基于的汽车操作稳定性建模与仿真.pdf

第27卷第4 常熟理工学院学报（自然科学） Vol.27No.4 2013年7月 JournalofChangshuInstituteTechnology（NaturalSciences） Jul.,2013 基于ADAMS/car的汽车操作稳定性建模与仿真 孟 杰，张 凯，杨保成 （常熟理工学院 机械工程学院，江苏 常熟 215500） 摘 要：利用多体动力学仿真软件ADAMS 建立了车辆的模型，并对汽车进行了稳态回转试验和 双移线试验的设计和仿真分析. 依据仿真结果，对汽车的操纵稳定性做出了评价. 结果表明，利用 ADAMS 软件可以对汽车的操纵稳定性进行精确的仿真试验，进而达到优化产品设计方案的目的. 关键词：多体动力学；ADAMS/Car ；操纵稳定性 中图分类号：TP/391.9 文献标识码：A 文章编号：1008-2794 （2013 ）04-0061-04 1 引言 汽车操纵稳定性是汽车的重要性能之一，是指汽车在驾驶员不感到过分紧张、疲劳的条件下，能够遵循 驾驶员操作规程，而且能抵抗干扰而保持稳定行驶的能力[1] . 由于道路条件逐步改善，汽车设计车速不断提 高，汽车操作稳定性更加受到重视. 本文在完成悬架、转向系统等子系统的动力学模型基础上，建立了某轿车整车的动力学模型；并依据 GB/T6323294 规定的汽车操纵稳定性试验方法进行了稳态回转以及蛇形穿越的操纵稳定性仿真试验，获得 了该轿车的操纵稳定性性能. 2 整车仿真模型的建立 本文运用美国MSC 公司开发的ADAMS/Car 软件为仿真平台，并根据国产某品牌汽车数据，在创建悬架 子系统、转向、前后车轮及前后横向稳定杆等子系统虚拟样机模型的基础上，实现整车的组装与仿真. 2.1 悬架模型 该车的前悬架是典型的双横臂式前悬架，其结构包括转向节、衬套、上下横臂、减震器以及弹簧等. 上下 横臂一端由两个橡胶衬套与副车架连接，另一端通过球铰与转向节连接. 减震器上端与车身由万向节铰链 连接，横拉杆与转向节之间以球形副连接. 后悬架与前悬架类似. 如图1所示. 2.2 转向系统模型 该车模型的转向系统为齿轮-齿条式转向系统，包括转向盘、转向轴、转向传动轴、转向齿条以及转 向横拉杆等部件. 如图2 所示. 方向盘与转向轴间的连接为固定铰链. 转向横拉杆与转向节之间为球铰链，而转向轴与转向传动轴间 为万向节铰链. 转向轴与车身之间连接方式为转动铰链；转向横拉杆与齿条之间为万向节铰链，齿条与车身 收稿日期：2012--02-01 基金项目：苏州市科技计划项目“汽车半主动电磁悬架应用研究”（SYG201102 ） 通讯联系人：孟 杰，讲师，硕士，研究方向：汽车安全，E-mail ：122603289@ ． 6262 常熟理工学院学报（自然科学） 2013年 图1 车辆的双横臂式前悬架模型 图2 车辆的转向系统模型 之间为移动铰链. 2.3 轮胎模型 轮胎是车辆至关重要的部分，特别是轮胎的侧偏特性，显著影响汽车的操纵稳定性，轮胎的侧偏特性包 括侧偏力、回正力矩与侧偏角间的特殊关系. 轮胎构成较为复杂，包括橡胶、帘布层等合成材料和充气结构，这使得轮胎具有高度非线性、可压缩性、 各向异性和粘弹性，导致其物理模型复杂、特殊[2] . 此外轮胎的建模精度直接影响整车动力学建模精度，所以 轮胎模型的选择必须与仿真的要求相一致. 本文选取UA 轮胎模型，UA 轮胎模型的特点是包含轮胎的纵向、侧向松弛效应. 该模型考虑了纵向和横 向联合滑移的情况，因而比较精确、全面. 2.4 整车模型 将上述子系统进行装配之后，得到虚拟整车模型. 如图3 所示. 该车主要参数如表1所示.