基于的整车平顺性仿真研究
基于整车刚弹耦合模型的平顺性仿真与试验
中图 分 类 号 ： Ｕ ４ ６ １ ． ４； Ｔ Ｐ ３ ９ １ ． ９ 文献标识码 ： Ｂ
Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｏ ｎ Ｖｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ Ｒｉ ｄ ｅ Ｃｏ ｍｆ ｏ ｒ ｔ ｗｉ ｔ ｈ
Ｒｉ ｇ ｉ ｄ－ｅ ｌ ａ ｓ ｔ ｉ ｃ Ｃｏ ｕ ｐｌ ｉ ｎ ｇ Ｍｏ ｄ ｅ ｌ ａ ｎ ｄ Ｔｅ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ
Ｄ Ｕ Ｌ ｉ ， ＷＡ Ｎ Ｇ Ｌ ｉ － ｊ ｕ ａ ｎ ， Ｃ ＨＥ Ｎ Ｚ ｏ ｎ ｇ － ｙ ｕ ， Ｌ Ｉ Ｕ Ｈ ａ ｏ
振动加速度时 间函数进行 Ｆ 兀’ （ 快速傅 里叶变换 ） 得到频域 函数和功率密度 函数 ， 再通过 ｍ ａ ｔ ｌ ａ ｂ 对数据进行处理得到两项平 顺性评价指标 ａ 和Ｌ 的值。应用便携式 车载仪 器对 Ｓ Ｕ Ｖ进行道路试验 ， 并用 Ｄ Ｈ ５ ９ ０ ２ 软件进行试验数据处 理。将仿真与
（ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｍ ｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ＆Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｎ ａ ｎ ｃ ｈ ａ ｎ ｇ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｎ ａ ｎ ｃ ｈ ａ ｎ ｇ Ｊ ｉ ａ ｎ ｇ ｘ ｉ ３ ３ ０ ０ ３ １ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
ＡＢＳ ＴＲＡＣＴ： Ｒｉ ｄ ｅ Ｃ ｏ ｍｆ ｏ ｒ ｔ ｉ ｓ ｏ ｎ ｅ ｅ ｖ ａ ｌ ｕ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｄ ｅ ｘ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ ｐ ｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｎ ｃ ｅ ｓ ，Ｓ Ｏ ｔ ｈ ｅ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｎ ｅ ｓ ｓ ｏ ｆ ａ ｓ ｃ ｈ ｅ ｍｅ ｆ ｏ ｒ ｃ ｏ ｍｆ ｏ ｒ ｔ ｆ ｏ ｒ ｅ ｃ ａ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ ｉ ｓ ｖ ｉ ｔ １ ．Ｔ ａ ｈ ｅ ｄ ｙ ｎ ａ ｍｉ ｃ ｓ ｅ ｑ ｕ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｗｈ ｅ ｅ ｌ — ｓ ｕ ｓ ｐ ｅ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｅ ｒ ｆ ｕ ｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｗ ｅ ｒ ｅ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ —
基于ADAMS的电动客车平顺性仿真与试验研究的开题报告
基于ADAMS的电动客车平顺性仿真与试验研究的开题报告题目：基于ADAMS的电动客车平顺性仿真与试验研究一、研究背景随着环保意识的不断提高和政府对新能源汽车的支持，电动客车逐渐成为城市公共交通的重要组成部分。
与传统的燃油客车相比，电动客车具有环保、安静、高效等优点。
但是，在实际运行过程中，电动客车的平顺性问题成为制约其发展的一大难题。
电动客车的电池、驱动电机等重要组件极易受到路况、悬挂系统等因素的影响，加之电动客车本身重量大、车身高等特点，使得其在行驶过程中易出现弹跳、颠簸等问题，影响了乘客的乘坐舒适性和驾驶员的驾驶稳定性。
为解决电动客车平顺性问题，需要进行系统的仿真与试验研究。
利用仿真技术，可以通过建立电动客车的运动模型，模拟不同路况下车辆的运动情况，分析车辆的平顺性问题，并优化车辆的悬挂系统、轮胎、阻尼器等元件的参数，提高车辆的平顺性。
而试验研究则可以直接检验车辆在实际路面条件下的平顺性，优化车辆的设计，提高车辆的运行质量。
二、研究目的与意义本次研究的目的在于，针对电动客车平顺性问题，利用ADAMS仿真软件进行电动客车运动模型建立和仿真分析，结合实际道路试验，研究电动客车的平顺性问题，优化车辆设计，提高车辆的运行质量。
这不仅有助于提高电动客车的安全性和舒适性，也可以促进电动客车在市场上的发展，推动我国新能源汽车产业的发展。
三、研究内容及方法（一）研究内容1.建立电动客车的运动模型；2.利用ADAMS仿真软件对不同路况下车辆的运动进行仿真分析；3.分析电动客车在行驶过程中可能存在的平顺性问题；4.优化电动客车的悬挂系统、轮胎、阻尼器等元件的参数，提高车辆的平顺性；5.进行实际道路试验，检验车辆在实际路面条件下的平顺性。
（二）研究方法1.利用ADAMS软件建立电动客车的运动模型；2.选取不同的路况进行仿真分析；3.分析仿真结果，优化车辆的设计参数；4.进行实际道路试验，检验车辆的平顺性；5.分析试验结果，优化车辆的设计。
基于ADAMS的汽车平顺性仿真分析
基于ADAMS的汽车平顺性仿真分析贺翠华，王树凤（山东理工大学交通与车辆工程学院，山东淄博255049）摘要：本文利用动力学仿真软件ADAMS对汽车的平顺性进行了分析。
首先在view中建立了车身与车轮双质量二自由度振动模型，然后用vibration模块对其进行了振动仿真分析。
分别研究了悬架刚度、悬架阻尼系数、非悬挂质量和轮胎刚度对平顺性的影响。
结果表明，在相同的路面输入下，通过合理选择悬架和轮胎参数可以明显改善汽车平顺性。
