基于多體動(dòng)力學(xué)的整車臺(tái)階路況通過(guò)性動(dòng)態(tài)仿真研究

劉 波 顧力強(qiáng) 鄒振浩 徐煒卿 張勁松

(上海交通大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院， 上海 200240)

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基于多體動(dòng)力學(xué)的整車臺(tái)階路況通過(guò)性動(dòng)態(tài)仿真研究

劉 波 顧力強(qiáng) 鄒振浩 徐煒卿 張勁松

(上海交通大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院， 上海 200240)

基于多體動(dòng)力學(xué)原理，利用ADAMS軟件建立了某轎車的多體動(dòng)力學(xué)模型及四種不同高度臺(tái)階路面模型。依據(jù)實(shí)車臺(tái)階路況通過(guò)性試驗(yàn)工況，對(duì)整車多體動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行了臺(tái)階路況通過(guò)性仿真并獲取了車身底部標(biāo)記點(diǎn)與路面的干涉情況。本文對(duì)實(shí)車通過(guò)臺(tái)階路面時(shí)車身底部標(biāo)記點(diǎn)和臺(tái)階的干涉情況與仿真結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。對(duì)比結(jié)果表明，基于多體動(dòng)力學(xué)的整車臺(tái)階路況通過(guò)性動(dòng)態(tài)仿真結(jié)果具有較高的準(zhǔn)確度。

多體動(dòng)力學(xué) 整車模型 臺(tái)階路況 動(dòng)態(tài)仿真 道路通過(guò)性

0 前言

汽車通過(guò)性是指汽車在一定載荷作用下能以足夠高的平均速度通過(guò)各種壞路和無(wú)路地帶(如松軟地面、凹凸不平地面等)及各種障礙(如陡坡、側(cè)坡、壕溝、臺(tái)階、灌木叢、水障等)的能力[1]。我國(guó)是一個(gè)幅員遼闊的國(guó)家，汽車總量以及道路總里程均排名世界第一，但是道路質(zhì)量狀況卻不容樂(lè)觀。2014年全國(guó)道路總里程達(dá)到446.39萬(wàn)公里，但是未鋪裝路面以及簡(jiǎn)易鋪裝路面占到了總里程的百分之四十六左右[2]。由于道路質(zhì)量參差不齊以及整體質(zhì)量不佳，在一些壞的路段以及道路拼接處經(jīng)常會(huì)形成一些臺(tái)階，壕溝等障礙。這些復(fù)雜的道路狀況無(wú)疑給汽車的行駛及汽車的通過(guò)性帶來(lái)了一定的困難。汽車在通過(guò)這些典型特殊路況時(shí)，不僅帶來(lái)了車內(nèi)人員舒適性的問(wèn)題而且路面與車身底部的干涉會(huì)造成汽車底部零部件的損壞。

多體系統(tǒng)是指由多個(gè)物體通過(guò)運(yùn)動(dòng)副連接的復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng),其根本目的是應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)分析與仿真。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，以多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)為基礎(chǔ)的機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析與仿真不斷趨于成熟[3]其中最為著名的是美國(guó)MSC.software公司旗下的ADAMS動(dòng)力學(xué)分析軟件和DADS軟件。

本文通過(guò)ADAMS多體動(dòng)力學(xué)軟件，基于某款車型建立了整車多體動(dòng)力學(xué)模型，并根據(jù)某試車場(chǎng)內(nèi)的臺(tái)階路況建立了臺(tái)階路面模型。依據(jù)實(shí)車臺(tái)階通過(guò)性試驗(yàn)工況參數(shù)，對(duì)所建模型進(jìn)行了通過(guò)性動(dòng)態(tài)仿真研究。通過(guò)實(shí)車臺(tái)階通過(guò)性試驗(yàn)，對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。

1 整車多體動(dòng)力學(xué)建模

MSC/ADAMS是目前世界上應(yīng)用范圍最廣、應(yīng)用行業(yè)最多的機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真工具之一。它采用笛卡爾坐標(biāo)和歐拉角作為廣義坐標(biāo),并引入拉格朗日乘子λ,利用拉格朗日第一方程建立動(dòng)力學(xué)方程[4]：

(1)

式中T為系統(tǒng)動(dòng)能；q為系統(tǒng)廣義坐標(biāo)向量；Q為系統(tǒng)廣義力列向量；λ為對(duì)應(yīng)于約束的拉式乘子列向量。ADAMS采用SI1,SI2和SI3等積分格式進(jìn)行積分求解。本文依據(jù)國(guó)內(nèi)某企業(yè)某款車型通過(guò)Adams/car模塊進(jìn)行整車多體動(dòng)力學(xué)建模與仿真研究。

