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重型汽車空氣懸架側(cè)傾角剛度分配對穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)試驗影響

2019-04-15 23:53:53·  來源：期刊《重型汽車》  作者：陳洪燕，唐振華  
　
摘要：前后軸側(cè)傾角剛度的分配，會影響側(cè)傾時車輛的軸荷轉(zhuǎn)移，進(jìn)而影響輪胎的側(cè)偏特性，對車輛的穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)有重要影響。本文運用Adams/Car軟件建立車輛的動力學(xué)模
摘要：前后軸側(cè)傾角剛度的分配，會影響側(cè)傾時車輛的軸荷轉(zhuǎn)移，進(jìn)而影響輪胎的側(cè)偏特性，對車輛的穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)有重要影響。本文運用Adams/Car軟件建立車輛的動力學(xué)模型，前懸架不變，匹配不同的后空氣懸架側(cè)傾角剛度，用定轉(zhuǎn)彎半徑法仿真分析對車輛穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)試驗的影響。

引言
 
汽車曲線行駛時，由于側(cè)傾力矩的作用，垂直載荷在兩側(cè)車輪上是不相等的，這會影響輪胎的側(cè)偏特性，而根據(jù)大量的試驗，輪胎的側(cè)偏特性是隨著載荷的變化而變化，因此，在研究操縱穩(wěn)定性時，首先要確定各個車輪的負(fù)荷及其變化趨勢，根據(jù)輪胎的側(cè)偏特性，合理的設(shè)計力矩中心高度及前后的匹配，可以改變汽車轉(zhuǎn)向時的姿態(tài)，得到不同的轉(zhuǎn)向特性。對于非獨立懸架而言，在車輛的重量參數(shù)、外形參數(shù)、輪胎型號懸架結(jié)構(gòu)相同的情況下，各個輪胎的負(fù)荷及變化取決于前、后懸架側(cè)傾角剛度分配。
針對某型6×4重型汽車的設(shè)計，在空氣懸架結(jié)構(gòu)尺寸確定情況下，仿真分析不同側(cè)傾角剛度分配對車輛穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)試驗的影響。

一、重型汽車的基本參數(shù)和懸架形式
 
6×4重型汽車的應(yīng)用較普遍，前、后懸架分別為縱置鋼板彈簧懸架、雙縱臂式空氣懸架，基本參數(shù)見表1。前懸架為縱置鋼板彈簧懸架，匹配穩(wěn)定桿，見圖1。后懸架為雙縱臂式空氣懸架，匹配穩(wěn)定桿，見圖2?？諝鈶壹艿膶?dǎo)向機(jī)構(gòu)為四連桿，上部為V 型推力桿。由于空氣彈簧的垂向剛度很小，因此其產(chǎn)生的側(cè)傾角剛度很小，主要由穩(wěn)定桿提供足夠的側(cè)傾角剛度。在穩(wěn)定桿材料、安裝點、形狀確定情況下，橫向穩(wěn)定桿的直徑是影響側(cè)傾角剛度主要參數(shù)。

表1 6×4重型汽車參數(shù)

圖1 縱置鋼板彈簧懸架

圖2 雙縱臂式空氣懸架

二、車輛動力學(xué)模型建立
 
運用Adams/Car軟件，建立車輛動力學(xué)模型。汽車是一個復(fù)雜又龐大的系統(tǒng)，影響因素較多，給汽車的動力學(xué)分析帶來了很大的困難，而對模型做一定的簡化，有利于仿真計算。建立的模型，除橡膠襯套、承載元件、減震器外，其余為剛體。建立的整車動力學(xué)模型，以某6×4重型汽車為參照，所有的結(jié)構(gòu)及參數(shù)均從技術(shù)文件或試驗中測得。建立的模型包括動力系統(tǒng)、駕駛室、車架、前后懸架、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、輪胎等，最后裝配成整車模型，見圖3。模型中的穩(wěn)定桿用“Rigid Bar”方法建立，通過輸入不同的“Torsional Spring Stiffness”來改變穩(wěn)定桿的側(cè)傾角剛度，見圖4。前懸架、后懸架模型見圖5和圖6。

圖3 6×4重型汽車動力學(xué)模型

圖4 穩(wěn)定桿模型

圖5 前板簧懸架動力學(xué)模型

圖6 后空氣懸架動力學(xué)模型

三、穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)仿真試驗及分析
 
Adams/Car軟件中的“constant radius cornering”仿真試驗，與GB/T 6323-2014《汽車操縱穩(wěn)定性試驗方法》中穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)試驗的“定轉(zhuǎn)彎半徑法”相同，標(biāo)準(zhǔn)中有詳細(xì)的試驗方法，在此不再重復(fù)敘述。設(shè)置轉(zhuǎn)彎半徑為30m，變速器I 檔，持續(xù)時間40s，側(cè)向加速度0.05 ～ 6.5m/s2，左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)兩個方向，軟件設(shè)置界面如圖7所示。

圖7 定轉(zhuǎn)彎半徑穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)試驗設(shè)置界面

試驗中前懸架側(cè)傾角剛度不變，后空氣懸架通過更改橫向穩(wěn)定桿的設(shè)計參數(shù)，輸入不同的側(cè)傾角剛度進(jìn)行穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)“定轉(zhuǎn)彎半徑法”試驗，進(jìn)而得到車輛的中性轉(zhuǎn)向點an、不足轉(zhuǎn)向度U、車身側(cè)傾度K。前后懸架的側(cè)傾角剛度匹配表見表2，仿真試驗界面見圖8。

表2 前、后懸架側(cè)傾角剛度匹配

圖8 穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)試驗定轉(zhuǎn)彎半徑法

在Adams/Car軟件中，進(jìn)行穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)仿真試驗，得到方向盤轉(zhuǎn)角VS側(cè)向加速度曲線、車身側(cè)傾角VS 側(cè)向加速度曲線、前后軸側(cè)偏角差VS側(cè)向加速度曲線，并按GB/T 6323-2014《汽車操縱穩(wěn)定性試驗方法》進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到表3。

表3 穩(wěn)定回轉(zhuǎn)試驗結(jié)果

QC/T 480-1999《汽車操縱穩(wěn)定性指標(biāo)限值與評價方法》對操縱穩(wěn)定性試驗的指標(biāo)限值和評價方法進(jìn)行了規(guī)定，如表4所示。根據(jù)試驗結(jié)果，可以看出三種試驗沒有明顯的中性轉(zhuǎn)向點，具有不足轉(zhuǎn)向特性，不足轉(zhuǎn)向度U、車身側(cè)傾度K 隨著空氣懸架側(cè)傾角剛度減小而增大。而仿真試驗1、3的過小、過大的側(cè)傾角剛度，導(dǎo)致穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)的不足轉(zhuǎn)向度、車身側(cè)傾度都超出了指標(biāo)限值。

表4 穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)試驗指標(biāo)限值

四、結(jié)論
 
重型汽車穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)試驗前懸架側(cè)傾角剛度不變，不足轉(zhuǎn)向度U、車身側(cè)傾度K隨著后懸架側(cè)傾角剛度的減小而增大；過大、過小的后懸架側(cè)傾角剛度不滿足穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)試驗指標(biāo)限值，應(yīng)與前懸架進(jìn)行合理的匹配。
 
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