带平衡悬架的四轴重型商用车平顺性分析与优化

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1、单位代码:1 0 3 5 9 学号:2 0 1 3 1 1 0 1 9 9 分类号: 堕生查! ! 生 夺肥工学大警 H e f e i U n iv e r s it yo fT e ch n o lo g y 硕士学位论文 M A S T E R ,SD I S S E R T A T I o N 论文题目: 董王堑墨袈笪四轴重型直旦圭 壬题丝佥板当笾丝 学位类别:堂厦亟 专业名称: 奎舾工程 作者姓名:呈骏昭 导师姓名:堡童至 数拯 完成时间: 2 Q ! 鱼生Q 3 目 合肥工业 大 学历硕士学位论文 学 带平衡悬架的四轴重型商用车 平顺性分析与优化 作者姓名:呈骏昭 指导教师: 毯童

2、垩教拯 学科专业:奎牺王猩 研究方向: 奎牺现岱遮让堡途当友洼 2 0 16 年0 3 月 AD is s e r t a t io nS u b m it t e df o r t h eD e g r e eo fM a s t e r T h e A n a ly s isa n dO p t im iz a t io no nt h eR id eC o m f o r t P e r f o r m a n ceo fF o u r - a x leH e a v yC o m m e r cia lV e h icle w it hB a la n ce dS u s p e n

3、s io n B y M aJ u n z h a o H e f e iU n iv e r s it yo fT e ch n o lo g y H e f e i,A n h u i,P R C h in a M a r ch ,2 0 1 6 合肥工业大学 本论文经答辩委员会全体委员审查,确认符合合肥工业大 学学历硕士学位论文质量要求。 答辩委员会签名( 工作单位、职称、姓名) 合肥工业大学副教授 江淮汽车股份有限公司高工 导师:合肥工业大学 授 授 授 教 教 教 副 学 学 学 大 大 大 b 匕“匕h 匕 、一 、一 、一 工 工 工 田_田_巴一 月 月 月 厶口 厶口 厶口

4、帝 口只 席 口贝 主 委 学位论文独创性声明 本人郑重声明:所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行独立研究工作所 取得的成果。据我所矢,除了文中特别加以标注和致谢的内容外,论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果,电不包含为获得合肥工业大学或其他教 育机构的学位或证书而使用过的材料。对本文成果做出贡献的个人和集体,本人已 在沦文中作了明确的说明,并表示谢意。 学位论文中表达的观点纯属作者本人观点,与合肥工业大学无关。 学位论文作者签名:玛码玺月忍签名目期:2 妒年叶月厉日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解合肥工业大学有关保留、使用学位论文的规定, 即:除保密期内的涉密学位

5、论文外,学校有权保存并向国家有关部门或机构送交论 文的复E J f f :和电子光盘,允许论文被查阅或借阅。本人授权金目曼互业态堂 可 以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库,允许采用影印、缩印或扫描等 复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权二B ) 学位论文作者签名:召骏蛔 指导教师签名: 签名日期:沙f 扫年牛月沙日签名日期:知1 论文作者毕业去向 工作单位: 联系电话: 通讯地址:邮政编码: 致谢 时间如白驹过隙,不知不觉中,三年的研究生生涯即将告一段落。在此,我 要衷心的感谢我的研究生导师钱立军教授。本文是在钱老师悉心指导下完成的, 从论文的选题到撰写

6、和最后的定稿,老师都给了我宝贵的指导建议。在研究生三 年期间,钱老师给了我深远的影响。学术研究方面,钱老师严谨的治学态度和渊 博的知识素养给了我启迪,生活方面,钱老师宽广的胸怀和朴实无华的作风是我 一生学习的榜样。 同时,还要感谢课题组祝安定老师、白先旭老师对我学习上的指导和帮助, 他们丰富的专业知识和勤奋的工作态度让我受益匪浅。当然还要感谢同实验室的 辛付龙、陈朋、邱利宏、程伟、刘波、司远、朱振宁、张嘉明、游忍、汪洋、李 浩、王志超、沈雯、刘菲、荆红娟等实验室的兄弟姐们,感谢你们在平时学习和 日常生活中给我无私的帮助,感谢你们在我即将逝去的青春给我留下最美好的回 忆。 最后,感谢我的父母,感

