矩形凸塊轉鼓路面的仿真與試驗 *（續 1）

孫曉幫李艾靜陳雙田雪

（1.遼寧工業大學；2.重慶長安汽車股份有限公司；3.沈陽金杯錦恒汽車安全系統有限公司）

在汽車整車及懸架試驗中，很多采用實際道路和試驗場路面作為路面條件，但室外試驗受外界環境因素影響，試驗結果的一致性差，同時受試驗設備條件等制約，大型設備無法使用。因此如何將路面試驗轉化為室內試驗一直是汽車整車及懸架試驗的研究方向之一。路面模擬試驗技術是最為常見的室內試驗技術，通過精確地模擬被測汽車的振動，再現汽車在實際路面試驗中的振動狀況。目前國內外的主要研究重點是液壓伺服路面模擬試驗臺，通過精確控制電液伺服作動器的不同振動位移，實現不同路面譜的激振，但其價格和維護費用高昂，同時只應用于車輪未轉動工況。為了更加貼近真實路面和車輪運行工況，文章設計出基于凸塊的轉鼓路面試驗系統，針對矩形凸塊路面，驗證該路面的有效性。

1 轉鼓試驗系統的結構設計

轉鼓試驗系統是通過在轉鼓表面布置形狀各異且不同排列組合的激勵凸塊，進而對置于轉鼓上的懸架施加類似于目標路面的激勵。轉鼓轉動時相當于汽車在不同路面上行駛，這種機構的布置形式把汽車相對路面的平動轉化為了轉鼓的轉動，壓縮了試驗臺布置空間，還可以通過調節電動機的轉速來模擬不同的車速[1]。轉鼓試驗系統的結構原理，如圖1所示。

圖1 轉鼓試驗系統結構圖

從圖1可知其工作原理：變頻電動機1經減速器2和電動機聯軸器3將動力輸出到傳動軸6，傳動軸6由傳動軸聯軸器7連接，由傳動軸支座4支撐，傳動軸6帶動左右轉鼓5旋轉，布置在轉鼓表面的凸塊12隨著轉鼓5一起旋轉，置于轉鼓上的整車一軸采用束縛裝置11將車輪固定，另一軸則受到類似實際路面的激勵。

2 懸架與轉鼓試驗系統的動力學仿真

2.1 虛擬轉鼓路面構建

按照某汽車試驗場矩形凸塊路面的尺寸要求，綜合轉鼓尺寸，設計矩形凸塊的長×寬×高為410 mm×50 mm×30 mm。

首先在CATIA中構成矩形凸塊轉鼓路面曲面模型；再將曲面模型導入到Hyper Mesh軟件中，在Auto Mesh面板中將曲面模型劃分2D網格，獲得路面的節點和單元信息，然后將節點和單元導出到excel中編輯；最后以ADAM S提供的3D等效凹凸路面為模板，替換其中的節點和單元，修改節點和單元的數量以及摩擦因數，生成虛擬轉鼓路面[2]。該路面文件可為轉鼓試驗系統的動力學仿真分析提供較為準確的轉鼓路面信息。虛擬矩形凸塊轉鼓路面模型，如圖2所示。

圖2 虛擬矩形凸塊轉鼓路面模型圖

2.2 懸架與轉鼓試驗系統的建模

2.2.1 轉鼓試驗系統建模

利用Solid Works開發平臺建立轉鼓試驗系統的三維模型，再將建立好的三維模型導入ADAM S中，調用虛擬轉鼓路面，并與轉鼓試驗系統合成轉鼓試驗系統動力學模型。圖3示出完成虛擬轉鼓路面調用的轉鼓試驗系統動力學模型。

圖3 轉鼓試驗系統動力學模型圖

2.2.2 懸架系統建模

與轉鼓試驗系統的動力學模型建立方法相同，試驗車的扭力梁后懸架動力學模型也是先通過三維軟件Solid Works建立三維模型，再通過相應的專用接口導入到ADAM S平臺中。懸架建模所需要的參數主要有：懸架載荷、懸架硬點參數、減振器阻尼、彈簧剛度及軸套等相關性能參數。

懸架載荷采用SA2SCREEN/EUROTEST型懸掛測試臺進行測量，測量時，將試驗車停放在測試臺架上，測得后懸架的空載質量為372 kg。扭力梁懸架的幾何參數，采用實際測繪的方式確定，其硬點參數，如表1所示。

表1 某車型后懸架硬點參數表mm

向相關廠家收集的扭力梁懸架主要性能參數[3]，如表2所示。

表2 某車型扭力梁懸架參數表

減振器的阻尼特性通過某公司的減振器試驗臺測量獲取，彈簧剛度特性通過彈簧試驗機獲取。圖4示出扭力梁后懸架動力學模型。

圖4 某車型扭力梁后懸架動力學模型圖

（待續）