基于ADAMS/Car的某轿车通过减速带的模拟仿真

王孝朋，黄玉鹏

(1.三明学院机电工程学院，福建 三明 365000;2.潍柴汽车研究院 性能中心，重庆 400060)

0 引言

利用ADAMS/Car汽车模块，用户能够快速建立悬挂、传动系统、转向机构、制动系统及整车模型，并且对模型进行仿真分析，性能测试等一系列工作，为用户进行汽车设计分析等提供了许多便利[1]。汽车通过减速带的整车垂向振动可以简化为“四分之一模型”如图1所示。四分之一汽车模型的动力方程可以表示如下:

式中:

m为车轮与车轴的质量;

Kt为轮胎的刚度;

M为车身质量;

KS为悬挂系统的弹簧刚度;

C为悬挂系统减振器的阻尼;

F为汽车自身的激励;

Z、Zu、Zr分别为车身，车轴和减速带位移。

1 整车模型的建立[2-3]

用ADAMS/Car建立某轿车的整车多体动。力学模型，整车包括前双A臂悬挂、后多连杆悬挂、前后轮胎、转向系、传动系统和车体(简化为钢球)，并添加四柱试验台，最终试验模型如图2所示。双A臂悬挂下摆臂与车身通过2个弹性轴套连接，与车轮制动底板由球铰相连。减振器下端和转向节臂由圆柱铰连接，上端与车体由弹性轴套连接，减振器抽象为连接下摆臂和车体的阻尼弹簧。前后轮胎采用魔术PAC2002。转向系统采用齿轮齿条式转向机构，发动机前置前驱。整车主要技术参数如表1所示。

表1 整车主要技术参数

2 减速带模型的建立

减速带又称减速垄，是安装在公路上使经过的车辆减速的设施，材质主要是金属和橡胶。一般以黄色和黑色相间引起视觉的注意，一般设置在公路道口、工矿企业、小区入口等需要车辆减速慢行的路段和容易引发交通事故的路段。本试验采用五线槽减速带，产品尺寸为:900 x 500x78mm(L×W×H)，产品重量:26kg，减速带型号为:SMX313－LBXXC003。在四柱试验台上分别对前后轴车轮施加垂向位移[4]以模拟汽车经过减速带的整车振动，其位移模拟曲线如图3所示。

图3 四柱试验台位移模拟曲线

3 仿真分析

模拟时给汽车以不同的车速通过减速带，车速的范围为0～150km/h，间隔为10km/h。得到车速与车身垂向加速度及垂向加权加速度均方根RMS的关系，如图4、图5所示。从图中可以看出，汽车在20km/h通过减速带时的瞬时垂向加速度最大，如图6所示。

图4 车速与车身垂向加速度曲线

图5 车速与RMS曲线

图6 车速20km/h与车身垂向加速度曲线

4 结论

汽车经过减速带时，瞬时的垂向加速度是影响汽车平顺性的最主要原因。ISO2631－1给出了平顺性的近似评价方法:用垂向方向的总加权值来评价汽车的平顺性，当δWZ＜0.315m/s2时保持舒适;当 δWZ=0.315 ～0.63 m/s2时稍有不适;当 δWZ=0.65～1.25 m/s2时相当不适;当 δWZ＞1.25 m/s2时非常不适[5]。由图4、图5和上述分析可以得出:

a)当车速从10km/h增加到20km/h时，车身垂向加速度急剧增加，然后随着车速的提高，整体有减小的趋势。

b)垂直方向的加权加速度均方根随着车速的提高呈减小趋势，但在高速时有震荡现象。

c)汽车在整个速度范围内，垂向加速度值及加权加速度均方根值都较大，严重影响平顺性。

[1]石博强，付焱华，宁晓斌，等.ADAMS基础与工程范例教程[M].北京:中国铁道出版社，2007:254.

[2]喻凡，林逸.汽车系统动力学[M].北京:机械工业出版社，2005:307 －317.

[3]陈有余，刘占峰，司景萍.ADAMS软件在汽车操作稳定性研究中的应用[J].内蒙古公路与运输，2009(4).

[4]陈军.MSC.ADAMS技术与工程分析实例[M].北京:中国水利水电出版社，2008:288－291.

[5]张文春.汽车理论[M].北京:机械工业出版社，2005:175－177.