基于Adams的某重型商用车操纵稳定性优化研究

针对重型商用车的操纵稳定性问题,据某重型商用车的实车参数,利用多刚体动力学软件Adams建立各子系统模型并装配成整车模型;通过检验同工况下整车模型仿真结果与试验样车试验结果以验证模型精确性;发现增大钢板弹簧刚度、前横向稳定杆刚度及鞍座刚度或减小后横向稳定杆刚度均可增强整车的操纵稳定性,最后以响应曲面模型和遗传算法为优化手段对各刚度参数优化,得到最优参数解(钢板弹簧刚度、前后横向稳定杆刚度及鞍座刚度)来提高重型商用车的操纵稳定性,优化后如蛇形实验中的横摆角速度幅值和侧倾角幅值甚至可有效降低10%左右,优化效果显著。     

渐变刚度钢板弹簧建模方法对比

为更好地分析钢板弹簧刚度特性,对钢板弹簧建模方法进行了对比研究。依据钢板弹簧国家标准GB/T 19844—2005,针对某型渐变刚度钢板弹簧分别在有限元软件Hypermesh和多体动力学软件Adams中建立其有限元模型和离散梁模型,并进行了仿真,得到刚度特性。将仿真结果与试验值进行了比较。结果表明,在针对该钢板弹簧的刚度分析中,运用离散梁法得到的刚度特性更加接近试验值。     

汽车制动过程中瞬时车速和轮速的仿真计算

文章在建立汽车制动过程中的整车、制动器、车轮和制动油路动力学模型和数学模型的基础上,提出了一种利用四阶RUNGE-KUTTA法结合计算机解三元一次微分方程组的方法对汽车直线紧急制动过程中瞬时车速和瞬时轮速进行了计算,并将实车的仿真计算值和试验值进行了比较,取得了满意的结果.     

钢板弹簧建模模块Leafspring的研究及其应用

Leafspring是ADAMS中的一个专用模块,应用其可以快速建立钢板弹簧多体动力学模型。为更好应用Leafspring,总结了其主要特点,分析了其建模基本原理,说明了其建模步骤。应用Leafspring,在ADAMS/Car中建立了2片簧钢板弹簧多体动力学模型,通过对模型的必要修改,实现了钢板弹簧垂向刚度特性的仿真测试,通过与实际钢板弹簧刚度特性比较,验证了所建模型的有效性。     

某SUV车内低速轰鸣的分析与优化

为了改善某SUV汽车加速过程中存在的低速抖动和轰鸣问题,进行了振动与噪声测试和仿真分析,提出了将单质量飞轮改成双质量飞轮、减小离合器弹簧的扭转刚度、增大传动轴的轴径以及在传动轴的末端安装扭转减振器等多种优化方案.通过综合路况实车试验,发现了安装的扭转减振器的橡胶存在老化和难以控制阻尼的问题.结果表明:低速抖动和轰鸣问题发生在发动机转速在1 200 r·min~(-1)附近,主要由传动系统的低速扭振引起;提出的优化方案能有效改善传动系统的低速扭振问题,同时能降低驾驶员和乘客耳旁的A级噪声2~3 d B;减小离合器的扭转弹簧刚度和增大传动轴的轴径为最终确定的优化方案.     

基于Hyperworks某乘用车白车身刚度及模态分析

为研究车身的强度、刚度以及模态的性能指标,避免车身在使用过程中出现塑性变形和局部断裂的现象,利用Hyperworks软件对车身进行有限元仿真分析.通过建立弯曲、扭转以及模态工况,最终获取整车的刚度、模态频率及振型.有限元分析结果显示,白车身有良好的弯曲刚度,扭转刚度偏低;低阶模态频率高,有良好的低频特性.在后续改进中应采取相应措施提高其扭转刚度.     

扭转梁悬架性能影响因素分析

为了准确研究扭转梁悬架的设计参数与悬架和整车性能的关联性,分析了扭转梁悬架性能的影响因素.建立了扭转梁悬架刚柔耦合模型,详细分析了扭梁开口方向、布置位置、扭转刚度对悬架KC的影响并仿真计算得到KC特性指标与上述参数的非线性关系.总结了悬架性能指标极值情况及设计参数对悬架性能指标影响的显著性.根据双轨车辆运动模型,分析了扭梁开口角度与转向时悬架侧倾特性、左右车轮载荷转移及侧偏角的关系.探明了扭梁开口角度、侧倾中心高度和侧倾角刚度对整车转向特性影响的内在机理.仿真得到稳态及瞬态操稳性能指标与扭梁开口角度在整个设计空间的非线性关系曲线.结果表明:在扭梁开口向下75°左右时,车辆的稳态、瞬态响应特性指标均达到较优.     

