姚 勱

（安徽江淮汽車技術(shù)中心CAE模塊設(shè)計部，安徽 合肥 230601）

基于某中卡穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)影響因素的研究

姚 勱

（安徽江淮汽車技術(shù)中心CAE模塊設(shè)計部，安徽 合肥 230601）

車輛操縱穩(wěn)定性是車輛的重要性能之一，文章以多體系統(tǒng)動力學(xué)的理論方法為基礎(chǔ)，通過機(jī)械系統(tǒng)仿真軟件 Adams/Car為平臺建立某中卡的整車多體模型，并對其進(jìn)行穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)性能仿真分析，對影響操穩(wěn)性能的關(guān)鍵因素進(jìn)行靈敏度分析，為后續(xù)的優(yōu)化設(shè)計提供技術(shù)支撐。

整車多體模型；Adams/Car；操縱穩(wěn)定性；參數(shù)靈敏度分析

前言

汽車操縱穩(wěn)定性不僅影響到汽車駕駛的操縱方便程度，而且也是決定高速汽車安全行駛的一個主要性能。本文針對某款中型卡車（代號N211）的操縱穩(wěn)定性進(jìn)行了深入研究。首先根據(jù)設(shè)計部門及試驗部門提供可靠的建模參數(shù)建立模型，建模參數(shù)包括：（1）硬點位置參數(shù)；（2）各部件質(zhì)量慣量及質(zhì)心位置參數(shù)；（3）板簧、襯套剛度參數(shù)；（4）減震器阻尼參數(shù)；（5）轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、板簧簧片摩擦；（6）性能參數(shù)：傳動比、發(fā)動機(jī)外特性等；（7）各結(jié)構(gòu)之間拓?fù)潢P(guān)系。在Adams/Car中建立懸架及整車多體模型，按照國家對汽車操縱穩(wěn)定性試驗標(biāo)準(zhǔn)和評價標(biāo)準(zhǔn)，對物理樣機(jī)的操縱穩(wěn)定性進(jìn)行仿真分析和路試試驗,并對其結(jié)果進(jìn)行了對比分析，對模型精度進(jìn)行了準(zhǔn)確的評價。在模型精度達(dá)到要求后，模型可以作為操穩(wěn)分析的依據(jù)，在此基礎(chǔ)上對影響操穩(wěn)性能的關(guān)鍵因素進(jìn)行了靈敏度分析，本文研究思路如圖1所示。

1 子系統(tǒng)及整車動力學(xué)建模

商用車操穩(wěn)模型子系統(tǒng)建模首先需要搜集各子系統(tǒng)的參數(shù)，利用Adams/Car建立子系統(tǒng)。商用車整車建模通過各個子系統(tǒng)裝配完成，裝配完成后，需對整車總質(zhì)量、前后軸荷和整車質(zhì)心位置進(jìn)行調(diào)校，使車輛狀態(tài)實車一致。

本車型的前后懸架為非獨立懸架，其中前懸建模主要包括板簧、前橋、減震器、輪轂和轉(zhuǎn)向節(jié)等,后懸架建模主要包括主副板簧、后橋、限位塊等；轉(zhuǎn)向系統(tǒng)建模考慮了傳動系統(tǒng)剛度特性、阻尼特性以及轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)的助力特性；動力總成除考慮質(zhì)量慣量和懸置剛度特性外，還考慮了發(fā)動機(jī)的外特性和變速箱的減速比特性；駕駛室懸置建模主要包括駕駛室主體和前后懸置橡膠襯套；車架建模將車架作為剛體處理。其他附件如排氣系統(tǒng)、傳動軸、貨箱等均在各自質(zhì)心位置處配重完成。如圖1所示：

圖1 前后懸架總成

2 影響整車穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)關(guān)鍵因素分析

本文研究了影響穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)的4個關(guān)鍵因素，如下表1所示：

