ADAMSCAR不同輪胎模型的整車平順性實(shí)例

1、閱百家科技過程說(shuō)明ADAMS/CAR不同輪胎模型的整車平順性分析實(shí)例在相同條件下，對(duì)使用不同輪胎模型的整車模型進(jìn)行平順性仿真。仿真結(jié)束后，在后處理模塊獲得汽車底盤質(zhì)心處 x 、 y 、z 三個(gè)軸向的加速度曲線。為了確定路面引起汽車振動(dòng)所在的頻率范圍，還需獲取相應(yīng)的加速度功率譜密度。最后，求加速度加權(quán)均方根值，評(píng)價(jià)振動(dòng)對(duì)人體的影響。目 錄第一章、參考資料1第二章、建模說(shuō)明5一、生成5.2.1前輪胎模型5二、生成5.2.1后輪胎模型9三、生成其他三個(gè)輪胎模型10四、生成整車模型12第三章、仿真分析16一、平順性仿真概述16二、隨機(jī)路面生成16三、平順性仿真條件設(shè)置16四、仿真過程17第四章、結(jié)果分

2、析19一、概述19二、操作說(shuō)明20三、同等條件下，不同輪胎模型的汽車平順性比較27四、同等條件下，不同車速的汽車平順性比較34五、同等條件下，不同路面的汽車平順性比較37第一章、參考資料在ADAMS虛擬樣機(jī)仿真軟件中按照實(shí)際使用情況可將輪胎模型分為操作性分析輪胎模型、耐久性分析即3D接觸分析輪胎模型以及摩托車用輪胎模型三大類。由于本文中主要研究的是輪胎與路面間垂直力所引起的沖擊振動(dòng)情況，故應(yīng)選用操縱性分析輪胎模型，其使用的是point follower的方式來(lái)計(jì)算輪胎由于路面不平激勵(lì)所引起的垂直力。在操縱性分析輪胎模型組中提供了MF-tyre、Pacejka 89、Pacejka 94、PAC

3、2002、Fiala、5.2.1以及UA等輪胎模型，用戶可以根據(jù)實(shí)際需要對(duì)模型數(shù)據(jù)進(jìn)行修改。通過修改軟件自帶的輪胎模型文件來(lái)生成輪胎模型能夠保證車輛仿真要求的一致性，從而保證仿真結(jié)果的可靠性。第二章、建模說(shuō)明一、生成5.2.1前輪胎模型為建立輪胎模型，需先將acar共享文件中需要的輪胎數(shù)據(jù)復(fù)制到個(gè)人文件夾，本文進(jìn)行汽車平順性分析，適用于平順性分析的輪胎模型有MF-tyre、Pacejka 89、Pacejka 94、PAC2002、Fiala、5.2.1以及UA等輪胎模型，本文選取4種類型：521_equation、mdi_fiala01、mdi_pac94、uat。將這4種輪胎數(shù)據(jù)從共享文件

4、夾復(fù)制到個(gè)人文件夾，如圖：?jiǎn)?dòng)Adams/Car，進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)界面。依次點(diǎn)擊下圖新建子系統(tǒng)，在彈出的對(duì)話框中輸入下圖，minor role選擇front，表示建立前輪胎子系統(tǒng)，建立后輪胎時(shí)選擇rear在template name 欄點(diǎn)擊右鍵，選擇共享文件夾中的操縱性輪胎模板，handling_tire.tpl點(diǎn)擊ok，出現(xiàn)輪胎模型，在左側(cè)模型樹中右擊whr_wheel或者whl_wheel，選擇modify，彈出對(duì)話框，對(duì)話框右擊property file，選search>private/tires.tbl，選擇個(gè)人文件夾下復(fù)制好的521_equation.tir，輪胎模型變成下圖 點(diǎn)擊下圖

