余子貴，胡支棟，黃幼林

基于ADAMS的某商用整車操穩(wěn)性能仿真研究

余子貴，胡支棟，黃幼林

（江西五十鈴汽車有限公司，江西 南昌 330010）

文章基于有限元法，采用ADAMS軟件，對(duì)某商用車整車進(jìn)行了穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)試驗(yàn)和方向盤階躍輸入試驗(yàn)及蛇形試驗(yàn)對(duì)標(biāo)的CAE分析，分析結(jié)果顯示，各工況下，整車操穩(wěn)性能滿足動(dòng)態(tài)屬性目標(biāo)要求。

商用車；側(cè)傾；操穩(wěn)性能

1 引言

隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，商用輕卡銷量得到迅猛增長(zhǎng)，由于其經(jīng)濟(jì)性和便利性，已經(jīng)成為運(yùn)輸貨物的必然選擇[1]，與此同時(shí)，客戶對(duì)于車輛的性能荷品質(zhì)提出了更高的要求，操縱穩(wěn)定性是汽車主要性能之一，良好的操穩(wěn)性能會(huì)帶來(lái)客戶優(yōu)良的使用感受[2-3]，故研究商用車整車性能，具有重要的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)價(jià)值。

本文基于有限元法，采用ADAMS軟件，對(duì)某商用車整車進(jìn)行了穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)試驗(yàn)、方向盤階躍輸入試驗(yàn)及蛇形試驗(yàn)CAE仿真分析，分析結(jié)果顯示，操穩(wěn)性能滿足設(shè)計(jì)目標(biāo)。

2 整車穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)試驗(yàn)CAE分析

2.1 整車動(dòng)力學(xué)有限元模型

本文采用Adams軟件，對(duì)某商用整車進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)模型建模，有限元模型如圖1，車體主要分為車架總成、駕駛室總成和貨箱總成，其中駕駛室與車架之間為橡膠懸置連接，懸置剛度為500N/mm，其中整車總質(zhì)量為6000kg，滿載狀態(tài)前軸荷為2100kg，后軸荷3900kg。

圖1 某商用車整車動(dòng)力學(xué)模型

2.2 穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)試驗(yàn)CAE分析

穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向試驗(yàn)是為了測(cè)定汽車對(duì)方向盤轉(zhuǎn)角輸入達(dá)到穩(wěn)定行駛狀態(tài)時(shí)整車的橫擺響應(yīng)。本文采用定方向盤轉(zhuǎn)角連續(xù)加速法，整車以最低穩(wěn)定速度，在恒定的初始半徑圓周上行駛，直至側(cè)向加速度達(dá)到0.65g為止，穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向試驗(yàn)行駛軌跡仿真結(jié)果如圖2，顯示汽車穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性為不足轉(zhuǎn)向。

本文對(duì)某商用車進(jìn)行了操穩(wěn)側(cè)傾性能分析，如圖3，不同車速及橫擺角速度與側(cè)向加速度的仿真與試驗(yàn)結(jié)果一致性很好，側(cè)向加速度0.5g時(shí)，側(cè)傾角為6.49deg。

圖2 整車行駛軌跡分析結(jié)果

3 方向盤轉(zhuǎn)角階躍輸入試驗(yàn)CAE分析

3.1 方向盤轉(zhuǎn)角階躍輸入試驗(yàn)CAE分析

方向盤轉(zhuǎn)角階躍試驗(yàn)用于測(cè)定汽車對(duì)方向盤轉(zhuǎn)角輸入的瞬態(tài)響應(yīng)，本文先以恒定車速直線行駛，穩(wěn)定后迅速將方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)到預(yù)設(shè)角度并保持不變，達(dá)到穩(wěn)定后再行駛數(shù)秒，車速按照70km/s，同時(shí)按穩(wěn)態(tài)側(cè)向加速度為0.05g，依次增加0.05g，直至0.4g。