1.1 汽車前懸架建模

該車型汽車前懸架結(jié)構(gòu)為麥弗遜懸架，根據(jù)該懸架結(jié)構(gòu)特點(diǎn)對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)化，并通過(guò)實(shí)測(cè)獲得該車前懸架相關(guān)硬點(diǎn)坐標(biāo)。根據(jù)測(cè)得的相應(yīng)的硬點(diǎn)坐標(biāo)，在Adams/car中建立對(duì)應(yīng)的前懸架模板模型并添加相應(yīng)的約束條件以及對(duì)相關(guān)部件如彈簧、減震器、襯套等添加相應(yīng)的屬性文件(其屬性文件根據(jù)實(shí)際部件的相關(guān)特性建立)。建立該車型前懸架簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)以及Adams/car中所建立的前懸架模型如圖1所示。

1.2 汽車后懸架建模

后懸架結(jié)構(gòu)為扭力梁懸架。根據(jù)扭力梁懸架結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，首先對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)化。由于扭力梁中橫梁部件是承受后橋彎曲與扭轉(zhuǎn)的主要部件，橫梁依靠自身的扭曲變形產(chǎn)生的力和力矩來(lái)平衡后橋的彎曲與扭轉(zhuǎn)。故在模型中，不能純粹的把橫梁當(dāng)作剛性部件，而是需要將其轉(zhuǎn)化成柔性體部件。本文將橫梁轉(zhuǎn)化為柔性體部件的步驟為：1、將CATIA中的橫量模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化；2、將簡(jiǎn)化后的模型導(dǎo)入的ANSA軟件中，并進(jìn)行幾何修剪、中面抽取、網(wǎng)格劃分、材料及相關(guān)屬性賦值和RBE2連接點(diǎn)的設(shè)置等；3、將ANSA中處理完后的模型以.bdf格式的文件導(dǎo)出并修改頭文件，然后再導(dǎo)入到Nastran求解器中生成柔性體.mnf文件。在Adams/car中通過(guò)相關(guān)硬點(diǎn)建立對(duì)應(yīng)的剛體部件、柔性體部件以及添加對(duì)應(yīng)的約束和屬性文件，完成后懸架扭力梁結(jié)構(gòu)模型的建立。后懸架模型簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)以及對(duì)應(yīng)模型如圖2所示：

圖1 汽車前懸架簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)及Adams/car前懸架模型Fig.1 Vehicle front suspension simplified structure and Adams/car front suspension model

圖2 汽車后懸架簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)及Adams/car后懸架模型Fig.2 Vehicle rear suspension simplified structure and Adams/car rear suspension model

1.3 前穩(wěn)定桿建模

橫向穩(wěn)定桿是汽車懸架中的一種輔助彈性元件。其兩端連接左右車輪，當(dāng)車身發(fā)生側(cè)傾、左右懸架跳動(dòng)不一致時(shí)，穩(wěn)定桿扭曲，利用穩(wěn)定桿扭曲產(chǎn)生的彈力來(lái)抑制單邊懸架的跳動(dòng)，盡量使車身保持平衡，通過(guò)減小車身的橫向傾斜和橫向角振動(dòng)，從而改善舒適平順性[5]。本文通過(guò)Adams/car中Nonlinear Beam部件來(lái)建立穩(wěn)定桿模型。該Nolinear Beam力學(xué)模型考慮了剪應(yīng)力和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，求解精度高[6]。應(yīng)用該模塊建立的橫向穩(wěn)定桿具有柔性體特性，可以提高動(dòng)力學(xué)模型的仿真精度[7]。本文參考Nolinear Beam的建立方法，首先通過(guò)在catia模型中獲得穩(wěn)定桿各節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)值，然后再Adams中利用測(cè)得的節(jié)點(diǎn)建立Nolinear Beam部件，再建立與懸架連接的拉桿模型以及添加相應(yīng)的約束、安裝部件和輸入輸出通訊器完成穩(wěn)定桿模型的建立。建立的前穩(wěn)定桿模型如圖3所示：