5、出現(xiàn)當(dāng)前子系統(tǒng)的信息如下查看無(wú)誤后，點(diǎn)擊保存，保存到個(gè)人文件夾二、生成5.2.1后輪胎模型參照生成5.2.1前輪胎模型方法，在新建對(duì)話框中minor role選擇rear其余操作參考前面，最后保存，并查看信息三、生成其他三個(gè)輪胎模型采用上述方法建立其他三個(gè)數(shù)據(jù)的前后輪胎，最終模型如下1 mdi_pac94輪胎模型2 pac2002輪胎模型3 uat輪胎模型四、生成整車模型首先生成輪胎為fiala的整車模型。在標(biāo)準(zhǔn)截面，點(diǎn)擊打開，打開一個(gè)共享文件夾中的整車模型，本文中打開MDI_Demo_Vehicle整車模型在TR_Front_Tires處右擊，選擇Replace項(xiàng)按下圖選擇TR_Front_

6、Tires，在subsystem(s) to add處右擊，選擇個(gè)人文件夾選擇fiala_front_tires.sub點(diǎn)擊OK后自動(dòng)替換為fiala前輪胎，按上述過程將TR_Rear_Tires輪胎替換為fiala_rear_tires.sub替換后的模型樹和模型如下另存為fiala_vehicle至此，輪胎模型為fiala的整車模型建立完成。參照上述過程生成其它輪胎模型的整車模型。第三章、仿真分析一、平順性仿真概述根據(jù)GB /T4970 1996汽車平順性隨機(jī)輸入行駛試驗(yàn)方法，分別在B, C 級(jí)隨機(jī)路面下對(duì)不同輪胎模型的汽車進(jìn)行平順性仿真, B 級(jí)路面車速分別為60, 70, 80, 90

7、, 100 km /h, C 級(jí)路面車速分別為30,40, 50, 60, 70 km /h. 利用ADAMS 后處理功能得到車身各軸向加速度時(shí)間歷程。在整個(gè)過程中，汽車需勻速行駛。二、隨機(jī)路面生成本文根據(jù)Adams軟件系統(tǒng)自帶的二維隨機(jī)路面，對(duì)其進(jìn)行修改，變成適合本仿真的隨機(jī)路面。路面基本參數(shù)如下：三、平順性仿真條件設(shè)置因?yàn)锳DAMS/Car中沒有專門的平順性仿真模塊，所以需編制驅(qū)動(dòng)控制文件（.dcf）控制汽車行駛，完成隨機(jī)路面下汽車平順性仿真試驗(yàn)。這里以汽車行駛速度為60km/h為例，說(shuō)明dcf文件的設(shè)置。（1）仿真試驗(yàn)條件數(shù)據(jù)塊設(shè)置因?yàn)槠囍本€行駛，所以dcf文件中達(dá)到平衡方式采用STR

8、AIGHT，初始速度設(shè)為60km/h（16.667m/s），初始擋位置于 5 擋。其它速度下的 dcf 文件，僅需修改初始速度和初始擋位，初始擋位設(shè)置應(yīng)與初始速度相適應(yīng)。微操縱動(dòng)作時(shí)間設(shè)為 10s，命名為comfort54.dcf保存到個(gè)人文件夾下，具體設(shè)置，如圖所示。（2）平順性仿真過程微操縱數(shù)據(jù)塊平順性微操縱數(shù)據(jù)塊的具體設(shè)置，如圖 4.2 所示。轉(zhuǎn)向動(dòng)作器采用轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角方式，轉(zhuǎn)向和油門都由駕駛器控制；制動(dòng)、擋位和離合均由開環(huán)控制，整個(gè)過程中不采用制動(dòng)，其值設(shè)為 0，擋位始終置于 5 擋，其余車速下微操縱模塊的擋位設(shè)置，均與相應(yīng)速度下采用的初始擋位相同，離合器結(jié)合，其值設(shè)為 0；在駕駛器控制

