汽车整车操纵稳定性仿真试验研究

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4整车操纵稳定性仿真
应用整车装配模型,根据Ad啪娟ar自带的符合国家标准
GB,r6323_9驴的试验项目,并编写驾驶员控制文件及驾驶控制数 据文件,进行操纵稳定性能试验仿真。仿真过程,如图3所示。
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图6横摆角速度一时间曲线
Fi昏6 YaWing
Fig.1
图1虚拟样机模型
Virtual Pmtotype Model
整车装配完成后,运行Is0
LANE
CHANGE仿真进行整车
为前悬架坐标原点,获得悬架在Ad眦托ar中的硬点坐标。采用 Ad锄北ar共享数据库中提供的模版,修改相关硬点及构件的特
来稿日期:2014-04_21
模型的调试,排查子系统建模与整车装配中存在的不足并进行修 改,得到正确的仿真模型。


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[1]陈家瑞.汽车构造(下)[M]一E京:机械工业出版社,2009:199. (chen Jia—mi^utomobile comtmction[M].Beijing:clIina M舵lline e鲳,20()9:199.)
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4.4其他试验
根据GⅣr6323,5—94规定的试验内容,分别进行转向轻便
independ衄t s岫pemi∞仰yellicle pe面m锄ce[J]J0∞lal ofJdin Ullive—
mity ofTechnology,1993,23(3):18—26.)
性试验、稳态回转试验。其中,转向轻便性试验得到转向盘力矩时 间曲线,为转向系统设计尤其是助力转向与动力转向系统设计提
science
由图7曲线可以看出,进行高速回正试验时,前轮出现较为 严重的摆振现象;进行低速试验时,残余横摆角速度较小。可以确 定,摆振的原因是转向系阻尼系数过小,需要适当增大转向系阻 尼来消除前轮摆振。
[4]林逸,陈欣,王望予.独立悬架中的橡胶减振元件对汽车性能的影响
[J].吉林工业大学学报,1993,23(3):18—26. (“n Yi,Chen)(in,W锄g W明g一”mle innuence
4.3回正性能试验
根据GB,r6323,4-94规定的回正性能试验内容,选定回转半
径15m,高、低速性能试验分别选定侧向加速度为4H以2与2r以2,
试验测得横摆角速度时间历程曲线.如罔7所列;一
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Time(姑e)
Vehicle Hand¨ng Stab¨ity SimuIation WU
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Bao一鲥,YAN
Shu—fa,U Shao—ping,rI'IAN
of
Men州ian
of Mechanical and E1ectrical
Engineering,China Universit)r
Petmleum,Sh粕dong Qingda0 266580,China)
AngIIl盯Veloci哆_Time Curve
由图5曲线可以看出,在第二、三次试验中,侧向加速度有
图3操纵稳定性仿真流程图
Fi昏3
减小趋势,说明该车型具有一定的不足转向特性。由图6曲线可 以看出,转向盘回正后,系统无法马上达到稳态。对于实际的汽车 系统。在横向上是典型的弹性系统,会出现明显的低频共振,所以 进行本试验时,需要调整脉冲宽度,尽量避免与转向系发生共振。
基金项目:国家自然科学基金项目(51005248);中央高校基本科研业务费专项资金资助(13cx02069A) 作者简介:吴宝贵,(1974-),男,山东平度人,博士,副教授,硕士生导师,主要研究方向:虚拟样机仿真与多学科优化
万方数据
第11期
吴宝贵等:汽车整车操纵稳定性仿真试验研究
159
3模型准确性检验
3.2模型准确性检验 在Ad锄托ar与carsim中,分别确定试验路径,设定试验车
速为65kⅡl/}l,生成事件,分别运行蛇形试验仿真,得到各参量一时 问关系曲线。该型车侧向位移一时间关系曲线,如图2所示。由图 2可以看出,两条曲线峰值位置出现偏差,其余参量有相似特性, 观看仿真动画可知,由于路径设定中的侧向位移有偏差,相应的 结果随侧向位移产生相应变化,故认为两者结果的吻合度已经较
根据GB,r6323,2—94规定的转向盘角阶跃输入试验与转向 盘角脉冲输入试验内容。转向盘角阶跃输入试验中,分别以侧向 加速度为1
m/sz、2
标准软件%分别在Ad跚北ar和carsim中进行悬架性能仿真,提
取悬架特性参量的时间关系特性并对比分析,即可验证在
Ad嘲托缸中模型构建的准确性。
3.1 Carsjm悬架模型构建 装配悬架子系统、轮胎和激振试验台,组成悬架仿真试验 台。设置相关参数,运行仿真试验,提取悬架的K&c特性,并将悬 架K&c特性与车型原数据输入到carsim软件的悬架K&C界面 中,得到悬架的carsim模型嘲。
r施z和3 Ir衅确定转向盘预选位置,对应转向
盘转角分别为124。、2440和3“o;汽车以试验车速直线行驶后,
迅速转动转向盘至预选位置并固定数秒,试验得到横摆角速度及
侧向加速度时间历程曲线,其侧向加速度时间历程曲线,如图5 所示。 转向盘角脉冲输入试验中,最大方向盘转角应使最大侧向 加速度达到4m,s:,对应转向盘最大转角为5100,三角脉冲宽度定 为0,3s,进行向左转向及向右转向试验,得到转向盘转角及横摆 角速度时间历程曲线,其向左转向试验横摆角速度时间历程曲 线。如图6所示。
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汽车悬架的K&C特性是悬架系统的重要参数之一,决定了 悬架性能的优劣,影响整车的性能。Carsim是专门针对车辆动力 学的仿真软件,其仿真完全依靠试验数据的支持,是汽车行业的
由图4曲线可以看出,车速越高,侧向位移越大。原因是转
向过程中的惯性力变大,使得轮胎的侧偏也越明显,出现了寻迹
变差现象。
4.2转向瞬态响应试验
机械设计与制造
158 Machinery
第11期 2014年11月
Desi弘

