基于ADAMS的轻型越野车操纵稳定性的仿真与试验

第３７卷第２期拖拉机与农用运输车ｇｏｉ．３７Ｎｏ．２２０１０年４月Ｔｒａｃｔｏｒ＆ＦａｒｍＴｒａｎｓｐｏｒｔｅｒ’Ａｐｒ．．２０１０基于ＡＤＡＭＳ的轻型越野车操纵稳定性的仿真与试验

李仲兴１，张瑜１，石秉良２

（１．江苏大学，江苏镇江２１２０１３；２．中国定远汽车试验场，南京２１００２８）

摘要：为了对整车操纵稳定性进行评价和预测，在以多刚体理论为基础的ＡＤＡＭＳ软件中建立整丰多体动力学仿真模型。整车仿真模型包括：前悬架，后悬架，转向系．前后轮模型以及发动机模型。通过设置控制文件对整车进行操纵稳定性的仿真，并与样丰的操纵稳定性试验对比，且二者吻合，说明建立了正确的虚拟样机模型。并对仿真结果进行计分评价，有效地分析了样车的操纵稳定性。为进一步改进实车的操纵稳定性提供了有力的依据。

关键词：操纵稳定性；ＡＤＡＭＳ；试验：评价

中图分类号：Ｕ４６１．６文献标识码：Ａ文章编号：１００６一０００６１２０１０）０２—００２５—０３

ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＬｉｇｈｔＯｆｆ—ｌｏａｄＶｅｈｉｃｌｅＨａｎｄｌｉｎｇＳｔａｂｉｌｉｔｙ

ＢａｓｅｄｏｎＡＤＡＭＳａｎｄＴｅｓｔ

ＵＺｈｏｎｇ。ｘｉｎ９１，ＺＨＡＮＧＹｕｌ，ＳＨＩＢｉｎｇ．１ｉａｎ９２

（１．ＪｉａｎｇｓｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈｅｎｊｉａｎｇ２１２０１３。Ｃｈｉｎａ；

２．ＣｈｉｎａＤｉｎｇｙｕａｎＡｕｔｏＴｅｓｔｉｎｇＦｉｅｌｄ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００２８，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｔｈｅｏｒｙｏｆｍｕｌｔｉ－ｂｏｄｙｓｙｓｔｅｍｄｙｎａｍｉｃｓａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｏｆｔｗａｒｅＡＤＡＭＳ，ｔｈｅｍｕｌｔｉ－ｂｏｄｙｓｙｓｔｅｍｄｙｎａｍｉｃｓｍｏｄｅｌｉｓｃｒｅａｔｅｄ．Ｔｈｅｍｏｄｅｌｓｏｆｆｕｌｌｖｅｈｉｃｌｅｉｎｃｌｕｄｅｆｒｏｎｔａｎｄｒｅａｒｓｕｓｐｅｎｄｉｎｇｆｒａｍｅｓ，ｅｎｇｉｎｅ，ｂｏｄｙ，ｆｒｏｎｔａｎｄｒｅａｒｔｉｒｅｓ，ｅｔｃ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｔｅｓｔｏｎｆｉｓｈ－ｈｏｏｋｏｆｖｉｒｔｕａｌｍｏｄｅｌａｎｄｉｔｓｒｅｓｕｌｔｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｅｓｔｏｆａｃｔｕａｌｖｅｈｉｃｌｅ，ａｎｄｔｈｅｃｏｒｒｅｃｔｎｅｓｓａｎｄｒａｔｉｏｎａｌｉｔｙｏｆｔｈｅｖｉｒｔｕａｌｐｒｏｔｏｔｙｐｉｎｇｍｏｄｅｌａ弛ｖｅｒｉｆｉｅｄ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈａｔ．ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｔｅｓｔｏｎｈａｎｄｌｉｎｇｓｔａｂｉｈｔｙｏｆｆｕｌｌｖｅｈｉｃｌｅｉｓｖａｌｕｅｄ，ｗｈｉｃｈｓｈｏｗｓｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｈａｎｄｌｉｎｇｓｔａｂｉｌｉｔｙ．Ａｌｌｔｈｅｓｅｃａｎｐｒｏｖｉｄｅａｓｔｒｏｎｇｂａｓｉｓｆｏｒｆｕｒｔｈｅｒｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｅａｒｓｈａｎｄｌｉｎｇｓｔａｂｉｌｉｔｙ．