9、子數(shù)據(jù)塊中，轉(zhuǎn)向控制采用直線控制，速度由二次多項(xiàng)式（VEL_POLYNOMIAL）控制，多項(xiàng)式速度常量 VELOCITY 與試驗(yàn)條件數(shù)據(jù)塊中的初始速度相同，加速度設(shè)為 0，系數(shù)設(shè)為 0，以此保證整個(gè)過程中汽車勻速行駛。四、仿真過程打開整車模型選擇個(gè)人文件夾選擇fiala_vehicle.asy選擇整車分析路面文件選擇個(gè)人文件夾下的2d_stochastic_uneven.rdf，駕駛控制文件選擇個(gè)人文件夾下的comfort54.dcf，點(diǎn)擊ok開始仿真，幾秒后完成仿真。然后按鍵盤功能鍵F8切換到后處理界面，輸出分析結(jié)果。第四章、結(jié)果分析一、概述在相同條件下，對(duì)使用不同輪胎模型的整車模型進(jìn)行平順

10、性仿真。仿真結(jié)束后，在后處理模塊獲得汽車底盤質(zhì)心處 x 、 y 、z 三個(gè)軸向的加速度曲線。為了確定路面引起汽車振動(dòng)所在的頻率范圍，還需獲取相應(yīng)的加速度功率譜密度。最后，求加速度加權(quán)均方根值，評(píng)價(jià)振動(dòng)對(duì)人體的影響。本文分別將不同輪胎模型的平順性底盤質(zhì)心處 x 、 y 、z 三個(gè)軸向的加速度、加速度功率譜密度、加權(quán)加速度均方根值和總體加速度均方根值進(jìn)行對(duì)比，研究不同輪胎模型對(duì)平順性仿真的影響。加權(quán)加速度均方根值與人的主觀評(píng)價(jià)的關(guān)系二、操作說(shuō)明1.生成加速度曲線進(jìn)入到后處理界面，依次選擇下圖中汽車底盤質(zhì)心加速度的豎直方向加速度，點(diǎn)擊Add Curves生成底盤質(zhì)心豎直加速度曲線2.加速度功率譜密度

11、的獲取選中要轉(zhuǎn)換的加速度曲線，使其在后處理界面中顯示，利用其中的 FFT 功能得到相應(yīng)的加速度功率譜密度。具體操作為：點(diǎn)擊 PlotFFT 進(jìn)入 FFT 設(shè)置界面。FFT 對(duì)話框的具體設(shè)置，如圖其中，X 軸為頻率，Y-Axis 選中功率譜密度 PSD；設(shè)置要轉(zhuǎn)換曲線的初始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間，此處轉(zhuǎn)換汽車行駛?cè)繒r(shí)間內(nèi)的加速度；在 Windows Type 中，需選擇過濾器以減少由于初始或結(jié)束條件不恰當(dāng)引起的間斷，因?yàn)?Welch 方法是求功率譜密度較好的方法，所以此處選擇 Welch 方法；Points 為 FFT 變換點(diǎn)的數(shù)量； Number of Segments 為總體時(shí)間劃分的段數(shù)。加速度

12、功率譜密度曲線如下3.加權(quán)加速度均方根值的計(jì)算汽車平順性評(píng)價(jià)方法根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)IS026311：1997(E)的規(guī)定，當(dāng)振動(dòng)波形峰值系數(shù)<9(峰值系數(shù)是加權(quán)加速度時(shí)間歷程aw(t)的峰值與加權(quán)加速度均方根值a的比值)時(shí)，用基本評(píng)價(jià)方法一一加權(quán)加速度均方根值來(lái)評(píng)價(jià)機(jī)械振動(dòng)對(duì)乘坐舒適性以及身體健康的影響。當(dāng)峰值系數(shù)>9時(shí)，用輔助評(píng)價(jià)方法進(jìn)行評(píng)價(jià)。基本評(píng)價(jià)方法用基本的評(píng)價(jià)方法來(lái)評(píng)價(jià)時(shí)，首先計(jì)算各軸向加權(quán)加速度的均方根值。具體有兩種計(jì)算方法。(1)對(duì)記錄的加速度時(shí)間歷程a(t)，通過相應(yīng)頻率加權(quán)函數(shù)W(f)的濾波網(wǎng)絡(luò)得到加權(quán)加速度時(shí)間歷程aw(t)，按式(51)計(jì)算加權(quán)加速度均方根值。式中，T為

