稳态回转分析报告

朽木易折，金石可镂。千里之行，始于足下。第页/共页密级：编号：整车稳态回转分析报告（中间过程报告）项目名称：项目编号：编制：日期：校对：日期：审核：日期：批准：日期：上海同济同捷科技股份有限公司2004年月日目录1分析目的 2263自由度整车模型的建立 22.1整车模型的主要特性参数 22.2前、后悬架建模 32.3轮胎建模 32.4整车模型的建立 43稳态回转实验仿真分析结果 54结论 8

1分析目的为评价轿车的稳态回转性能，本文利用多刚体分析软件ADAMS对满载工况的整车动力学仿真模型举行了稳态回转工况的仿真分析。模型中详细考虑了前悬架系统、后悬架系统、转向系统、轮胎以及各衔接件之间弹性衬套等的影响，以确保模型确实切性和较高的分析精度。263自由度整车模型的建立建立仿真模型时，作了如下假设：簧载质量看作一个刚体，具有六个自由度。对于刚体之间的柔性衔接作适当的简化,采用线性弹性橡胶衬套(bushing)来模拟其在实际工况下的动力学特性。2.1整车模型的主要特性参数整车模型的特性参数主要通过以下三种方式决定，其主要特性参数如表1所示。1)按照实验测量得到；2)按照三维数模计算得到；3)按照理论公式计算得到。表1主要特性参数（满载）车型？？？形状尺寸长mm4535宽1715高1490轴距2600前轮距1464后轮距1450满载质量kg1545满载前后轴荷前：820.3；后：724.7满载mm619单侧非簧载质量前悬Kg80后悬80悬架前悬架麦弗逊式、螺旋弹簧后悬架复合式悬架、螺旋弹簧车轮及轮胎轮胎规格195/60R152.2前、后悬架建模轿车前悬架为麦弗逊式自立悬架，后悬架为螺旋弹簧复合式悬架。建模时，按如实际情况简化得到减振支柱总成、转向节、横摆臂、减振器及横向稳定杆等刚体。同时，对它们之间的衔接形式也作了合理的简化：横摆臂通过球铰与转向节臂相连，通过弹性衬套与车身相连。将横向稳定杆用左右两个杆状刚体模拟，它们之间通过扭转弹簧衔接。后悬架的整体式车桥、横向稳定杆通过柔性体来模拟。2.3轮胎建模在本次分析中，采用的轮胎模型是ADAMS自带的UA模型，其基本思想可概括为：轮胎由一系列可三维变形的弹性单元组成，每个单元可简化为互相垂直的三维弹簧以传递垂直方向的力、纵向力和侧向力。通过求解轮胎与地面互相作用的微元动力学方程，可推导得到单一工况和混合工况下的轮胎动力学特性。其主要特性参数有：侧偏刚度、外倾刚度、垂向刚度、纵向刚度、滚动阻力系数及垂向阻尼系数等，轮胎坐标系采用SAE标准坐标系。对于路面文件，采用平滑路面，各个轮胎接触的路面特性相同。2.4整车模型的建立完成上述子系统建模后，需将它们装配成一辆整车。整车模型总共由48个刚体组成（包括轮胎），各刚体之间通过不同的理想约束形式衔接。在计算整车系统自由度时，这些约束形式将减去系统一定的自由度数，而不同约束减去的自由度数是不相同的（参见表2）。按照上述原理计算得到整车虚拟样机的自由度数为DOF=63。表2模型中用到的理想约束类型及数目约束形式约束个数每个约束减去的自由度数转动副25圆柱副44球铰123滑动副15固接副106装配完成后的63自由度虚拟样机模型如图1所示：图1AM-12整车仿真模型3稳态回转实验仿真分析结果操纵稳定性是汽车最重要的性能之一,它不仅表征了汽车驾驶的操纵方便程度，而且也是评价汽车高速行驶安全性的一个重要指标。评价汽车操纵稳定性的指标涉及多个方面，例如稳态回转特性、转向瞬态响应特性、回正性、转向轻便性、典型行驶工况性能和极限行驶能力等。此次分析主要举行了稳态回转实验仿真（参照国标GB6323.6-94汽车稳态回转实验的有关主意），验证前述理论分析的合理性。在实车稳态回转实验中，首先应决定当汽车以最低稳定车速行驶时转弯半径恰好为15米的方向盘转角，然后保持此方向盘转角不变，车速从零开始匀称持续地增强，直至汽车的侧向加速度达到6.5m/s2为止。在仿真中我们通过理论公式估算这一角度，从汽车转向理论可以知道，汽车转向半径与前轮转角之间的关系如下：L:轴距(mm)；δ：前轮转角(rad)；α1－α2：前后轴侧偏角之差(rad)；在极低的车速下，忽略侧偏角时初始的转向半径为R0，即R0=L/δ。将轴距L和实验规定的R0=15米代入，得到前轮转角δ为9.94度。在仿真过程中需要测量的基本参数有:车身侧向加速度；车身侧倾角；前后轴侧偏角之差。可以从仿真结果中直接得到汽车横摆角速度和汽车行驶速度两个指标，而车身侧向加速度、转向半径和汽车前后轴侧偏角之差这几个量，可以用公式计算得到：车身侧向加速度：ay＝v·ωr转向半径：R＝v/ωr前后轴侧偏角之差：其中，v为汽车行使速度，ωr为汽车横摆角速度。仿真分析的结果如下：图2状态图线图3侧倾角与侧向加速度的关系从图3侧倾角与侧向加速度的关系曲线可看出，侧倾角的大小比较合理，满意设计要求，说明悬架有充足的侧倾角刚度。图4转向半径比与侧向加速度的关系图4说明，在规定的侧向加速度范围内，转向半径比逐渐变大，呈不足转向趋势。图5前后轴侧偏角之差与侧向加速度的关系图5说明，前后轴侧偏角之差与侧向加速度的关系为展开关系，在规定的侧向加速度范围内，未浮上中性转向点，说明该车具有轻微不足转向趋势，转向性能良好。从以上图线可以得出以下分析结果：加速度侧偏角差A1-A2(deg)转向半径比R/r侧倾角RollAngle(deg)2m/s20.921.10.384m/s2