基于ADAMS的脉冲路面输入平顺性仿真分析

摘 要：依据 多体动力学理论, 利用 A d a ms 的专业模块 Ad a ms ／ C a r 建立某型号汽车的整车样机模 型, 探索进行汽车仿真的途径, 进行了直线加减速仿真, 将仿真结果与试验结果进行了对比, 并做了 相 应 的分析 .

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第2卷 1期 3第2文章编号：06—9 4 ( 0 6 1 10 3 8 20 )2—0 1 22—0 4

计算机仿真

26 2 0年1月 0

基于 A DAMS的脉冲路面输入平顺性仿真分析陈黎卿， 王启瑞(.安徽农业大学工学院， 1安徽合肥 2 0 3 30 6;

2 .合肥工业大学机械与汽车工程学院。安徽合肥 200 ) 309摘要：以某皮卡车为研究对象。利用 A A SVE软件建立了包括前后悬架、、 D M/ IW轮胎车身、向系和人一椅系统等在内的整转车多刚体动力学模型，并对建模中的若干关键问题进行了详细的论述。运用 A A S D M软件对建立的整车多体动力学模型成

功地实现了脉冲路面输人下的平顺性仿真分析。将仿真所得结果与该车试验所得结果进行了对比，结果表明数据吻合较好， 从而认为整车模型建立准确。并为进一步对该车做设计分析打下了良好的基础。 关键词：脉冲路面；平顺性；仿真中圈分类号：4 7 1 U6.3 文献标识码： A

S m u a i n a d An l ss o d m f r i l to n a y i fRi e Co o to le Ro d Ba e n ADAM S n Pu s a s d o

C E i ig . H N L—qn WAN i u G Q—ri( .C l g f nie r g, n u gi l rl nvri,H i i n u 20 6, hn; 1 ol eo gn ei e E n A h i r ut a U i s y ef h i 30 1C ia A c u e t eA 2 c ol f c a i l n uo bl E g er g H fi nvri f eh o g, i i nu 30 9 C ia .Sh o o Meh nc dA tmoi n i ei, ee U i syo c nl y He e A h i 0 0,hn ) aa e n n e t T o f 2ABS TRACT: s do Bae n ADAMS VI W ot ae p c a e eald mu i— b d y a c mo e fa pc u / E s f r a k g,a d tie t w o y d n mi d lo ik p v hcei etb ih d i h c u p n in,t e,v hceb d,se rn ytm n es n— c ars se ae e il s sa l e nw ih s se

so s i s e il o y teigs se a dp ro s r h i ytm r c n iee .T ep p rh sc rid o ta d ti d ea oain t eti e rbe . Smuain o h d l o sd rd h a e a a r u eal lb rt oc r n k y p o lms i lt ft emo e e e o a o rd o ot np lera efr ds ce su l.Co aigwi etd t,smuainrs l ge el t iec mfr o us o d i p rome u c sfl s y mp rn t ts aa i lt e ut a rew l wi h o s h tee p r n e ut T u h sa l h d mo e s to g ta c rtl n a ad a g o o n ain fr h x ei tr s l me s. h s te e tbi e d li h u h c uaey a d h s li o d fu d to o sf rh ra ay i. u t e n l ss

KEYW O RDS: us o d; d o ot Smuain P lera Riec mfr;i lto

测试方法，本次将计算机虚拟样机技术运用到汽车设计中，

l引言 随着社会的发展，人们对于汽车行驶平顺性的要求越来越高，因此如何提高汽车的行驶平顺性就显得尤为重要。但

运动直观，结果准确，提高了设计的效率和精度。

2熬车多刚体动力学仿真模型 汽车是一个复杂的系统，因此在建立模型前就有必要根据设计分析的目的，对其进行简化。因此本文在建立整车多

对于汽车平顺性的测量现在很大程度上还依赖于试验的方法，因此在设计时无法对设计车辆进行平顺性性能估测，为

车辆的设计带来了不可确定的因素。随着虚拟样机技术的发

体模型时，将前后减振器简化为阻尼约束，车架与后车桥通过钢板弹簧连接起来；在平顺性分析中，只研究车辆在平直

展，将其应用于车辆的设计中，为汽车业的发展带来了新的机遇。

本文以某皮卡车为研究对象，采用多体动力学建模软件 AA S D M建立整车多体动力学模型，进行了脉冲路面下的并

道路行驶的情况，对发动机，故传动系，动力总成等略去，通过将扭矩加在后轮胎上以使汽车运动。建模时所需的各

种参数可通过图纸查阅法、验法、算法和 U实计 G建模等方法获得，详见表 1对于本次设计有几个难点，。对于后悬架的建模， 减振器模型的建立和轮胎模型的建立等几个方面。以下将详细介绍这几个方面。

平顺性仿真， J将仿真所得结果与试验所得结果进行了对比，结果表明数据吻合较好，整车模型建立准确。比以前的相收稿日期： 0 0 2 5— 7—1 0 5—

21一 2

摘 要：依据 多体动力学理论, 利用 A d a ms 的专业模块 Ad a ms ／ C a r 建立某型号汽车的整车样机模 型, 探索进行汽车仿真的途径, 进行了直线加减速仿真, 将仿真结果与试验结果进行了对比, 并做了 相 应 的分析 .

