平顺性分析报告

编号：QQ-PD-PK-056平顺性报告项目名称：QQ458321486编制:日期:校对:日期:审核:日期:批准:日期:汽车有限公司2012年2月目录1任务来源.....................................................................................................................................12分析目的.....................................................................................................................................13模型建立.....................................................................................................................................13.1车身.........................................................................................................................................13.2前、后悬架.............................................................................................................................13.3转向系简化模型.....................................................................................................................23.4轮胎.........................................................................................................................................23.5发动机的动力输出.................................................................................................................33.6传动系.....................................................................................................................................34路面.............................................................................................................................................45评价标准.....................................................................................................................................56平顺性试验.................................................................................................................................66.1随机输人行驶试验.................................................................................................................66.2脉输入行驶实验...................................................................................................................147结论...........................................................................................................................................16平顺性校核报告汽车有限公司第1页共16页1.任务来源根据QQ车型协议书及相关输出要求，需要对其平顺性能进行运动学仿真分析。2.分析目的汽车平顺性是汽车的重要性能之一，通过Adams软件进行仿真分析，依据国家标准对QQ的平顺性能进行评价，为设计部门提供参考。3模型建立建立仿真模型就是要将一个复杂的汽车系统作一定程度的简化，使之以数学模型的形式来体现，对模型作适当的简化，也有利于提高计算速度和抓住问题的本质。在ADAMS中建立仿真模型的功能非常强大，可以方便地定义复杂机械系统中构件之间的约束关系，施加各种激励（如位移、速度、加速度、力、力矩等等）。对于一个汽车系统我们作了以下简化：3.1车身作为一个刚体来处理。