7、谢你们的养育之恩,感谢你 f - - 十多年辛勤的劳动 和无悔的付出,感谢你们在我求学道路上的支持和理解。我即将进入社会工作, 希望不远的将来,能让你们少些操劳多些快乐,祝你们心想事成,幸福安康! 作者:马骏昭 2 0 1 6 年0 3 月 摘要 随着消费者对车辆N V H 性能要求的提高,作为评价车辆性能重要指标之一 的平顺性对于商用车变得愈发重要。良好的平顺性可以保证驾驶员的舒适性,使 得驾驶员能够安全可靠的驾驶汽车,减少道路事故发生的可能性。本文以某带平 衡悬架四轴重型商用车为研究对象,建立了车辆的多体动力学模型和数学模型, 对车辆进行了平顺性分析,并基于平顺性对车辆悬架参数进行了优化。

8、 为了提高车辆的行驶平顺性,首先,根据已有的参数对整车建立了完整的 A D A M S 模型,并对模型进行了随机路面输入和脉冲路面输入的平顺性仿真,通 过对仿真结果的数据处理,得到驾驶员座椅处的加权加速度均方根值,并以此作 为评价指标对车辆的平顺性进行了评价。然后,对车辆建立了半车九自由度数学 模型,模型在车辆结构上考虑了平衡悬架和驾驶室,在悬架力学特性上考虑了阻 尼非线性。根据数学模型在S I M U L I N K 中搭建了仿真分析模型,并对模型进行了 平顺性仿真分析,其仿真分析结果和A D A M S 模型的分析结果具有一致性。最后, 采用遗传算法对车辆悬架的刚度特性和阻尼特性进行了优化

9、。针对车辆在不同路 面等级下以不同车速行驶的平顺性提出了三种优化策略,优化前后驾驶室处垂直 加速度均方值仿真对比结果显示,车辆平顺性通过悬架参数的优化得到了有效提 高。 关键词:平顺性;平衡悬架;四轴;多体动力学:数学模型:遗传算法 lI A b s t r a ct W it ht h eco n s u m e r s h ig hr e q u ir e m e n t so fv e h icleN V H p e r f o r m a n ce ,r id eco m f o r t , o n eo ft h eim p o r t a n te v a lu a t io ni

10、n d ica t o r so fv e h iclep e r f o r m a n ce ,h a sb e co m e in cr e a s in g lyim p o r t a n tf o rco m m e r cia lv e h icle N icer id eco m f o r tg u a r a n t e e st h ed r iv e ls co m f o r tS Ot h a tt h ep o s s ib ilit yo fa ccid e n t sC a nb er e d u ce d T h isp a p e rt a k e sa

11、n in v e s t ig a t io no n af o u r - a x leh e a v yco m m e r cia lv e h icle M u lt i b o d yd y n a m icm o d e la n d m a t h e m a t ica lm o d e lo ft h ev e h iclea r eco n s t r u ct e d T h er id eco m f o r to ft h ev e h icleiS a n a ly z e da n dt h es u s p e n s io np a r a m e t e r

12、 sa r eo p t im iz e d T oim p r o v et h er id eco m f o r t ,a tf ir s t ,t h eco m p le t eA D A M Sm o d e lisco n s t r u ct e d b a s e do np a r a m e t e r s T h er id eco m f o r to ft h ev e h icleu n d e rr a n d o ma n dp u ls er o a dis s im u la t e da n da n a ly z e d U s in gw e ig

13、h t e da cce le r a t io nr o o t - m e a n - s q u a r e ( R M S ) o f d r iv e r Ss e a ta sa s t a n d a r d ,t h er id eco m f o r to ft h ev e h icleise v a lu a t e d A f t e rt h 她h a lf v e h iclen in e - d e g r e e o f - f i e e d o mm a t h e m a t ica lm o d e liSco n s t r u ct e d I nt

14、 h ea s p e cto ft h e v e h icles t r u ct u r e ,t h em o d e lin clu d e sb a la n ce ds u s p e n s io na n dd r iv in gca b ,a n dr e f e r r in g t os u s p e n s io nm e ch a n ica l p r o p e r t ie s ,t h en o n lin e a r it yo ft h ed a m p in gist a k e nin t o co n s id e r a t io n S im