ＫｅｙＷＯｒｄｓ：Ｈａｎｄｌｉｎｇｓｔａｂｉｌｉｔｙ；ＡＤＡＭＳ；Ｔｅｓｔ；Ａｐｐｒａｉｓｅｍｅｎｔ

汽车的操纵稳定性被称为“高速车辆的生命线”。随着道路的

改善，特别是高速公路的迅速发展，汽车的操纵稳定性不仅影响到汽

车驾驶的操纵轻便程度，而且也是决定高速汽车安全行驶的一个主

要性能，因此，汽车操纵稳定性的研究是汽车安全技术研究的核

心…。由于受到科研成本及设计周期的影响，虚拟样机技术成为当

前设计制造领域的－－ｆｌ新技术，它利用多体系统的仿真软件对新设

计的产品进行研究。大大缩短了产品的开发周期，降低了开发成本。

本文以某车型为研究对象，测萤实车尺寸（几何定位）参数和质量参数，查阅其力学特性和外界参数，在ＡＤＡＭＳ／Ｃａｒ中建立虚拟样机模型，并对其做操纵稳定性仿真与样车试验的结果对比分析，为进一步改进整车的操纵稳定性提供依据。

１整车虚拟样机模型建立

在ＡＤＡＭＳ中建立模型。在保证实车本质特性的前提下对模型进行了简化，这样大大提高了仿真的效率。

建立整车模型需要有整车的尺寸参数、质量特性参数、力学特性参数、外界参数。对于整车的几何定位参数直接由样车测量所得；对于质量、质心以及转动惯量由厂家给的部分三维实体模型以及试验测得；减振器和弹簧等的刚度和阻尼特性曲线均由试验测得。

１．１前悬架简化模型

前悬架结构为非独立悬架，由螺旋弹簧加筒式减振器、双纵臂加横向稳定杆组成，如图ｌ所示。

收稿日期：２∞９埘一１４

圈１前悬仿真模型

Ｆｉｇ．１ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＭｏｄｅｌｏｆＦｒｏｎｔＳｕｓｐｅｎｓｉｏｎ

１．２后悬架简化模型

后悬架为钢板弹簧加简式减振器的非独立悬架结构，如图２所示。

图２后悬仿真模型

ｍｇ．２ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＭｏｄｅｌｏｆＲｅａｒＳｕｓｐｅｎｓｉｏｎ

１．３车身质量参数简化

车身模型简化成一个质心点。其惯量采用估算的方法获得【２’”。

?２５’

万方数据

拖拉机与农用运输车第２期２０１０年４月

Ｌ耸２（孚）以

Ｌ耸（ｍｌ＋‰２）ｄ２＋（Ｉ—Ｋ）ｍ２ｂ２

其中，车辙宽度Ｂ＝１．５４ｍ；车身总长度ｆ＝４．６８６ｍ；汽车满载时前、

后轴载质量ｍｌ＝ｌ２２７．７ｋｇ，，，１２＝１６９２．８ｋｇ；汽车质心至前、后轴距

离口＝１．３７０５ｍ，ｂ＝１．４２９５“；系数Ｋ＝Ｏ．４。

１．４轮胎模型的建立

前轮胎为ＬＴ２６５／７５Ｒ１６无内胎子午胎，标准气压为２１０ｋＰａ；后

轮为ＬＴ２６５／７５Ｒ１６无内胎子午胎，标准气压为２８０ｋＰａ，见图３，４。

圈３前轮胎模型

Ｆ码．３ＭｏｄｅｌｏｆＦｒｏｎｔＴｌ帕１．５整车仿真模型

圈４后轮胎模型

Ｆｉｇ．４ＭｏｄｅｌｏｆＲｅａｒＴｉｒｅ

在ＡＤＡＭＳ中，将各个子系统：悬架系统、转向系统、轮胎子系统以及动力系统用相应的通讯器（ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｏｒ）进行装配，得到整车的仿真模型．如图５所示。整车关键参数如表ｌ所示。