圖3 汽車前穩(wěn)定桿模型Fig.3 Vehicle front stabilizer bar model

1.4 輪胎模型

輪胎是汽車的重要部件，它的結(jié)構(gòu)參數(shù)和力學(xué)特性決定著汽車的主要行駛性能。輪胎所受的垂直力、縱向力、側(cè)向力和回正力矩對(duì)汽車的平順性、操縱穩(wěn)定性和安全性起重要作用。輪胎模型對(duì)車輛動(dòng)力學(xué)仿真技術(shù)的發(fā)展及仿真計(jì)算結(jié)果有很大的影響。因此，選用輪胎模型至關(guān)重要。

Ftire輪胎模型是由德國(guó)Esslingen大學(xué)Michael Gipser教授領(lǐng)導(dǎo)的小組開發(fā)的一種基于柔性環(huán)的模型，其本質(zhì)上是一個(gè)物理模型。由于Ftire輪胎模型具有非常高的非線性特性、動(dòng)態(tài)特性以及復(fù)雜的力學(xué)特性，在相同的激勵(lì)下更能準(zhǔn)確的反應(yīng)實(shí)際輪胎的相關(guān)特性[8]。因此，本文選用Ftire輪胎模型，并基于cosin Ftire/tools建立輪胎模型[9]。

1.5 發(fā)動(dòng)機(jī)建模

由于臺(tái)階路況通過(guò)性仿真只需要?jiǎng)蛩偾闆r下考察汽車通過(guò)臺(tái)階路況時(shí)車身底部與路面的干涉情況。因此本文將發(fā)動(dòng)機(jī)模型簡(jiǎn)化成一個(gè)簡(jiǎn)單剛體利用MAP圖控制動(dòng)力輸出。通過(guò)獲取發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)硬點(diǎn)坐標(biāo)，建立相關(guān)部件以及添加相關(guān)約束、屬性文件并匹配輸入輸出通信器等建立發(fā)動(dòng)機(jī)模型。

1.6 車身建模

為了簡(jiǎn)化車身模型，本文將車身通過(guò)一個(gè)質(zhì)量快的方式來(lái)替代。為了獲取車身底部與路面的干涉情況，在車身底部與實(shí)車對(duì)應(yīng)的標(biāo)記點(diǎn)位置處建立了相應(yīng)Mark點(diǎn)。車身質(zhì)量塊的重量以及重心位置點(diǎn)通過(guò)實(shí)際測(cè)量來(lái)獲得。車身底部位置標(biāo)記點(diǎn)由實(shí)車底部相關(guān)位置點(diǎn)通過(guò)三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x來(lái)確定坐標(biāo)。仿真時(shí)通過(guò)相關(guān)位置點(diǎn)在垂直方向上的位移量來(lái)確定車身底部與臺(tái)階路面的干涉情況。

1.7 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)建模

由于臺(tái)階況的仿真不涉及車輛的轉(zhuǎn)向，所以該模型采用Adams/car中自帶的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)通過(guò)修改相關(guān)硬點(diǎn)使得與實(shí)車匹配來(lái)獲得。

1.8 整車模型裝配

將所建立的Template模型在Adams/stand模式下生成對(duì)應(yīng)的子系統(tǒng)。根據(jù)實(shí)車參數(shù)對(duì)各子系統(tǒng)的重量信息以及相關(guān)屬性進(jìn)行修正匹配。通過(guò)將生成的懸架子系統(tǒng)、穩(wěn)定桿子系統(tǒng)、輪胎子系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)子系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)子系統(tǒng)以及車身子系統(tǒng)等組裝成整車模型。圖4為整車模型。

圖4 整車模型Fig.4 Vehicle model

2 臺(tái)階路面建模

Adams/car中路面模型有2D路面模型和3D路面模型兩種。本文以某試車場(chǎng)臺(tái)階路面為依據(jù)，通過(guò)對(duì)臺(tái)階路面的實(shí)際測(cè)量，獲取了路面的相關(guān)參數(shù)。以Adams/car自帶的路面建模工具，采用3D樣條曲線的建模方式建立了臺(tái)階路面模型。該臺(tái)階路面包括80、100、120、140mm四種不同高度類型。其中100mm高度臺(tái)階路面模型如圖5所示：

3 實(shí)車臺(tái)階路況通過(guò)性試驗(yàn)

