基于ADAMS的某商用車懸架KC性能仿真研究

陳奕銘

基于ADAMS的某商用車懸架KC性能仿真研究

陳奕銘

（江鈴汽車股份有限公司 產品開發技術中心，江西 南昌 330001）

文章基于有限元法，采用ADAMS軟件，對某商用車型前后懸架系統進行了KC仿真分析，分析結果顯示，各工況下，前后懸架橫向剛度滿足性能目標，KC性能滿足動態屬性目標要求。

商用車；前后懸架；KC性能

1 引言

隨著國家經濟的快速發展，商用輕卡銷量迅猛增長，已經成為運輸貨物的必然選擇[1],與此同時，客戶對于車輛的性能和品質提出了更高的要求，操縱穩定性是汽車主要性能之一，懸架KC特性對操縱穩定型有重要影響[2-3]，故研究商用車前后懸架KC性能，具有重要的經濟和社會價值。

本文基于有限元法，采用ADAMS軟件，對某商用車前后懸系統進行了KC仿真分析，分析結果顯示，KC性能滿足設計目標。

2 前懸架KC性能CAE分析

2.1 輪胎有限元模型

本文采用Adams軟件，對某車型前后懸架進行了動力學模型，有限元模型如圖1，整車參數如表1，其中整車總質量為6000kg，滿載狀態前軸荷為2150kg，后軸荷3850kg。

圖1 前后懸架動力學模型

表1 整車參數表

2.2 非線性元件剛度性能分析

整車底盤系統非線性元件包括橡膠襯套和鋼板彈簧等元件，其剛度性能對于整車載荷力學性能有著重要影響。圖2為前后懸架局部坐標系下的橡膠襯套剛度曲線，減震器上下均使用理想約束代替。

本文對前板簧和后板簧進行了鋼板彈簧剛度測試，得到表2和表3試驗數據表，同步輸入Adams進行前后懸模型搭建。

表2 前鋼板彈簧剛度試驗結果

表3 后鋼板彈簧剛度試驗結果

2.3 前懸架左右車輪平行跳動工況CAE分析結果

圖3 前懸架輪荷變化曲線

圖4 前懸架剛度變化曲線

本文采用ADAMS軟件，進行了前懸架左右車輪平行跳動工況KC分析，得到圖3~圖6的分析結果。圖3顯示，車輪跳動量為0mm時為設計狀態，空載狀態下，車輪跳動量約為17mm。圖4顯示，設計狀態懸架剛度為96.5N/mm，空載為130N/mm。圖5、圖6顯示設計狀態前束角為0度，外傾角為1.25度，前束角隨車輪跳動有微小變化，而外傾角基本不變。

圖5 前束角變化曲線

圖6 外傾角變化曲線

2.4 前懸架側傾工況CAE分析結果

本文進行了前懸架側傾工況KC分析，圖7為前束角變化曲線，當汽車左轉時，車身相對于地面向右傾，此時車身側傾角為正，反之，側傾角為負，同時側傾轉向有增大汽車不足轉向度的趨勢。圖8顯示，左轉時，車身外傾角為負外傾，外側車輪的地面外傾角為正外傾，在側傾角6度下，外傾角變化范圍在2度以內。圖9和圖10顯示側傾角為0度時，側傾轉向系數為0.18deg/deg，側傾外傾系數為0.09deg/ deg。

圖7 側傾工況前束角變化曲線

圖8 側傾工況外傾角變化曲

圖9 側傾角剛度變化

圖10 側傾中心高度變化曲線

3 后懸架KC性能CAE分析

3.1 后懸架左右車輪平行跳動工況CAE分析結果

圖11 后懸架輪荷變化曲線

圖12 后懸架垂向剛度變化曲線

本文進行了后懸架左右車輪平行跳動工況KC分析，得到圖11~圖14的分析結果。圖11顯示，車輪跳動量為0時為設計滿載狀態，空載狀態下車輪下跳約為55mm。圖12~圖14顯示，設計狀態懸架剛度為537N/mm，空載狀態懸架剛度為184N/mm，車輪跳動量在-20mm時，左右懸架剛度最大，此時副簧開始發揮作用，而車輪跳動量在20mm時，剛度增大，此時限位塊發生作用。

圖13 后懸架側傾角變化剛度曲線

圖14 后懸架側傾中心高度變化曲線

4 結論

本文基于有限元法，采用ADAMS軟件，對某商用車型前后懸架系統進行了KC性能分析，分析結果顯示：

（1）前后懸架橫向剛度設計滿足目標；

（2）側向力變形轉向系數呈輕微過轉向趨勢，但處于合理偏差范圍內；

（3）側向力變形外傾系數為零，說明側傾不影響車輪外傾；

（4）回正力矩變形轉向系數接近于零值。

綜合上述分析結果，本文評估該商用車KC性能滿足設計目標。

[1] 田國富.某乘用車車門靜態剛度與模態分析[J].制造業制度化, 2020(2):16:21.

[2] 汪鴻志.某車型的整車操穩性能開發[D].重慶:重慶理工大學,2018.

[3] 王黎明.基于多體動力學的多連桿懸架正向設計及整車操穩性能研究[D].廣州:華南理工大學,2016.

Simulation Research on Suspension KC Performance of a Commercial Vehicle with ADAMS

Chen Yiming

( Product Development & Technical Center, JiangLing Motors Co, Ltd., Jiangxi Nanchang 330001 )

In this paper, ADAMS is used to analyze the front and rear suspension stiffness of a commercial vehicle, and the results show that the performance of the suspension meets the requirements of the objective.

Commercial vehicle;Front and rear suspension;KC performance

10.16638/j.cnki.1671-7988.2021.03.023

U463.33

A

1671-7988(2021)03-77-03

U463.33

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1671-7988(2021)03-77-03

陳奕銘，就職于江鈴汽車股份有限公司產品開發技術中心。