension model. According to the simulation results verify in limit condition when the drive shaft angle and slip whether meet the design requirements.

Adams/Car; Drive shaft; Modeling; Simulation

U463.33

A

1671-7988(2016)10-95-03

王彬，男，（1987-）助理工程師，碩士，就職于長城汽車股份有限公司技術(shù)中心，主要負(fù)責(zé)底盤懸架設(shè)計開發(fā)。