某重型越野汽車平順性仿真

李麗軍，馮捷，李鵬

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某重型越野汽車平順性仿真

李麗軍，馮捷，李鵬

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

文章根據(jù)某重型越野汽車相關(guān)數(shù)據(jù)，采用多體動力學(xué)仿真軟件Adams/car模塊建立虛擬樣機模型。進行了隨機路面下的整車平順性仿真，得到了不同路面駕駛員座椅上方加權(quán)加速度均方根值隨車速的變化關(guān)系，為后續(xù)優(yōu)化設(shè)計提供依據(jù)。

重型越野汽車；Adams/car；平順性；加權(quán)加速度均方根值

1 概述

汽車的的平順性主要是保持汽車在行駛過程中產(chǎn)生的振動和沖擊環(huán)境對乘員舒適性的影響在一定界限之內(nèi)，因此平順性主要是根據(jù)乘員主觀感覺的舒適性來評價。

本文通過Adams/car建立整車動力學(xué)模型，對整車的平順性進行仿真分析，其方法和結(jié)果可為重型越野汽車平順性的研究提供參考。

2 整車動力學(xué)建模

在ADAMS/CAR中，建模采用自下而上的順序，即裝配整車模型建立在子系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，子系統(tǒng)需要在模板中建立。因此，模板是建模的主要基礎(chǔ)。當若干子系統(tǒng)組裝成整車模型后，就可在標準模式下進行平順性仿真等分析任務(wù)。

2.1 整車參數(shù)

動力學(xué)建模關(guān)鍵參數(shù)主要有發(fā)動機轉(zhuǎn)速及扭矩參數(shù)，變速器速比，分動器速比，橋速比，制動鼓最大制動力矩，轉(zhuǎn)向器傳動比，轉(zhuǎn)向輪最大轉(zhuǎn)角，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)阻尼，整車質(zhì)心、轉(zhuǎn)動慣量、質(zhì)量，動力懸置剛度及阻尼，駕駛室懸置及阻尼，貨廂質(zhì)心、質(zhì)量、轉(zhuǎn)動慣量，懸架彈簧剛度、減震器阻尼，輪胎徑向剛度及阻尼、側(cè)向剛度、與各路面間摩擦系數(shù)等。

2.2 整車動力學(xué)建模

圖1 駕駛室子系統(tǒng)

圖2 輪胎子系統(tǒng)

分別建立轉(zhuǎn)向子系統(tǒng)、懸架子系統(tǒng)、駕駛室子系統(tǒng)、貨箱子系統(tǒng)和輪胎子系統(tǒng)等，見圖1至圖5，然后將各子系統(tǒng)進行裝配，建立的整車動力學(xué)模型見圖6。

圖3 懸架子系統(tǒng)

圖4 轉(zhuǎn)向子系統(tǒng)

圖5 貨箱子系統(tǒng)

圖6 整車動力學(xué)模型

3 平順性仿真

3.1 B級路面直線行駛

3.1.1 仿真結(jié)果曲線

圖7 駕駛員座椅三向加速度（60km/h）

圖8 駕駛員座椅三向加速度（70km/h）

圖9 駕駛員座椅三向加速度（80km/h）

3.1.2 分析處理結(jié)果

對圖7、圖8和圖9數(shù)據(jù)進行處理，以60km/h車速行駛時駕駛員座椅中心的三向加權(quán)加速度均方根值依次為：0.1895m/s2、0.0041m/s2、0.2403m/s2；以70km/h車速行駛時駕駛員座椅中心的三向加權(quán)加速度均方根值依次為：0.2875m/s2、0.0054m/s2、0.2805m/s2；以80km/h車速行駛時駕駛員座椅中心的三向加權(quán)加速度均方根值依次為：0.4444m/s2、0.0086m/s2、0.3334m/s。