关键词：平顺性；仿真；性能评价；虚拟样机技术The Research of Vehicle Riding Comfort Based onADAMSHE Cui-hua；WANG Shu-feng（School of Transportation and Vehicle Engineering,Shandong University of Technology,Zibo China255049）Abstract:The riding comfort is one of the most important performances of vehicle.This paper analyses the vehicle riding comfort performance using ADAMS/view.According to the vehicle vibration theory,the vehicle is simplified to a dual mass model with two freedoms.The simulation of the model is carried out using ADAMS/Vibration.The influence of suspension stiffness,damping,body mass and tire stiffness on the comfort has been investigated.The result shows that choosing the appropriate parameters of suspension and tire can improve the vehicle riding comfort performance. Key words:riding comfort performance;simulation;performance assessment1引言随着汽车车速的提高，汽车的乘坐舒适性越来越受到人们的重视，而汽车的乘坐舒适性与汽车的平顺性息息相关。
纯电动汽车的平顺性仿真与分析
： ｃ 。『 ｒ ｃ 凡ｎ 。 上 凡
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ｏ ｒ 。 ｏｅ 上。 ｏ ｌ ｒ ｅｃｓ ＆ ｅｎ・ ｆ ０ ｍ 『 ｒ ｅ ｚ Ｒ Ｄｅｒｃ ｃ ｆ ｆ ｃ ｃ ｅ ｅ ｒ ｅｅ ｆ
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ＨＵＡＮ（ ｕ ｈ ａ ＧＵ０ Ｊ ｎ ｔａ Ｚ Ｊ — ｕ ， ｕ —ｕ ｎ， ＨＡＮＧ Ｔ ｎ — ａ ｇ ｉｇ ｆｎ
（ ｌ ｔｃ ｌ ｎ ｃ ａ ｉ ｌ ｎ ｉｅ ｒ ｇＣ ｌ ｇ ， ａ ｃ ａ ｇＵ ｉｅｓ ｙ Ｎ ｎ ｈ ｎ ３ ０ ， ｈｎ ） Ｅ ｅ ｒ ａ ａ ｄＭｅｈ ｎｃ ｇｎ ｅｉ ｏ ｅｅ Ｎ ｎ ｈ ｎ ｎｖ ｒ ｔ， ａ ｃ ａ ｇ３ ０ ３ Ｃ ｉａ ｃｉ ａＥ ｎ ｌ ｉ １
２１１ 悬架 的建立 ．．前
如表 １ 所示。 该纯 电动汽车的前悬架为麦弗逊悬架 。其 主要结构是 由螺 满足整车平顺性分析的要求 。所用轮胎 的参数 ，
旋弹簧加上减震器组成 ，减震器可 以避免螺旋弹簧受力时向前 、 ２３电动机 模型 的建立 ． 后、 、 左 右偏移 的现象 ， 限制弹簧 只能作上 下方 向的振动 ， 并可 以 由于本电动汽车采用 的是 电动机的前置驱 动，本文利用软
黄 菊花 郭 军 团 张庭 芳 （ 昌大学 机 电工 程学 院 ， 昌 ３ ０ ３ ） 南 南 ３ ０ １
Ｐｕ ｅ ｅｅ ｔｉ ｖ ｉ ｌｓ ａ ｄ ａ ａｌｓｓ ｏ ｉ ｅ ｃ ｍｆ ｒ ｓｍ ｕａ ｉ ｒ ｌｃ ｒ ｅｈｃｅ ｎ ｎ ｙ ｉ ｆｒ ｏ ｏ ｔ ｉ ｌｔ ｃ ｄ ｏｎ
基于MATLAB／Simulink的汽车平顺性的仿真模型（可编辑）
基于MATLAB／Simulink的汽车平顺性的仿真模型摘要本文在分析平顺性的研究意义和研究内容的基础上,以数学仿真原理为理论基础,建立了以某经济型轿车为原型的整车八自由度汽车模型拉格朗日方程,并应用仿真软件MATLAB/Simulink建立了汽车平顺性的仿真模型。
按照国家标准模拟了不同车速下的汽车试验,得出了平顺性仿真在不同车速下时间域和频率域的仿真结果。
本文还参考了实车的平顺性试验,该试验参照国标GB/T4970?1996执行。
在国家B级路面上以不同车速对驾驶员座椅、副驾驶员座椅和后排左侧座椅的垂直加速度信号进行了测量,得出了平顺性试验在时间域和频率域的结果。
在汽车平顺性仿真与试验的基础上,文中对处理后的数据结果进行了比较分析,对试验所用汽车的平顺性作出了评价,给出了仿真与试验的相应结论。
关键词:平顺性,八自由度建模,路谱,MATLAB/SimulinkAbstractThis paper analyzes the significance of ride comfort and contents of research based on the principle of mathematical simulation based on the theory established by an economy car for the prototype vehicle eight degrees of freedom vehicle model Lagrange equation, and applying simulation software MATLAB / Simulink to establish a simulation model ofvehicle ride comfort. Simulated in accordance with national standards of vehicles under different speed test results, the simulation ride at different speeds time domain and frequency domain simulation results This article also during the actual car test ride, test the light of the implementation of national standard GB/T4970-1996. B-class roads in the country at different speeds on the driver's seat, co-pilot seat and left rear seat of the vertical acceleration signal was measured, obtained test ride in the time domain and frequency domain results. In the car ride simulation and experiment based on the text of the processed data results were compared, the test used in ride comfort has been evaluated, the simulation and testing the corresponding conclusionsKey words: Comfort,Eight degrees of freedom model, Road spectrum, MATLAB/Simulink 目录前言 11绪论 21.1汽车平顺性研究的意义21.2汽车平顺性研究的主要内容 21.3汽车行驶平顺性研究发展概况 42汽车行驶平顺性的评价 