本文實(shí)車通過(guò)性試驗(yàn)是在某汽車企業(yè)試車場(chǎng)進(jìn)行，分別以80、100、120及140mm四種不同高度的臺(tái)階路進(jìn)行試驗(yàn)。為了使仿真模型與實(shí)車模型相匹配，試驗(yàn)前測(cè)量整車前后軸重量信息以及重心位置。為了獲得整車通過(guò)臺(tái)階時(shí)路面與車身底部的干涉情況，本文在試驗(yàn)車車身底部選取10個(gè)標(biāo)記點(diǎn)，并通過(guò)三坐標(biāo)儀獲得標(biāo)記點(diǎn)在車身坐標(biāo)系下的坐標(biāo)以及在靜平衡狀態(tài)下測(cè)取標(biāo)記點(diǎn)離地高度如表1所示。表2為測(cè)得的整車相關(guān)信息參數(shù)。通過(guò)在10個(gè)標(biāo)記點(diǎn)處固定一定長(zhǎng)度直徑為2mm的鋁絲，當(dāng)整車通過(guò)臺(tái)階時(shí)，通過(guò)測(cè)得鋁絲的變形情況可以間接反應(yīng)車身與路面的干涉情況(包括干涉部位以及干涉量)。10個(gè)標(biāo)記點(diǎn)及鋁絲固定方式如圖6所示：

圖6 整車底部標(biāo)記點(diǎn)位置Fig.6 Bottom mark position of vehicle

表1 標(biāo)記點(diǎn)位置坐標(biāo)及靜平衡狀態(tài)下離地高度Table 1 The position coordinates of the marking point and the height of the ground in the static equilibrium state

表2 整車相關(guān)參數(shù)Table 2 Vehicle related parameters

實(shí)車臺(tái)階通過(guò)性試驗(yàn)是以整車分別以足夠低的速度(小于5km/h)正向上臺(tái)階以及反向下臺(tái)階來(lái)進(jìn)行測(cè)試，臺(tái)階高度分別為80、100、120、140mm。每次上臺(tái)階或下臺(tái)階后，分別測(cè)取以及記錄鋁絲的變形量(鋁絲與路面的干涉量)并對(duì)鋁絲長(zhǎng)度進(jìn)行修正，由于臺(tái)階試驗(yàn)干涉情況發(fā)生在下臺(tái)階的情形，所以本文只進(jìn)行整車下臺(tái)階仿真。實(shí)車試驗(yàn)結(jié)果如表3所示：

表3 整車通過(guò)性試驗(yàn)結(jié)果Table 3 Full Vehicle Trafficability results

從表2中可以看出，當(dāng)臺(tái)階高度為80mm左右時(shí)，第一排的鋁絲與路面有稍微的干涉，其余部位沒(méi)有發(fā)生干涉。當(dāng)臺(tái)階高度為100mm左右時(shí)，前排三個(gè)標(biāo)記點(diǎn)與路面完全干涉，其余標(biāo)記點(diǎn)沒(méi)有干涉。當(dāng)臺(tái)階高度為120mm時(shí)，前排標(biāo)記點(diǎn)與路面完全干涉，第三排6號(hào)標(biāo)記點(diǎn)與路面稍微發(fā)生干涉。其余部位沒(méi)有發(fā)生干涉。當(dāng)臺(tái)階高度為140mm時(shí)，前排標(biāo)記點(diǎn)與路面完全干涉，第三排6號(hào)、7號(hào)標(biāo)記點(diǎn)與路面有稍微干涉，其余標(biāo)記點(diǎn)沒(méi)有干涉。

4 整車仿真分析

4.1 靜平衡分析

為了提高模型的仿真精度，整車動(dòng)態(tài)仿真之前，需要對(duì)所建的整車模型進(jìn)行靜平衡分析。為了對(duì)比驗(yàn)證整車仿真與實(shí)車試驗(yàn)結(jié)果，在整車模型的車身底部與實(shí)車標(biāo)記點(diǎn)相同位置建立10Mark標(biāo)記點(diǎn)。為了匹配整車模型與實(shí)車靜止于路面狀態(tài)下前后輪及前后彈簧的受力以及各標(biāo)記點(diǎn)的離地高度，需要對(duì)模型的質(zhì)量、重心以及彈簧的初始安裝長(zhǎng)度進(jìn)行校正。使得各標(biāo)記點(diǎn)的離地高度與實(shí)車參數(shù)基本一致。經(jīng)過(guò)相關(guān)參數(shù)校正，靜平衡狀態(tài)下實(shí)車與整車模型標(biāo)記點(diǎn)離地高度如表4所示：

表4 靜平衡實(shí)車與模型標(biāo)記點(diǎn)離地高度Table 4 Static equilibrium real vehicle and model mark point