MarIufacture
汽车整车操纵稳定性仿真试验研究
吴宝贵,闫书法,李绍平,田萌健
(中国石油大学机电工程学院,山东青岛266580)
摘要:针对数值计算与现场试验复杂耗时的难题,提出基于虚拟样机技术的汽车整车操纵稳定性仿真试验方 案。探究汽车虚拟样机模型的构建方法,检验虚拟样机模型的准确性,依据国标GB,T6323仿真分析汽车操纵稳 定性能,包括蛇形试验、转向瞬态响应试验、回正性能试验、转向轻便性试验及稳态回转试验。仿真结果表明,该 车型具有不足转向特性。基于上述性能试验,得到符合国标的汽车操纵稳定性能试验方法,为研究汽车悬架的运 动特性提供一种仿真试验方法。 关键词:悬架设计;操纵稳定性;虚拟样机;K&C特性 中图分类号:THl6;u463,3 文献标识码:A 文章编号:100l一3997(2014)11—0158—03
20 30 4O
图4侧向位移一时间曲线 Fi94
Lateral
1_Ifne(sec)
DisplacmPnI-Time
Curve
(a)低速回正性能试验
万方数据
No.11
机械设计与制造
j—∞
, vawⅢ。
Nov.2014
参考文献
、 ^ ^



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模型和MF_1如模型具有相同的功能,但改善了模型的翻转力
矩,有效频率可达8Hz。

建立操纵稳定性仿真试验事件,完成整车操纵稳定性仿真试验及 评价,为汽车悬架系统的设计和改进提供重要的参考依据。
2虚拟样机构建
根据给定的某型乘用车的基本参数及设计要求,设计该车 型悬架系统。选取前轮中心连线与汽车纵轴线在地面投影的交点
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[2]Y∞IlimmlA∞mi-active叭spensionw汕dymnlic
(b)高速回正性能试验
图7横摆角速度一时间曲线
now Chan of Handhng
Stabili哆Simlation
4.1蛇行试验
根据GB,r6323,l一94规定的蛇行试验主要试验内容,标桩
间距设定30m,分别仿真33kI加、48kmm及65kr汕车速下蛇行试
验,记录转向盘转角、横摆角速度、车身侧倾角、侧向加速度及侧向 位移时间历程曲线,其中侧向位移时间历程曲线,如图4所示。
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高,验证了Ad砌北ar中虚拟样机模型的正确性与合理性% 姗珊姗砌㈣ 姗。耄|
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图5侧向加速度一时间曲线 Fig.5
Lateml Accelemtion-Time Curve

Fig.2 C嘲p面son 图2侧向位移一时间关系曲线对比 0f hteral Displacement—Ti眦Curve
ng.7 Yawing Angular 35.
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vehide璐ing矗lzzyrea∞IIing[J]JntJ 0fVelIicleD鹪ign,1997,18(1):19—
velocity-Ti眦CuⅣe
[3]郭孔辉.汽车操纵稳定性[M].长春:吉林科学技术出版社,1983, (Guo K∞g_hui.Vehicle H曲dling stability[M].ch肌gchun:Jilin 鲫d’Ikhnology Press,1983.)
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供依据;稳态回转实验得到行驶轨迹曲线、侧向加速度时间历程 曲线,观察曲线可以看出,转向半径的逐渐减小、侧向加速度对时 间导数的绝对值呈递减趋势,可知该车型的确具有不足转向特 性。
[5]何耀华,方飞.汽车操纵稳定性的计算机仿真研究[J].武汉理工大学学 报,2006,28(6):60_62.
(HeYao_^ua,FangFe认computer8imulationofvehicleh明dlingstability
车的操纵稳定性主要通过样车试验评定,周期长,成本高;对悬架
运动特性的研究方法主要有矢量法、解析法及弹性运动学法等离, 国内部分专家及企业已经从侧向力、纵向力角度研究悬架运动特 性同,并考虑了独立悬架弹性体对汽车操纵稳定性的影响问,也研 究了悬架总成系统对汽车操纵稳定性能的影响圈,但还不够完善, 难成体系。通过对某新车型悬架系统的初步设计,基于国标要求,
1引言
悬架系统是汽车系统的重要总成之一,决定着汽车的操纵
稳定性等运动特性,进而影响汽车的安全性与舒适性n】。目前,汽
性参数数值,自下而上建立前悬架、后悬架、转向系统、动力系统
和车身等子系统。根据悬架系统的拓扑结构,装配完成整车虚拟
样机模型,装配完成的虚拟样机模型,如图1所示。其中,轮胎模 型选用专门用于操纵稳定性能仿真的PAC2002模型同,PAC2002
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