平顺性分析报告

图 1 前悬架 Adams 模型
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图 2 后悬架 Adams 模型
3.3 转向系简化模型 方向盘和转向柱简化为一可绕车身转动的物体，转向机只考虑其轴绕车身的转动，转 向柱与转向机的轴之间用万向节联接，左转向节绕主销的转动角度与转向机的轴绕车身转 动角度之间用角位移关系约束联接，约束关系如下式： i i l （Rad） ， i 是转向机的角传动比。 左右转向节绕各自主销转动的角度关系由转向梯形机构来保证，如下式所示： L tg l r ctg ( ) L a W tg l （2） 式中: L 是轴矩（m） ；W 是左右主销中心线延长线到地面交点之间的距离（m） ；a 是转向系数，当 左转向时，a=1，右转向时，a=-1。左右主销考虑了内倾角和后倾角。 3.4 轮胎 轮胎的影响对汽车的操纵稳定性至关重要，因为前后轮胎的侧偏刚度是影响汽车操纵 稳定性的重要因素，前后轮胎侧偏刚度的匹配，直接决定稳定性因数的大小，即决定汽车 是具有不足转向、或中性转向、还是过度转向。因此，具有合适的轮胎模型是十分必要的， 这里采用被人们普遍认同的 Fiala 轮胎模型。后轮为双胎。空载时前后轮胎模型的有关参 数如表 1 所示：
以及轮胎仿真模型路面文件的深入研究，找出根据路面不平度空间功率谱密度和车速来生 成满足轮胎仿真模型所要求的路面文件的方法。 通过对路面大量实测和统计分析， 根据 GB7031 “车辆振动输入——路面平度表示方法” 的规定，路面空间位移功率谱密度的拟合表达式采用以下形式：
Gq (n) Gq (n0 )(
式中:
n w ) n0
（1）
2 1 -1 是路面空间位移功率谱密度，单位 m / m ；n 空间频率，单位 m ； 2 1 n0 空间参考频率，n0=0.1m-1；Gq(n0)路面不平度系数，单位 m / m ；w 频率指数。
Gq ( n )
在 GB7031 文件中规定，按照功率谱密度 Gq(n)把路面分为八级，并规定了每级路面下 的不平度系数 Gq(n0)的取值范围和几何平均值，如表 2 所示。
[ wi ( f )G ( f )df ]
2 pi
..
90
1 2
0.9
Pi
..
(i x, y, z )
（4）
式中

pi
..
是人体在 X、Y、Z 方向的加权加速度均方根值，单位 m / s ； G .. ( f ) 是人体在
pi
2
X、Y、Z 方向振动的加速度自功率谱密度函数，单位 m / s ； wi ( f ) 是人体在 X、Y、Z 方向 的频率加权函数。
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汽车的振动与车速关系密切，需根据车速将空间频域的功率谱密度 Gq(n)转换为时间 频域的功率谱密度 Gq(f)，空间频率与时间频率存在以下关系： f=n.u 式中 f 时间频率，单位 Hz；n 空间频率，单位 m-1；u 车速，单位 m/s。 则 Gq(f)的表达式为： （2）
表 2 路面等级及系数 路面等 级 A B C D E F G 路面不平度系数 下限 8 32 128 512 2048 8192 32768 Gq(n0) 10-6m2/m-1 n0=0.1m-1 上限 32 128 512 2048 8192 32768 131072
几何平均 16 64 256 1024 4096 16384 65536 第 4 页 共 16 页
u 2 Gq ( f ) 式中 是路面时间位移功率谱密度，单位 m s 。
Gq ( f )
Gq (n)
（3）
因此，在某一车速，根据某一等级路面不平度系数 Gq(n0)的取值，可计算出一定空间 频率范围内的 Gq(n)和 Gq(f)数据曲线，将 Gq(f)数据曲线输入 ADAMS，则可计算出路面不平 度的时间信号 q(t)，生成相应的路面文件。 5 .评价标准 在仿真模型中，人体（由车身质心处点代替）在 X、Y、Z 方向的加权加速度均方根值 可由该轴向的振动加速度的自功率谱密度函数直接积分得到：
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.任务来源 根据 QQ 车型协议书及相关输出要求，需要对其平顺性能进行运动学仿真分析。 .分析目的 汽车平顺性是汽车的重要性能之一，通过 Adams 软件进行仿真分析，依据国家标准对
QQ 的平顺性能进行评价，为设计部门提供参考。 3 模型建立 建立仿真模型就是要将一个复杂的汽车系统作一定程度的简化，使之以数学模型的形 式来体现，对模型作适当的简化，也有利于提高计算速度和抓住问题的本质。在 ADAMS 中 建立仿真模型的功能非常强大，可以方便地定义复杂机械系统中构件之间的约束关系，施 加各种激励（如位移、速度、加速度、力、力矩等等） 。对于一个汽车系统我们作了以下 简化： 3.1 车身 作为一个刚体来处理。 3.2 前、后悬架 前悬架为麦克弗逊式独立悬架，后悬架为纵臂螺旋弹簧非独立悬架，在 Adams 中模型 分别如图 1、2 所示：
式中: w0 为主减速器转动轴转动的角速度（Rad/s） ，i0 为主减速器的传动比，wl 为左半轴转 动的角速度（Rad/s） ， wr 为右半轴转动的角速度（Rad/s） 。
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图 3 整车模型（带路面）
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路面 通过对路面不平度空间功率谱密度、时间功率谱密度、ADAMS 对功率谱密度的反变换
式中 i 是转向机的轴绕车身转动的角度（Rad） ， l 是左转向节绕左主销转动的角度
（1）
r 是右转向节绕右主销转动的角度（Rad） ； l 是左转向节绕左主销转动的角度（Rad） ；