13、振動(dòng)分析時(shí)間。頻率加權(quán)函數(shù)W(f)(漸近線)垂直方向按照式(5.2)計(jì)算，水平方向按照(5.3)計(jì)算，式中頻率f的單位為Hz。(2)對(duì)記錄的加速度時(shí)間歷程曲線a(t)進(jìn)行頻域分析得到加速度功率譜密度函數(shù)Ga(f)，按式(5-4)計(jì)算。然后根據(jù)表5.1中加權(quán)加速度均方根值與人的主觀評(píng)價(jià)之間的關(guān)系進(jìn)行評(píng)價(jià)。對(duì)于要求考慮三個(gè)軸向振動(dòng)情況，按照式(5-5)計(jì)算三個(gè)軸向的總加權(quán)加速度均方根值。由于該計(jì)算過程比較復(fù)雜，所以借助數(shù)學(xué)計(jì)算軟件MATLAB進(jìn)行加權(quán)加速度均方根值的計(jì)算。在Adams后處理界面，將上述生成的加速度功率譜密度曲線導(dǎo)出為文本文件點(diǎn)擊ok，保存到工作目錄啟動(dòng)MATLAB，輸入從Adams

14、導(dǎo)出的功率譜密度曲線數(shù)據(jù)fiala_pz在A下面將名稱改為f，B下面名稱改為p，單擊右上角的對(duì)號(hào)。在主界面輸入程序，回車，接著輸入acc_Q并回車，得到fiala輪胎模型z軸向的加權(quán)加速度均方根值az=0.0016。acc_x=f;acc_y=p;ww=zeros;acc_num=0;for i=1:length(acc_x) % 頻率加權(quán)函數(shù)（垂直方向） if acc_x(i)>=0.5 && acc_x(i)<2 ww(i)=0.5; elseif acc_x(i)>=2 && acc_x(i)<4 ww(i)=acc_x(i)/4;

15、 elseif acc_x(i)>=4 && acc_x(i)<12.5 ww(i)=1; elseif acc_x(i)>=12.5 && acc_x(i)<80 ww(i)=12.5/acc_x(i); else ww(i)=0; end acc_num=acc_num+ww(i)2*acc_y(i)*(acc_x(2)-acc_x(1); % 計(jì)算加權(quán)均方根值endacc_Q=(acc_num)0.5; % 加權(quán)加速度均方根值同理，選擇longitudinal和lateral，分別生成汽車底盤質(zhì)心縱向和橫向的加速度曲線，功率譜密度曲

16、線，及加權(quán)加速度均方根值。在求解縱向和橫向加權(quán)加速度均方根值時(shí)，更換計(jì)算程序acc_x=f;acc_y=p;ww=zeros;acc_num=0;for i=1:length(acc_x) % 頻率加權(quán)函數(shù)（水平方向） if acc_x(i)>=0.5 && acc_x(i)<2 ww(i)=1; elseif acc_x(i)>=2 && acc_x(i)<80 ww(i)=2/acc_x(i); else ww(i)=0; end acc_num=acc_num+ww(i)2*acc_y(i)*(acc_x(2)-acc_x(1);

17、% 計(jì)算加權(quán)均方根值endacc_Q=(acc_num)0.5; % 加權(quán)加速度均方根值三、同等條件下，不同輪胎模型的汽車平順性比較fiala_B_60_ax fiala_B_60_ay fiala_B_60_azfiala_B_60_pxfiala_B_60_py fiala_B_60_pz pac94_B_60_ax pac94_B_60_ay pac94_B_60_az pac94_B_60_px pac94_B_60_py pac94_B_60_pz U521_B_60_ax U521_B_60_ay U521_B_60_az U521_B_60_px U521_B_60_py U52

