前輪定位參數(shù)對汽車的操縱穩(wěn)定性影響的研究PPT優(yōu)秀課件

1、 楊*2008.11 一. 理論準(zhǔn)備: 1操縱穩(wěn)定性 2前輪定位參數(shù) 3 ADAMS/ Car 建模 二. 仿真試驗(yàn): 1分析方法 2參數(shù)修改 3仿真內(nèi)容 三. 仿真結(jié)論 汽車的操縱穩(wěn)定性是指在駕駛者不感到過分緊張、疲勞的條件下，汽車能遵循駕駛者通過轉(zhuǎn)向系及轉(zhuǎn)向車輪給定的方向行駛且當(dāng)遭遇外界干擾時，汽車能抵抗而保持穩(wěn)定行駛的能力 . 前輪定位參數(shù)是指為保證汽車的操縱穩(wěn)定性，前輪與主銷間的裝配要有的位置關(guān)系，主要包括主銷后傾角，主銷內(nèi)傾角，車輪外傾角和前輪前束四個參數(shù) 。 主銷后傾角是指主銷軸線與前輪中心的垂線之間形成的夾角。主銷后傾角對汽車操縱穩(wěn)定性的影響主要通過“后傾拖距”使地面?zhèn)认蛄喬?/p>

2、產(chǎn)生一個回正力矩。 圖1.1主銷后傾角 主銷內(nèi)傾角是指主銷軸線與地面垂線之間形成的夾角(如下圖中)。主銷內(nèi)傾角對操縱穩(wěn)定性的影響，主要也是回正力矩，它是在前輪轉(zhuǎn)動時將車身抬高，由于系統(tǒng)位能的提高而產(chǎn)生的前輪回正力矩 圖1.2主銷內(nèi)傾角和前輪外傾角 前輪外傾角指前輪中心線與地面垂直線所成的夾角(如下圖中)。它的作用主要是當(dāng)汽車行駛時，將輪轂壓向內(nèi)軸承，而減輕外端較小的軸承載荷，同時，可以防止因前軸變形和主銷孔與主銷間隙過大引起前輪內(nèi)傾，防止輪胎偏磨損。同時，外傾角也使車輪與拱形路面相適應(yīng)。 前輪前束指汽車轉(zhuǎn)向的前端向內(nèi)收使兩前輪的前端距離小于后端距離。兩車輪前后的距離之差，稱為前束值。其作用是消

3、除由于前輪外傾使車輪滾動時向外分開，引起車輪滾動時邊滾邊拖的現(xiàn)象，引導(dǎo)前輪沿直線行駛。ADAMS/ Car的標(biāo)準(zhǔn)模式 (Standard)下提供了建立整車模型所需的各種模板，包括懸架、輪胎和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)在內(nèi)的整車計(jì)算機(jī)模型,我們只需要合理的選擇所需要的模板就可以在機(jī)器上模擬汽車的運(yùn)動狀態(tài),顯示重要參數(shù)的圖形,并自動生成每次仿真的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)報告。 圖1.3整車模型在本課題中我們通過更改汽車前輪定為參數(shù)，以同樣的試驗(yàn)方法條件來進(jìn)行仿真分析整車的操縱穩(wěn)定性能，并將仿真結(jié)果對比得出我們需要的結(jié)論。我們用這幾個常用的參數(shù)分析汽車的操作穩(wěn)定性：橫擺角速度、側(cè)向加速度、車身側(cè)傾角。 本課題的研究方法是將前輪定位參

4、數(shù)進(jìn)行更改然后進(jìn)行同樣的仿真來分析整車的操縱穩(wěn)定性能，所以需要一種方法來區(qū)別不同大小的參數(shù)。 前輪前束角為例，用full_toe_1來表示原始前束角的系統(tǒng)，用full_toe_2表示比原始值小的前束角的系統(tǒng)，用用full_toe_3表示比原始值大的前束角的系統(tǒng)。其它的定位參數(shù)以此類推即可。 前輪前束和前輪外傾角的修改 ADAMS/Car中的Adjust選項(xiàng)中的Parameter Variable中選中table項(xiàng)可以修改前輪定位參數(shù)中的前輪前束角（toe angle）和前輪外傾角(camber angle). 圖2.1修改前輪前束和前輪外傾角 主銷的后傾和內(nèi)傾角不能夠直接更改，但可以通過更改前