15、 u la t e da n a ly t ica lm o d e lisco n s t r u ct e dinS I M U L I N Ka n dt h er id e co m f o r to ft h ev e h icleiSa n a ly z e d C o m p a r e dw it ht h er e s u lt so fA D A M Sm o d e lt h e r e s u lt so fS I M U L I N Kisco n s is t e n t A tla s t ,ag e n e t ic a lg o r it h misa p p

16、 lie dt ot h e o p t im iz a t io no ft h es t if f n e s sa n dd a m p in go ft h ev e h icles u s p e n s io n T h r e eo p t im iz a t io n s ch e m e sa r ep r o p o s e dw h e r et h eo b j e ct iv ef u n ct io n sa let r e a t e db a s e do nf id eco m f o r t p e r f o r m a n ceu n d e rd if

17、 f e r e n ts p e e d sa n dd if f e r e n tt y p e so fr o a d T h eco m p a r is o no ft h e s im u la t e dR a M So ft h ect r iv 堍ca bv e r t ica la cce le r a t io nin d ica t e st h a tt h er id eco m f o r t p e r f o r m a n ceh a sb e e nim p r o v e de f f icie n t ly K E Y W O R D S :R id

18、 eco m f o r t ;b a la n ce ds u s p e n s io n ;f o u r - a x le ;m u lt i- b o d yd y n a m ics ; m a t h e m a t ica lm o d e l;g e n e t ic a lg o r it h m U I 目录 第一章绪论 1 1 1 本课题研究意义 。l 1 2 国内外研究现状 。2 1 2 1 汽车平顺性的研究概述 2 1 2 2 汽车平顺性的研究方法 2 1 2 3 多轴重型车辆平顺性研究现状 4 1 3 本文主要研究内容 6 第二章整车多体动力学模型的建立 8 2

19、1 引言 8 2 2 整车建模准备工作 。8 2 2 1 整车建模假定的条件 8 2 2 2 整车建模需求的参数 8 2 2 3 整车建模具体的步骤 1 0 2 3 一轴和二轴悬架模型的建立 1 1 2 4 平衡轴悬架模型的建立 1 4 2 5 钢板弹簧子系统的建立 1 8 2 6 轮胎模型的建立 2 0 2 7 转向系统模型的建立 2 1 2 8 其他子系统的建立 2 3 2 9 整车动力学模型的建立 2 4 第三章整车平顺性仿真分析 2 5 3 1 引言 2 5 3 2 整车平顺性评价方法 2 5 3 2 1 人体对振动的反应 2 5 3 2 2 平顺性的评价方法与指标 2 7 3 3 随

20、机路面输入下的平顺性仿真 2 8 3 3 1 随机路面的生成 2 8 3 3 2 随机路面下的平顺性仿真分析 3 0 3 3 3 脉冲输入下的平顺性仿真分析 3 3 3 4 本章小结 3 5 第四章数学模型的建立和平顺性优化 。3 6 I V 4 1 引言 3 6 4 2 带平衡轴悬架四轴重型商用车数学模型的建立。 3 6 4 2 1 双轴车的数学模型 3 6 4 2 2 数学模型的建立 。3 8 4 3 路面不平度的输入在M A T L A B 中的实现 。4 l 4 4S I M U L I N K 仿真模型的建立 4 3 4 4 1 建模的思路与方法 。4 4 4 4 2S m I U

21、L I N K 模型的建立 4 4 4 5 平顺性仿真分析 4 5 4 5 1B 级路面输入下的平顺性分析 4 5 4 5 2C 级路面输入下的平顺性分析 4 9 4 6 基于平顺性的悬架参数优化 5 4 4 7 本章小结 6 2 第五章全文总结和工作展望 6 3 5 1 总结 6 3 5 2 展望 6 4 参考文献 6 5 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况 6 9 V 插图清单 图2 1 整车拓扑关系图 1 l 图2 2 一轴悬架拓扑关系图 1 2 图2 3 橡胶衬套刚度特性 。13 图2 4 限位块静刚度试验图 1 3 图2 5 限位块静刚度特性 1 4 图2 6 一轴悬架多体动力学模