62.1行驶平顺性评价的研究62.2人体对振动的反应 62.3平顺性指标评价方法72.3.1ISO 2631标准评价法72.3.2吸收功率法112.4平顺性评价流程113随机路面模型的研究 133.1随机路面模型133.1.1路面不平度的概述133.1.2路面不平度的表达133.1.3时域模型143.1.4时域响应153.2建立随机路面模型 153.2.1汽车前轮所受路面随机激励153.2.2前后轮滞后输入的处理164汽车平顺性模型的建立及仿真184.1建模基本原理与要求184.1.1建模基本要求184.1.2建模基本原理194.2 汽车平顺性建模194.2.1 八自由度整车力学模型的建立204.2.2 数学模型的建立214.2.3 汽车座椅的布置254.2.4 汽车八自由度Simulink仿真模型的建立26 4.3整车平顺性仿真284.3.1仿真参数的选取 284.3.2 50km/h车速下汽车平顺性仿真结果304.3.3 60km/h车速下汽车平顺性仿真结果314.3.4 70km/h车速下汽车平顺性仿真结果325整车平顺性试验与结果分析335.1 平顺性试验原理及试验过程335.2 仿真与试验结果的数据处理345.3 仿真与试验结果的时域分析365.4 仿真与试验结果的频域分析37结论38致谢39参考文献40前言汽车平顺性主要是指保持汽车在行驶过程中产生的振动和冲击环境对乘员舒适性的影响在一定界限之内,对载货汽车还包括保持货物完好的性能,它是现代高速汽车的主要性能之一。
整车平顺性仿真的标准化分析研究
将模 型 的坐标 与整 车坐 标 调整一 致 ， 成后 面 结果 处理 造 过程 的一 系列 问题 。
在 Ｈｙ ｅＭｅｈ中导入 Ｓ Ｐ格 式整 车 Ｃ ｐｒ ｓ Ｔ ＡＤ模 型 ，也 可 以是各 分系 统 分别 导入 ， 证装 配到 位 。 保 调整 模型坐 标系 ，使 模型 坐标 系与 整 车坐标 系相 一致 。 ４１ 模 型关 键 点的定 义 ．． ２ 多 体动 力 学模 型 中 的关 键 点是 指运 动 连 接 部件 之
标准 化
—
整 车平顺性仿真 的标准化分析研 究
张 克 鹏
（ 陕西重型汽车有 限公司 陕西 摘 西安 ７００ ） １２０
要： 为了规范整车在平顺性研究方面的仿真计算， 本文提 出了从输入要求到平顺性模型建立及最后
的数据处理等一系列标准化研究的方法。 该方法在企业的应用实施工作表明， 采用整车平顺性仿真的标 准工作方法，可以很好地规范 Ｃ ＤＣ Ｅ数据 ，既保证了设计各阶段数据的全相关、共享，同时也保证 Ａ ／Ａ
ＺＨＡＮＧ Ｋｅ ｐ ｎ —ｅ ｇ
Ｓ ａ ｎ ｉ ａ ｙ Ｄｕ ｙＡｕ ｏ ｂ ｌ ． ｔ ｈ ａ ｘ Ｈｅ ｖ ｔ ｔ ｍｏ ｉ Ｃｏ ， ｄ ｅ Ｌ Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｉ ｒ ｅ ａ ｄ ｒ ｉ ｅ ｈ ｍｕａ ｉｎ ｏ ｅ ｅ ｅ ｃ ｆ ｅ ｉｌ ｄ ｍｆ ｒ ｔ ｉ ｐ ｐ ｕ ｒ ｒ ｓｒｅ ｓｒ ｃ ： ｎ ｏ ｄ ｒ ｏｓ ｎ ａｄ ｚ ｅｓ ｌｔ ｎｔ ｓ ａ ｈｏ ｖ ｈ ｃｅ ｉｅｃ ｔ ｔ ｔ ｉ ｏ ｈ ｒ ｒ ｒ ｏ ｏ ｔ ｈ ｓ ａ ｅ ｐ ｔ ｏ ｗａ ｄａ ｅ ｉｓ ， ｒ ｆ ｏ ａ ｄ ｄｚ ｄ ｒ ｓ ａ ｃ ｔ ｏ ｓｆｏ ｉｐ ｔ ｅ ｕｒ ｍｅ ｔ ｉ ｅｃ ｍｆ ｒ ｄ ｌ ｎ ｅｆ ａ ａａ ｐ ｏ ｅ ｓｎ ． ｈ ｆｓ ｎ ａ ｉｅ ｅ ｅ ｈ ｍｅ ｄ ｍ ｕ ｑ ｉ ｔ ｒ ｒ ｈ ｒ ｎ ｒ ｅ ｎ ｓｔ ｒ ｏ ｏ ｔ ｏ ｄ ｍｏ ｅ ｄ ｔ ｎ ｌ ｔ ｒ ｃ ｓ ｉ ｇ Ｔ ｅ ａ ｈ ｉ ｄ ａ ｐ ｉａｉ ｎ ｆ ｈ ｔ ｏ ｔ ｐ ｉ ｌｍｅ ｔ ｔ ｎｗｏ ｋｓ ｏ ｔ ａ ｅ ｔ ｄ ｄｗｏ ｋ ｎ ｔ ｏ ｆ ｉ ｌ ｉｎｏ ｐ ｌ ｔ ｓ ｔ ｅｍｅｈ ｄ ｉ ｅ ｅ ｒｓ ｉ ｅ ｎ ｉ ｒ ｗ ｔｈ ａ ａ ｒ ｉ ｇｍｅｈ ｏ ｓ ｃ ｏ ｏ ｎ ｎ ｒ ｅ ｍｐ ａ ｏ ｈ ｈ ｔ ｓｎ ｒ ｄ ｍｕ ａ ｏ ｎ ｔ ｖ ｈ ｃｅ ｉ ｅｃ ｍｆｒ ａ ａ ｄ ｒ ｉ ｅ ｅ ｉｌ ｄ ｏ ｏ ｔ ｎ ｓ ｒ ｃ ｔ ａｄｚ ｎ ＣＡＤ／ ＣＡＥ ｄ ｔ． ｈ ｓ ｏ ｎ ｙｅ ｓ ｒ ｓ ｈ ｌｔｄ ａ ｄｓ ａ ｉｇ ｄ ｔ ｒ ａ ｈ ｓａ ｅ ａ Ｔ ｉ ｎ ｔ ｌ ｎ ｕ ｅ ｅ ｅ ａｅ ｎ ｒ ｎ ａ ｆ ｃ ｇ ａ ｏ ｔ ｒ ｈ ａ ｏｅ ｔ
基于MATLAB的汽车平顺性的建模与仿真
基于MATLAB 勺汽车平顺性的建模与仿真车辆工程专硕1601 Z1604050李晨1. 数学建模过程 1.1建立系统微分方程如下图所示，为车身与车轮二自由度振动系统模型:图中，m2为悬挂质量（车身质量）；m1为非悬挂质量（车轮质量）； K 为弹簧刚度；C 为减振器阻尼系数；Kt 为轮胎刚度；z1为车轮垂直 位移；z2为车身垂直位移；q 为路面不平度。
车轮与车身垂直位移坐标为 z1、z2,坐标原点选在各自的平衡 位置，其运动方程为:m 2Z 2 C(Z 2 &)K(z 2 Z 1)(1)ma & c(& &) K(Nz 2) K t (z q) 0T 3刚計 ______________11.2双质量系统的传递特性先求双质量系统的频率响应函数，将有关各复振幅代入，得:Z 2( 2m 2j CK) Z i ( j C K)( 2)Z i (2.mi j cK K t )Z 1(j CK) qK t (3)令：A ijcKA 22.m 2 j C KA 2m 2 j C K K t由式（2）得Z 2-z i 的频率响应函数:将式（4）代入式（3）得z i -q 的频率响应函数：G = 笛乞=仏匕q — A y A 2 -Af ~ N（5）式中：N A 3 A 2 A下面综合分析车身与车轮双质量系统的传递特性。
车身位移 Z 2对 路面位移q 的频率响应函数，由式（4）及（5）两个环节的频率响应 函数相乘得到：Z2Z2 Z 1A A 2Kt =A Ktq Z q A N Nz j c K Z i2m 2 K j CA 2(4)(6)1.3车身加速度、悬架弹簧动挠度和车轮相对动载的幅频特性1. 车身加速度对路面不平度的频率特性:3. 悬架动挠度对路面不平度的频率特性悬架动挠度为：fd Z 2 Z 1Z2Z1q q q qH()Z2 q& ) q()2Z 2() q()2. 相对动载对路面不平度的频率特性车轮动载荷为:m 1m 2Z &(8)车轮静载荷为：G (m i m 2)g(9)则车轮与路面相对动载为：&黒m 2F d mZ & 匹鳗 ______ m iG (m i m 2)g (1 m2)gm i车轮与路面间相对动载与路面不平度之间的传递函数为:H()Fd/G qF d ()Gq()z , Z 2 m 22qq B m 2、 (1 2)g(11)(12)悬架动挠度与路面不平度之间的传递函数为:2. 仿真过程通过建模，我们已经得到了各所需的传递函数。
基于ADAMS对商用车推力杆布置及整车平顺性的仿真分析和探讨