圖4為方向盤角階躍仿真的橫擺角速度、側(cè)向加速度、側(cè)傾角和方向盤轉(zhuǎn)角的變化曲線，仿真車速不變的情況下，方向盤轉(zhuǎn)角越大，側(cè)傾加速度、橫擺角速度和側(cè)傾角的響應(yīng)都隨之增大。

圖5為側(cè)向加速度0.25g條件下，橫擺角速度和側(cè)傾角的CAE分析結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)標(biāo)曲線，穩(wěn)態(tài)響應(yīng)對(duì)比結(jié)果如表1，顯示一致性較好。

圖5 側(cè)向加速度0.25g下CAE與試驗(yàn)對(duì)標(biāo)結(jié)果

表1 穩(wěn)態(tài)響應(yīng)結(jié)果對(duì)比表

圖6為方向盤轉(zhuǎn)角和側(cè)傾角隨側(cè)向加速度變化值，相同的側(cè)向加速度時(shí)，方向盤轉(zhuǎn)角CAE結(jié)果與試驗(yàn)基本一致，而側(cè)傾角穩(wěn)態(tài)值CAE仿真結(jié)果要大于試驗(yàn)結(jié)果，其影響因素是質(zhì)心高度偏差引起。

3.2 整車蛇形試驗(yàn)操穩(wěn)性能CAE分析

蛇形試驗(yàn)是汽車典型行駛工況之一，其考察整車在特定行駛路況下的通過(guò)能力，蛇形試驗(yàn)以30m為間距設(shè)置木樁，如圖7。

圖7 蛇形試驗(yàn)示意圖

本文對(duì)某商用車進(jìn)行了蛇形試驗(yàn)操穩(wěn)性能仿真，得到圖8所示的不同車速下，橫擺角速度、側(cè)向加速度、側(cè)傾角及方向盤轉(zhuǎn)角的變化曲線，當(dāng)車速為50km/s時(shí)，最大橫擺角速度為15.08deg/sec。

圖8 不同車速下蛇形試驗(yàn)CAE分析結(jié)果

4 結(jié)論

本文基于有限元法，采用ADAMS軟件，對(duì)某商用整車進(jìn)行了操穩(wěn)性能分析，分析結(jié)果顯示：

（1）不同車速及橫擺角速度與側(cè)向加速度的仿真與試驗(yàn)結(jié)果一致性很好，側(cè)向加速度0.5g時(shí)，側(cè)傾角為6.49deg；

（2）方向盤轉(zhuǎn)角越大，側(cè)傾加速度、橫擺角速度和側(cè)傾角的響應(yīng)都隨之增大；

（3）綜合上述分析結(jié)果，本文評(píng)估該商用車操穩(wěn)性能滿足設(shè)計(jì)目標(biāo)。

[1] 田國(guó)富.某乘用車車門靜態(tài)剛度與模態(tài)分析[J].制造業(yè)制度化, 2020(2):16:21.

[2] 汪鴻志.某車型的整車操穩(wěn)性能開(kāi)發(fā)[D]重慶:重慶理工大學(xué), 2018.

[3] 王黎明.基于多體動(dòng)力學(xué)的多連桿懸架正向設(shè)計(jì)及整車操穩(wěn)性能研究[D]廣州:華南理工大學(xué),2016.

Simulation Research on Handling and Stability Performance of a Commercial Vehicle with ADAMS

Yu Zigui, Hu Zhidong, Huang Youlin

( Jiangxi-Isuzu Motors Co. Ltd., Jiangxi Nanchang 330010 )

Based on the finite element method and ADAMS software, this paper carries out CAE analysis of a commercial vehicle in steady-state rotation test, steering wheel step input test and serpentine test. The analysis results show that the vehicle's handling and stability performance meets the requirements of dynamic attributes under various working conditions.

Commercial vehicle; Rollback; Stability performance

10.16638/j.cnki.1671-7988.2021.04.032

U467

B

1671-7988(2021)04-105-03

U467

B

1671-7988(2021)04-105-03

余子貴，就職于江西五十鈴汽車有限公司。