不同摩擦系数的少片变截面钢板弹簧性能分析

采用不同材料的板簧垫片,簧片间摩擦系数亦有所不同,因此设计钢板弹簧时仅考虑钢与钢的接触摩擦将造成其性能分析结果的不准确.针对这一问题,利用ANSYS软件的接触非线性功能,对少片变截面钢板弹簧的等效应力及刚度特性进行分析,得到不同摩擦系数下的VonMises应力分布和载荷-变形曲线,重点讨论了摩擦系数对钢板弹簧应力及刚度特性的影响;同时对钢板弹簧进行相应的性能试验.结果表明:少片变截面钢板弹簧的应力计算值和测试值误差较小,刚度仿真计算值和试验测量值基本吻合,相对误差小于5%,说明有限元分析能精确地模拟各簧片间的接触和摩擦问题,真实反映钢板弹簧的受力和变形情况,可用于研究簧片间不同摩擦系数对钢板弹簧应力及刚度特性的影响.     

车辆钢板弹簧悬架的有限元模型

基于钢板弹簧悬架的结构与工作特点,研究了钢板弹簧有限元模型应满足的4个基本条件,通过钢板弹簧的刚度试验测得钢板弹簧的刚度,依据此结果设置仿真试验中钢板弹簧的刚度参数.在上述基础上总结和提出了5种不同的钢板弹簧悬架简化模型,利用ANSYS中板壳单元建立了1个完整的载货车边梁式车架有限元模型,通过应用不同的钢板弹簧悬架模型进行只承受竖直载荷的弯曲工况和既承受竖直载荷又承受纵向载荷的制动工况的有限元分析,对比分析了5种模型的优缺点及对4个基本条件的满足情况.结果表明:方案3中等效弧形薄板模型可以有效模拟无副簧的钢板弹簧悬架,而有副簧的模型采用方案5比较适合,二者都能够满足各项基本要求.     

平衡悬架钢板弹簧模型的建立与仿真

为更好分析重型卡车平衡悬架钢板弹簧的性能,应用离散梁单元方法创建了某重型卡车平衡悬架钢板弹簧的多体动力学模型,解决了重型卡车平衡悬架钢板弹簧大变形、接触非线性以及干摩擦等问题。通过调整离散梁单元的各项参数,得出了与实际钢板弹簧的垂向刚度变化和迟滞特性一致的模型。研究结果表明采用离散梁单元法建立的平衡悬架钢板弹簧模型能更真实、可靠地反映钢板弹簧的特性,也为整车动力学模型的建立提供了既准确又方便的平衡悬架钢板弹簧模型。     

某扭转梁后悬架侧倾刚度的解算与优化

建立悬架侧倾力学模型,利用结构力学的初参数法,推导出带稳定杆的扭转梁的扭转刚度解析解,在此基础上建立了其等效在车轮处的侧倾角刚度的数学模型,通过与ABAQUS软件建立的有限元模型的仿真结果对比验证其可靠性.结合NSGA-Ⅱ算法对悬架的侧倾角刚度及横梁总质量进行了优化,结果表明横梁质量和侧倾角刚度得到很好的折中,证实了该优化方法较为可靠,对扭转梁后桥开发初级阶段总成特性参数的设计、选择具有理论指导意义.     

汽车ABS虚拟样机仿真与制动性能的研究

对汽车ABS制动系统进行了虚拟样机仿真研究.采用滑移率为控制参数,应用MATLAB与ADAMS联合仿真,实现了ABS的实时控制功能.在同一虚拟样机模型的基础上,进行了车速与制动距离的仿真,结果表明,汽车制动前的速度与制动距离呈二次函数关系.讨论了三、四控制通道控制对汽车的制动方向稳定性和制动距离的影响:紧急制动时,四通道独立进行制动压力控制的ABS系统可获得最短的制动距离,而三通道前轮独立控制后轮低选控制的ABS系统制动距离相对来说要大;但在不对称路面上紧急制动时,三通道控制的汽车偏转力矩较小,方向稳定性更好.     

新一代轮式机动平台制动性能影响因素分析

为了确保新一代轮式机动平台的安全性、合理性,研究制动系统中关键制动元件对新一代轮式机动平台制动性能的影响,以某型号8×8全电驱动越野车开发的新一代轮式机动平台全液压制动系统为研究对象,建立了双回路脚制动阀和继动阀理论分析模型,运用AMESim软件建立了新一代轮式机动平台全液压制动系统仿真模型,分析了脚制动阀阀芯遮盖量、上弹簧刚度及复位弹簧初始压缩量对制动性能的影响,并通过实验验证了仿真模型的准确性. 分析结果表明：随着上弹簧刚度增加、复位弹簧初始压缩量减小,输出制动力增大,响应时间增长;随着脚制动阀阀芯遮盖量减小,平衡时上弹簧压缩量增大,输出制动力增大;输出制动力受阀芯遮盖量、上弹簧刚度的影响比较敏感,响应时间受上弹簧刚度的影响比较敏感. 理论模型和仿真模型为新一代轮式机动平台性能调节及进一步优化提供可靠依据.     