3.2 C級路面直線行駛

3.2.1 仿真結(jié)果曲線

圖10 駕駛員座椅三向加速度（40km/h）

圖11 駕駛員座椅三向加速度（50km/h）

圖12 駕駛員座椅三向加速度（60km/h）

3.2.2 分析處理結(jié)果

對圖10、圖11和圖12數(shù)據(jù)進行處理，以40km/h車速行駛時駕駛員座椅中心的三向加權(quán)加速度均方根值依次為：0.3478m/s2、0.0065m/s2、0.4292m/s2；以50km/h車速行駛時駕駛員座椅中心的三向加權(quán)加速度均方根值依次為：0.4119m/s2、0.0079m/s2、0.4658m/s2；以60km/h車速行駛時駕駛員座椅中心的三向加權(quán)加速度均方根值依次為：0.3961m/s2、0.0095m/s2、0.5426m/s2。

3.3 D級路面直線行駛

3.3.1 仿真結(jié)果曲線

圖13 駕駛員座椅三向加速度（50km/h）

3.3.2 分析處理結(jié)果

經(jīng)過計算，以50km/h車速在D級路面上行駛時駕駛員座椅中心的三向加權(quán)加速度均方根值依次為：0.6688m/s2、0.0153m/s2、0.8385m/s2。

3.4 E級路面直線行駛

3.4.1 仿真結(jié)果曲線

圖14 駕駛員座椅三向加速度（40km/h）

3.4.2 分析處理結(jié)果

經(jīng)過計算，以40km/h車速在E級路面上行駛時駕駛員座椅中心的三向加權(quán)加速度均方根值依次為：0.5522m/s2、0.0242m/s2、1.3093m/s2。

3.5 F級路面直線行駛

3.5.1 仿真結(jié)果曲線

圖15 駕駛員座椅三向加速度（30km/h）

3.5.2 分析處理結(jié)果

經(jīng)過計算，以30km/h車速在F級路面上行駛時駕駛員座椅中心的三向加權(quán)加速度均方根值依次為：1.2938m/s2、0.0747m/s2、4.3577m/s2。

4 結(jié)論

根據(jù)汽車理論，當評價振動對人體健康的影響時，就考慮Xs、Ys、Zs這三個軸向，且Xs、Ys兩個水平軸向的軸加權(quán)系數(shù)K=1.4，比垂直軸向更敏感。通過上述分析計算及結(jié)果處理，整車以不同車速在各3D虛擬等級路面上行駛時的駕駛員座椅上方加權(quán)加速度均方根值總結(jié)如下表所示。

表1 駕駛員座椅及貨箱Z向加權(quán)均方根值

由上表可知，在B、C級路面行駛時，駕駛員座椅上方加加權(quán)加速度均方根值均小于1，人的主觀感覺屬于有一些不舒適和相當不舒適；在D、E級路面行駛時，人的主觀感覺屬于不舒適；在F級路面行駛時屬于極不舒適。

5 結(jié)束語

本文在建模時沒有考慮座椅的彈性，認為是剛性的，加權(quán)加速度均方根值較實際車輛偏大，但是仿真結(jié)果趨勢與同類車輛試驗結(jié)果還是符合的，后續(xù)將根據(jù)同類車輛試驗結(jié)果對整車模型進行修正，進一步優(yōu)化整車動力學(xué)模型，為后續(xù)車輛的整車平順性設(shè)計提供參考。

[1] 陳軍.MSC.ADAMS技術(shù)與工程分析實例.中國水利水電出版社, 2008.

[2] 余志生.汽車理論.機械工業(yè)出版社,2007.

[3] 劉晉霞.ADAMS2012虛擬樣機從入門到精通.機械工業(yè)出版社, 2013.

[4] 周長城.汽車平順性與懸架系統(tǒng)設(shè)計.機械工業(yè)出版社,2011.

The Ride Comfort Simulation of a heavy-duty off-road vehicle

Li Lijun, Feng Jie, Li Peng

( Shaanxi Heavy Duty Automobile Co. Ltd, Shaanxi Xi'an 710020 )

Based on the data of a heavy-duty off-road vehicle, the virtual prototype model is established by using the multi-body dynamics simulation software adams/car . The vehicle comfort is carried out under random road, and gets the relationship between the vehicle speed and the weighted acceleration mean square value above the driver's seat, which provide a basis for subsequent optimization design.

a heavy-duty off-road vehicle; Adams/car; ride comfort; the weighted acceleration mean square value

U461.4

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1671-7988(2019)09-102-03

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李麗軍，就職于陜西重型汽車有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.09.033