4.2 整車模型臺(tái)階通過(guò)性動(dòng)態(tài)性

當(dāng)整車模型與實(shí)車靜平衡相關(guān)參數(shù)匹配完成后，進(jìn)行整車模型臺(tái)階路況通過(guò)性動(dòng)態(tài)仿真。仿真之前需要對(duì)求解器進(jìn)行相關(guān)的設(shè)置，如仿真精度、最大迭代次數(shù)以及相關(guān)算法。由于實(shí)車通過(guò)性試驗(yàn)上臺(tái)階時(shí)車身底部與路面沒(méi)有發(fā)生干涉，所以本文只選取整車后退下臺(tái)階進(jìn)行仿真。整車后退下臺(tái)階仿真通過(guò)Adams/car整車仿真下的event builder來(lái)實(shí)現(xiàn)。求解器及下臺(tái)階仿真相關(guān)設(shè)置如圖7所示，圖8為下臺(tái)階仿真圖。

圖7 求解器參數(shù)設(shè)置以及下臺(tái)階參數(shù)仿真設(shè)置Fig.7 Solver parameter settings and the simulation setup of the lower step parameters of the vehicle

圖8 整車后退下臺(tái)階仿真Fig.8 Back step simulation of vehicle

仿真完成后，通過(guò)ADAMS/Post Processing模塊獲取車身底部10個(gè)標(biāo)記點(diǎn)在Z軸方向的位移曲線圖。并將路面曲線導(dǎo)入到后處理中。由于Adams/car整車仿真導(dǎo)入路面模型和整車模型時(shí)，存在兩個(gè)不同的坐標(biāo)系，一個(gè)是路面坐標(biāo)系另一個(gè)是整車坐標(biāo)系。根據(jù)Adams/car整車仿真原則，導(dǎo)入整車模型和路面模型時(shí)，路面模型主動(dòng)與整車模型接觸。由于整車模型中，輪胎最低點(diǎn)Z坐標(biāo)是-57mm,所以在導(dǎo)入路面模型之前，需要將路面模型整體往Z軸負(fù)方向平移57mm。臺(tái)階仿真結(jié)果如圖9到圖12所示:由于整車模型的左右對(duì)稱性，本文只選取了整車模型左側(cè)及后面5個(gè)標(biāo)記點(diǎn)軌跡曲線進(jìn)行分析。圖標(biāo)中最下端的曲線為路面曲線，上邊五條曲線為五個(gè)標(biāo)記點(diǎn)在Z軸方向的位移曲線，曲線前面的數(shù)字分別表示第幾排第幾個(gè)標(biāo)記點(diǎn)。圖標(biāo)中橫坐標(biāo)表示整車行駛方向的位移，縱坐標(biāo)表示整車在Z方向的位移量。

