基于虚拟样机的汽车操纵稳定性评价分析

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1、学兔兔www.xuetutu.com第4期(总第155期)机械工程与自动化No．42009年8月MECHANICALENGINEERING&AUTOMAT10NAug．文章编号：1672—6413(2009)04—0008—03基于虚拟样机的汽车操纵稳定性评价分析姬鹏(河北工程大学，河北邯郸056001)摘要：汽车的操纵稳定性是影响车辆主动安全性的主要性能之一。虚拟样机技术是缩短研发周期、降低开发成本和提高设计质量的重要途径。为了降低汽车开发风险，在样车制造出之前，利用虚拟样机对车辆的操纵稳定性能进行计算机仿真并进行优化设计具有很大

2、的现实意义。应用机械系统运动学、动力学仿真分析软件ADAMS，建立某车的整车虚拟样机模型，按照国标规定对整车进行操纵稳定性评价分析，从而为虚拟样机技术在汽车开发中的运用提供一定的借鉴。关键词：操纵稳定性；虚拟样机；评价分析；试验方法中图分类号：U463．221．5：TP391．9文献标识码：A0引言方法对汽车进行研究，可以建立汽车主要设计参数间随着汽车技术的进步，交通运输业呈现出车辆高的匹配关系，见图2。速化、驾驶员非职业化和汽车密集化的趋势，与此同时，交通事故剧增。为有效地抑制事故的发生，汽车必须具有良好的主动安全性。汽车的操纵稳

3、定性是影响其主动安全性的主要性能之一l_】]，因此，如何评价和设计汽车的操纵稳定性，以获得良好的主动安全性一直是车辆技术研究中最重要的课题之一。1虚拟样机模型的建立随着计算机技术的发展，虚拟制造技术逐渐成熟，计算机仿真也得到了大量应用。数字化虚拟样机是缩短汽车研发周期、降低开发成本、提高产品设计和制造质量的重要途径。对汽车而言，车辆的操纵稳定性能尤为重要。为了降低汽车开发风险，在样车制造出图1整车虚拟样机模型之前，利用数字化样机对车辆的操纵稳定性能进行计表1整车模型参数算机仿真，并优化其参数就显得十分必要了_2]。名称数值本文应用机

4、械系统运动学、动力学仿真分析软件整车质量(kg)1360ADAMs，建立某车的整车虚拟样机仿真模型，见图1，轴距(m)2．548整车模型参数见表1。前轴距(m)1．0632操纵稳定性整车绕Z轴转动惯量(kgm)996主销后倾角(。)1．82．1操纵稳定性评价方法研究主销内倾角(。)l2．13汽车操纵稳定性是指在驾驶员不感到过分紧张、车轮外倾角(。)0．30疲劳的条件下，汽车能遵循驾驶员通过转向系及转向前束(ram)2车轮给定的方向行驶，且当遭到外界干扰时，汽车能为了更全面、更彻底地研究和评价汽车的操纵稳定抵抗干扰而保持稳定行驶的能力

5、。性，应该考虑到驾驶员与汽车特性的配合问题，把汽车作汽车操纵稳定性的评价方法分为开环试验方法和为“驾驶员一汽车一道路”闭环系统的被控环节，根据整闭环试验方法。开环试验是把汽车本身看作一个控制个系统的特性进行闭环评价，图3为闭环试验方法。系统，按照对控制系统稳定性、稳态品质和瞬态响应2．2操纵稳定性国内外评价方法研究特性的要求来分析和研究汽车的运动特性。利用开环邯郸市科学技术研究与发展计划项目(0821103037—3)收稿El期：2008一l2—01；修回日期：2009—02—23作者简介：姬鹏(1977一)，男，河北邯郸人，讲师，

6、博士研究生，研究方向为车辆系统动力学仿真及控制。学兔兔www.xuetutu.com2009年第4期姬鹏：基于虚拟样机的汽车操纵稳定性评价分析·9·目前世界上主要有两套并行的汽车操纵稳定性评下的操纵稳定性，综合评价汽车行驶稳定性、舒适性及其价方法[3]。一套是美国ESV试验安全车计划，是以安安全性，也可以作为对比不同车辆操纵稳定性的主观评全性为研究目标，较系统地提出了汽车操纵稳定性的价的一种感性试验。仿真结果见图8～图1O。评价基准，并在大量仿真和理论分析的基础上，确定了以响应参数作为评价汽车固有特性的指标，提出了稳态响应特性、瞬态

7、响应特性、回正特性、侧风稳定q日t性及路面不平敏感性的安全允许范围或限值。另一套＼是国际化组织的汽车操纵稳定性分委员会ISO／TC22／SC9推荐的方法，主要有如下方面的试验：稳态裂圆周、蔽障试验、双移线、连续正弦输入等。蜓．厂堂．t／s图4转向盘横摆角速度响应图2开环试验方法0黼胖0丁===—广＼LI测环节【’●主～0一～0图3闭环试验方法在我国，主要依据国家标准GB／T6323—94和t／sQC／r48O一1999《汽车操纵稳定性指标限值与评价方图5转向盘侧向加速度响应法》进行操纵稳定性试验和评价l-4]。主要有6种试验工况：转

8、向盘角阶跃、转向盘角脉冲、转向回正、稳态—回转、转向轻便、蛇行。评价指标包括不足转向度、车＼、理厢侧倾度、中性转向点侧向加速度、横摆角速度响应堡时间和谐振频率等。将以上6个试验的单项分值平均髻即得到操纵稳定性综合评价结果。3操纵稳定性