基于虛擬樣機的空氣彈簧懸架轎車(chē)行駛平順性研究論文
空氣彈簧懸架系統是一種采用空氣彈簧代替螺旋彈簧的變剛度懸架系統�？諝鈴椈傻幕緞偠忍匦猿尸F為中間段較低，兩端隨著(zhù)行程的增大而逐漸增加的特點(diǎn)。早期空氣彈簧主要應用于載重汽車(chē)和客車(chē)上，20 世紀以來(lái)，隨著(zhù)人們對汽車(chē)行駛性能要求的提高，轎車(chē)也開(kāi)始逐漸應用空氣懸架系統，以改善汽車(chē)的乘坐舒適性。
本文首先結合臺架試驗得到的空氣彈簧剛度特性曲線(xiàn)，在多體動(dòng)力學(xué)軟件 ADAMS/Car 中建立空 氣 彈 簧 懸 架 整 車(chē) 動(dòng) 力 學(xué) 模 型 。 然 后 在A(yíng)DAMS/Car Ride 中搭建汽車(chē)行駛平順性仿真實(shí)驗臺，并進(jìn)行隨機路面下平順性仿真試驗。最后根據ISO2631 平順性評價(jià)方法，對空氣彈簧懸架系統轎車(chē)座椅各軸向響應進(jìn)行時(shí)域和頻域分析，并與相同激勵下的旋彈簧懸架汽車(chē)響應量進(jìn)行對比，驗證
空氣彈簧對汽車(chē)平順性的提高。
1 整車(chē)動(dòng)力學(xué)仿真模型的建立
1.1 空氣彈簧懸架子系統建立
空氣彈簧的主體是橡膠氣囊，還包括底座、上蓋板等部件�？諝鈴椈傻幕緞偠忍匦钥梢愿鶕枰O計成理想的反“s”形式。在正常行車(chē)撓度范圍內空氣彈簧剛度特性接近于線(xiàn)性，當空氣彈簧變形量超過(guò)正常行車(chē)撓度范圍時(shí)，空氣彈簧表現出非線(xiàn)性。
1.2 其他子系統建立
在 ADAMS/Car Template 模塊中，建立配有通訊器的轉向系統、車(chē)身、輪胎、發(fā)動(dòng)機及人-座椅模型，其中人-座椅模型由剛性球，彈性元件及阻尼元件組成。
1.3 整車(chē)動(dòng)力學(xué)仿真模型的搭建
在 ADAMS/Car Standard 界面中，將各個(gè)文件的子系統與 ADAMS/Car Ride 平順性實(shí)驗臺_ARIDE_FOUR_POST_TESTRIG 結合，建立空氣彈簧懸架整車(chē)動(dòng)力學(xué)仿真模型，如圖 5 所示。另外，為了將空氣彈簧懸架汽車(chē)與螺旋彈簧懸架汽車(chē)平順性進(jìn)行對比分析，采用相同的建模方法搭建螺旋彈簧懸架整車(chē)動(dòng)力學(xué)仿真模型。
2 汽車(chē)平順性評價(jià)方法
由于人體對不同振動(dòng)頻率、不同輸入點(diǎn)以及不同軸向振動(dòng)的敏感程度不同，因此在對汽車(chē)行駛平順性進(jìn)行評價(jià)時(shí)要充分考慮這些因素的影響。根據ISO2631-1:1997(E)標準規定，汽車(chē)平順性的基本評價(jià)方法是采用加權加速度均方根值來(lái)評價(jià)振動(dòng)對人體舒適和健康的影響，其頻率加權函數為。
3 平順性仿真分析
3.1 隨機路面的建立
ADAMS/Car 中提供了基于 Sayers 數字模型的隨機路面生成器，利用該隨機路面生成器創(chuàng )建 B 級隨機不平路面參數文件，空間功率譜密度取 0.1，速度功率譜密度取 12，路面長(cháng)度取 1 000 m，得到左右車(chē)輪路面輪廓曲線(xiàn)。
3.2 模型仿真與分析
根據 GB/T4970-1996 汽車(chē)平順性試驗方法，調整整車(chē)動(dòng)力學(xué)模型質(zhì)量、轉動(dòng)慣量與質(zhì)心位置，分別對車(chē)輛空載和滿(mǎn)載時(shí)，B 級隨機路面上以 50km/h速度直線(xiàn)行駛下的汽車(chē)行駛平順性進(jìn)行模型仿真，得到座椅 X、Y、Z 三個(gè)方向的'加速度響應時(shí)域和頻域曲線(xiàn)，如圖 8~19。其中模型 A 表示螺旋彈簧懸架整車(chē)動(dòng)力學(xué)模型，模型 B 表示空氣彈簧懸架整車(chē)動(dòng)力學(xué)模型。
4 結 論
依據動(dòng)態(tài)彎曲疲勞試驗的國家標準，通過(guò) NXNASTRAN 軟件模擬了輪轂旋轉過(guò)程中的應力變化情況，直觀(guān)的找出了旋轉過(guò)程中輪轂受到應力最大的位置，并以此位置輪轂受到的載荷和約束為基礎進(jìn)行疲勞分析，發(fā)現輪轂的最低壽命為 5×105次，輪輻輻板拐角處最容易發(fā)生疲勞破壞，所得數據為輪轂結構的改進(jìn)和優(yōu)化提供了依據。
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