表1 影響穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)的關(guān)鍵因素

仿真的車輛模型處于滿載狀態(tài)，反正路面為標(biāo)準(zhǔn)A級路面，依次調(diào)節(jié)參數(shù)在指定的范圍內(nèi)（±15%）變化，輸出的結(jié)果參數(shù)參考的是法規(guī) GB/T 6323-2014 《汽車操縱穩(wěn)定性試驗方法》中穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)部分提出的各類參數(shù)，包括轉(zhuǎn)彎半徑比、不足轉(zhuǎn)向度及車身傾斜度。輪胎垂向及減震器阻尼參數(shù)由相應(yīng)的制造商提供，對模型進(jìn)行參數(shù)化后調(diào)節(jié)對應(yīng)參數(shù)即可實現(xiàn)參數(shù)改變。板簧剛度變化是在Adams通過更改楊氏模量的大小進(jìn)行調(diào)節(jié)，軸荷變化是通過更改相關(guān)配重的質(zhì)心左邊進(jìn)行調(diào)節(jié)，仿真結(jié)果如下圖2-4所示：穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)靈敏度分析結(jié)果如下表2-4所示：

圖2 影響因素對轉(zhuǎn)彎半徑的影響

圖3 影響因素對前后軸側(cè)偏角差的影響

圖4 影響因素對車身側(cè)傾角的影響

表2 輪胎垂向剛度對穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)試驗結(jié)果影響

表3 質(zhì)心位置對穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)試驗結(jié)果影響

表4 板簧剛度對穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)試驗結(jié)果影響

3 結(jié)論

輪胎剛度（垂向）對穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)的影響最為突出，減震器阻尼的影響最低。輪胎剛度變化時，整車的不足轉(zhuǎn)向有明顯改變。垂向剛度變化（15%）對汽車轉(zhuǎn)向半徑比，前后軸側(cè)偏角幾乎無影響，但對車身側(cè)傾角影響明顯；側(cè)向剛度變化（15%）時，汽車轉(zhuǎn)向半徑比，前后軸側(cè)偏角，有 20%的變化，車身側(cè)傾角幾乎不變，汽車不足轉(zhuǎn)向更明顯，不足轉(zhuǎn)向度改變有 25%；質(zhì)心位置對轉(zhuǎn)彎半徑及前后軸側(cè)偏角影響非常明顯，質(zhì)心位置向前移動（-400）即前軸軸荷變大時，汽車更趨向于不足轉(zhuǎn)向，不足轉(zhuǎn)向度改變有 15%；板簧剛度對整車穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)有一定影響，剛度變?。?0%）整車更趨向于不足轉(zhuǎn)向，不足轉(zhuǎn)向度改變有12.5%；減震器在變化的范圍（20%）內(nèi)對整車的不足轉(zhuǎn)向幾乎無影響，不足轉(zhuǎn)向度改變有2.5%。

[1] 李雪莉.基于 ADAMS的空氣懸架客車動力學(xué)仿真分析[D].長安大學(xué),2012.

[2] 常盛.基于 ADAMS的空氣懸架客車試驗仿真分析[D].中北大學(xué),2014.

[3] 楊樹凱.橡膠襯套對懸架彈性運動與整車轉(zhuǎn)向特性影響的研究[D].吉林大學(xué),2008.

[4] 高晉.基于虛擬樣機(jī)技術(shù)的懸架 K&C特性及其對整車影響的研究[D].吉林大學(xué),2010.

[5] 李林華.橡膠襯套剛度對懸架 K&C特性及整車操縱穩(wěn)定性的影響[D].湖南大學(xué),2011.

[6] 黃杰文.基于 ADAMS/Car的皮卡車操縱穩(wěn)定性仿真與優(yōu)化研究[D].南昌大學(xué),2010.

The research of the factors on steady static circular test based on one medium truck

Yao Mai
（CAE Department of JAC, Anhui Hefei 230601）

The handling and stability of vehicle is one of the most important performance. In this article, a full vehicle multi—body model of one medium truck using machanical system software ADAMS/Car is established based on the multi-body dynamics theory and method.To support the next optimization and design, the steady static circularis simulated and analysed, then sensitivity analysis is done according to the key factors which affect the handling stability.

full vehicle multi—body model; Adams/Car; handling and stability; parameter sensitivity analysis

U461.6

A

1671-7988(2017)22-107-03

10.16638 /j.cnki.1671-7988.2017.22.039

姚勱，就職于安徽江淮汽車技術(shù)中心。

CLC NO.:U461.6

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1671-7988(2017)22-107-03