即 ０ ＝０， 一 种 是 推 力 杆 向 下 摆 ， 即 短 产 品 开 发 周期 ，降 低 产 品 开 发 成 本 ， Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆＭ ｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ ）
０ ＞０。 相 关 研 究 表 明 ，不 同 的 推 力 杆 改 进 产 品设 计 质 量 ，提 高 面 向 客 ， 与 市 国 ＭＤＩ（Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｉｎ
置及 参 数 对 整车 平 顺性 的 影 响 。
正 弦 波 路 面 等 等 ，对 平 顺 性 仿 真 造 成 了
２ 整车模型建立
极 大 的 困 扰 。为 简 化 设 计 ，本 文 作 者根
本 文 采 用 Ａｄａｍｓ－ｃａｒ模 块 进 行 整 据 国 外 某 公 司试 验 场 几何 路 面 ，采 取 单
１７
公 司 开 发 的 虚 拟 样 机 仿 真 分 析 软 件 。它
② 稳 定 杆 ： 采用 模 态 法 进 行 模 拟 。
使 用 交 互 式 图 形 环 境 和 零 件 库 、 约 束 该 方 法 是 在 有 限 元 软 件 Ｈｙｐｅｒｗｏｒｋｓ
库 、 力 库 ，创 建 完 仝 参 数 化 的 机 械 系统 中 建 立 稳 定 杆 模 型 ，并 生 成 中 性 文 件 ，
车 建模 ， 整 车模 型 包 括 多 个 ＿ｆ系 统 ：前 一 障 碍 路 面 进 行 仿 真 分 析 校 核 ，路 面 几
悬 架 、 后 悬 架 、 转 向 系 、 动 力 总 成 、 轮 何 参 数 及 仿 真 模 型 如 图 ３。
胎 以及 车 身 ，并 对 各 子 模 型进 行 单 独建
统 的性 能 、 运 动 范 围 、 碰 撞 检 测 、峰 值 取 。
基于ADAMS的提升桥式重型汽车平顺性仿真分析
ｆｒａ ｌ ， ｕ ｏ ｅ ｙ ｕ ｃ ｍｆｒａ ｌ ｔ ｅ ｒｄ ｅ ｏ ｍａ ｃ ｅ ｈ ｅ ｉｎ ｒ ｑ ｉｅ ｎ ｓ ｏ ｔｂ ｅ ｂ ｔ ｔｖ ｒ ｎ ｏ ｏ ｂ ｅ， ｅ ｐ ｒ ｒ ｎ ｅ ｍｅ ｔｔｅ ｄ ｓ ｅ ｕ ｒ ｍｅ ｔ． ｎ ｔ ｈ ｉ ｆ ｇ
ｌ ｉ ｓｉ ｅｗ ｅ ａ ’ ｂ ｃｉ ｅ ｎ ｎ ｃｅ ｒｔ ｎｒｏ ｍ ａ — ｅｒ ａ ｅａｄｖｂａ ｏ ｖｌ ｅｐ ｉ ｅ ａｌｔ ｎｏ ａｏ ｈｐｂ ｔｅｎＭ Ｓ ｕｊ ｔ ｅ ｅｌ ｇａｄａｃｌ ａ ｏ ｔ ｅ ｓ ａｅｖ ｕ ｎ ｉ ｔ ｎｌ ｅ， ｏｌ ｗｌｆ ｌ ｔｅｕ ｃｍ— ｔｎ ｎ ｓ ｅ ｖｆ ｉ ｅ ｉ ｏ— ｎ ｑ ｌ ｒ ｉ ｅ ｐ ｅ ｌｅ ｉｌ
基于Simulink的汽车平顺性仿真(2)
038基于Simulink的汽车平顺性仿真(2)Du Chong (Shenyang Ligong University)Based on Simulink Automobile Smoothing Simulation(2)杜 充 （沈阳理工大学）（上接2018年第9期）接下来，对悬架的动挠度曲线进行仿真分析，首先在已搭好的模型基础上，添加新的模块使动挠度曲线容易观察；然后进行仿真，得到仿真曲线，如图16～17所示。
悬架的动挠度是指悬架从满载静平衡位置开始压缩到结构允许的最大变形时，车轮中心相对于车身的垂直位移。
要求悬架具有一定的动挠度是为了防止汽车在坏路上行驶时经常碰撞缓冲块。
从图17可以看出，当非簧载质量增加30kg时，悬架的动挠度曲线没有什么太大的变化，只在细微之处稍有不同，可以推测悬架动挠度和非簧载质量的变化没有太大的关系。
图16 左前悬架动挠度曲线039图17 左前悬架动挠度原始数据与非簧载质量增加30 kg时域对比图18 左前车轮动载荷图图19 左前车轮相对动载荷图20 左前车轮动载荷原始数据与非簧载质量增加30 kg时域对比图21 左前车轮相对动载荷原始数据与非簧载质量增加30 kg 时域对比汽车在不平的路面上行驶时，每个车轮的垂向载荷都是变化的，根据力学原理，以左前轮为例，车轮的动载荷计算公式如下：（21）车轮的相对动载荷可以由公式 算得，根据公式（21）建立车轮动载荷和相对动载荷的计算模块，进行仿真，部分仿真结果如图27～29所示：本课题研究汽车汽车平顺性主要是通过改变非簧载质量来实现的，为了更直观的观察，可以将仿真图进行对比，部分对比图如图20～21所示。
根据图20～21的仿真曲线可以看出来，四个车轮的非簧载质量增加30 kg 与原始数据相比较，车轮动载荷和车轮相对动载荷都明显变大，并且四个车轮的动载荷和相对动载荷变化的幅度相差不大，影响了汽车的接地性，对汽车的操纵稳定性和行驶安全性都有很大的影响。
基于虚拟试验场技术的汽车平顺性仿真分析
（． １ 沈阳理工大学 汽车与交通学院 ， 宁 沈阳 １ ０ ５ ； ． 辽 １ １ ９ ２ 重庆长安汽车股份有限公司 ， 重庆 ４ ０ ２ ） ０ ０ ０
摘要 ： 于虚拟试验场 （Ｐ ） 基 Ｖ Ｇ 技术进行汽车平顺性仿真 ． 了整车多体 动力学虚拟仿真模 型和随机输入路 面 建立
ｉ ｆ ｓ ｓａ ｌ ｈ ｄ Ｔｈ ｏ ｇ ｉ ｌｔ ｎ ｒ ｓ ｌ ａｃ ｌｔｏ ｉ Ｌ ＤＹＮＡ ， ｈ ｉ — ｏ ｉ ｃ ｅｅ ａｉｎ ｓ ｉ ｔ ｔｂｉ ｅ ． ｒ ｅ ｓ ｒ ｕ ｈ ｓｍｕａｉ ｅ ｕｔｃ ｌｕａ ｉｎ ｖａ Ｓ— ｏ ｔｅｔ ｍｅ ｄ ｍａｎ ａ ｃ ｌｒ ｔ ｏ
对 于汽 车平顺性 的研 究 ， 般采用 试验研 究 和理论分 析 两种方 法 ． 一 试验 研究 法通 过实车试 验 ， 用 “ 采 设 计一试 制一测 试一 改进一 再试 制” 的过程 进行平顺 性分 析 ， 此方 法受 客 观 因素 的影 响 较大 ， 试 验结 果 反 且
Ａｂ ｔ ａ ｔ ａ ｅ ｎ ｔｅ ｖｒｕ ｌ ｒ ｖｎ ｒ ｕ ｄ （ Ｇ） ｔｃ ｎ ｌｇ ｏ ｅ ｉｌ ｒｖｎ ｏ ｏ ｔｓｍｕａ ｉｎ， ｓｒ ｃ ：Ｂ ｓ ｄ ｏ ｈ ｉｔ ａ ｏ ｉｇｇ ｏ ｎ ＶＰ ｐ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｆｒｖ ｈｃｅｄ ｉｉ ｇｃ ｍｆｒ ｉ ｌｔ ｏ
ａ ａ ｙ ｅ ｓｎ ｈ ｉｈ ｅ ｃ ｅ ｅ ａ ｉ ｎ ｓ ｍ ｆ Ｒ Ｓ ｖ ｌ ｅ ． ｈ ｎ ｉ ｇ ｓ ｓ ｅ ｓｏ ｔ ｆ ｅ ｓ ａ ｄ ｄ ｍｐ ｎ ｌ ｚ ｄ ｕ ｉ ｇ ｔ ｅ ｗｅ ｇ ｔ ｄ ａ ｃ ｌｒ ｔｏ ｕ ｏ Ｍ ａ ｕ ｓ Ｂｙ ｃ ａ ｇ ｎ ｕ ｐ ｎ ｉｎ ｓ ｉ ｎ ｓ ｎ ａ － ｆ ｅ ，ｈ ｅ ｉｌ ｒｖ ｎ ｏ ｏ ｔｉ ｆｅ ｗａ ｄ ｉ ｌｔ ｄ ａ ｄ ｅ ａ ｕ ｔ ｄ Ｆ ｎ ｌ ， ｔ ｉ ｒ ｖ ａ ｅ ｈ ｔ ｔ ｉ ｐ ｒ ｔ ｅ ｖ ｈ ｃ ｅ ｄ ｉ ｉ ｇ ｃ ｍｆ ｒ ｓ ａ ｔ ｒ ｒ ｓ ｓｍｕ ａ ｅ ｎ ｖ ｌ ａ ｅ ． ｉ ａ ｌ ｉ ｓ ｅ ｅ ｌｄ ｔ ａ ｈ ｓ ａ — ｙ ｐ ｏ ｃ ａ ｅ ｌ ｃ ｃ ｕ ｌ ｅ ｔｎ ｏ ｄ ｔ ｎ ｔ ｉ ｈ ａ ｃ ｒ ｃ ｎ ｅ ｉｂ ｌ ｙ． ｒ ａ ｈ ｃ ｎ ｒ ｆｅ ｔａ ｔ ａ ｓ ｉ ｇ ｃ ｎ ｉｉ ｓｗｉｈ ｈ ｇ ｃ ｕ ａ ｙ ａ ｄ ｒ ｌ ｉ ｔ ｔ ｏ ａ ｉ Ｋｅ ｒ ｓ ｅ ｉ ｌ ；ｄ ｉ ｉ ｇ ｃ ｍｆ ｒ ；ｓ ｓ ｅ ｓｏ ｙ ｗｏ ｄ ：ｖ ｈ ｃ ｅ ｒｖ ｎ ｏ ｏ ｔ ｕ ｐ ｎ ｉｎ；ｐ ｗｅ ｐ ｃ ｒ ｌｄ ｎ ｉｙ ｉ ｔ ａ ｒ ｖｎ ｒ ｕ ｄ ｏ ｒ ｓ ｅ ｔａ ｅ ｓ ｔ ；ｖ ｒ ｕ ｌ ｏ ｉ ｇ ｇ ｏ ｎ ｐ