围５整车仿真模型

Ｒｇ．５Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ

ＭｏｄｅｌｏｆＦｕｌｌ?ｖｅｈｉｃｌｅ

裹１整车关键参数

！竺：！竖型￡！堕竺！！！壁！！！！！！！！！！型皇

参数数值

整乍质量（满载）／Ｊ【ｇ

前轮距／ｍｍ

前悬架弹簧刚度／（Ｎ?ｍ“）

主销内倾角／（。）

前泵／ｍ

轴距／ｆｍ

后轮盛ｄ／ｍｍ

后悬架弹簧刚度／（Ｎ?ｍｍｏ）

主销后倾角／（。）

前后轮外倾角／（。）

２整车模型的验证与仿真分析

２．１整车蛇行道路试验

按照操纵稳定性试验方法——蛇行试验国家标准【４】，本车属于最大质量大于２．５ｔ而小于或者等于６ｔ的货车和越野汽车的范围，因此采用标准间距３０ｍ，以基准车速５０ｋｍ／ｈ，在干燥、平坦的水泥混凝试验场上进行蛇形试验，并对试验数据进行采集、处理，得到基准车速５０ｋｎＶｈ车身横摆角速度、车身侧向加速度以及车身侧倾角的响应曲线，如图６、图７、图８所示。

?２６?

圈６横摆角速度响应曲线

Ｆｉｇ．６

ＹａｗＶｅｌｏｃｉｔｙ－ｔｉｍｅＣｕｒｖｅ

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圈７侧倾角响应曲线

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圈８侧向加速度响应曲线

Ｆｉｇ．８ＬａｔｅｒａｌＡｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ－ｔｉｍｅＣｕｒｖｅ

２．２蛇形仿真试验

按照汽车操纵稳定性试验方法对整车虚拟样机模型在ＡＤＡＭＳ／

Ｃａｒ中进行了蛇形试验Ｌ４ｊ。图９、图１０、图１１分别为在基准车速５０

ｋｍ／ｈ时，横摆角速度、车身侧倾角以及侧向加速度的响应曲线。

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图９横摆角速度响应曲线

Ｆ．叼．９ＹａｗＶｅｌｏｃ如，－ｔｉｍｅＣｕｒｖｅ

圈１０侧倾角响应曲线

Ｆｉｇ．１０ＲｏｌｌＡｎｇｌｅ－ｔｉｍｅＣｕｒｖｅ

圈１１侧向加速度响应曲线

Ｆ咱．１１ＬａｔｅｒａｌＡｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ?ｔｉｍｅＣｕｒｖｅ

２．３试验数据与仿真数据的对比分析

通过整车蛇行试验的试验值和仿真值对比（表２），试验结果与

仿真结果还是基本吻合的。当然由于虚拟样机模型与实车还是存在

一定的差别。对两者误差产生的原因进行分析：

１）仿真模型中将车架以及其它部件都简化为刚体，没有考虑变

形；如果考虑结构的弹性振动，则仿真结果将会更加接近实际测量值。

２）轮胎模型的建立接近实际轮胎。但是还是有一定的差异。

３）试验路面与仿真的理想路面有一定的差别，所以得出的仿真

模型性能比较好。

４）实车试验时驾驶员的操作，比如车速控制以及转向盘操作等具

有随机性，而仿真则是理想状况，使得所测参数与仿真结果有差别。

嚣翟土言ｍ

¨万方数据

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