22、型 1 4 图2 7 平衡轴悬架三维图 。15 图2 8 平衡轴悬架拓扑关系图 1 6 图2 9 平衡轴悬架多体动力学模型图 。l 8 图2 1 0 一轴和二轴悬架钢板弹簧多体动力学模型 2 0 图2 1 l平衡轴悬架钢板弹簧多体动力学模型 2 0 图2 1 2 轮胎多体动力学模型 2 1 图2 1 3 转向系统多体动力学模型 2 3 图2 1 4 整车多体动力学模型 2 4 图3 1 人体坐姿受振模型 2 5 图3 2 各轴向频率加权函数 2 6 图3 3B 级路面轮廓曲线 2 9 图3 4 车速4 0 k m h 驾驶员座椅处加速度时间响应 3 0 图3 5 车速5 0 k m h 驾驶员

23、座椅处加速度时间响应 3 1 图3 6 车速6 0 k m h 驾驶员座椅处加速度时间响应 3 1 图3 7 车速7 0 k m h 驾驶员座椅处加速度时间响应 3 2 图3 8 车速8 0 k m h 驾驶员座椅处加速度时间响应 3 2 图3 9 三角形凸块 。3 3 图3 1 0 车速lO k m h 驾驶员座椅处垂向加速度时间响应 。3 3 图3 1 1 车速2 0 k m h 驾驶员座椅处垂向加速度时间响应 。3 4 图3 1 2 车速3 0 k m h 驾驶员座椅处垂向加速度时间响应 。3 4 图3 1 3 车速4 0 k m h 驾驶员座椅处垂向加速度时间响应 3 4 图3 1 4

24、 车身5 0 k m h 驾驶员座椅处垂向加速度时间响应 3 5 图4 1 整车七自由度模型 3 7 图4 2 半车四自由度模型 。3 7 图4 3 单轮二自由度模型 3 8 图4 4 半车九自由度数学模型 3 9 V I 图4 5 平衡轴受力分析图 。4 0 图4 6 路面输入模型 。4 2 图4 7 车速3 0 k m h 时B 级路面输入轮廓 4 3 图4 8 随机路面高程与B 级路面的功率谱密度的对比曲线 。4 3 图4 9 半车九自由度S I M U L I N K 模型 4 4 图4 1 0B 级路面车速4 0 k m h 驾驶室处垂向加速度时间响应 4 6 图4 1 1B 级路面

25、车速4 0 k m h 驾驶室处垂向加速度功率谱密度 4 6 图4 1 2B 级路面车速5 0 k m h 驾驶室处垂向加速度时间响应 4 6 图4 1 3B 级路面车速5 0 k m h 驾驶室处垂向加速度功率谱密度 4 7 图4 1 4B 级路面车速6 0 k m h 驾驶室处垂向加速度时间响应 4 7 图4 1 5B 级路面车速6 0 k m h 驾驶室处垂向加速度功率谱密度 4 7 图4 1 6B 级路面车速7 0 k m h 驾驶室处垂向加速度时间响应 4 8 图4 17B 级路面车速7 0 k m h 驾驶室处垂向加速度功率谱密度 4 8 图4 1 8B 级路面车速8 0 k m

26、h 驾驶室处垂向加速度时间响应 4 8 图4 1 9B 级路面车速8 0 k m h 驾驶室处垂向加速度功率谱密度 4 9 图4 2 0C 级路面车速4 0 k m h 驾驶室处垂向加速度时间响应 5 0 图4 2 1C 级路面车速4 0 k m h 驾驶室处垂向加速度功率谱密度 5 0 图4 2 2C 级路面车速5 0 k m h 驾驶室处垂向加速度时间响应 5 0 图4 2 3C 级路面车速5 0 k m h 驾驶室处垂向加速度功率谱密度 5l 图4 2 4C 级路面车速6 0 k m h 驾驶室处垂向加速度时间响应 5 1 图4 2 5C 级路面车速6 0 k m h 驾驶室处垂向加速度

27、功率谱密度 5 1 图4 2 6C 级路面车速7 0 k m h 驾驶室处垂向加速度时间响应 5 2 图4 2 7C 级路面车速7 0 k m h 驾驶室处垂向加速度功率谱密度 5 2 图4 2 8C 级路面车速8 0 k m h 驾驶室处垂向加速度时间响应 5 2 图4 2 9C 级路面车速8 0 k m h 驾驶室处垂向加速度功率谱密度 5 3 图4 3 0 遗传算法流程图 5 4 图4 - 3 1 策略1 下B 级路面车速6 0 k m h 时间响应优化前后对比 5 7 图4 3 2 策略1 下B 级路面车速6 0 k r n h 功率谱密度优化前后对比 5 7 图4 3 3 策略l下B