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表 1整车基本性能参数 / /

// / /。

/

罨0_ 40。 0 o。。。

/一

//。

/,●,0 0 25 0 50 0 75 0

L n t/ m e g hr a

圈 2钢板弹簧受力与变形关系图

2 1后悬架模型 .后悬架为渐变刚度少片弹簧，刚度为 7 .6/ m, 0 3 N r这是 a建立模型的一个难点。由于本次研究主要考虑到垂向刚度，

故建模时将其简化为一片由 1段弹性体构成的板簧， 2段与段之间采用 B A E M力进行柔性连接。

考虑到本文研究的需要，主要是要保证钢板弹簧的垂向 刚度。据钢板弹簧的受力情况，以采用如下的方法计根可算：圈 3后悬架虚拟模型

在钢板弹簧与后桥连接处给一个向上的作用力，钢板弹簧与前、吊耳的连接处理成钢板弹簧在前吊耳处与地面的后旋转链约束，后吊耳与车身的连接处理成后吊耳与地面的连

成熟的轮胎模型。文所采用的轮胎模型由 Ai n大学的本 roa zP E Nk rvs . . iaaeh和 G Gm提出来的， B rm n .i以 eg e的三维弹簧模型为基础推导而来的，该模型考虑了纵向和侧向联合滑动的情况 J。

接。这样，钢板弹簧的垂向刚度的计算模型可以简化成如图 1 所示的形式。计算示意图，以得到钢板弹簧的近似垂根据可向刚度计算公式为：L一

U A模型的特性参数主要有：偏刚度、倾刚度、侧外垂直刚度、向刚度、纵滚动阻力系数和垂向阻尼系数等；本文采用一 (一D.。 D’ )

的轮胎模型如图 4所示。

在 A A Sv w中， D M/i e对建立的钢板弹簧模型施加一个方

向向上的作用力，进行仿真分析。最后得到后悬架钢板弹簧受力与变形仿真结果，如图 2所示。经计算垂向刚度为7.2/

m, 03N m与实际相符，因此认为模型是准确的。简化后的前后悬架模型如图 3所示。一

●

●

圈 1钢板弹簧垂向刚度的计算示意圈

22轮胎模型 .

圈 4轮胎模型

A A软件提供了 F A A、 E F、MIH D MS L L D L T S T T和 U A四种

研究分析的车型前轮胎 2 57 R 5后轮胎 2 5 7 R 5 1/ 5 1, 3/ 5 1,一

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摘 要：依据 多体动力学理论, 利用 A d a ms 的专业模块 Ad a ms ／ C a r 建立某型号汽车的整车样机模 型, 探索进行汽车仿真的途径, 进行了直线加减速仿真, 将仿真结果与试验结果进行了对比, 并做了 相 应 的分析 .

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轮辋 6 J 5、 ×1轮胎气压前 2op, 20p, 3k8) 5k8分析的工况￣:是满载，前后轴载荷分别为 9 0 12 N u 0 N,4 5。 A虚拟轮胎模型的参数见表 2。表 2轮胎特性参数参数名称轮胎自由半径 rr /m a

2 4车身模型 .

对于车身模型，利用 U G软件按照厂家提供的整车外型数据绘制了一个简化的车身，动惯量由 U其转 G软件直接计算得到。采用 Prs i格式将图形导人到 A A S a od al D M软件中。2 5人一椅模型 .参数值

本次研究对人一系统模型进行了简化，椅人体用6 k的 5g

317 ( )367 ( 5.5前/6.5后)2 6. 8 5 3 oo o o

质量块代替，座椅的弹性阻尼用软件中的 S RN _ A P R P IG D M E来实现。 26整车动力学模型 .

