孫曉幫李艾靜陳雙田雪

（1.遼寧工業(yè)大學(xué)；2.重慶長安汽車股份有限公司；3.沈陽金杯錦恒汽車安全系統(tǒng)有限公司）

在汽車整車及懸架試驗中，很多采用實際道路和試驗場路面作為路面條件，但室外試驗受外界環(huán)境因素影響，試驗結(jié)果的一致性差，同時受試驗設(shè)備條件等制約，大型設(shè)備無法使用。因此如何將路面試驗轉(zhuǎn)化為室內(nèi)試驗一直是汽車整車及懸架試驗的研究方向之一。路面模擬試驗技術(shù)是最為常見的室內(nèi)試驗技術(shù)，通過精確地模擬被測汽車的振動，再現(xiàn)汽車在實際路面試驗中的振動狀況。目前國內(nèi)外的主要研究重點是液壓伺服路面模擬試驗臺，通過精確控制電液伺服作動器的不同振動位移，實現(xiàn)不同路面譜的激振，但其價格和維護費用高昂，同時只應(yīng)用于車輪未轉(zhuǎn)動工況。為了更加貼近真實路面和車輪運行工況，文章設(shè)計出基于凸塊的轉(zhuǎn)鼓路面試驗系統(tǒng)，針對矩形凸塊路面，驗證該路面的有效性。

1 轉(zhuǎn)鼓試驗系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計

轉(zhuǎn)鼓試驗系統(tǒng)是通過在轉(zhuǎn)鼓表面布置形狀各異且不同排列組合的激勵凸塊，進而對置于轉(zhuǎn)鼓上的懸架施加類似于目標(biāo)路面的激勵。轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)動時相當(dāng)于汽車在不同路面上行駛，這種機構(gòu)的布置形式把汽車相對路面的平動轉(zhuǎn)化為了轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)動，壓縮了試驗臺布置空間，還可以通過調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速來模擬不同的車速[1]。轉(zhuǎn)鼓試驗系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理，如圖1所示。

圖1 轉(zhuǎn)鼓試驗系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

從圖1可知其工作原理：變頻電動機1經(jīng)減速器2和電動機聯(lián)軸器3將動力輸出到傳動軸6，傳動軸6由傳動軸聯(lián)軸器7連接，由傳動軸支座4支撐，傳動軸6帶動左右轉(zhuǎn)鼓5旋轉(zhuǎn)，布置在轉(zhuǎn)鼓表面的凸塊12隨著轉(zhuǎn)鼓5一起旋轉(zhuǎn)，置于轉(zhuǎn)鼓上的整車一軸采用束縛裝置11將車輪固定，另一軸則受到類似實際路面的激勵。

2 懸架與轉(zhuǎn)鼓試驗系統(tǒng)的動力學(xué)仿真

2.1 虛擬轉(zhuǎn)鼓路面構(gòu)建

按照某汽車試驗場矩形凸塊路面的尺寸要求，綜合轉(zhuǎn)鼓尺寸，設(shè)計矩形凸塊的長×寬×高為410 mm×50 mm×30 mm。

首先在CATIA中構(gòu)成矩形凸塊轉(zhuǎn)鼓路面曲面模型；再將曲面模型導(dǎo)入到Hyper Mesh軟件中，在Auto Mesh面板中將曲面模型劃分2D網(wǎng)格，獲得路面的節(jié)點和單元信息，然后將節(jié)點和單元導(dǎo)出到excel中編輯；最后以ADAM S提供的3D等效凹凸路面為模板，替換其中的節(jié)點和單元，修改節(jié)點和單元的數(shù)量以及摩擦因數(shù)，生成虛擬轉(zhuǎn)鼓路面[2]。該路面文件可為轉(zhuǎn)鼓試驗系統(tǒng)的動力學(xué)仿真分析提供較為準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)鼓路面信息。虛擬矩形凸塊轉(zhuǎn)鼓路面模型，如圖2所示。

圖2 虛擬矩形凸塊轉(zhuǎn)鼓路面模型圖

2.2 懸架與轉(zhuǎn)鼓試驗系統(tǒng)的建模

2.2.1 轉(zhuǎn)鼓試驗系統(tǒng)建模

利用Solid Works開發(fā)平臺建立轉(zhuǎn)鼓試驗系統(tǒng)的三維模型，再將建立好的三維模型導(dǎo)入ADAM S中，調(diào)用虛擬轉(zhuǎn)鼓路面，并與轉(zhuǎn)鼓試驗系統(tǒng)合成轉(zhuǎn)鼓試驗系統(tǒng)動力學(xué)模型。圖3示出完成虛擬轉(zhuǎn)鼓路面調(diào)用的轉(zhuǎn)鼓試驗系統(tǒng)動力學(xué)模型。

圖3 轉(zhuǎn)鼓試驗系統(tǒng)動力學(xué)模型圖

2.2.2 懸架系統(tǒng)建模

與轉(zhuǎn)鼓試驗系統(tǒng)的動力學(xué)模型建立方法相同，試驗車的扭力梁后懸架動力學(xué)模型也是先通過三維軟件Solid Works建立三維模型，再通過相應(yīng)的專用接口導(dǎo)入到ADAM S平臺中。懸架建模所需要的參數(shù)主要有：懸架載荷、懸架硬點參數(shù)、減振器阻尼、彈簧剛度及軸套等相關(guān)性能參數(shù)。

懸架載荷采用SA2SCREEN/EUROTEST型懸掛測試臺進行測量，測量時，將試驗車停放在測試臺架上，測得后懸架的空載質(zhì)量為372 kg。扭力梁懸架的幾何參數(shù)，采用實際測繪的方式確定，其硬點參數(shù)，如表1所示。

表1 某車型后懸架硬點參數(shù)表mm

向相關(guān)廠家收集的扭力梁懸架主要性能參數(shù)[3]，如表2所示。

表2 某車型扭力梁懸架參數(shù)表

減振器的阻尼特性通過某公司的減振器試驗臺測量獲取，彈簧剛度特性通過彈簧試驗機獲取。圖4示出扭力梁后懸架動力學(xué)模型。

圖4 某車型扭力梁后懸架動力學(xué)模型圖

（待續(xù)）