28、 级路面车速7 0 k m h 时间响应优化前后对比 5 8 图4 3 4 策略1 下B 级路面车速7 0 k m h 功率谱密度优化前后对比 5 8 图4 3 5 策略2 下B 级路面车速6 0 k m h 时间响应优化前后对比 5 9 图4 3 6 策略2 下B 级路面车速6 0 k m h 功率谱密度优化前后对比 5 9 图4 3 7 策略2 下C 级路面车速6 0 k m h 时间响应优化前后对比 6 0 图4 3 8 策略2 下C 级路面车速6 0 k m h 功率谱密度优化前后对比 6 0 图4 3 9 策略3 下B 级路面车速6 0 k m h 时间响应优化前后对比 6 1 V

29、I I 图4 4 0 策略3 下B 级路面车速6 0 k m h 功率谱密度优化前后对比 6 l 图4 4 1 策略3 下C 级路面车速5 0 k m h 时间响应优化前后对比 6 2 图4 4 2 策略3 下C 级路面车速5 0 k m h 功率谱密度优化前后对比 6 2 V I I I 表格清单 表2 1 整车载荷参数 9 表2 2 整车几何参数 9 表2 3 整车惯量参数 1 0 表2 4 一轴悬架各硬点坐标 1 2 表2 5 一轴悬架减振器特性 1 2 表2 6 平衡轴悬架各硬点坐标 1 6 表2 。7 平衡轴悬架减振器特性 1 7 表2 8 一轴、二轴悬架钢板弹簧特性 1 8 表2

30、9 平衡轴悬架钢板弹簧特性 1 9 表2 1 0 轮胎参数表 2 1 表2 1 1 转向系统参数 2 2 表2 1 2 转向系统各硬点坐标 2 2 表3 1 轴加权系数 。2 6 表3 2 主观评价和客观数据的关系 。2 8 表3 3 路面轮廓参数 2 9 表3 4B 级路面输入下平顺性分析评价结果 3 2 表3 5 脉冲路面输入下平顺性分析评价结果 。3 5 表4 1 模型输入参数表 4 5 表4 2B 级路面输入下驾驶室处垂向加权加速度均方根值 4 9 表4 3C 级路面输入下驾驶室处垂向加权加速度均方根值 5 3 表4 4C 级路面输入下平顺性评价结果 5 3 表4 5 悬架参数优化结果

31、 5 6 表4 6 优化结果对比 5 6 I X 1 绪论 1 绪论 1 1 本课题研究意义 汽车作为世界上应用范围最广,数量最多的交通工具已经经过一百多年的发 展和改进,现如今,汽车平顺性越来越受到人们的关注,它不仅关系到汽车驾驶 员和乘客的乘坐舒适性,而且还会影响汽车所承载的物品在路途中是否保持完好, 此外也能影响汽车内部各总成及各个零部件的寿命长短。 目前,在平顺性研究方面,由于广大消费者在购车时越来越看重乘坐舒适性, 在这方面乘用车特别是轿车所做的研究的比较多,并且在技术上日益成熟【1 1 。但 是对于商用车,特别是多轴重型商用车,在平顺性上所涉及的较少。但是,随着 我国公路事业的蓬勃

32、发展,商用车需求必然会大幅度增加,对于商用车整体性能 的要求也必然会逐渐提高。平顺性对于多轴重型商用车来说尤为重要,一方面, 良好的平顺性可以保证乘员特别是驾驶员的乘坐舒适性,商用车驾驶员很多情况 下要长时间的持续驾驶甚至在夜间驾驶汽车,良好的平顺性可以减少其驾驶疲劳 度,从而使得驾驶员能够安全可靠的驾驶汽车,道路安全事故就可以从一定程度 上得到了减少甚至杜绝;另一方面,良好的平顺性可以保证运载的货物保持完好, 商用车由于很多情况下路途较长,难以避免在路况较差的路段行驶,保证汽车上 的货物不受损坏也是在根本上保证了商用车的使用价值,充分的发挥了它的经济 作用。此外,汽车在路面上行驶从原理上相当

