汽車(chē)底盤(pán)平臺(tái)懸架性能仿真模塊的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用

張家斌 蔡宇超

摘 要：為分析某汽車(chē)底盤(pán)平臺(tái)對(duì)不同車(chē)型操控穩(wěn)定性以及平順性的適應(yīng)性，以vc++和ADAMS，開(kāi)發(fā)了底盤(pán)平臺(tái)懸架分析專(zhuān)用模塊，該模塊可以快速建立前后懸架、其它子系統(tǒng)以及整車(chē)的參數(shù)化模型，并能快速完成操控穩(wěn)定性和平順性的分析優(yōu)化。通過(guò)該模塊對(duì)兩款采用該底盤(pán)平臺(tái)車(chē)型A1、A2的前、后懸架進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真分析并建立整車(chē)仿真模型，同時(shí)根據(jù)國(guó)標(biāo)應(yīng)用該模塊對(duì)兩款車(chē)型進(jìn)行了操縱穩(wěn)定性的轉(zhuǎn)向脈沖仿真分析、計(jì)分評(píng)價(jià)、偏頻測(cè)定仿真，以及隨機(jī)路面平順性的分析。研究結(jié)果表明該專(zhuān)用模塊具有較好的工程應(yīng)用價(jià)值，采用該底盤(pán)平臺(tái)的兩款車(chē)型具有較好的操控穩(wěn)定性和平順性。

關(guān)鍵詞：底盤(pán)平臺(tái);模塊;操控穩(wěn)定性;平順性

0 引言

本研究以多體動(dòng)力學(xué)軟件為基礎(chǔ)，開(kāi)發(fā)一套用于底盤(pán)平臺(tái)操控穩(wěn)定性及平順性分析的專(zhuān)用模塊。該模塊以菜單和對(duì)話框的模式，通過(guò)調(diào)用專(zhuān)用模塊快速完成其各個(gè)子系統(tǒng)以及整車(chē)模型的參數(shù)化自動(dòng)建模，并具有對(duì)底盤(pán)平臺(tái)操控穩(wěn)定性、平順性進(jìn)行分析優(yōu)化，以及對(duì)仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行提取、管理顯示等后處理功能，從而大大提高對(duì)底盤(pán)平臺(tái)性能分析的效率。

1 多車(chē)型底盤(pán)平臺(tái)專(zhuān)用模塊

該模塊是針對(duì)懸架和共享底盤(pán)分析時(shí)需要利用的建模、仿真、數(shù)據(jù)處理和優(yōu)化設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)，以Vc++6.0和ADAMS/Car為平臺(tái)開(kāi)發(fā)而成，模塊構(gòu)建過(guò)程比較復(fù)雜，所需篇幅較大，在此不再贅述。

1.1 模塊功能

該底盤(pán)平臺(tái)模塊是在Windows環(huán)境下，以專(zhuān)用模塊開(kāi)發(fā)而成，具有以下功能：（1）前后懸架子系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系子系統(tǒng)、前后橫向穩(wěn)定桿子系統(tǒng)、車(chē)身子系統(tǒng)、前后車(chē)輪子系統(tǒng)的參數(shù)化自動(dòng)建模。（2）自動(dòng)化裝配功能，各子系統(tǒng)和底盤(pán)平臺(tái)仿真分析模型的自動(dòng)裝配。（3）結(jié)果數(shù)據(jù)后處理功能，快速完成懸架的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真分析以及仿真結(jié)果后處理和數(shù)據(jù)提取。（4）自動(dòng)仿真分析功能，對(duì)底盤(pán)平臺(tái)進(jìn)行操作穩(wěn)定性、平順性分析，并進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，快速地判斷該底盤(pán)是否符合要求。（5）優(yōu)化功能，通過(guò)對(duì)整車(chē)模型中相關(guān)參數(shù)進(jìn)行修改，使設(shè)計(jì)的懸架和底盤(pán)最終都能達(dá)到良好的性能。

1.2 各子系統(tǒng)參數(shù)化建模模塊

1.2.1 前后懸架建模模塊

為滿(mǎn)足底盤(pán)平臺(tái)的通用性要求，懸架模型應(yīng)為參數(shù)化模型，以便修改其硬點(diǎn)坐標(biāo)、彈簧剛度、減振器阻尼以及車(chē)輪定位參數(shù)，從而衍生出多款車(chē)型。采用底盤(pán)平臺(tái)的車(chē)型一般都有相同結(jié)構(gòu)形式的懸架系統(tǒng)，只要通過(guò)調(diào)整懸架的剛度和阻尼、輪距、軸距、輪胎和車(chē)身等就可以衍生出不同用途的車(chē)型。本研究以?xún)煽畈捎玫妆P(pán)平臺(tái)的車(chē)型A1、A2為例，運(yùn)用開(kāi)發(fā)的模塊建立這兩款車(chē)型的參數(shù)化建模。在相應(yīng)的建模對(duì)話框中輸入?yún)?shù)后，模塊自動(dòng)調(diào)用多體動(dòng)力學(xué)軟件完成對(duì)前后懸架的參數(shù)化建模，并將建好的模型自動(dòng)保存在個(gè)人數(shù)據(jù)庫(kù)中以便隨時(shí)調(diào)用。前懸架為麥弗遜懸架，后懸架為縱臂三連桿懸架，前懸架模型如圖1所示，后懸架建模方式和前懸架類(lèi)似。

2 平順性仿真及分析

偏頻的測(cè)定：

前后懸架及其簧載質(zhì)量組成的振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率是影響汽車(chē)平順性的主要原因之一。根據(jù)文獻(xiàn)中關(guān)于汽車(chē)懸掛系統(tǒng)的固有頻率和阻尼比測(cè)定方法，通過(guò)ADAMS/Car中進(jìn)行的二次開(kāi)發(fā)，本研究建立了四柱試驗(yàn)臺(tái)測(cè)試前后偏頻的試驗(yàn)系統(tǒng)。本研究使用四柱試驗(yàn)臺(tái)平順性仿真分析功能模塊對(duì)A1、A2兩款車(chē)的前后偏頻進(jìn)行了測(cè)量，測(cè)出A1前偏頻0.93，后偏頻1.12;A2前偏頻1.04，后偏頻1.28，單位Hz，根據(jù)文獻(xiàn)中對(duì)前后偏頻取值范圍要求可知，采用底盤(pán)平臺(tái)的A1、A2兩款車(chē)型的前后偏頻均滿(mǎn)足平順性要求，兩款車(chē)型的前偏頻曲線如圖所示。

3 結(jié)束語(yǔ)

本研究通過(guò)對(duì)ADAMS/Car的二次開(kāi)發(fā)，完成了對(duì)前后懸架、前后車(chē)輪等子系統(tǒng)以及整車(chē)的自動(dòng)參數(shù)化建模及分析處理功能模塊的設(shè)計(jì)，能在較大程度上提升分析的效率，然后運(yùn)用該模塊的仿真分析功能，并且進(jìn)行偏頻測(cè)定和隨機(jī)路面平順性分析。研究結(jié)果表明，采用該底盤(pán)平臺(tái)的兩款車(chē)型均有較好的操控穩(wěn)定性和平順性，同時(shí)也驗(yàn)證了該模塊具有的工程應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

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