车辆转向时制动防抱系统的仿真研究

考虑到车辆转弯制动时车轮法向载荷以及回正力矩的影响 ,建立了汽车弯道行驶的 8自由度整车模型。用该模型对车辆转弯制动时的车速与轮速的变化、制动器制动力矩的变化进行了计算机仿真。仿真结果表明 ,考虑车辆转弯特性的 ABS控制系统在弯道制动时取得了很好的控制效果 ,对开发和改进 ABS系统有一定的意义     

全液压制动系统继动阀动态特性研究

为验证继动阀的可靠性(输出压力12.0 MPa,响应时间0.2 s),并研究继动阀动态特性对全液压制动系统制动性能的影响,以某型号越野车开发的全液压制动系统为研究对象,建立了继动阀理论分析模型,运用AMESim软件建立了全液压制动系统仿真模型,分析了阀芯摩擦力、节流口的初始遮盖量、复位弹簧初始压缩量和弹簧刚度对制动性能的影响,并通过实验验证了仿真模型的准确性.研究结果表明:继动阀应用于液压制动系统可以满足制动要求(输出压力12.0 MPa,响应时间0.2 s);阀芯摩擦力过大会使继动阀的开启压力增大,导致继动阀的比例滞环增大,影响阀芯的复位性能;继动阀节流口的初始遮盖量越大,打开节流口克服的摩擦力越大,制动系统的响应时间越长;通过调节继动阀复位弹簧初始压缩量和弹簧刚度可实现制动压力的微调节.理论模型和仿真模型为全液压制动系统的进一步优化提供了可靠依据.     

摩擦对某钢板弹簧力学特性的影响分析

摩擦是影响钢板弹簧非线性的关键因素.基于CATIA建立某少片钢板弹簧几何模型,考虑接触摩擦,在ABAQUS中建立其有限元模型,分析不同摩擦下钢板弹簧的力学特性.通过5种摩擦系数和2种载荷的不同组合,获得不同载荷及摩擦对钢板弹簧刚度、应力分布及接触压力的影响规律.结果表明:在同一载荷状态下,钢板弹簧刚度随摩擦系数的增大而增大,应力与片间接触压力随摩擦系数的增大而减小;同一摩擦状态下,刚度随载荷的增加呈增长趋势,且摩擦系数越大该趋势越明显.研究结果可为兼顾刚度,强度及接触压力性能的钢板弹簧设计开发提供参考.     

概念车身结构的有限元分析

主要阐述了概念设计阶段某款轿车结构的有限元分析过程,建立该车的有限元模型,采用简化的梁截面进行模拟并计算了截面的力学参数,根据接头的力学特性,计算了5个主要的接头刚度,并利用弹簧单元和刚性单元模拟了接头。计算该车的扭转刚度、弯曲刚度和模态,并与详细设计进行对比和分析,研究表明:仿真结果与详细设计结果基本接近,能够比较准确地预测整车的性能。     

横梁接头形式优化及其在白车身性能提升上的应用

利用MSC/Nastran软件求解了某商用车白车身刚度及灵敏度,获得了关重模块如覆盖件、纵梁、横梁等对白车身弯扭刚度的贡献比,发现横梁模块对扭转刚度的贡献明显偏低,仅为0.79%.对比分析不同横梁接头形式对车身刚度性能的影响,并对接头形式进行了优化.结果表明:改变横梁接头形式对车身扭转刚度的影响明显大于弯曲刚度;采用分段式接头时白车身刚度性能最好;接头优化后横梁模块的扭转刚度贡献比得到了明显的提升,达到4.68%.以某相近车型为例,改进横梁及其接头形式,实现了刚度性能的提升与重量的降低,验证了接头优化对整车刚度性能提升的正确性及通用性,为横梁接头的结构优化设计和整车性能提升提供了较为可靠的理论依据.     

装有互联双横臂独立悬架的方程式赛车仿真分析

双横臂独立悬架有着出色的侧向支撑和精确的车轮定位,加装第三弹簧可构成悬架互联模式,从而实现悬架垂直线刚度和侧倾角刚度的结构解耦,以调和操纵稳定性与行驶平顺性之间的矛盾,进而达到使第三弹簧与横向稳定杆有效分类管理垂直线刚度与侧倾角刚度的目的。通过ADAMS/CAR模块对方程式赛车进行运动学以及动力学仿真分析,结果表明第三弹簧在同向轮跳时能增加垂直线刚度并且对侧倾角刚度影响甚小;而在加速和制动过程中,可忽略对车身侧倾产生影响,但能有效抑制加速抬头和制动点头。通过第三弹簧与横向稳定杆的联合使用,赛车的悬架得到较大的垂直线刚度与侧倾角刚度的调节区间。经过各类操纵稳定性仿真分析对比,表明第三弹簧能有效提高车辆纵向性能,以及可为底盘调校提供启示和方法。     

异形汽车座椅弹簧的刚度及应力分析

以某型异形汽车椅弹簧为研究对象,针对其刚度特性及应力进行理论计算.利用Hypermesh与ANSYS联合仿真研究该异形汽车座椅弹簧的结构特点,并对其弹簧的刚度特性进行应力分析和强度校核.结果表明:基于弹簧串联理论得到的弹簧刚度和仿真结果更接近;汽车座椅弹簧轴向载荷与轴向变形量呈近似线性关系,刚度随着轴向力的增大而小幅增大,在满载工况下,汽车椅弹簧能满足强度要求,符合实际应用要求.利用有限元软件对弹簧进行应力分析及强度校核,并对切应力计算公式提出修正系数,使结果更加合理.