33、于受到路面不平度输入的振动系统, 良好的平顺性说明整车受到的振动较小,也就是可以减少整车上零部件损坏的情 况,即汽车的维修保养成本费用就得到了控制【2 1 。汽车的综合性能还包括操纵稳 定性、动力性、燃油经济性、安全性和通过性等,平顺性和汽车其他性能都是相 辅相成的【3 1 。 本文所研究的车型是带平衡轴悬架的四轴重型商用车,第一轴悬架和第二轴 悬架均采用带钢板弹簧的非独立悬架,第三轴和第四轴共同采用平衡轴悬架,平 衡轴悬架共用一根钢板弹簧。前面两轴车轮是转向轮,后面两轴车轮是驱动轮, 动力总成前置。平衡轴悬架在多轴商用车的中后桥上得到广泛应用,它可以很好 地保证平衡轴两侧的车轮同时与地面接触

34、。本车型作为商用车车特别是多轴重型 商用车在悬架组成和整车布置方面具有代表性,其平顺性的分析和研究对于其他 商用车具有借鉴意义。 合肥工业大学硕士研究生学位论文 1 2 国内外研究现状 1 2 1 汽车平顺性的研究概述 汽车平顺性是指汽车在日常的行驶过程中,减少振动冲击,包括车内和车外 的冲击,客观上的减少车辆受到的冲击从而在主观上尽量避免使人员感到不舒服、 疲劳甚至对健康有害,此外还有使汽车所装的货物免受损坏的性能,由于平顺性 直接关系到人员的乘坐舒适性和货物完好性,所以它作为评价汽车综合性能的指 标之一越来越受人们的重视【4 】。 对于汽车平顺性的研究根本上也就是对于“人员汽车路面 这样的

35、一个振 动系统的研究,振动的来源主要有汽车外部的路面不平度、风阻和汽车内部的动 力总成激励等,振动通过车轮、悬架和座椅的弹性作用和阻尼作用的衰减最终传 递到人体,人体对于最终受到的振动的反应即舒适性评价就是汽车平顺性的所在 5 1 。研究平顺性的目的在于,寻找可以减小汽车振动,控制汽车振动对于人体不 舒适反应的方法途径,提高汽车的平顺性【6 1 。 1 2 2 汽车平顺性的研究方法 ( 1 ) 实车试验研究方法 实车试验是汽车研发中必不可少的环节,通过对实车做平顺性试验,可以得 到汽车最真实的平顺性结果,对实车的不同状态下、不同试验条件下的结果进行 对比分析,从而发现汽车在结构参数或是力学参数

36、上存在着哪些可以调整的,用 以改善汽车的平顺性。 对于整车平顺性试验,有三类试验方法较常为研究者所用:室外真实道路试 验、试验场道路试验、和室内试验台试验【7 1 。 室外道路试验是把汽车放在最真实的行驶状态下,对汽车平顺性进行测试, 这种试验方法得到的结果最为真实有效,但是试验的条件很难被试验人员精确的 控制,也就导致了试验的重复性很难保证,这样做出来的试验结果可能会存在着 很大的偶然性,为后续的试验结果分析以及平顺性分析评价带来了一定的困难。 试验场道路试验同样作为道路试验保留了一定的真实性,让汽车在特定的道 路上行驶,得到汽车的平顺性试验数据。由于试验场的试验道路是依据汽车研发 需求所建

37、设的特定道路,可以满足汽车在不同种类路面下进行多次不同条件的试 验。目前,国内试验场道路的种类和规模已经逐步完善,例如上汽通用汽车的广 德试车场就具有沥青路面、砂石路面、比利时路面等不同种类的路面,试验汽车 在不同的路面上重复进行试验,得到试验结果为汽车的研发提供了可靠有效的数 据。 室内试验台试验的特点在于可以精确的控制试验条件,一方面避免了室外风 2 1 绪论 俗、温度等对试验结果的影响,另一方面试验台架可以满足不同路面的加载。这 种试验方法相比较道路试验较为省时省力,并且可以确保试验的准确性和重复性, 缺点是试验台架较为昂贵。 ( 2 ) 模型研究方法 对于实车试验虽然试验结果最为真实可