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表 1 空载时前后轮胎模型的有关参数 轮胎特性参数 参数名称及单位 轮胎型号 轮胎质量(kg) 轮胎自由半径 R1 (mm) 径向刚度 CN (N/mm) 纵向滑移刚度 CSLIP (N/mm) 侧偏刚度 CALPHA (N/°) 外倾刚度 CGAMMA (N/°) 径向相对阻尼系数＄ 前轮 165/70R14 13.5 286 140 145 860 560 50 后轮 165/70R14 13.5 286 140 145 860 560 50
编号： QQ-PD-PK-056
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项目名称： QQ458321486
编制: 校对: 审核: 批准:
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目 录
1 任务来源..................................................................................................................................... 1 2 分析目的..................................................................................................................................... 1 3 模型建立..................................................................................................................................... 1 3.1 车身......................................................................................................................................... 1 3.2 前、后悬架............................................................................................................................. 1 3.3 转向系简化模型..................................................................................................................... 2 3.4 轮胎......................................................................................................................................... 2 3.5 发动机的动力输出................................................................................................................. 3 3.6 传动系..................................................................................................................................... 3 4 路面............................................................................................................................................. 4 5 评价标准..................................................................................................................................... 5 6 平顺性试验................................................................................................................................. 6 6.1 随机输人行驶试验................................................................................................................. 6 6.2 脉输入行驶实验................................................................................................................... 14 7 结论........................................................................................................................................... 16
3.5 发动机的动力输出 在进行方向盘转角阶跃输入的操纵稳定性分析中，车速需要保持稳定，因此就需要在 整个仿真过程中，发动机输出相应的扭矩，以维持汽车以稳定的车速行驶。 3.6 传动系 传动系作如下简化：传动轴的滑动叉与发动机的动力输出轴通过万向节相联，滑动叉 与套管通过滑动约束相联，套管与主减速器转动轴通过万向节相联，主减速器转动轴和左 右半轴绕后桥转动，主减速器转动轴和左右半轴转动的角速度满足以下关系： 2 w0 i0Байду номын сангаас ( wl wr ) （3）