某重型越野汽車平順性仿真

李麗軍，馮捷，李鵬

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某重型越野汽車平順性仿真

李麗軍，馮捷，李鵬

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

文章根據某重型越野汽車相關數據，采用多體動力學仿真軟件Adams/car模塊建立虛擬樣機模型。進行了隨機路面下的整車平順性仿真，得到了不同路面駕駛員座椅上方加權加速度均方根值隨車速的變化關系，為后續優化設計提供依據。

重型越野汽車；Adams/car；平順性；加權加速度均方根值

1 概述

汽車的的平順性主要是保持汽車在行駛過程中產生的振動和沖擊環境對乘員舒適性的影響在一定界限之內，因此平順性主要是根據乘員主觀感覺的舒適性來評價。

本文通過Adams/car建立整車動力學模型，對整車的平順性進行仿真分析，其方法和結果可為重型越野汽車平順性的研究提供參考。

2 整車動力學建模

在ADAMS/CAR中，建模采用自下而上的順序，即裝配整車模型建立在子系統的基礎上，子系統需要在模板中建立。因此，模板是建模的主要基礎。當若干子系統組裝成整車模型后，就可在標準模式下進行平順性仿真等分析任務。

2.1 整車參數

動力學建模關鍵參數主要有發動機轉速及扭矩參數，變速器速比，分動器速比，橋速比，制動鼓最大制動力矩，轉向器傳動比，轉向輪最大轉角，轉向系統阻尼，整車質心、轉動慣量、質量，動力懸置剛度及阻尼，駕駛室懸置及阻尼，貨廂質心、質量、轉動慣量，懸架彈簧剛度、減震器阻尼，輪胎徑向剛度及阻尼、側向剛度、與各路面間摩擦系數等。

2.2 整車動力學建模

圖1 駕駛室子系統

圖2 輪胎子系統

分別建立轉向子系統、懸架子系統、駕駛室子系統、貨箱子系統和輪胎子系統等，見圖1至圖5，然后將各子系統進行裝配，建立的整車動力學模型見圖6。

圖3 懸架子系統

圖4 轉向子系統

圖5 貨箱子系統

圖6 整車動力學模型

3 平順性仿真

3.1 B級路面直線行駛

3.1.1 仿真結果曲線

圖7 駕駛員座椅三向加速度（60km/h）

圖8 駕駛員座椅三向加速度（70km/h）

圖9 駕駛員座椅三向加速度（80km/h）

3.1.2 分析處理結果

對圖7、圖8和圖9數據進行處理，以60km/h車速行駛時駕駛員座椅中心的三向加權加速度均方根值依次為：0.1895m/s2、0.0041m/s2、0.2403m/s2；以70km/h車速行駛時駕駛員座椅中心的三向加權加速度均方根值依次為：0.2875m/s2、0.0054m/s2、0.2805m/s2；以80km/h車速行駛時駕駛員座椅中心的三向加權加速度均方根值依次為：0.4444m/s2、0.0086m/s2、0.3334m/s。

3.2 C級路面直線行駛

3.2.1 仿真結果曲線

圖10 駕駛員座椅三向加速度（40km/h）

圖11 駕駛員座椅三向加速度（50km/h）

圖12 駕駛員座椅三向加速度（60km/h）

3.2.2 分析處理結果

對圖10、圖11和圖12數據進行處理，以40km/h車速行駛時駕駛員座椅中心的三向加權加速度均方根值依次為：0.3478m/s2、0.0065m/s2、0.4292m/s2；以50km/h車速行駛時駕駛員座椅中心的三向加權加速度均方根值依次為：0.4119m/s2、0.0079m/s2、0.4658m/s2；以60km/h車速行駛時駕駛員座椅中心的三向加權加速度均方根值依次為：0.3961m/s2、0.0095m/s2、0.5426m/s2。

3.3 D級路面直線行駛

3.3.1 仿真結果曲線

圖13 駕駛員座椅三向加速度（50km/h）

3.3.2 分析處理結果

經過計算，以50km/h車速在D級路面上行駛時駕駛員座椅中心的三向加權加速度均方根值依次為：0.6688m/s2、0.0153m/s2、0.8385m/s2。

3.4 E級路面直線行駛

3.4.1 仿真結果曲線

圖14 駕駛員座椅三向加速度（40km/h）

3.4.2 分析處理結果

經過計算，以40km/h車速在E級路面上行駛時駕駛員座椅中心的三向加權加速度均方根值依次為：0.5522m/s2、0.0242m/s2、1.3093m/s2。

3.5 F級路面直線行駛

3.5.1 仿真結果曲線

圖15 駕駛員座椅三向加速度（30km/h）

3.5.2 分析處理結果

經過計算，以30km/h車速在F級路面上行駛時駕駛員座椅中心的三向加權加速度均方根值依次為：1.2938m/s2、0.0747m/s2、4.3577m/s2。

4 結論

根據汽車理論，當評價振動對人體健康的影響時，就考慮Xs、Ys、Zs這三個軸向，且Xs、Ys兩個水平軸向的軸加權系數K=1.4，比垂直軸向更敏感。通過上述分析計算及結果處理，整車以不同車速在各3D虛擬等級路面上行駛時的駕駛員座椅上方加權加速度均方根值總結如下表所示。

表1 駕駛員座椅及貨箱Z向加權均方根值

由上表可知，在B、C級路面行駛時，駕駛員座椅上方加加權加速度均方根值均小于1，人的主觀感覺屬于有一些不舒適和相當不舒適；在D、E級路面行駛時，人的主觀感覺屬于不舒適；在F級路面行駛時屬于極不舒適。

5 結束語

本文在建模時沒有考慮座椅的彈性，認為是剛性的，加權加速度均方根值較實際車輛偏大，但是仿真結果趨勢與同類車輛試驗結果還是符合的，后續將根據同類車輛試驗結果對整車模型進行修正，進一步優化整車動力學模型，為后續車輛的整車平順性設計提供參考。

[1] 陳軍.MSC.ADAMS技術與工程分析實例.中國水利水電出版社, 2008.

[2] 余志生.汽車理論.機械工業出版社,2007.

[3] 劉晉霞.ADAMS2012虛擬樣機從入門到精通.機械工業出版社, 2013.

[4] 周長城.汽車平順性與懸架系統設計.機械工業出版社,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

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李麗軍，就職于陜西重型汽車有限公司。

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