汽车平顺性分析与评价系统软件

２００５年６月第２８卷第６期

重庆大学学报（自然科学版）

ＪｏｕｍａｌｏｆＣｈｏｎｇｑｉｎｇＵｎｉＶｅｒｓｉｔｙ（ＮＱｔｕｒＱｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ）

Ｊｕｎ．２００５Ｖ０１．２８

Ｎｏ．６

文章编号：ｌＯｏｏ一５８２Ｘ（２００５）０６一００１２一０３

汽车平顺性分析与评价系统软件’

卢海峰１，李

明２，李

军１，３

（１．重庆大学机械工程学院，重庆４０００３０；２．四川西华大学机械工程学院，重庆６１００３９；

３．重庆工商大学机械与包装工程学院，重庆删７）

摘要：对汽车的平顺性进行仿真预测、结构参数优化选择，在新产品设计、旧车改进及汽车使用维护具有重要的作用和意义．采用汽车总的振动舒适度作为汽车的评价及优化指标，并设计了相应的软件，为该类车型的设计及改进提供了理论指导．

关键词：平顺性；应用系统；软件设计

中图分类号：Ｕ４６１．４

文献标识码：Ａ

目前，全世界汽车总量已超过５亿辆，汽车工业已成为国民经济的重要支柱．汽车的平顺性指标，是汽车各项性能中一个很重要的指标，它的好坏不仅影响到驾驶员、乘员的疲劳程度，舒适性及货物的安全性，而且也影响到汽车的燃油经济性和运输效率，乃至安全问题．由于供求关系不断变化和现代技术的发展，人们对汽车行驶平顺性提出了更高的要求【１】．

汽车的乎顺性，是指行驶过程中所产生的振动与冲击不致使人体感到不舒适、疲劳、甚至损害健康的性能．平顺性评价方法是平顺性研究的一个重要组成部分，现有的评价方法大体上可分为两类：主观（感觉）评价和客观（物理量）评价．作者通过对ＩＳ０２６３１、ＧＢ４９７０、ＧＢ／１２４７７等标准的比较研究【２】，用振动舒适度将汽车座椅处的振动加速度均方根值与人体对汽车振动舒适度的主观感觉联系起来，并运用不同路况、不同车速和测量位置加权矩阵函数计算出汽车总的舒适性指标，用于评价和比较汽车的振动舒适度，解决了由于不同路况、不同车速和测点的振动不同带来汽车平顺性难以评价和比较的问题ｌｌｔ３】．

因为在产品开发初期，车辆的许多参数尚未完全确定下来，此时采用线性刚体模型进行平顺性预测分析是比较合适的．模型建立的另一个决定因素是自由度的多少，少自由度模型，所需要的输入参数少，计算速度快，多自由度模型，计算时要求各种结构参数和设计参数较多，计算精度较少，自由度模型相对较高，适合于设计后期对汽车平顺性精确模拟和仿真．综合考虑以上因素，采用图ｌ所示的七自由度二维汽车平顺性分析模型作为研究对象．

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图１７自由度汽车模型

１汽车模型

１．１汽车力学模型

在汽车平顺性研究中，不同的研究者出于不同的研究目的，建立了许多振动分析模型．大多数研究者采用了线性刚体模型来分析系统参数对平顺性的影响，

１．２汽车的数学模型

由图１的力学模型，利用拉格朗日方程可推导出其动力学振动微分方程．１．３路面谱

参见长春汽车研究所起草制定的“车辆振动——路面不平度的表示方法和分级标准”‘４｜．

收稿日期：２００５—０３—１０

作者简介：卢海峰（１９７０一），男，重庆人，重庆大学讲师，博士研究生，主要从事汽车动力学方面研究．

万方数据

第２８卷第６期卢海峰，等：

汽车平顺性分析与评价系统软件

１３

２平顺性优化设计

２．１目标函数的确定

由于用汽车振动舒适度ｅ来作为汽车平顺性评价标准有很多优越性，所以在优化座椅和前后悬架刚度、阻尼时，选取了用最大的舒适度ｅ作为目标函数口ｊ．

目标函数：ｍａｘＣ。（菇），茗∈彤．

２．２设计变量的优化设计

座椅：孑＝［石。，菇：］’＝［Ｋ，Ｃ］’．

悬架：；＝［菇ｌ，石２，戈３，石４］７＝［墨，恐，ｃｌ，ｃ２］Ｔ．其中，Ｋ，Ｃ分别为座椅刚度和阻尼，墨，墨分别为前后悬架刚度，Ｃ。，Ｃ２分别为前后悬架阻尼．２．３约束函数的确定

