摘要:采集廣德試車場操縱性與平順性試驗環(huán)路的道路載荷譜，利用nCode軟件對道路載荷譜進(jìn)行編輯與處理，得到隨機(jī)短波路、瀝青振動帶等多種不同路面的道路載荷，導(dǎo)入ADAMS中進(jìn)行懸架動態(tài)仿真。

　　因為傳統(tǒng)的基于靜態(tài)K&C特性分析的系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計不足以滿足復(fù)雜工況下整車對懸架的性能要求，而動態(tài)K&C試驗具有更精確的響應(yīng)結(jié)果，更能反應(yīng)懸架的實際使用狀態(tài)。最終在動態(tài)K&C試驗臺進(jìn)行試驗，對比動態(tài)、靜態(tài)與臺架試驗的結(jié)果，驗證了動態(tài)K&C仿真與試驗結(jié)果更加接近，具有更精確的仿真結(jié)果。所以，對汽車懸架的動態(tài)特性研究對工程應(yīng)用具有一定的幫助作用。

　　關(guān)鍵詞:道路載荷譜;動態(tài)K&C;靜態(tài)K&C;平順性;操縱穩(wěn)定性

　　0引言

　　隨著科技的發(fā)展，虛擬樣機(jī)技術(shù)在工程領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。它提供了全新的研發(fā)模式，確保了更低的研發(fā)成本、更短的研發(fā)周期和更高的產(chǎn)品質(zhì)量。虛擬樣機(jī)技術(shù)的發(fā)展使得車輛多體動力學(xué)仿真對于汽車開發(fā)設(shè)計具有重要意義。懸架系統(tǒng)是汽車底盤系統(tǒng)的靈魂，對汽車的平順性、操縱穩(wěn)定性與行駛安全性等多種使用性能都有很大的影響[1-4]。

　　懸架系統(tǒng)能夠有效地吸收由于路面不平度引起的沖擊載荷，減小路面沖擊及振動的影響，從而有效地提高行駛的平順性。懸架系統(tǒng)應(yīng)該快速準(zhǔn)確地響應(yīng)駕駛員的指令，使汽車能夠抵抗干擾而保持穩(wěn)定行駛，保證汽車的操縱穩(wěn)定性[5-6]。一般來說，懸架開發(fā)的研究主要包括2個領(lǐng)域:平順性以及操縱穩(wěn)定性。

　　前者主要研究汽車行駛振動時，由于彈性元件和阻尼元件的力學(xué)特性造成的平順性影響，可稱之為懸架動力學(xué)研究;后者主要研究懸架的幾何導(dǎo)向結(jié)構(gòu)以及力和力矩的傳遞特性，即懸架運(yùn)動學(xué)和彈性運(yùn)動學(xué)(Kinematics&Compliance，K&C)特性研究[7-18]。徐中明等人[19]重點研究了不同算法在平順性分析中的差別，結(jié)果表明，各種算法計算結(jié)果差別不大但各有特點，時域法對峰值系數(shù)更加敏感，可用于從人體舒適性角度評價平順性。吉林大學(xué)的隋震宇等人[20-23]采用虛擬樣機(jī)技術(shù)對懸架K&C特性展開了深入研究，與此相關(guān)的文獻(xiàn)涉及懸架K&C特性評價、懸架彈性運(yùn)動學(xué)特性的優(yōu)化設(shè)計及其對整車性能影響的分析，對深入研究懸架K&C特性提供了重要的參考。

　　本文采集廣德試車場的道路載荷譜，通過動力學(xué)仿真與某企業(yè)動態(tài)K&C試驗臺進(jìn)行試驗，對比動態(tài)、靜態(tài)與臺架試驗的結(jié)果，驗證了動態(tài)K&C仿真與試驗結(jié)果更加接近，具有更精確的仿真結(jié)果。所以，對汽車懸架的動態(tài)特性研究更具有工程應(yīng)用價值。

　　1剛?cè)狁詈隙囿w動力學(xué)模型

　　在Adams/Car軟件中建立懸架多體動力學(xué)模型所需的參數(shù)主要包括:各零部件的硬點坐標(biāo)、各零部件的質(zhì)量特性參數(shù)、彈簧及減振器的力學(xué)特性曲線以及各襯套的剛度特性曲線。建模中所用到的硬點坐標(biāo)以及質(zhì)量特性參數(shù)可以由CATIA軟件對三維數(shù)模進(jìn)行測量得到，彈簧、減振器以及襯套等彈性元件的力學(xué)特性曲線可以由試驗測量得到。其中前懸架為麥弗遜懸架，后懸架為四連桿懸架。

　　2路譜采集與處理

　　廣德試車場是目前國內(nèi)規(guī)模最大、設(shè)施最完善、試驗道路最齊全、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)最先進(jìn)的綜合性汽車試驗場。本次試驗主要采集廣德試車場操縱性與平順性試驗環(huán)路的道路載荷譜，該試驗環(huán)路是目前國內(nèi)最完整的操穩(wěn)性平順性試驗環(huán)路，為提高汽車底盤性能以及整車的操縱穩(wěn)定性與行駛平順性奠定了設(shè)施基礎(chǔ)。在載荷譜道路采集時，所用到的傳感器的類型主要包括:六分力傳感器、三向加速度傳感器、陀螺儀、車輪矢量傳感器、轉(zhuǎn)向機(jī)器人以及GPS傳感器。

