MSC.ADAMS在整车操纵稳定性分析中的应用
陈伟
奇瑞汽车有限公司汽车工程研究院双刀双掷
MSC.ADAMS在整车操纵稳定性分析中的应用MSC.ADAMS’ Application in Vehicle Handling
Stability Analysis
陈伟
(奇瑞汽车有限公司汽车工程研究院)
摘要：利用MSC.ADAMS/CAR建立了前后悬架、稳定杆、车身、转向、动力等子系统的仿真模型，并组装成整车系统模型，按照国标对整车进行操纵稳定性试验仿真，对分析结果进行评价。 关键词: 汽车；仿真；MSC.ADAMS ；操纵稳定性；多体动力学
Abstract: a vehicle simulation model including front and rear suspension, antiroll bar, body, steering, powertrain subsystem etc is established using MSC.ADAMS/CAR. a vehicle handling stability test simu
lation is carried through according to GB standards，and the estimate on analysis result is made.
Key words: vehicle ；simulation ；MSC.ADAMS ；handling stability ；multi-body kinematics
1 概述
汽车作为重要的工业产品，在交通运输及人民的日常生活中起到了越来越重要的作用。国内、国际市场的竞争日趋激烈，各汽车厂家都希望使自己的产品尽早进入市场，并且在车辆操纵性、乘坐舒适性、安全性等方面最大限度地满足客户的需要。按照传统的产品开发方式，需要进行多轮的样车试制及路面试验，这不仅花费大量的人力、物力，延长设计周期，而且有些试验因其危险性而难以进行。为了降低产品开发风险，在样车制造出之前，利用数字化样机对车辆的动力学性能进行计算机仿真，并优化其参数就显得十分必要了。广大工程师迫切希望一种可以在产品设计阶段能准确预测整车动力学性能，并可对其进行性能优化分析的方法。
数字化虚拟样机技术是缩短车辆研发周期、降低开发成本、提高产品设计和制造质量的重要途径。随着虚拟产品开发、虚拟制造技术的逐渐成熟，计算机仿真技术得到大量应用，近几年，国际先进汽车公司为缩短开发周期、提高开发质量所采用的主要武器是以CAE技术为核心的数字化虚拟样机技术。
MSC.ADAMS(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical system)全称是机械系统自动动力学分析软尼龙扣
app数据采集件，它是目前世界范围内最广泛使用的多体系统仿真分析软件，其建模仿真的精度和可靠性在现在所有的动力学分析软件中也名列前茅，应用它可以方便地建立参数化的实体模型，并采用多刚体系统动力学原理进行仿真计算。
2 仿真模型的建立
针对研发中的某车型，根据汽车各系统的设计参数，在MSC.ADAMS/CAR模块中建立了前后悬架、转向系、车身、轮胎、稳定杆、动力总成、制动系等子系统的仿真模型。
前悬架为双横臂式独立悬架系统，包括副车架、上下横臂、转向节、传动轴、减振器、弹簧、转向拉杆等部件，它们通过弹性衬套及各种约束连接，模型中考虑了限位块、弹簧及减振器的力学特性。
后悬架为多连杆独立悬架系统，包括副车架、拖曳臂、上下连杆、转向节、减振器、弹簧等部件，它们通过弹性衬套及各种约束连接，模型中考虑了限位块、弹簧及减振器的力学特性。
转向系为齿轮齿条式，包含转向盘、转向柱、转向中间轴、转向传动轴、齿轮、齿条、齿条固定外壳等部件。模型中考虑了所有约束以及相应的弹簧、衬套以及转向助力等特性。
前后稳定杆系统分左右两个稳定杆，中间由表示稳定杆系统扭转刚度的扭簧连接，两端以球铰与减振器下端连接，左右稳定杆分别与副车架以弹性衬套连接，端部连杆与稳定杆间以等速万向节连接。
车身系统包含车身质量、风阻系数、迎风面积等参数及各子系统与车身的连接信息。
动力总成系统为四点非对称悬置，在系统中设置了橡胶悬置的力学特性、差速器特性等，动力特性利用发动机MAP 图表示。
制动系统为前后盘式制动器，在系统中设置了前后制动力分配、摩擦系数、摩擦块有效作用面积、制动盘厚度等参数。
轮胎模型由于厂家参数提供不完全，未能建立轮胎MF模型，仅应用MSC.ADAMS软件中相同型号的轮胎进行代替。
将前悬架系统、前稳定杆、转向系、前轮胎装配可建立前悬架转向系统模型；将后悬架、后稳定杆、后轮胎模型装配可建立后悬架系统模型。将所有子系统进行装配可建立一个十分精确的整车模型，可进行车辆的操纵稳定性、乘坐舒适性、制动稳定性及其他各项动态性能的仿真试验。
图1 前悬架系统模型图2 后悬架系统模型
图3 整车模型谢宇风
3 操纵稳定性分析
按照国标GB/T6323对整车进行操纵稳定性试验的仿真分析，并进行评分评价。
3.1 稳态回转试验
稳态回转试验方法是研究汽车响应特性的一种重要试验方法，是车辆系统是否稳定的充分条件。国标GB/T6323.6-94对稳态回转试验方法做出了详细规定，常用的主要有两种试验方法：固定方向盘转角连续加速法和固定转弯半径连续加速法，两种方法都是通过改变车速来改变侧向加速度。本分析采用固定方向盘转角连续加速的方法进行仿真试验。
图1-1车辆运动轨迹图1-2车速
人脸识别门
图1-3侧向加速度图1-4 车身侧倾角对试验数据进行计算处理后，分别得到车辆转弯半径比、前后轴侧偏角差值、车身侧倾角与侧向加速度的关系曲线，并通过曲线获得中性转向点的侧向加速度、不足转向度及车身侧倾度。
3.2 转向回正试验
一般行驶中的车辆，如果转向后转向盘不能自动回正，便会使驾驶员感到驾驶方向不易控制，高速行驶时，甚至会有危险感。因而把转向回正性能作为评定汽车操纵稳定性的一项重要内容，其直观性很容易被人们所接受。国标GB/T6323.4-94对转向回正试验方法做出了详细规定，分低速、高速两种车速来进行试验。
试验中必须测量的变量参数有前进车速、横摆角速度和侧向加速度。对试验数据进行计算处理后，分别得到稳定时间、残留横摆角速度、横摆角速度超调量、横摆角速度自然频率、相对阻尼系数、横摆角速度总方差。
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