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基于ADAMS的汽车行驶平顺性初步研究

一、引言

（一）研究背景与意义

在汽车工程领域，行驶平顺性作为衡量车辆综合性能的关键指标之一，其重要性日益凸显。随着人们生活水平的提高，对汽车的要求早已超越了基本的出行功能，舒适性成为消费者购车时重点考量的因素。汽车行驶平顺性，主要是指车辆在行驶过程中，能够有效缓冲和衰减来自路面的各种激励，避免由此产生的振动和冲击对驾乘人员造成不舒适感、疲劳，甚至危害健康，同时也要保证所运输货物的完整性。从更广泛的角度来看，平顺性不仅关乎乘客的乘坐体验，还与车辆的操控稳定性、零部件使用寿命以及行驶安全性紧密相连。在高速行驶时，良好的平顺性有助于保持车身稳定，减少驾驶员因车辆颠簸而产生的疲劳，从而降低事故风险；而在复杂路况下，平顺性能够确保车辆各部件受力均匀，延长其使用寿命。

传统上，研究汽车行驶平顺性主要依赖于物理样机试验，通过在实际道路或试验场进行各种工况测试，获取车辆振动数据并进行分析。然而，这种方法存在诸多局限性。一方面，物理样机的制造需要投入大量的人力、物力和时间成本，从设计、加工到装配，每一个环节都需要精心安排，且一旦发现问题需要修改设计，就可能导致整个项目周期延长，成本大幅增加。另一方面，实际试验过程中，受到环境因素、测试设备精度以及人为操作等多种因素的干扰，数据的准确性和可靠性难以得到充分保障。而且，由于实际试验的高成本和复杂性，难以对各种可能的设计方案和工况进行全面、深入的研究，限制了对汽车行驶平顺性内在机理的探索。

随着计算机技术和仿真软件的飞速发展，虚拟样机技术应运而生，为汽车行驶平顺性的研究开辟了新的道路。ADAMS（AutomaticDynamicAnalysisofMechanicalSystems）作为一款世界领先的多体动力学仿真软件，在汽车工程领域得到了广泛应用。它具有强大的建模功能和高效的动力学求解器，能够精确地模拟机械系统的运动和受力情况。通过ADAMS，工程师可以在计算机上构建详细的汽车整车动力学模型，将汽车视为一个由多个相互连接的刚体和弹性体组成的复杂系统，包括车身、悬架、轮胎、传动系统等部件，并准确地定义各部件之间的约束关系、力学特性以及各种激励条件。这样，就可以在虚拟环境中模拟汽车在不同路面条件、行驶速度和驾驶操作等工况下的动态响应，获取车辆各关键部位的振动参数，如加速度、位移、速度等，从而深入分析汽车的行驶平顺性。与传统试验方法相比，基于ADAMS的仿真分析具有显著优势。它不仅能够大大缩短研发周期，降低研发成本，还可以在产品设计的早期阶段对各种设计方案进行快速评估和优化，提前发现潜在的问题并加以解决，为汽车的设计开发提供了更加高效、灵活和可靠的手段。

（二）研究目标与方法

本研究旨在利用ADAMS软件构建高精度的整车动力学模型，以此为基础深入研究汽车在不同行驶工况下的行驶平顺性。具体来说，首先要结合汽车的实际结构和参数，在ADAMS中精确地建立包括车身、悬架系统、轮胎、座椅等主要部件的模型，并合理定义各部件之间的连接方式和力学特性，确保模型能够真实地反映汽车的实际动态特性。

在研究过程中，严格遵循相关的国家标准和国际规范，如我国的《汽车平顺性随机输入行驶试验方法》以及国际标准化组织ISO发布的ISO2631《人体承受全身振动的评价指南》等。这些标准和规范为汽车行驶平顺性的评价提供了科学、统一的方法和指标体系，使得研究结果具有通用性和可比性。根据这些标准，选择合适的平顺性评价指标，如加权加速度均方根值、振动剂量值等，通过对仿真结果的分析，准确评估汽车在不同工况下的行驶平顺性水平。

针对汽车行驶过程中常见的典型工况，如匀速直线行驶、加速、减速、转弯以及在不同等级路面（如良好路面、中等路面、粗糙路面等）上行驶等，在ADAMS中进行详细的仿真分析。通过改变悬架系统的刚度、阻尼参数，轮胎的气压、刚度等参数，以及车速、路面不平度等外部条件，系统地研究这些因素对汽车行驶平顺性的影响规律。例如，分析不同悬架刚度和阻尼组合下，车辆在颠簸路面上的振动响应，找出能够提供最佳平顺性的参数配置；研究轮胎气压变化对车辆振动传递特性的影响，为轮胎的合理选型和气压调整提供依据。通过这些研究，总结出影响汽车行驶平顺性的关键因素及其作用机制，为汽车的工程优化提供坚实的理论依据和技术支持。在实际工程应用中，可以根据研究结果，对汽车的悬架系统、轮胎等关键部件进行针对性的优化设计，或者开发智能控制策略，实时调整车辆的动态特性，以适应不同的行驶工况，从而有效提升汽车的行驶平顺性，为驾乘人员提供更加舒适、安全的出行体验。

二、汽车行驶平顺性理论基础

（一）平顺性评价体系

汽车行驶平顺性评价体系是一个综合考量多方面因素的复杂系统，旨在科学、全面地衡量车辆在行驶过程中为驾