某重型越野汽车平顺性仿真

李丽军，冯捷，李鹏



某重型越野汽车平顺性仿真

李丽军，冯捷，李鹏

（陕西重型汽车有限公司，陕西 西安 710200）

文章根据某重型越野汽车相关数据，采用多体动力学仿真软件Adams/car模块建立虚拟样机模型。进行了随机路面下的整车平顺性仿真，得到了不同路面驾驶员座椅上方加权加速度均方根值随车速的变化关系，为后续优化设计提供依据。

重型越野汽车；Adams/car；平顺性；加权加速度均方根值

1 概述

汽车的的平顺性主要是保持汽车在行驶过程中产生的振动和冲击环境对乘员舒适性的影响在一定界限之内，因此平顺性主要是根据乘员主观感觉的舒适性来评价。

本文通过Adams/car建立整车动力学模型，对整车的平顺性进行仿真分析，其方法和结果可为重型越野汽车平顺性的研究提供参考。

2 整车动力学建模

在ADAMS/CAR中，建模采用自下而上的顺序，即装配整车模型建立在子系统的基础上，子系统需要在模板中建立。因此，模板是建模的主要基础。当若干子系统组装成整车模型后，就可在标准模式下进行平顺性仿真等分析任务。

2.1 整车参数

动力学建模关键参数主要有发动机转速及扭矩参数，变速器速比，分动器速比，桥速比，制动鼓最大制动力矩，转向器传动比，转向轮最大转角，转向系统阻尼，整车质心、转动惯量、质量，动力悬置刚度及阻尼，驾驶室悬置及阻尼，货厢质心、质量、转动惯量，悬架弹簧刚度、减震器阻尼，轮胎径向刚度及阻尼、侧向刚度、与各路面间摩擦系数等。

2.2 整车动力学建模

图1 驾驶室子系统

图2 轮胎子系统

分别建立转向子系统、悬架子系统、驾驶室子系统、货箱子系统和轮胎子系统等，见图1至图5，然后将各子系统进行装配，建立的整车动力学模型见图6。

图3 悬架子系统

图4 转向子系统

图5 货箱子系统

图6 整车动力学模型

3 平顺性仿真

3.1 B级路面直线行驶

3.1.1 仿真结果曲线

图7 驾驶员座椅三向加速度（60km/h）

图8 驾驶员座椅三向加速度（70km/h）

图9 驾驶员座椅三向加速度（80km/h）

3.1.2 分析处理结果

对图7、图8和图9数据进行处理，以60km/h车速行驶时驾驶员座椅中心的三向加权加速度均方根值依次为：0.1895m/s2、0.0041m/s2、0.2403m/s2；以70km/h车速行驶时驾驶员座椅中心的三向加权加速度均方根值依次为：0.2875m/s2、0.0054m/s2、0.2805m/s2；以80km/h车速行驶时驾驶员座椅中心的三向加权加速度均方根值依次为：0.4444m/s2、0.0086m/s2、0.3334m/s。

3.2 C级路面直线行驶

3.2.1 仿真结果曲线

图10 驾驶员座椅三向加速度（40km/h）

图11 驾驶员座椅三向加速度（50km/h）

图12 驾驶员座椅三向加速度（60km/h）

3.2.2 分析处理结果

对图10、图11和图12数据进行处理，以40km/h车速行驶时驾驶员座椅中心的三向加权加速度均方根值依次为：0.3478m/s2、0.0065m/s2、0.4292m/s2；以50km/h车速行驶时驾驶员座椅中心的三向加权加速度均方根值依次为：0.4119m/s2、0.0079m/s2、0.4658m/s2；以60km/h车速行驶时驾驶员座椅中心的三向加权加速度均方根值依次为：0.3961m/s2、0.0095m/s2、0.5426m/s2。

3.3 D级路面直线行驶

3.3.1 仿真结果曲线

图13 驾驶员座椅三向加速度（50km/h）

3.3.2 分析处理结果

经过计算，以50km/h车速在D级路面上行驶时驾驶员座椅中心的三向加权加速度均方根值依次为：0.6688m/s2、0.0153m/s2、0.8385m/s2。

3.4 E级路面直线行驶

3.4.1 仿真结果曲线

图14 驾驶员座椅三向加速度（40km/h）

3.4.2 分析处理结果

经过计算，以40km/h车速在E级路面上行驶时驾驶员座椅中心的三向加权加速度均方根值依次为：0.5522m/s2、0.0242m/s2、1.3093m/s2。

3.5 F级路面直线行驶

3.5.1 仿真结果曲线

图15 驾驶员座椅三向加速度（30km/h）

3.5.2 分析处理结果

经过计算，以30km/h车速在F级路面上行驶时驾驶员座椅中心的三向加权加速度均方根值依次为：1.2938m/s2、0.0747m/s2、4.3577m/s2。

4 结论

根据汽车理论，当评价振动对人体健康的影响时，就考虑Xs、Ys、Zs这三个轴向，且Xs、Ys两个水平轴向的轴加权系数K=1.4，比垂直轴向更敏感。通过上述分析计算及结果处理，整车以不同车速在各3D虚拟等级路面上行驶时的驾驶员座椅上方加权加速度均方根值总结如下表所示。

表1 驾驶员座椅及货箱Z向加权均方根值

由上表可知，在B、C级路面行驶时，驾驶员座椅上方加加权加速度均方根值均小于1，人的主观感觉属于有一些不舒适和相当不舒适；在D、E级路面行驶时，人的主观感觉属于不舒适；在F级路面行驶时属于极不舒适。

5 结束语

本文在建模时没有考虑座椅的弹性，认为是刚性的，加权加速度均方根值较实际车辆偏大，但是仿真结果趋势与同类车辆试验结果还是符合的，后续将根据同类车辆试验结果对整车模型进行修正，进一步优化整车动力学模型，为后续车辆的整车平顺性设计提供参考。

[1] 陈军.MSC.ADAMS技术与工程分析实例.中国水利水电出版社, 2008.

[2] 余志生.汽车理论.机械工业出版社,2007.

[3] 刘晋霞.ADAMS2012虚拟样机从入门到精通.机械工业出版社, 2013.

[4] 周长城.汽车平顺性与悬架系统设计.机械工业出版社,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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李丽军，就职于陕西重型汽车有限公司。

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