5、懸架的定位位置來改，在ADAMS/Car中的Adjust選項(xiàng)中的Hardpoint選中table項(xiàng)，可以得到下表： 圖2.2修改主銷后傾角和主銷內(nèi)傾角 1穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)試驗(yàn) 2轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角階躍輸入試驗(yàn) 3雙移線試驗(yàn) 穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)性能是操縱穩(wěn)定性分析中使用最多的分析。通過它來評價整車的不足和過多的轉(zhuǎn)向特性。仿真中汽車沿半徑為20m的圓周行駛，緩緩而均勻地加速，使汽車的側(cè)向加速度從 達(dá)到 ，記錄仿真過程中汽車的橫擺角速度、車身側(cè)傾角的變化。22/m s25/m s 圖2.3穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)試驗(yàn) 雙移線仿真是研究汽車超車時瞬態(tài)閉環(huán)響應(yīng)特性的一種重要試驗(yàn)方法。其模擬的是汽車以 的速度沿直線行駛中變線超車然后回到原來的車道

6、的過程。該分析屬于操縱穩(wěn)定性的極限工況，分析車輛在緊急避障時抗側(cè)翻的性能。100/km h 仿真中汽車車速保持最高車速 的 70% ，第2s開始在0.2s內(nèi)將方向盤轉(zhuǎn)角從中間位置（0度）轉(zhuǎn)到30度的位置,記錄仿真過程中汽車車身側(cè)傾角等參數(shù)的變化 .150/km h100/km h 在工具欄的Review的下拉菜單中選擇Postprocessing Window,就可以彈出仿真結(jié)果的輸出窗口 或者直接按F8也可以得到 圖3.1 雙移線仿真的側(cè)向加速度隨時間變化 圖3.2雙移線仿真的橫擺角速度隨時間變化圖3.3穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)仿真試驗(yàn)中的車身側(cè)傾角從圖中可以看出，前輪前束值減小，仿真過程中的車身側(cè)傾角均增

7、大，汽車的操縱穩(wěn)定性變差；前輪前束值變大對操縱穩(wěn)定性的影響很小，但有一定程度的改善作用。圖3.4階躍試驗(yàn)側(cè)向加速度隨時間變化 圖3.5階躍試驗(yàn)橫擺角速度隨時間變化 圖3.6穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)試驗(yàn)橫擺角速度隨時間的變化從上面三張圖中可以看出，前輪外傾角變小后，汽車的側(cè)向加速度，橫擺角速度，車身側(cè)傾角都變大，汽車的操縱穩(wěn)定性變差。增大汽車前輪外傾角可以改善汽車的操縱穩(wěn)定性。 圖3.7階躍試驗(yàn)中橫擺角速度隨時間的變化 圖3.8階躍試驗(yàn)中側(cè)向加速度隨時間的變化圖3.9穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)試驗(yàn)中車身側(cè)傾角隨時間的變化 從圖中可以看出，當(dāng)主銷后傾角增大時，仿真過程中車輛的橫擺角速度和側(cè)向加速度都有明顯的增大趨勢，汽車的操縱穩(wěn)定

8、性也隨之變差。同時，減小汽車的主銷后傾角操作穩(wěn)定性有一定程度的改善。 圖3.10階躍試驗(yàn)中車身側(cè)傾角隨時間的變化圖3.11階躍試驗(yàn)中橫擺角速度隨時間的變化圖3.12回轉(zhuǎn)試驗(yàn)中車身側(cè)傾角隨時間的變化 從圖中可以看出，當(dāng)車輛的主銷內(nèi)傾角變小時，車輛的橫擺角速度、車身側(cè)傾角都有明顯的變大趨勢，車輛的操縱穩(wěn)定性變差。當(dāng)主銷內(nèi)傾角變大時，車輛的操縱穩(wěn)定性有一定的改善。 從以上的分析可以看出，每一個前輪定位參數(shù)的改變都會對操縱穩(wěn)定性產(chǎn)生明顯的影響。 其中前輪前束值減小汽車的操縱穩(wěn)定性降低，降低了汽車在緊急情況下回避障礙時行駛的穩(wěn)定性；和前輪前束相似前輪外傾角變小后，汽車的側(cè)向加速度，橫擺角速度，車身側(cè)傾角都變大，汽車的操縱穩(wěn)定性