38、靠,但是试验的成本较大,比如时间、 人力、财力都需要付出很多,所以在汽车研发的过程中,对实车建立有效的模型 是必不可少的一个环节,在模型的基础,对模型进行平顺性分析评价,根据分析 结果从而在后续工作中进行有目的的优化设计。 对于平顺性的研究,早在1 9 3 5 年就有涉及,其研究方法主要依赖于试验研 究,并在汽车座椅和悬架结构参数上进行深入分析【引。随着独立悬架的实现,汽 车平顺性得到了广泛的提高,从上世纪七十年代开始,计算机技术在工程问题上 的应用得到了广泛的发展与推广,工程师可以通过计算机建立接近实车的仿真模 型,对于双轴汽车,代表性的模型有半车四自由度模型和整车七自由度模型【9 】9 。

39、 对于汽车模型的建立,研究人员可以根据虚拟样机技术建立多体动力学模型, 应用最广泛的是通过A D A M S 软件建立整车模型,建立的模型在一定程度上保留 了实车的结构特征,并对模型输入各种特征参数,使得模型在性能上接近与实车。 对建立好的模型在A D A M S 中进行不同条件下的平顺性仿真,得到分析数据结果, 并可对数据结果后处理得到用户需要的可视化结果。由于A D A M S 模型是在结构 化基础上的参数化建模,对于平顺性的优化也可以从悬架结构参数和力学元件特 征参数两方面着手。应用车辆A D A M S 模型进行平顺性方面的研究,在目前已经 被广泛采用了。 在另一方面,从数学和力学原理

40、的角度入手,可以对实车进行平顺性简化, 建立汽车数学模型,根据模型所保留的自由度建立动力学方程。由此通过 S I M U L I N K 搭建数学模型所对应的仿真分析模型,并且可以结合M A T L A B 的其 他模块进行应用,比如主程序或工具箱,对于参数的调整和修改相比较上一种模 型更为简便,对于平顺性的优化工作的优化方法也可以有多种可供选择。 在汽车平顺性建模的研究工作方面,下面简单的对前入做过的具有代表性工 作的做如下介绍: 1 9 7 6 年,中国工程院院士郭孔辉在随机振动理论的基础上,建立了1 4 汽车 平顺性模型,然后对模型的动态特性进行了深入的分析研究【1 0 1 。 2 0

41、0 1 年,日本M e m oU n iv e r s it y 的Y S u e m a :t S u 教授和Z K a n g 教授也建立了 1 4 汽车平顺性模型,通过分析该模型,得到了所研究车型的悬挂质量垂向振动响 应特性【1 1 】。 2 0 0 9 年,赵旗和车华军等人在吉林大学建立了某车的1 4 动力学模型,并该 合肥工业大学硕士研究生学位论文 动力学模型进行了优化分析,优化方法为遗传算法,得到了较为理想的优化结果 f 】2 】 o 以上是对1 4 汽车模型做出的具有代表性的研究工作。如前文所述,随着计 算机技术在工程技术问题上应用越来越深入和广泛,对于汽车模型的建立也越来 越复

42、杂且接近实车,下面继续做介绍: 1 9 7 8 年,原武汉工业学院的王仲范建立了9 自由度的半车模型,在当时我国 内落后的计算机仿真技术的背景下,这项研究对于中国汽车学术界具有深远的影 响【1 3 1 。 1 9 9 8 年,张庆才在同济大学根据多刚体系统动力学,建立了半车七自由度模 型,通过对模型的分析,对该车的动力学性能进行了评估【1 4 】。 1 9 9 9 年,清华大学的金睿臣等人在A D A M S 中建立了1 1 自由度模型,模型 具有非线性特征,对模型在随机路面输入下的振动响应进行了仿真分析【1 5 】。 2 0 0 7 年,上汽大众汽车有限公司的钟仲秋用A D A M S 建立了整车动力学模 型,对汽车高速行驶状态下发生方向盘异常抖动的问题,进行了分析和研究【1 6 1 。 2 0 1 3 年,张健在武汉科技大学对某客车建立了整车A D A M S 模型,通过该模 型的分析,研究了该车动力总成悬置在怠速工况下的隔振性能【1 7 】。 1 2 3 多轴重型车辆平顺性研究现状 在国外,近年来对于多

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