圖9 80mm臺(tái)階仿真結(jié)果Fig.9 80mm step simulation results

圖10 100mm臺(tái)階仿真結(jié)果Fig.10 100mm step simulation results

圖11 120mm臺(tái)階仿真結(jié)果Fig.11 120mm step simulation results

圖12 140mm臺(tái)階仿真結(jié)果Fig.12 140mm step simulation results

圖9為80mm臺(tái)階路況仿真結(jié)果，從圖中可以得出各曲線最低點(diǎn)離臺(tái)階路面最近的曲線為1-1曲線，也就是第一排1號(hào)標(biāo)記點(diǎn)，最低點(diǎn)與臺(tái)階路面的距離為58.4mm。由于實(shí)車標(biāo)記點(diǎn)處鋁絲長(zhǎng)度為62mm,由此可以推出該標(biāo)記點(diǎn)處鋁絲會(huì)發(fā)生干涉現(xiàn)象，干涉量為3.6mm。由于其余各標(biāo)記點(diǎn)最低點(diǎn)處與路面的距離均大于其所在點(diǎn)出鋁絲的長(zhǎng)度，所以可以推出其余標(biāo)記點(diǎn)處鋁絲與地面均未發(fā)生干涉。圖10為100mm臺(tái)階路況仿真結(jié)果，從圖中可以得出各曲線最低點(diǎn)處離臺(tái)階路面最近的曲線為1-1曲線，其與臺(tái)階路面最低點(diǎn)距離為24mm。由于該標(biāo)記點(diǎn)處鋁絲長(zhǎng)度為62mm，可以推出該標(biāo)記點(diǎn)與路面的干涉量為38mm。由于其余標(biāo)記點(diǎn)曲線最低處與路面的距離均大于各標(biāo)記點(diǎn)處鋁絲的長(zhǎng)度，所以可以推出其余各標(biāo)記點(diǎn)處與路面沒(méi)有發(fā)生干涉。圖11為120mm臺(tái)階路況仿真結(jié)果，從圖中可以得出各曲線最低點(diǎn)處離臺(tái)階路面最近的曲線為1-1曲線，其最低點(diǎn)處已經(jīng)與上臺(tái)階路面完全干涉。其次最低點(diǎn)處于臺(tái)階路面距離最近的為3-6曲線，其最低點(diǎn)處于臺(tái)階路的距離為85.7mm，該標(biāo)記點(diǎn)處的鋁絲長(zhǎng)度為90mm,由此可以推出該標(biāo)記點(diǎn)處與地面的干涉量為4.3mm。由于其余標(biāo)記點(diǎn)曲線最低處與路面的距離均大于各標(biāo)記點(diǎn)處鋁絲的長(zhǎng)度，所以可以推出其余各標(biāo)記點(diǎn)處與路面沒(méi)有發(fā)生干涉。圖12為140mm臺(tái)階路況仿真結(jié)果，從圖中可以得出各曲線最低點(diǎn)處離臺(tái)階路面最近的曲線為1-1曲線，其最低點(diǎn)處已經(jīng)與上臺(tái)階路面完全干涉。其次最低點(diǎn)處與臺(tái)階路面距離最近的為3-6曲線，其最低點(diǎn)處與臺(tái)階路的距離為72.8mm，該標(biāo)記點(diǎn)處的鋁絲長(zhǎng)度為90mm,由此可以推出該標(biāo)記點(diǎn)處與地面的干涉量為17.2mm。由于其余標(biāo)記點(diǎn)曲線最低處與路面的距離均大于各標(biāo)記點(diǎn)處鋁絲的長(zhǎng)度，所以可以推出其余各標(biāo)記點(diǎn)處與路面沒(méi)有發(fā)生干涉。四種不同高度臺(tái)階仿真結(jié)果統(tǒng)計(jì)如表4所示:

表4 整車模型臺(tái)階動(dòng)態(tài)仿真結(jié)果Table 4 Dynamic simulation results of step model in vehicle model

通過(guò)對(duì)比實(shí)車試驗(yàn)結(jié)果與仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以得出：通過(guò)Adams/car模塊建立的多體動(dòng)力學(xué)整車模型，其通過(guò)臺(tái)階路況時(shí)的動(dòng)態(tài)仿真結(jié)果與實(shí)車試驗(yàn)結(jié)果具有較高的匹配度。

5 總結(jié)

通過(guò)ADAMS軟件并基于多體動(dòng)力學(xué)原理，建立了完備的整車多體動(dòng)力學(xué)模型及臺(tái)階路面模型。依據(jù)某試車場(chǎng)臺(tái)階通過(guò)性試驗(yàn)工況，對(duì)建立的整車模型進(jìn)行了四種不同高度臺(tái)階類型通過(guò)性動(dòng)態(tài)仿真并獲取了車身底部標(biāo)記點(diǎn)與臺(tái)階的干涉情況。本文通過(guò)實(shí)車臺(tái)階通過(guò)性試驗(yàn)驗(yàn)證了仿真結(jié)果的正確性，對(duì)整車道路通過(guò)性試驗(yàn)研究以及整車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有一定的參考價(jià)值。

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Research on The Dynamic Simulation of Full Vehicle Step Road Trafficability Based on Multi-body Dynamics

LiuBoGuLiqiangZouZhenhaoXuWeiqingZhangJinsong

(SchoolofMechanicalEngineering,ShanghaiJiaotongUniversity,Shanghai200240)

Based on the multi-body dynamics theory, the multi-body dynamics model of a certain car and four kinds of different height step road models are built by using ADAMS software. The dynamic simulation of full vehicle step road trafficability based on multi-body dynamics has done and the interference between the marking points on the bottom of the vehicle and the road surface have got based on the real vehicle step trafficability test conditions. In this paper, the simulation results are compared with the results of the real vehicle step trafficability test on the interference between the bottom mark points and the steps road surface. The comparison results show that, the results of the dynamic simulation of full vehicle step road trafficability based on multi-body dynamics has a high degree of accuracy.

Multi-body dynamics Full vehicle model Step road Dynamic simulation Road trafficability

1006-8244(2016)03-008-06

劉 波、1990、上海交通大學(xué)機(jī)械工程專業(yè)碩士在讀、主要從事汽車多體動(dòng)力學(xué)仿真研究。

U461.5+2

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