基于不同车速的特种车辆平顺性仿真研究
ＫＥＹＷ ＯＲＤＳ： Ｖｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ； Ｒｉ ｄ ｅ ｃ ｏ ｍｆ ｏ ｒ ｔ ； Ｃ ｕ ｒ ｖ ｅ ｉ ｆ ｔ ｔ ｉ ｎ ｇ ； Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
速下 ， 车辆 的振 动效果显然也不相 同。本文 以某特 种车辆底
１ 引言
Ｓ Ｈ Ａ Ｏ Ｙ ａ— ｊ ｕ ｎ ， Ｇ Ａ Ｏ Ｑ ｉ ｎ—ｈ ｅ ， Ｃ Ｈ Ｅ Ｎ Ｇ Ｈ ｏ ｎ ｇ— ｊ ｉ ｅ
（ Ｔ ｈ ｅ Ｓ ｅ ｃ ｏ ｎ ｄ Ａ ｒ ｔ ｉ ｌ ｌ ｅ ｒ ｙ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｘ ｉ ’ ａ ｎ Ｓ ｈ ａ ｎ ｘ ｉ ７ １ ０ ０ ２ ５， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ） ＡＢ Ｓ Ｔ ＲＡ Ｃ Ｔ： Ｔ ａ ｋ ｉ ｎ ｇ ａ ｓ ｐ ｅ ｃ ｉ ａ ｌ ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ ａ ｓ ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｏ ｂ ｊ ｅ ｃ ｔ ，ｔ ｈ ｅ ｎ ｏ ｎ ｌ ｉ ｎ ｅ ａ ｒ ｖ ｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍ ｏ ｄ ｅ ｌ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｓ ｐ ｅ ｃ ｉ ａ ｌ ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ ｃ ｈ ａ ｓ ｓ ｉ ｓ
评价车辆平顺性 的主要 因素是悬 挂 ， 它将 路 面激励 通过 轮胎传递至整车 ， 保 证汽车平顺行驶 。普通 车辆 的悬挂 系统 通常 由定刚度的弹簧和定阻尼 的减震 器组成 ， 车身 质量 的变 化可能会导致振动 频率 范围增 大 ， 以致 超 出理想 频率 范 围， 显然不符合特种车辆安全性 的要求 。因此 ， 特种车 辆上通 常 采用非线性特征较为优越 的变 刚度 油气 弹簧 悬架系统 ， 较 大 限度的满足 了特种车辆对行驶平顺性 和操纵 稳定性的要求 。
基于车辆模型的平顺性脉冲振动仿真试验
农 业装 备 与车 辆工 程
Ａ ＲＣ Ｌ Ｕ Ａ Ｑ ＩＭＥ Ｔ＆ Ｖ Ｈ Ｃ Ｅ Ｅ Ｇ Ｎ Ｅ Ｉ Ｇ Ｇ ＩＵ Ｔ Ｒ ＬＥ Ｕ Ｐ Ｎ Ｅ ＩＬ Ｎ ＩＥ ＲＮ
Ｎｏ１ ２ ０ ．１ ０１
（ 总第 ２ ２期 ） ３
（ｏａｌ ２ ２ Ｔ ｔｌ ３ ） ｙ
前 言
车辆 的平 顺 性是 整 车底 盘性 能 的一个 重要 表 现 ， 接影 响 乘 客的乘 坐 舒适 性 ， 整 车性 能评 价 直 是 的一 大关键 指标 汽 车 平 顺 性 研 究 的 系 统 环 节 是 “ 面 一 汽 路
Hale Waihona Puke 悬架 参数 对 振 动传 递有 着 极大 影 响作 用 ，对 平顺
ｒ ｎ ｉ ｓ－ ｕｏ ｂｌ ｒ ｅｃ ｍｆ ｔ ， ｅ ｉ ｅｖｂａｉ ｉ ｂ ｕｐ ｔ ｄ ａ ｅ ｐ ｔｎ ｉ ｕａ ｄｐ ｌ ｅ ｉ ｅｍ ｄ ， ｈ ｎ ｕ ｎｎ ｔ ｔａ ｔ ｇｅ ｍｏ ｉ ｉ ｏ ｏ ） ｖ ｈｃ ｉｒｔ ｎ ｗ ｌ ｅｏ ｔｕｔ ｆ ｒｉ ｕｔ ｇ ｓ ｌ ｅ ｕｓ ｔ ｖ ｈｃ ｏ ｅ ｔｅ ｅ ｄ ｒ ｌ ｏ ｌ ｅ ｔ ｎ ｉ ｍ ｔ ｅｏ ｌ
基 于 车辆 模 型 的平 顺 性 脉 冲 振 动仿 真试 验
杨 春 华 ’
（ 上海 交通 大学 机械与动力Ｔ程学 院 ， 上海 ２ ０ ３ ） ０ ０ ０
摘 要 ： 用车 辆模 型 进 行 脉 冲振 动 仿 真 试 验 得 到 车辆 振 动 情 况 ， 节 至较 佳 的 悬 架参 数 ， 而使 车 辆 获 得 较 利 调 从
Ａ ｓｒｃ： Ｂ ｓｄｏ ｅ ｉ ｅ ｏ ｅ ｖｈｃｅ ｉｒｔ ｎｒｓｌ ｅ ｂａ ｅ ｏ ｉｕａｉ ｓ ｖｈｃ ｄ ｙ ｄｕｔ ｇｓｓｅ ｓ ｎ ｂ ｔａｔ ａｅ ｎ ｈｃ ｄ ， ｅ ｉ ｂａｉ ｕｔ ａ ｔｉ ｄ ｒｍ ｓ ｌ ｏ ｔ ｔ ｅ ｉｅｒ ｅｂ ｊｓ ｎ ｐｎｉ ｖ ｌｍ ｌｖ ｏ ｅ ｓｒ ｏ ｎ ｆ ｍ ｔｎｅ ， ｌ ｉ ａ ｉ ｕ ｏ ｓｆ ｅｓ ｏｆｃｅｔ ｎ ａ ｐｎ ｏｆｃｅ ｔｏ ｅｓｎｂｅｖｌｅ ｐｏｅ ． ｃｏｄｎ Ｂ Ｔ５ ０ — ６ （ ｅｈｄｏ ｕｓ ｉｐ ｔ ｔｆ ｓ ｃｅ ｉ ｎ ａｄｄ ｍ ｉｇ ｅ ｉｉ ａｏａ ｌ ａ ｓｓ ｍ ｒｖ ｄＡ ｃｒｉｇ ｏ ／ ９２ ８ ｉｎ ｆ ｉ ｃ ｆ ｎｔｒ ｕ ｉｉ ｔＧ Ｍ ｔｏ ｆ ｌ ｕ ｐ ｅｎ
基于ADAMS／Car的整车平顺性仿真研究
以某 轿 车 为研 究 对 象 。结 合 ＡＤ ＭＳＣ ｒ软 件 建 立 ｌ 非线 性 特性 使其 建 模复 杂 。本 整车模 型 中轮 胎 系统 采用 Ａ ／ａ Ｆａａ轮 胎模 型 ，Ｆａａ轮胎 模 型 是 基 本 轮 胎 简 化 模 型 ， ｉ ｌ ｉ ｌ 整 车 的多 体 动 力 学 模 型 。利 用 Ａ Ａ ／ａ Ｄ ＭＳＣ ｒ可 以 比较 方
力时向前 、后 、左 、右偏移的现象 ，限制弹簧只能作上
下 方 向 的 振 动 ，并 可 以 用 减 振 器 的 行 程 长 短 及 松 紧 ．来
收 稿 日期 ：２ ０ — ９ １ ０８０—５
这样的简化对 仿真结果 Ｔｂ ｈｅＤａａｍｅｔ ｒ ｆｆ Ｉｃ ｒ ａ １Ｔ ｒ ｅ ｓ０ ｕＩ ａ
图 ： 麦 弗逊 前悬 架 １
Ｆｇ１ ｉ ． Ｍ ａ Ｐｈ ｒ ｏ ｃ ｅｓ ｎ
ｓ ｐｅ度，它经过汽车的轮胎 、悬架等弹性和阻 ｝ 有转 向横 拉杆 。 尼元件滤 波后传 到车身 ，影 响货物或乘 客的乘坐舒适 ｌ １２ 轮 胎模 型 的建 立 ．
ｌ
性。
轮 胎是 汽 车的 重要 部件 ，轮胎 的结 构参 数 和力 学 特
｝ 性决 定 着 汽车 的主 要行 驶性 能 。轮 胎作 为 整车 中重 要 的
１ 整车 多体动 力学仿 真模 型的建立