１）对于座椅：阻尼系数Ｃ受材料和工艺等条件的限制，可以取：０．１≤Ｃ≤０．５．

刚度Ｋ也因为受到材料和结构的限制，其约束取

为：６≤Ｋ≤２５ｋｇ／ｃｍ

２）对于悬架：客货车设计静挠度为五＝０．０５～

ｏ．１ｌ

ｍ，故前后悬架刚度约束为：

ｍ２，ｇ／０．１ｌ≤Ｋｌ≤ｍ２，ｇ／Ｏ．０５，ｍ２，ｇ／Ｏ．１１≤Ｋｌ≤ｍ２，ｇ／０．０５．

为提高汽车平顺性，要求前后刚度匹配，一般取

厂＝（ｏ．６～ｏ．８）尸，所以得前后悬架刚度性能约束为：

ｏ．６要≤鲁吼８墨．

，，‘二，

』、２

，¨二，

式中ｍ：，，ｍ：，分别代表前后悬簧载质量，ｇ代

表重力加速度．

前后悬阻尼系数采用相对阻尼加以约束，根据资料取前悬相对阻尼系数为Ｏ．１≤妒ｒ≤Ｏ．１５；后悬相对阻尼系数为０．１≤饵≤Ｏ．１９；可得悬架阻尼系数极限

约束为：

ｏ．２ｍ２，√瓦备≤ｃ，≤ｏ．３ｍ２，√瓦秀砑，ｏ．２ｍ打√正缶≤ｃ：≤ｏ．３８ｍ：，√正秀丽，

式中：Ｃ，，ｃ２分别为前悬阻尼和后悬阻尼．

３汽车平顺性分析和评价系统软件的开发

３．１系统软件的构成

系统由图２所示３个模块构成：平顺性预测、设计参数优化和试验分析结果．３．１．１平顺性预测

本模块由４个部分组成：

１）加权加速度均方根计算，是根据国标

万方数据

图２系统软件的构成

ＧＢ／Ｔ１２４７７《客车平顺性评价指标及限值》的要求，利用用户输入的汽车结构参数、路面状况和计算分析位置，从而计算出该工况下计算位置处的加权加速度均方根值．

２）舒适降低界限时间计算，也是根据国标ＧＢ／Ｔ１２４７７《客车平顺性评价指标及限值》的要求，根据用户输入的汽车结构参数、路面状况和计算分析位置，从而计算出该工况下计算位置处的舒适降低界限

时间．

３）单点舒适度计算，是根据用户输入的汽车结构参数和所选路况，计算某一位置处的舒适度指标．

４）整车舒适度计算，是根据用户输入的汽车结构参数，综合考虑汽车行驶路况，不同车速和车内各计算位置所占权重系数不同，从而计算出汽车总的舒适度指标．

３．１．２设计参数优化

１）单点优化悬架、座椅阻尼刚度是以最大的汽车振动舒适度ｃ，为目标函数，通过用户自己选择优化位置，从而实现座椅、悬架结构参数的优化．

２）加权优化悬架、座椅阻尼刚度也是以最大的汽车振动舒适度ｅ为目标函数，通过用户所选择的各位置的权重系数的不同，来实现座椅、悬架结构参数的

优化．

４结论

通过对某微型车进行平顺性道路试验，将试验结果与作者开发的软件系统仿真计算结果比较，结果比较吻合，验证了软件测试、分析的准确性（表１）．

表１

沥青路面座椅１／３倍频程加速度均方根值

中心频率／Ｈｚ试验 …… 此处隐藏：4126字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……