18、1_B_60_pz ua_B_60_ax ua_B_60_ay ua_B_60_az ua_B_60_px ua_B_60_py ua_B_60_pz仿真條件加權(quán)加速度均方根值仿真條件加權(quán)加速度均方根值仿真條件加權(quán)加速度均方根值仿真條件加權(quán)加速度均方根值fiala_px3.41E-05pac94_px2.85E-05U521_px3.33E-05ua_px5.47E-05fiala_py1.43E-04pac94_py2.77E-04U521_py2.76E-04ua_py2.53E-04fiala_pz0.0016pac94_pz9.53E-04U521_pz0.0016ua_pz1.80E

19、-03a(v)0.00161318a(v)0.00102957a(v)0.0016466a(v)0.0018361由上圖和上表，可以得出如下結(jié)論1）同樣車速和路面下，不同輪胎模型的 x 、y、z軸向加速度響應(yīng)曲線趨勢(shì)基本一致，其出現(xiàn)共振峰的頻率也大體相同； 2）不同輪胎模型的x 、y、z軸向加權(quán)加速度均方根值相差不大，整體來(lái)看，pac94 模型較其它模型小。四、同等條件下，不同車速的汽車平順性比較 fiala_B_70_ax fiala_B_70_ay fiala_B_70_az fiala_B_70_px fiala_B_70_py fiala_B_70_pz fiala_B_90_ax f

20、iala_B_90_ay fiala_B_90_az fiala_B_90_px fiala_B_90_py fiala_B_90_pz仿真條件加權(quán)加速度均方根值仿真條件加權(quán)加速度均方根值仿真條件加權(quán)加速度均方根值fiala_B_60_px3.41E-05fiala_B_70_px4.45E-05fiala_B_90_px5.19E-05fiala_B_60_py1.43E-04fiala_B_70_py1.48E-04fiala_B_90_py9.98E-05fiala_B_60_pz0.0016fiala_B_70_pz1.90E-03fiala_B_90_pz1.70E-03a(v)0.

21、00161318a(v)0.00191233a(v)0.00170727由上圖和上表，可以得出如下結(jié)論1）同樣輪胎模型和路面下，不同車速的x、y、z軸向加速度響應(yīng)曲線趨勢(shì)基本一致，其出現(xiàn)共振峰的頻率也大體相同；2）不同輪胎模型的x、y軸向加權(quán)加速度均方根值相差較大，z軸向加權(quán)加速度均方根值相差不大，整體來(lái)看，60km/h車速下，總加權(quán)加速度均方根值最小。五、同等條件下，不同路面的汽車平順性比較 fiala_C_60_ax fiala_C_60_ay fiala_C_60_az fiala_C_60_px fiala_C_60_py fiala_C_60_pz pac94_C_60_ax pac

22、94_C_60_ay pac94_C_60_az pac94_C_60_px pac94_C_60_py pac94_C_60_pz U521_C_60_ax U521_C_60_ay U521_C_60_az U521_C_60_px U521_C_60_py U521_C_60_pz ua_C_60_ax ua_C_60_ay ua_C_60_az ua_C_60_px ua_C_60_py ua_C_60_pzfiala_D_60_ax fiala_D_60_ay fiala_D_60_az fiala_D_60_px fiala_D_60_py fiala_D_60_pz pac94_

23、D_60_ax pac94_D_60_ay pac94_D_60_az pac94_D_60_px pac94_D_60_py pac94_D_60_pz U521_D_60_ax U521_D_60_ay U521_D_60_az U521_D_60_px U521_D_60_py U521_D_60_pz ua_D_60_ax ua_D_60_ay ua_D_60_az ua_D_60_px ua_D_60_py ua_D_60_pz仿真條件加權(quán)加速度均方根值仿真條件加權(quán)加速度均方根值仿真條件加權(quán)加速度均方根值仿真條件加權(quán)加速度均方根值fiala_px3.41E-05pac94_px2.85E-05U521_px3.33E-05ua_px5.47E-05fiala_py1.43E-04pac94_py2.77E-04U521_py2.76E-04ua_py2.53E-04fiala_pz0.0016pac94_pz9.53E-04U521_pz0.0016ua_pz1.8