基于ADAMS的某商用整車操穩性能仿真研究

余子貴，胡支棟，黃幼林

基于ADAMS的某商用整車操穩性能仿真研究

余子貴，胡支棟，黃幼林

（江西五十鈴汽車有限公司，江西 南昌 330010）

文章基于有限元法，采用ADAMS軟件，對某商用車整車進行了穩態回轉試驗和方向盤階躍輸入試驗及蛇形試驗對標的CAE分析，分析結果顯示，各工況下，整車操穩性能滿足動態屬性目標要求。

商用車；側傾；操穩性能

1 引言

隨著國家經濟快速發展，商用輕卡銷量得到迅猛增長，由于其經濟性和便利性，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荷品質提出了更高的要求，操縱穩定性是汽車主要性能之一，良好的操穩性能會帶來客戶優良的使用感受[2-3]，故研究商用車整車性能，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，對某商用車整車進行了穩態回轉試驗、方向盤階躍輸入試驗及蛇形試驗CAE仿真分析，分析結果顯示，操穩性能滿足設計目標。

2 整車穩態回轉試驗CAE分析

2.1 整車動力學有限元模型

本文采用Adams軟件，對某商用整車進行了動力學模型建模，有限元模型如圖1，車體主要分為車架總成、駕駛室總成和貨箱總成，其中駕駛室與車架之間為橡膠懸置連接，懸置剛度為500N/mm，其中整車總質量為6000kg，滿載狀態前軸荷為2100kg，后軸荷3900kg。

圖1 某商用車整車動力學模型

2.2 穩態回轉試驗CAE分析

穩態轉向試驗是為了測定汽車對方向盤轉角輸入達到穩定行駛狀態時整車的橫擺響應。本文采用定方向盤轉角連續加速法，整車以最低穩定速度，在恒定的初始半徑圓周上行駛，直至側向加速度達到0.65g為止，穩態轉向試驗行駛軌跡仿真結果如圖2，顯示汽車穩態轉向特性為不足轉向。

本文對某商用車進行了操穩側傾性能分析，如圖3，不同車速及橫擺角速度與側向加速度的仿真與試驗結果一致性很好，側向加速度0.5g時，側傾角為6.49deg。

圖2 整車行駛軌跡分析結果

3 方向盤轉角階躍輸入試驗CAE分析

3.1 方向盤轉角階躍輸入試驗CAE分析

方向盤轉角階躍試驗用于測定汽車對方向盤轉角輸入的瞬態響應，本文先以恒定車速直線行駛，穩定后迅速將方向盤轉動到預設角度并保持不變，達到穩定后再行駛數秒，車速按照70km/s，同時按穩態側向加速度為0.05g，依次增加0.05g，直至0.4g。

圖4為方向盤角階躍仿真的橫擺角速度、側向加速度、側傾角和方向盤轉角的變化曲線，仿真車速不變的情況下，方向盤轉角越大，側傾加速度、橫擺角速度和側傾角的響應都隨之增大。

圖5為側向加速度0.25g條件下，橫擺角速度和側傾角的CAE分析結果與試驗結果對標曲線，穩態響應對比結果如表1，顯示一致性較好。

圖5 側向加速度0.25g下CAE與試驗對標結果

表1 穩態響應結果對比表

圖6為方向盤轉角和側傾角隨側向加速度變化值，相同的側向加速度時，方向盤轉角CAE結果與試驗基本一致，而側傾角穩態值CAE仿真結果要大于試驗結果，其影響因素是質心高度偏差引起。

3.2 整車蛇形試驗操穩性能CAE分析

蛇形試驗是汽車典型行駛工況之一，其考察整車在特定行駛路況下的通過能力，蛇形試驗以30m為間距設置木樁，如圖7。

圖7 蛇形試驗示意圖

本文對某商用車進行了蛇形試驗操穩性能仿真，得到圖8所示的不同車速下，橫擺角速度、側向加速度、側傾角及方向盤轉角的變化曲線，當車速為50km/s時，最大橫擺角速度為15.08deg/sec。

圖8 不同車速下蛇形試驗CAE分析結果

4 結論

本文基于有限元法，采用ADAMS軟件，對某商用整車進行了操穩性能分析，分析結果顯示：

（1）不同車速及橫擺角速度與側向加速度的仿真與試驗結果一致性很好，側向加速度0.5g時，側傾角為6.49deg；

（2）方向盤轉角越大，側傾加速度、橫擺角速度和側傾角的響應都隨之增大；

（3）綜合上述分析結果，本文評估該商用車操穩性能滿足設計目標。

[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 Handling and Stability Performance of a Commercial Vehicle with ADAMS

Yu Zigui, Hu Zhidong, Huang Youlin

( Jiangxi-Isuzu Motors Co. Ltd., Jiangxi Nanchang 330010 )

Based on the finite element method and ADAMS software, this paper carries out CAE analysis of a commercial vehicle in steady-state rotation test, steering wheel step input test and serpentine test. The analysis results show that the vehicle's handling and stability performance meets the requirements of dynamic attributes under various working conditions.

Commercial vehicle; Rollback; Stability performance

10.16638/j.cnki.1671-7988.2021.04.032

U467

B

1671-7988(2021)04-105-03

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1671-7988(2021)04-105-03

余子貴，就職于江西五十鈴汽車有限公司。