｛ 的模 型 元 素对 仿真 精度 有很 大 的影 响 。但 由于其 高 度 的
ｆ ｌ
０ 引 言
１ 设 定 悬 架 的 软 硬 及 性 能 ［ 在 １ ｊ 。
ｌ Ａ ＡＭＳＣ ｒ中 悬 架 的 左 右 结 构 Ｄ ／ａ Ｉ ｆ
汽车 在行 驶 时 。会 因路 面 凹凸不 平而 产 生振 动 。汽 Ｉ 是 对称 的 ，建 立悬 架模 型 时用 户 车 的平顺 性就 是评 价 汽车 因振 动使 乘 客感 到 不舒 适或 疲 ： 只 需 在 一 边 构 建 相 应 的 结 构 ， 另 劳 的程度 。汽 车 的平顺 性 是汽 车 的重 要性 能 之一 ，它 的 ｌ 边 会 自动生 成 。建立 的麦 弗逊
基于Simulink的汽车平顺性仿真分析
（ １ ）
，
之 ， ＋ 。 口 ／ ＋ ， （ ｚ ２ ， 一 Ｚ ｌ ， ） ＋ ｃ ， （ 乞 ， 一 之 ， ） ＝ ０
（ ２ ）
式 中： ｚ ２ ， 、 ２ 、ｚ 、ｚ １ ， 、 １ ， 分 别表 示前 、后 轴上 集 中质 量 、车身质 心 、前 、后 轴 非悬挂 分 布
１ ． １ 四 自由度半 车模 型 自由振 动方 程Ｌ ７ Ｊ
（ ｚ ｌ ，一 ｑ ， ） ＝０
（ ３ ）
，
乏 ， ＋ ， （ ， 一Ｚ ２ ， ） ＋ Ｃ ， （ 宣 ， 一Ｚ ２ ， ） ＋ （ ｚ 。 ， 一ｑ ， ） ＝０ （ ４ ）
，
１ ）采用 ｚ ２ ＿ ， 、ｚ ２ ， 坐标系的 自由振动方程
汽 车 行驶 平顺 性 的优劣 直接 影 响到 乘 员的乘
坐舒 适性 ， 并影 响车辆 动 力性 和经 济性 的发 挥 ， 是车 辆在 市场 竞争 中争夺优 势 的一 项重 要性 能指 标 …。因而 如何 最 大 限度 地 降低汽 车 在 行驶 过程 中所 产生 的振 动 ，成为汽 车行 业 的研 究重 点 。 本文 以某 Ａ级轿 车为例 ， 对 其进行 力 学分析 ， 建 立 四 自由度半 振动 微 分方程 ， 以不 同等 级路 面 和 不 同车速 下 的随机 路面 激励 谱 作为输 入 ，利 用 Ｍａ ｔ ｌ ａ ｂ ／ Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ｉ ｎ ｋ仿真 软件 建立 了动态 模 型 ，进 行 计 算机 仿真 ，并分析 了动力 学参 数 的改变 对汽 车 行驶 平顺 性 影响 。
离。
车 身振动 的 四 自由度 半车 模 型如 图 １所示 。
基于虚拟样机的某型轻卡平顺性仿真分析
．．．．．
．．．．．
研 究 与开 发
率加权 函数 Ｗ 最敏感频 率范 围为 ４～１． ｚ ２ ５Ｈ ，故 垂 向加速度 峰值避开 了这个敏感范围 ，而水平轴 向加速度峰值正好 在这个
范围内。
３ ００ ０ ． ２ ００ ０ ． １ ００ ０ ． ００ ．
ｆｌ ＼Ｉ ｌ
．
， 、
÷
ｎ
＝
（ （ Ｇ（ ｄ ‘ ｆ 。）） Ｊ ） ｆ，
５
（ ） 当同时考虑椅 面 Ｘ、Ｙ ３ 、ｚ这 ３个轴向振 动时 ，３个轴 向的总加权加速度均方根值按下式计算 ：
１
ｎ ＝ （ １４ ） ＋ （． ａ ＋ （ ） （． ａ １４ ） 。 ）
室 、 悬架 系统 、车 架 、车 轴 和 轮 胎 这 几 个 主 要 部 件 的模 型 。 具
０ ・５
（） ｆ
＝ｆ １１ Ｉ４
【２ ５ｆ １ ／
．
体建模时根据得 到的 相关 数据 ，对软 件 中的模板 参 数进行 修 改 ，使各设计参数达到满载状态。将 Ａ Ａ Ｓ Ｃ Ｒ中创 建的各 Ｄ Ｍ／Ａ 个子系统 通过交流 器 （ｏ ｍ ｎ ａｏ）进行 装配 ，得 到整 车装 ｃｍ ｕ ｉ ｔ ｃ ｒ
２ 平顺 性 的评 价
Ｉ０ ６ １ ９ ７ （ Ｓ２ ３ ：１９ Ｅ）标准规定 ，当振 动波形 峰值 系数 ＜ ９
（ 峰值系数是 加权 加速度 时间历程 。 （）的峰值 与加权加 速度 ｔ 均方值 ｎ 的比值 ）时 ，用基本 的评价 方法——加权 加速度 均 方根值来评价振动对人体舒适 和健 康的影响。根据测 量 ，各种 汽车在正 常行驶工况下对这一方法均适用。 用基本 的评价方法来评价 时，先计算各轴 向加权 加速度均 方根值 ，具体有两种计算方法 ： （ ）对记录的加速度时 间历程 ｎ ｔ １ 【），通过相应 频率加权 函数 （）的滤波网格得 到加权 加速度历程 。 （），按 下式计 ｆ ｔ 算加权加 速度均方根值 ：
基于多体系统的汽车平顺性仿真分析
拉格朗 日方程方法 ， 建立系统动力学方程 ， 对虚拟机械系统进行静力学 、 运动学和动力 学分析 ， 出位移 、 输 速度 、 加速度和反作用力 曲线 。Ａ Ａ Ｓ Ｄ Ｍ 软件 的仿真可以预测机械系统 的性能 、 运动范围 、 碰撞检测 、 峰值
载荷 以及有限元的输入载荷 。Ａ Ａ Ｓ Ｄ Ｍ 软件由基本模块 、 扩展模块 、 口模块 、 接 专业领域模块及工具箱 ５
摘要 ： 利用多体 系统动力学理论 ， 在机械系统仿真软件 Ａ Ａ 环境下建立 了车辆的多体力学模型 ， Ｄ ＭＳ 将虚拟样车
在三维空间道路上进行平顺性试验， 通过仿真研究了在随机路面输入情况下的驾驶员座椅响应。
关 键 词： 多体 系统 ； 汽车 ； 平顺性 ； Ｄ ＭＳ 仿真 ＡＡ ；
中圈分类号 ：４７５ Ｕ６．
文献标识码 ： Ａ
文章 编号 ： ７ — ０２ ２０ ）４ ０ １ — ４ １ ２ ０３ （０６０ — ００ ０ ６
汽车 的行驶平顺性是评价汽车性能的一个重要指标 ， 如何提高汽车行驶的平顺性一直是汽车设计人
员 比较关心的问题。汽车是一个复杂的振动系统 ， 只有建立一个 比较全面 的汽车动态描述模 Ａ Ｓ软件 ＤＭ
１１ 多体 系统动力学基础 ． 机械系统是指 由运动副连接多个物体所组成的系统 ， 系统 内部之间往往还有弹簧、 阻尼器 、 致动器等
力元的作用 ， 系统外部对系统内物体作用 以外力 、 外力矩 以及驱动约束 。如果组成系统 的物体全部为刚
类模块组成。在专业领域模块 中主要包括为汽车专业开发 的轿车模块 （ Ｄ Ｍ ／ ａ） 悬架设计软件包 Ａ Ａ ＳＣｒ 、
（ ｕ ｅｓ ｎＤ ｓ ｎ 、 念 化 悬 架 模 块 （ Ｓ 、 Ｓｓ ｎｉ ｅｉ ） 概 ｐ ｏ ｇ Ｃ Ｍ） 驾驶 员 模 块 （ Ｄ Ｍ ／ ｒ ｅ） 动 力 传 动 系统 模 块 Ａ Ａ Ｓ Ｄｉ ｒ 、 ｖ
基于虚拟样机的汽车平顺性仿真分析
技 术纵 横
７
样就能体现质量分布对平顺性 的影响 ，也更切近现
实。
¨： 】 ：＿ 唧 １
３ 汽 车行驶平 顺性 的评价 方法
对 平 顺 性 的评 价 ，传 统 的 方 法 就 是 参 考
Ｉ０ ６ ｌ １１９ （） 面的评 价 方法 进行 评 价 。根 据 Ｓ ２３ 一 ：９７Ｅ里 汽车 行驶 平顺 性 的相 关理 论可 知 ，在 汽车悬 架 系 统 设计 中 ，悬 架 的动行 程 和车轮 动 载荷直 接 影 响汽 车
整 车主要 参数 见表 １ 。
表 １ 部 分 整 车 参 数表
整车参数 整车整备质量
轴 距 前 轮 距
后 轮 距
数值 １６ ／５ ３ ｇ ３ １８ ｋ １