●

轮胎径向刚度 c/ N m’￡( m。) 轮胎纵向滑移刚度 c/ N a ) R( r d轮胎截面半径 r/ jmm

●

175前)175后 ) 0. (/1. (5 4 60 4 20 3 5 0 9 .4 0 7 .5 0 7 .5

整车动力学模型包括 4车轮在内， 4个运动部件个共有 5(不包括地面)如图6所示。,整车模型通过 l 4个旋转副、 6个

轮胎外倾刚度 c/ N a ) ( r d

轮胎侧偏刚度 C/ N a ) a( r d静摩擦系数 l a, o

求副，个固 4定幅进行约束，模型的自度D F= n:由 O 6一1。 :

6×4 5—1×5—6×3—4×6: 18个[ 4 5 ]

动摩擦系数。 径向相对阻尼系数￡

2 3减振器模型减振器是悬架系统的主要元件， .车轮与着表 3减振器的速度一阻尼力对应关系

( a )

整车￣ r轴侧图，g b

()隐藏军身外形 Il b芏

田 6整车动力学模型

3整车模型的仿真分析

3 1车速稳定直线行驶 .依据建立的整车模型即可进行仿真分析，但对于车辆行驶时车速的稳定是仿真的关键，本文是通过对加载在轮胎上的力矩来控制车速的稳定行驶，语句如下：圈 5减振器的速度一阻尼力的特性曲线

-

‘

M=

×sp V )sed一11 sed0 t ( X(, e e p,, e,) p

式中：为一恒定扭矩；X( V )表示测量某点在方向的车速； ed表示设定的车速。 se p本次设计是通过测量车辆质心处

一

21— 4

摘 要：依据 多体动力学理论, 利用 A d a ms 的专业模块 Ad a ms ／ C a r 建立某型号汽车的整车样机模 型, 探索进行汽车仿真的途径, 进行了直线加减速仿真, 将仿真结果与试验结果进行了对比, 并做了 相 应 的分析 .

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一Ⅲj/一 f 一 %\煅聂 *

晨亦卅

方向的车速来稳定车速的。3 2脉冲路面的模拟 .

仿真结果表明该车在脉冲输入下对人体健康是没有危害的。表 4三角形凸块路面各车速时的车身最大振动加速度

根据国标 G 50 B92—8,脉冲输入的模拟主要为三角 6对形凸块和长坡形凸块两种方法，本文是以三角形凸块来模拟

脉冲输入。对于研究的皮卡车，其总质量小于 4, t凸块高度应为6m 。 0 mE 3 3仿真分析 .

对于脉冲路面，据试验方法中规定的车速，依仿真车速

为 1、、、、O6、、 k/。 O2 3 4 5、 7 8 m h测量点为驾驶员座椅处 O O O O 0 0的垂向加速度值。限于篇幅，本文中只给出部分车速的仿真

结果。仿真步长为005, .0 s仿真结果如图7所示。将所得各车速处的最大垂向加速度与实验所得数据进行了对比，结果如表 4所示。

4结论 利用 A A S D M软件在参数建模中的优势，建立了车辆系统参数化多体动力学仿真模型。此模型下，车辆进行了在对 脉冲路面下的平顺性仿真。通过与实验所得结果相比，可知所建整车模型准确可靠，为下一步的设计分析打下了良好的基础。

参考文献：[]秦绪柏 .WS 1 4汽车虚拟模型建模与动力学分析[]东南大学 D.学位论文。 04—3 20 .

莳 ts间/() 1￣/时的车身振动加速度 a 0 h

”

[]曹丽亚 .汽车脉冲平顺性仿真分析[] 2 J.计算机仿真，20 ( ) 8 0 2 4:0—8 . 2

[]汽车工程手册编委会 .汽车工程手册一试验篇[ .北京： 3 M]机械工业出版社， 0 . 0 50 2 130— 0 . 0

[]李

军， 4邢俊文 .A A S D M实例教程[ . M]北京：北京理工大学出版社， 0 . 2 2 0

[]王国强， .虚拟样机技术及其在 A A S 5等 D M上的实践[ . M]西安：西北工业大学出版社， 0 . 2 2 0

[]高树新， 6宫镇 .汽车脉冲输入平顺性评价指标限制的研究[] J.汽车技术， 9 ()1—3 1 69: 9 .时间t s/()3￣/时的车身振动加速度 b 0 h

图7脉冲输入下振动加速度仿真结果

由表可知，车速越高，最大加速度值并不是就越大。根据

文献[] 6推荐的数值：传递给乘员的最大加速度响应超过

4.2/ 30m s时将危害健康，低于 3.4/ 1 m s时对健康没有危研究领域为汽车电子及控制。与并完成了机械部汽车工业重点课 4参题、国家自科学基金、然安徽省自然科学基金、安徽省十五攻关等项害， 1 4—4.2/在3. 4 30m s这个区间内对健康有一定的危害。●

_大作东[为王工辆与男人业，车陈。州控硕，启程动黎(安制士徽学汉合瑞学肥卿者力机，学工族农。简工研 (院械究学介 1) 9, 4安 7副与方院] 8 9教汽向讲徽一授车师宿 )肥。

硕士生导师。

目。

●

一

21一 5

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/yjui.html