減振器對汽車沖擊性能的影響分析
汽車在路面上行駛時畔规,除了隨機路面外,偶爾也會遇到?jīng)_擊路面,如減速帶昏络、路面凸塊和凹坑、鐵路交叉口币席、路面接縫等慕然,這類路面統(tǒng)稱為沖擊路面,其特點是沖擊較大佑钾,沖擊的產(chǎn)生間隔足夠長的距離西疤,這樣在下次沖擊來之前,車輛的振動已充分衰減休溶。來自路面的劇烈沖擊代赁,通過輪胎、懸架兽掰、車身和座椅傳給人體管跺,同時會引起懸架和車身的跳動。
大沖擊舒適性是用戶評價汽車乘坐舒適性的重要內(nèi)容禾进,也是汽車廠家在汽車開發(fā)過程中需要控制的重要指標之一豁跑。在汽車開發(fā)的底盤調(diào)校階段,一般通過減振器阻泻云、彈簧和緩沖塊來優(yōu)化汽車的大沖擊乘坐舒適性艇拍,其中減振器阻尼力的優(yōu)化最為重要和復(fù)雜。
2 汽車沖擊性能分析評價方法
2.1 沖擊乘坐舒適性評價指標
當汽車遇到路面沖擊時宠纯,會導(dǎo)致以下汽車振動響應(yīng):
1) 主振動(Primary Ride):車體的剛體振動響應(yīng)卸夕,如俯仰和側(cè)傾,乘員有時會感受到懸架限位塊的撞擊脏猴。
2) 沖擊(Impact):乘員通過座椅和地板感受到的來自路面的較大沖擊讨拷,以及車體上下運動速度迅速改變。
本文用地板处鲜、座椅等所關(guān)心位置的最大(絕對值)的加速度依粮,以及車身的最大振動俯仰角和振動衰減的快慢作為大沖擊振動下的客觀評價指標。
2.2 大沖擊仿真分析方法
目前,大沖擊CAE 分析方法主要有兩類党令,一是基于平順性輪胎模型的整車道路仿真分析方法锚渺,二是基于四通道的整車臺架仿真分析方法。
第一種方法必須使用平順性輪胎模型猖等,常用的平順性輪胎模型主要有ftire歪缅、swift 輪胎模型等,并配合使用沖擊路面模型谎秃,沖擊路面模型主要有三角形凸塊路面鼓募、矩形凸塊路面、鋸齒形凸塊路面等[1]弱瞄,見圖1涤伐。
圖1 基于平順性輪胎模型的整車道路仿真分析
第二種方法用四通道實驗臺模擬路面垂向沖擊激勵[4],可以使用普通的操穩(wěn)輪胎模型缨称,如Pacjka 輪胎模型凝果,見圖2。
圖2 基于四通道的整車臺架仿真分析
第一種方法能夠同時仿真分析大沖擊引起的縱向和垂向振動響應(yīng)睦尽,與比較接近實際情況器净,仿真結(jié)果較精確,但國內(nèi)對平順性輪胎模型研究較少当凡,而且沒有建立平順性輪胎模型的試驗條件山害,限制了其推廣應(yīng)用。第二種方法只能仿真路面沖擊引起的垂向振動響應(yīng)沿量,與實際情況有差距浪慌,但可避開使用平順性輪胎模型,另外朴则,操穩(wěn)輪胎模型國內(nèi)研究較多权纤,也有建立操穩(wěn)輪胎模型的試驗條件。
由于減振器阻尼力主要影響汽車的垂向振動響應(yīng)乌妒,本文使用基于四通道的仿真分析方法眉挥。
3 基于四通道的路面沖擊激勵仿真分析
結(jié)合公司某轎車產(chǎn)品開發(fā),建立基于四通道的仿真分析模型日频,分別對不同載荷深七、不同減振器阻尼參數(shù),分析對整車乘坐舒適性的影響浮块。
3.1 整車虛擬樣機模型的建立
整車模型由前懸架模型粉霹、后懸架模型、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模型勉瘩、車身簡化模型喉侨、動力系統(tǒng)功能模型品隅、輪胎模型、制動系統(tǒng)功能模型吻毅、穩(wěn)定桿模型組成筑背。彈簧跛究、減振器妆墩、輪胎剛度、彈性襯套和緩沖塊的力學(xué)特性曲線均由試驗測得重虑。整車模型的準確性是通過將K&C 仿真結(jié)果與已完成試驗的結(jié)果對比進行校核的践付,通過與K&C 試驗的結(jié)果數(shù)據(jù)對比,吻合度良好缺厉。路面為三角形凸塊路面永高。
3.2 沖擊激勵仿真分析和評價
利用建立的四通整車模型進行仿真分析,仿真分析工況為半載狀態(tài)提针,車速分別為10命爬,20,30辐脖,40饲宛,50,60km/h嗜价。改變減振器低速段阻尼和高速段阻尼艇抠,仿真分析其對乘坐舒適性的影響,分析結(jié)果見表1 所示久锥。圖3 是后排中間位置垂向加速度隨車速變化曲線家淤,圖4 分是車身俯仰角隨車速變化曲線,圖5 是40km/h 時的車身俯仰角變化曲線瑟由。
圖3 后排中間位置垂向加速度
圖4 車身俯仰角
圖5 車身俯仰角曲線
表1 仿真分析結(jié)果
5 結(jié)束語
1)基于四通道的整車平順性模型可方便地仿真分析汽車大沖擊乘坐舒適性总恐,除了分析減振器對沖擊舒適性的影響外,也可同時分析輪胎剛度馍晴、緩沖塊間隙和剛度才褂、彈簧、硬點坐標等對大沖擊乘坐舒適性的影響都泥,提出優(yōu)化匹配方案详贿。
2)本文通過仿真分析提出了后減振器優(yōu)化方案,經(jīng)實車驗證乘坐舒適性得到了提高岗蚪。
3)用本文所述的方法权惊,只能分析垂向沖擊振動,沒有考慮縱向沖擊振動的影響汰材,今后應(yīng)加強縱向沖擊激勵對乘坐舒適性的影響分析抹播,另外榴栏,可將車身柔性化,使仿真分析結(jié)果更接近實際情況痒拧。
6 參考文獻
[1] Manfred Baecker, Axel Gallrein. Simulating very large tire deformation with CDTire. 2009 SAE
09M-0275
[2] 陳蔭三泌绩,余強譯. 汽車力學(xué)(第4 版)[M]. 北京:清華大學(xué)出版社,2009.9
[3] 國際汽車標準ISO2631-1:1997(E)
[4] Adams/Car Ride reference
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