3.2前、后悬架前悬架为麦克弗逊式独立悬架，后悬架为纵臂螺旋弹簧非独立悬架，在Adams中模型分别如图1、2所示：图1前悬架Adams模型平顺性校核报告汽车有限公司第2页共16页图2后悬架Adams模型3.3转向系简化模型方向盘和转向柱简化为一可绕车身转动的物体，转向机只考虑其轴绕车身的转动，转向柱与转向机的轴之间用万向节联接，左转向节绕主销的转动角度与转向机的轴绕车身转动角度之间用角位移关系约束联接，约束关系如下式：lii（1）式中i是转向机的轴绕车身转动的角度（Rad），l是左转向节绕左主销转动的角度（Rad），i是转向机的角传动比。左右转向节绕各自主销转动的角度关系由转向梯形机构来保证，如下式所示：)(llrtgWaLtgLctg（2）式中:r是右转向节绕右主销转动的角度（Rad）；l是左转向节绕左主销转动的角度（Rad）；L是轴矩（m）；W是左右主销中心线延长线到地面交点之间的距离（m）；a是转向系数，当左转向时，a=1，右转向时，a=-1。左右主销考虑了内倾角和后倾角。3.4轮胎轮胎的影响对汽车的操纵稳定性至关重要，因为前后轮胎的侧偏刚度是影响汽车操纵稳定性的重要因素，前后轮胎侧偏刚度的匹配，直接决定稳定性因数的大小，即决定汽车是具有不足转向、或中性转向、还是过度转向。因此，具有合适的轮胎模型是十分必要的，这里采用被人们普遍认同的Fiala轮胎模型。后轮为双胎。空载时前后轮胎模型的有关参数如表1所示：平顺性校核报告汽车有限公司第3页共16页表1空载时前后轮胎模型的有关参数轮胎特性参数参数名称及单位前轮后轮轮胎型号165/70R14165/70R14轮胎质量(kg)13.513.5轮胎自由半径R1(mm)286286径向刚度CN(N/mm)140140纵向滑移刚度CSLIP(N/mm)145145侧偏刚度CALPHA(N/°)860860外倾刚度CGAMMA(N/°)560560径向相对阻尼系数＄50503.5发动机的动力输出在进行方向盘转角阶跃输入的操纵稳定性分析中，车速需要保持稳定，因此就需要在整个仿真过程中，发动机输出相应的扭矩，以维持汽车以稳定的车速行驶。3.6传动系传动系作如下简化：传动轴的滑动叉与发动机的动力输出轴通过万向节相联，滑动叉与套管通过滑动约束相联，套管与主减速器转动轴通过万向节相联，主减速器转动轴和左右半轴绕后桥转动，主减速器转动轴和左右半轴转动的角速度满足以下关系：)(200rlwwiw（3）式中:0w为主减速器转动轴转动的角速度（Rad/s），0i为主减速器的传动比，lw为左半轴转动的角速度（Rad/s），rw为右半轴转动的角速度（Rad/s）。平顺性校核报告汽车有限公司第4页共16页图3整车模型（带路面）4路面通过对路面不平度空间功率谱密度、时间功率谱密度、ADAMS对功率谱密度的反变换以及轮胎仿真模型路面文件的深入研究，找出根据路面不平度空间功率谱密度和车速来生成满足轮胎仿真模型所要求的路面文件的方法。通过对路面大量实测和统计分析，根据GB7031“车辆振动输入——路面平度表示方法”的规定，路面空间位移功率谱密度的拟合表达式采用以下形式：00()()()wqqnGnGnn（1）式中:)(nGq是路面空间位移功率谱密度，单位12/mm；n空间频率，单位m-1；n0空间参考频率，n0=0.1m-1；Gq(n0)路面不平度系数，单位12/mm；w频率指数。在GB7031文件中规定，按照功率谱密度Gq(n)把路面分为八级，并规定了每级路面下的不平度系数Gq(n0)的取值范围和几何平均值，如表2所示。表2路面等级及系数路面等级路面不平度系数Gq(n0)10-6m2/m-1n0=0.1m-1下限几何平均上限A81632B3264128C128256512D51210242048E204840968192F81921638432768G3276865536131072平顺性校核报告汽车有限公司第5页共16页H131072262144524288汽车的振动与车速关系密切，需根据车速将空间频域的功率谱密度Gq(n)转换为时间频域的功率谱密度Gq(f)，空间频率与时间频率存在以下关系：f=n.u（2）式中f时间频率，单位Hz；n空间频率，单位m-1；u车速，单位m/s。则Gq(f)的表达式为：()()qqfGnGu（3）式中)(fGq是路面时间位移功率谱密度，单位sm2。因此，在某一车速，根据某一等级路面不平度系数Gq(n0)的取值，可计算出一定空间频率范围内的Gq(n)和Gq(f)数据曲线，将Gq(f)数据曲线输入ADAMS，则可计算出路面不平度的时间信号q(t)，生成相应的路面文件。5.评价标准在仿真模型中，人体（由车身质心处点代替）在X、Y、Z方向的加权加速度均方根值可由该轴向的振动加速度的自功率谱密度函数直接积分得到：....190220.9[()()]ipiPiwfGfdf),,(zyxi（4）式中..pi是人体在X、Y、Z方向的加权加速度均方根值，单位2/sm；..()piGf是人体在X、Y、Z方向振动的加速度自功率谱密度函数，单位32/sm；)(fwi是人体在X、Y、Z方向的频率加权函数。在Y轴方向，120.50.94()1488/8yffwffff（5）在X、Z方向，,1.00.92()2/2xzfwfff（6）从ISO2631“人承受全身振动的评价指南”提供的人体对振动反应的“疲劳——工效降低界限”的曲线图上可以看出，在同一暴露时间下，人体对振动水平方向最敏感的频率范围1Hz～2Hz比垂直方向的最敏感的频率范围4Hz～8Hz的允许值低1.4倍，也就是说人体对水平方向1Hz～2Hz振动的敏感程度要高于垂直方向4Hz～8Hz，因此总加权加速度均方根值为：........12222[(1.4)(1.4)()]pwpxpzpy（7）平顺性校核报告汽车有限公司第6页共16页根据人体在垂直方向振动的加权加速度均方根值yp..，可求出垂直方向允许的“疲劳——工效降低界限”的暴露时间为：..21024FDpyaT