王瑢璇

?

基于Trucksim的載重汽車彎道側(cè)翻仿真與分析

王瑢璇

（長安大學(xué)，陜西 西安 710018）

根據(jù)多體動(dòng)力學(xué)軟件Trucksim構(gòu)建載重汽車模型，并根據(jù)仿真結(jié)果進(jìn)行瞬態(tài)側(cè)翻狀態(tài)研究。通過魚鉤工況實(shí)驗(yàn)，獲得汽車的方向盤轉(zhuǎn)角、側(cè)向加速度、縱向速度、各輪胎垂直載荷、車輛偏離角、質(zhì)心側(cè)偏角、航向角等狀態(tài)變量隨時(shí)間的變化規(guī)律。仿真結(jié)果可以準(zhǔn)確的表達(dá)真實(shí)車輛的側(cè)翻特性，為實(shí)車實(shí)驗(yàn)提供了參考。

Trucksim；載重汽車；側(cè)翻；魚鉤工況

前言

載重汽車對生產(chǎn)生活、社會(huì)發(fā)展與經(jīng)濟(jì)建設(shè)都有著不可替代的作用。在我國，大約75%的物品都是由載重汽車運(yùn)輸?shù)模诿绹c歐洲這一比例更高達(dá)90%左右。雖然載重汽車優(yōu)點(diǎn)很多，但一旦發(fā)生交通事故，其損失十分巨大，造成嚴(yán)重的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。因此，載重汽車的安全性一直是國內(nèi)外競相研究的課題。通過Trucksim構(gòu)建模型，設(shè)置整車、負(fù)載、懸架、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、空氣動(dòng)力學(xué)、制動(dòng)系統(tǒng)、魚鉤工況仿真參數(shù)，并對仿真結(jié)果進(jìn)行分析。

1 仿真結(jié)果分析

從圖1-圖3可以看出，通過彎道時(shí)，駕駛?cè)宿D(zhuǎn)動(dòng)方向盤，從8s起方向盤角度迅速增大，10s達(dá)到最大，發(fā)生側(cè)翻。側(cè)向加速度從8s開始增大，9.6s達(dá)到最大，之后迅速減少?？v向速度在側(cè)翻后迅速下降。

圖1 方向盤角度曲線

圖2 側(cè)向加速度曲線

車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)，簧載質(zhì)量的滾動(dòng)角度和偏航角均開始增大，側(cè)翻時(shí)達(dá)到最大。簧載質(zhì)量的俯仰角在直線行駛時(shí)保持在-0.5°左右，轉(zhuǎn)彎時(shí)角度開始增大，在9.6秒左右達(dá)到最大-1.6。

圖3 縱向速度曲線

從圖4-圖6可以看出，一軸右側(cè)靠內(nèi)輪胎的橫向載荷最先開始增大，并在側(cè)翻時(shí)達(dá)到最大。二軸右側(cè)的兩個(gè)輪胎均在第8.5秒開始增大，并且外側(cè)輪胎比內(nèi)測輪胎的橫向載荷增大得塊。而一軸右側(cè)靠外輪胎的橫向載荷在整個(gè)過程中保持不變。一軸左側(cè)靠內(nèi)輪胎和二軸左側(cè)輪胎的垂直載荷在轉(zhuǎn)彎時(shí)迅速減小至0，而一軸左側(cè)靠外輪胎的垂直載荷保持不變。一軸右側(cè)靠內(nèi)輪胎和二軸右側(cè)輪胎的垂直載荷在轉(zhuǎn)彎時(shí)先增大后減小，而一軸右側(cè)靠外輪胎的垂直載荷亦保持不變。

圖4 右側(cè)輪胎的橫向載荷曲線

圖5 左側(cè)輪胎的垂直載荷曲線 圖6 右側(cè)輪胎的垂直載荷曲線

從圖7-圖9可以看出，一軸和二軸右側(cè)靠外輪胎的質(zhì)心側(cè)偏角在整個(gè)過程中保持不變。其余輪胎的質(zhì)心側(cè)偏角在轉(zhuǎn)彎時(shí)先增大后減小，其中一軸右側(cè)靠內(nèi)輪胎的變化幅度最大。二軸兩側(cè)車輪的航向角在整個(gè)過程中保持不變。一軸兩側(cè)車輪的航向角在轉(zhuǎn)彎時(shí)迅速增大，并且左側(cè)車輪比右側(cè)車輪增加的幅度更大。轉(zhuǎn)彎時(shí)車輛偏離角迅速增大到-19°左右。

圖7 質(zhì)心側(cè)偏角曲線

圖8 航向角曲線 圖9 車輛偏離角曲線

2 結(jié)論

利用Trucksim軟件建立整車模型，進(jìn)行載重汽車彎道側(cè)翻仿真。利用魚鉤工況實(shí)驗(yàn)，獲得各種狀態(tài)變量隨時(shí)間的變化規(guī)律，從而得到車輛側(cè)翻的臨界值，以避免載重汽車發(fā)生側(cè)翻事故。這對車輛防側(cè)翻控制方法的研究具有一定的參考作用，后期還可以考慮加入防側(cè)翻預(yù)警系統(tǒng)，并進(jìn)行實(shí)車試驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 喻云龍.基于GPS的載重汽車側(cè)翻控制與仿真[D].浙江大學(xué), 2014.

[2] 曹中恒.基于Trucksim的全掛汽車建模與操穩(wěn)性改進(jìn)仿真研究[D].長安大學(xué), 2016.

[3] 葉舒鑒.基于TruckSim的重型半掛汽車列車防側(cè)翻控制的研究[D].廣西大學(xué), 2013.

[4] 徐中明,于海興,伍小龍,等.車輛側(cè)翻指標(biāo)與側(cè)翻風(fēng)險(xiǎn)因素分析[J]. 重慶大學(xué)學(xué)報(bào), 2013, 36(3):25-31.

[5] 張義花,許洪國,劉宏飛.基于Trucksim的雙掛汽車列車瞬態(tài)側(cè)翻狀態(tài)[J].吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(工), 2016, 46(4):1065-1069.

[6] 吳濤,焦靜,范學(xué)瓊,等.基于Trucksim的整車動(dòng)力性能仿真分析[J]. 汽車實(shí)用技術(shù), 2016(6):63-65.

[7] 高新華,馬開獻(xiàn),陳偉.基于多體力學(xué)模型的車輛側(cè)翻仿真研究[J]. 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造, 2006(12):46-48.

Simulation and analysis on corner rollover of truck based on trucksim

Wang Rongxuan

( Chang’an University, Shaanxi Xi’an 710018 )

Abstract: According to the multi-body dynamics software Trucksim, the truck model is constructed and the transient rollover state is studied according to the simulation results. Through the experiment of fishhooks, the steering wheel angle, lateral acceleration, longitudinal velocity, tire vertical load, vehicle slip angle, centroid side angle, heading angle and other state variables were obtained. The simulation results can accurately express the rollover characteristics of the real vehicle, which provides a reference for the actual vehicle experiment.

Keywords: Trucksim; Truck; Rollover; fishhook

CLC NO.: U471.1

Document Code: B

Article ID: 1671-7988(2018)21-89-02

中圖分類號：U471.1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號：1671-7988(2018)21-89-02

作者簡介：王瑢璇，長安大學(xué)汽車學(xué)院，碩士在讀。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.21.031