２ １ｉｌ ６ ｎＴ ０ ｌ １７ ｍｍ ４０
１７ｍｍ ４０
驾驶员和乘客的舒适性和身体健康 、后备箱行李的 完 整性 ，而且 也会 对 汽车 的燃 油经 济性 和效 率造 成
关键 词 ： 汽车
平顺 性
仿 真分 析
１ 前 言
行驶 平 顺 性 是 汽 车 的一 个 重要 的性 能 指标 ， 它 主要 是 由于路 面 的不平 度 和发动 机 、传动 系 统及 车 轮 等 旋 转 部 件 的 激励 所 产 生 的振 动 和 冲 击 所 引起 的。 平顺 性差 不 仅会 降低 汽车 的寿命 和 可靠 性 ， 响 影
图 １ 整 车 装 配模 型
本 文在 建模 时 考 虑到 了 车身 内驾 驶 员 、 客 以 乘 及行 李 箱 的质 量分 布 对平 顺 性 的影 响 ， 别用 刚 体 分 来代 表 车 内 的驾驶 员 、乘 客 以及 行 李箱 的质 量 ， 这
轻 型汽 车技 术
基于多体动力学的汽车平顺性仿真分析及悬架参数优化
基于多体动力学的汽车平顺性仿真分析及悬架参数优化1. 本文概述随着汽车工业的迅速发展，汽车的安全性和舒适性已成为消费者选择汽车的重要因素。
汽车平顺性，作为衡量汽车舒适性的关键指标，直接关系到乘客的乘坐体验。
在汽车设计过程中，对汽车平顺性的仿真分析和悬架参数的优化显得尤为重要。
本文旨在通过多体动力学（MBD）仿真技术，对汽车在不同路面条件下的平顺性进行深入分析，并通过优化悬架参数，提升汽车的平顺性能。
本文首先介绍了多体动力学的基本原理，并详细阐述了其在汽车平顺性仿真分析中的应用。
接着，本文构建了一个基于多体动力学的汽车平顺性仿真模型，该模型能够模拟汽车在不同路面条件下的动态响应。
通过仿真实验，本文分析了不同路面激励对汽车平顺性的影响，并识别了影响汽车平顺性的关键因素。
在仿真分析的基础上，本文进一步探讨了悬架参数对汽车平顺性的影响。
通过改变悬架的刚度、阻尼等参数，本文分析了悬架参数变化对汽车平顺性的影响规律。
基于仿真结果，本文采用优化算法对悬架参数进行了优化，以提高汽车的平顺性能。
本文的研究不仅有助于深入理解汽车平顺性的影响因素，而且为汽车悬架参数的设计和优化提供了理论依据。
通过本文的研究，可以为汽车设计提供有益的参考，提升汽车的舒适性和市场竞争力。
2. 多体动力学理论基础多体动力学（MBD）是研究由多个刚体和柔体组成的系统在力的作用下的运动和动力学的学科。
在汽车工程领域，多体动力学方法被广泛应用于汽车动力学仿真，特别是在汽车平顺性分析和悬架参数优化方面。
本节将介绍多体动力学的基本原理和关键概念，为后续的汽车平顺性仿真分析提供理论基础。
多体动力学系统由多个刚体和柔体组成，它们通过关节或其他连接方式相互连接。
每个刚体或柔体都有其自身的质量、惯性和几何属性。
系统中的力可以来自外力，如重力、摩擦力、空气阻力等，也可以来自连接体之间的相互作用力，如弹簧力、阻尼力等。
多体动力学的基本原理基于牛顿欧拉方程，包括牛顿第二定律和欧拉运动方程。
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ｏｎ
ｔＩｌｅ ｐｌａｔｆｏｉｒｌｓ ｏｆ Ｆｔｉｒｅ ｔｉｒｅ ｍｏｄｅｌ ａｎｄ ＡＤＡＭＳ／Ｃａｒ ｖｅｈｉｃｌｅ ｄｙｎａｍｉｃｓ ｍｏｄｅｌ。Ｃａｒ ｒｉｄｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｈａｓ
ｂｅｅｎ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ．Ｔｈｅ ｔｉｒｅ ｍｏｄｅｌ ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｄ ｂｙ Ｆｔｉｒｅ ｓｏｆｔｗａｒｅ ａｎｄ ＡＤＡＭＳ／Ｃａｒ ｖｅｈｉｃｌｅ ｍｏｄｅｌ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｃｏｍｂｉｎｅｄ．Ｍａｋｉｎｇ ｔ｝ｌｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ
速度的对比曲线，右侧车轮的响应曲线与此类似。从前后轮
的簧下质量垂直加速度对比曲线中可以看出，基于Ｆｔｉｒｅ轮 胎模型的仿真结果与试验数据基本一致，尤其是车辆经过凸 块产生高频振动时，Ｆｔｉｒｅ基本能够准确反映车辆的垂直加 速度变化。 通过仿真验证了基于某乘用车建立的平顺性仿真环境的
准确性和有效性，从仿真曲线对比图中可以看出ｈｉｒｅ轮胎
ＳＡＥ．Ｃ２０１０Ｃ１６５
２０１０中国汽车工程学会年会论文集
面，将胎圈、胎体、带束层等分成９０—３６０个带束单元，彼
的Ｆｔｉｒｅ模型参数，进而完成Ｆｔｉｒｅ轮胎模型的搭建。 表１
参数名称 轮胎滚动周长 轮辋直径 轮辋宽度
此之间用非线性随压力变化的刚度和阻尼单元相连，每个带
束单元都有４＋算个自由度分别是：纵向位移、侧向位移、 垂直位移和绕圆周方向的转动，其中ｚ指用形状函数龙表示 的侧向弯曲刚度。胎面则由１０００～１００００互相接触的摩擦单 元与带束相连，与路面粘性滑动接触。
部件。与车辆自身激振相比，路面不平度引起的激励对汽车
及不同压力和滑移速度下胎面橡胶的摩擦特性试验为基础， 利用试验获得的相关参数，辨识得到相应的Ｆｔｉｒｅ轮胎模型。 Ｆｔｉｒｅ轮胎模型辨识常用的参数有轮胎的几何参数包括轮胎 轮辋的半径胎面宽度等，质量和转动惯量，胎面花纹参数， 胎面邵氏硬度，轮胎纵向、径向、侧向以及扭转刚度等。本 文根据相应的轮胎结构参数利用Ｆｔｉｒｅ／ｔｏｏｌｓ生成了Ｆｔｉｒｅ轮胎 模型，Ｆｔｉｒｅ生成的．ｔｉｒ文件中的主要参数见表１。其中ｎ— ｉｒｅ／ｔｏｏｌｓ是调用Ｆｔｉｒｅ／ｅｓｔｉｍ专业的数学估计公式，根据已知 轮胎的Ｆｔｉｒｅ特性参数，估计与此轮胎结构和尺寸近似轮胎
ｍｏｄｅｌ’Ｓ
ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｈａｖｅ
ｈｉｓｈ
ａｇｒｅｅｍｅｎｔ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｖｅｈｉｃｌｅ
Ｆｔｉｒｅ
ｒｅｓｕｌｔｓ，ａｎｄ ｔｉｒｅ ｍｏｄｅｌ
Hale Waihona Puke ｔｈｅｎ ｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅ
ｏｆ Ｆｔｉｒｅ ｆｏｒ ｒｉｄｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｉｓ ｖｅｒｉｆｉｅｄ．
【关键词】
汽车Ｆｔｉｒｅ轮胎模型平顺性 Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃａｒ Ｒｉｄｅ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ Ｂａｓｅｄ
ｏｎ
ｏｎ
Ｆｔｉｒｅ
Ｆｅｉ Ｒｕｉｐｉｎｇ，Ｌｕ Ｄａｎｇ，Ｇｕｏ Ｋｏｎｇｈｕｉ Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ
ｏｆ Ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ
Ｄｙｎａｍｉｃ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，Ｊｉｌｉｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
掣趑峻器髑喇卜掘
ｌ一
一号
４００
一
∞＼毯蜊墨悯槲卜淑 时ｌ目３１ｓ
图３三角形凸块路面截面图
图５左后轮簧下垂直加速度对比曲线
３仿真结果及分析
利用建立的整车平顺性仿真环境，通过使用Ｆｔｉｒｅ轮胎 模型进行平顺性仿真的研究。仿真车速为６０ｋｍ／ｈ，车辆匀 速驶过三角形双凸块路面。由于整车模型是对称建立的，因 此图４和图５只给出了车辆左侧前轮和左侧后轮簧下垂直加
Ｓｈｏｒｅ Ａ Ｎ／ｍｍ ％
Ｃｂｅｎｄ．ｉｎ
Ｉ
轮胎高宽比
ｏｔｉＩｅ
ｌ
图１平面内环形块与轮辋连接示意图 ２．２
基于ＡＤＡＭＳ的整车模型建立
本文以ＡＤＡＭＳ／Ｃａｒ为平台搭建了某乘用车的整车多体
基于以上结构特点和建模机理构建的Ｆｔｉｒｅ轮胎模型主要特
征包括：①弹性环不仅能描述轮胎的面内振动，还能描述轮胎
Ｆｔｉｒｅ轮胎模型主要参数
符 号 数 值 单
ｍｍ ｎｌｍ
位
２订７ｂｅｌｔ ｄｉ。
１７６３．４６ ３５５．６ １６５．１ １５２．５６４ １１ ８ ６４ １．７２１２５ｅ６ ６５
——＼
ｗ－ｍ ｗｋ８ｄ
ｍｔｈ
＼＼
印迹宽度（无侧倾） 轮胎总质量 胎面高度
ｍｍ
ｋｇ
ｒ１１ｌｎ
ｄ酬
Ｓ
坜‰
＼
胎面橡胶邵氏硬度 带束平面内弯曲刚度
≮
≯鹣罗
２．３路面激励
ＧＢ／Ｔ
图２整车模型结构示意图
仿真的路面模型，基于Ｆｔｉｒｅ／ｔｏｏｌｓ软件和相关轮胎数据建立
了Ｆｔｉｒｅ轮胎模型，构建车辆的中高频平顺性仿真环境。
２．１
Ｆｔｉｒｅ轮胎模型的建立
Ｆｔｉｒｅ轮胎模型的建立以固定轮辋时轮胎的模态试验以
车辆正常行驶时的激励源根据来源不同通常分为两大
类——路面不平度引起的激励和车辆自身的激振。车辆激振 主要来自包括轮胎——车轮总成，传动系统和发动机等旋转
行驶乎顺性影响较大，因此合适的路面不平度引起的激励对
整车行驶平顺性的研究不可或缺。
根据汽车平顺性试验的评价标准，引起汽车振动的路面
可以分为两种，一种是接近平稳随机输入的不同等级路面；
另一种是冲击型不平路面或称为典型路面，其通常用路面的
几何尺寸来描述。考虑到主要研究车辆的中高频平顺性，本 文采用冲击型不平路面作为平顺性仿真的典型工况。依据 ５９０２－－１９８６汽车平顺性脉冲输入行驶试验方法，试验
数。＠Ｆｔｉｒｅ不需要复杂的道路模型预处理，而是提取和分解不 规则路面，甚至是非常高和锋利的障碍物。⑥轮胎的滚动半径
与弹簧的刚度随轮胎转速变化而变化。⑦可用于短波不平路面， 适用频率范围超过１２０Ｈｚ甚至可达到１５０Ｈｚ。⑧对于轮胎稳态 特性有足够的精度。
２整车平顺性仿真模型建立
包括整车模型在内的仿真环境是进行平顺性仿真研究的 基础，整车模型的精确性和道路模型的可靠性将直接影响仿 真分析的准确性。本节将某乘用车作为参考目标车型，以 ＡＤＡＭＳ为平台，搭建整车模型，同时建立能够满足平顺性
系统中的关键部件，其对整车平顺性的影响更不能忽视。实车
试验需要消耗大量的时间和人力物力，同时高速极限工况测试
还具有一定的危险性，因此在车辆设计开发前期，虚拟仿真得
到了广泛应用。针对平顺性的仿真研究作为一种行之有效的手 段，在整车平顺性的研究中占据着不可替代的作用。由于平顺
性涉及的车辆振动频率范围从ｏ．５一踯比，因此在进行平顺性
实现Ｆｔｉｒｅ模型与整车模型的连接，构建用于平顺性仿真的 整车模型。利用ＡＤＡＭＳ中的路面建模器搭建典型平顺性仿 真路面，进行某乘用车的中高频平顺性仿真分析，验证Ｆｔ．
ｉｒｅ在车辆平顺性仿真中的作用。 １
Ｆｔｉｒｅ轮胎模型介绍
环模型是目前国际上解决轮胎在不平路面动特性仿真的
主要方法，环模型的共同特点主要包括：具有一定的频带， 基于试验模态分析技术实现模型搭建，而且具有许多有限元
的侧偏特性。胎体沿着圆周方向离散，也可在胎体宽度方向离 散；体单元之间用弹簧相连，在每个胎体单元上有一定数量的 胎面单元。②轮辋与轮胎用径向、切向、侧向三个方向的分布 弹簧相连，可以在面内平移和转动，也可在面外运动。环与轮 辋之间用了弹簧并联—个串联的弹簧．阻尼单元的形式。③在对 模型进行线性化分析自然频率和阻尼系数时包括轮胎特性，从 而得到模型完整的静态特性。④采用了复杂非线性的摩擦模型 描述胎面橡胶的摩擦特性，即摩擦系数为压力和平移速度的函
动力学模型。整车模型的前悬架为麦弗逊悬架，后悬架为扭 转梁悬架。建立整车多体模型时，各部件之间采用铰链或衬 套连接，同时为使模型更加准确，前悬架稳定杆采用柔性体 结构。考虑所建立的模型主要应用于车辆的平顺性分析，因 此建模时对发动机、传动系、动力总成进行了简化。由此得 到了某乘用车的整车多体动力学模型。如图２所示为基于 ＡＤＡＭＳ平台的整车多体动力学模型结构示意图。
模型的优点。Ｆｔｉｒｅ轮胎模型是一种典型的环模型，其由德
国Ｅｓｓｈｎｇｅｎ大学的Ｍｉｃｈａｅｌ Ｇｉｐｓｅｒ教授领导的小组开发，是 一种能够反映轮胎高频特性的全新模型，可用于车辆操纵稳 定性和平顺性计算，以及平整路面和不平路面的车辆动力学 模拟。由于Ｆｔｉｒｅ是基于柔性环构建的物理轮胎模型，其在 与车辆模型连接时，将轮辋考虑在轮胎模型中，路面对轮胎 的作用作为外界输入，能够准确描述轮胎的稳态和动态纯侧 偏特性、稳态滚动特性和动态包容特性。 如图ｌ所示为Ｆｔｉｒｅ轮胎模型中平面内环形块与轮辋连 接结构。在Ｆｔｉｒｅ物理模型中，轮胎的胎体由一些无质量环 形块来替代，通过弹簧相互连接起来。这些环形块相对于轮 辋可以在任意方向弯曲并在三个方向（旋转、纵向、侧向）传 递轮胎的非线性刚度和阻尼，一个环形块的弯曲形态取决于 路面的激励情况和相邻的环形块对其的作用。在轮胎结构方
模型能够准确描述轮胎在路面中高频激励下的力学特性，充
分体现Ｆｔｉｒｅ轮胎模型在平顺性仿真方面的优势。
４结论
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本文针对车辆在中高频区的平顺性仿真应用，将某 乘用车作为目标车型，基于Ｆｔｉｒｅ软件和ＡＤＡＭＳ／Ｃａｒ车 辆动力学仿真软件建立了整车模型以及平顺性仿真环境。 利用典型脉冲输入路面作为路面激励，进行了整车平顺 性仿真，并通过对比分析，验证了所建立模型在整车乎 顺性仿真中的准确性。通过仿真结果与试验数据的对比
仿真研究时，高频轮胎模型至关重要。目前常用的轮胎模型如 滚子接触模型、点接触模型等主要是针对车辆操纵稳定性研究 的，在进行车辆中高频平顺性仿真研究时效果不理想。而等效 平面模型、径向弹簧模型和有限元模型因模型参数获取困难， 难以建立准确的轮胎模型。ｎ沁（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