　　為研究不同路面載荷對懸架動態(tài)K&C特性的影響，需要對采集的道路載荷譜進(jìn)行分段處理。根據(jù)試車場操縱穩(wěn)定性與平順性試驗環(huán)路載荷譜采集規(guī)范，同時根據(jù)汽車行駛車速，對道路載荷譜進(jìn)行編輯，刪除過渡路面載荷時域信號，得到各個不同路面的道路載荷譜，為后續(xù)研究懸架動態(tài)K&C特性奠定基礎(chǔ)。運(yùn)用同樣的方法編輯其他路道路載荷譜，在這里不進(jìn)行一一列舉。

　　3懸架動態(tài)K&C特性仿真分析

　　將試車場采集到的道路載荷譜利用nCode軟件進(jìn)行編輯與處理，保存為RPC3格式的文件作為激勵輸入到Adams軟件中，進(jìn)行懸架的動態(tài)K&C特性仿真試驗，從而研究不同路面載荷對懸架K&C特性的影響。當(dāng)車輪向上跳動時，外傾角減小，而當(dāng)車輪向下跳動時，外傾角增大，使汽車具有不足轉(zhuǎn)向的特性，增加了汽車行駛的穩(wěn)定性。外傾角變化了0.375°，變化范圍較小，有利于減小輪胎的磨損。

　　當(dāng)車輪上跳時，主銷后傾角增加，當(dāng)車輪向下跳動時，主銷后傾角減小，使得車輪行駛過程中，由側(cè)向力引起的車輪的回正力矩增大，有利于汽車高速行駛時自動回正，提高了汽車的直線行駛的穩(wěn)定性。當(dāng)前軸車輪向上跳動時，前束角減小，當(dāng)前軸車輪向下跳動時，前束角值變大，有利于增加汽車的不足轉(zhuǎn)向角，使汽車具有不足轉(zhuǎn)向的特性，提高了汽車的操縱穩(wěn)定性，同時前束角變化了0.15°，變化范圍較小有利于保持直線行駛的穩(wěn)定性。按照相同的仿真方法進(jìn)行懸架的動態(tài)仿真。

　　參數(shù)變程為最大值與最小值之間的差值，反映出懸架系統(tǒng)在路面載荷激勵作用下各個不同定位參數(shù)的變化范圍。通過該統(tǒng)計值，可以清晰地看到不同路面載荷對懸架動態(tài)K&C特性參數(shù)變化的影響。

　　4懸架靜態(tài)K&C特性仿真分析

　　通過車輪六分力傳感器采集實車在試車場操穩(wěn)性與平順性試驗環(huán)路道路載荷譜，載荷時間歷程反映了實車在試車場路面所受到的實際載荷，可以為試驗車輛室內(nèi)道路模擬試驗提供全部的載荷信息。通過對輪心六分力信號進(jìn)行統(tǒng)計分析，可以得到試驗車輛在不同路面行駛時所受到的最大載荷。對多種不同路面輪心垂向力道路載荷譜進(jìn)行統(tǒng)計分析，得到道路載荷譜的最大值與最小值，用該值作為激勵信號對懸架進(jìn)行靜態(tài)仿真分析。

　　5結(jié)束語

　　傳統(tǒng)的懸架K&C試驗只能對懸架進(jìn)行準(zhǔn)靜態(tài)的力和力矩的加載，未考慮減振器和各連接點處襯套的作用，然而，在車輛實際行駛過程中，懸架以較快的速度產(chǎn)生運(yùn)動，靜態(tài)K&C試驗不能用于測量懸架系統(tǒng)中與速度相關(guān)的各特性參數(shù)(例如阻尼特性)。因此，基于懸架動態(tài)K&C特性研究懸架性能，掌握懸架性能的測試與評價方法，并建立合理的評價指標(biāo)，對于自主開發(fā)高性能懸架以及提高汽車性能品質(zhì)尤為重要。

　　本文采集廣德試車場操穩(wěn)性與平順性試驗道路載荷譜，在nCode軟件中對所采集的道路載荷譜進(jìn)行編輯處理，得到彎道起伏路、正弦波路等路面的輪心垂向力道路載荷譜，對懸架進(jìn)行動態(tài)K&C特性仿真試驗，分析了試驗車的平順性能與操縱性能。本文實驗驗證了多體動力學(xué)模型的準(zhǔn)確性，其動態(tài)仿真更加接近汽車實際的運(yùn)動狀態(tài)，對于懸架的性能研究具有較大的幫助作用。

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　　根據(jù)麥肯錫2018年的汽車業(yè)調(diào)研，全球50%的車企都已在生產(chǎn)端開展了AI應(yīng)用的探索。龐大汽貿(mào)集團(tuán)股份有限公司新能源汽車品牌總經(jīng)理牛國勝認(rèn)為，未來幾年內(nèi)，大多數(shù)的車企將會在包括生產(chǎn)、銷售、服務(wù)在內(nèi)的每個環(huán)節(jié)與領(lǐng)域進(jìn)行數(shù)字化改革，以實現(xiàn)企業(yè)的現(xiàn)代化轉(zhuǎn)型與升級。連續(xù)多年，我國占據(jù)全球汽車銷量的榜首位置，這與我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人民物質(zhì)生活質(zhì)量提升有著極大的關(guān)系。