基于虚拟技术的空气悬架客车平顺性仿真分析.pdf

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1、汽车制造技术现代制造工程（ＭｏｄｅｒｎＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）２０１４年第１０期倡基于虚拟技术的空气悬架客车平顺性仿真分析唐学帮，陈元华，孙永刚（桂林航天工业学院，桂林５４１００１）摘要：以国内某空气悬架客车为研究对象，利用多体动力学软件建立其整车多体动力学仿真模型并进行平顺性仿真分析，所得仿真结果与实车道路试验结果基本吻合，证明仿真模型是可靠的。仿真结果对空气悬架客车的开发与改进具有一定的指导意义。关键词：虚拟技术；空气悬架客车；平顺性；仿真分析中图分类号：Ｕ４６１．４文献标志码：Ａ文章编号：１６７１—３１３３（２０１４）１０—００４５—０５Simulati

2、onanalysisofridecomfortofair-suspensionbusbasedonvirtualprototypetechniqueＴａｎｇＸｕｅｂａｎｇ，ＣｈｅｎＹｕａｎｈｕａ，ＳｕｎＹｏｎｇｇａｎｇ（ＧｕｉｌｉｎＣｏｌｌｅｇｅｏｆＡｅｒｏｓｐａｃｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｇｕｉｌｉｎ５４１００１，Ｇｕａｎｇｘｉ，Ｃｈｉｎａ）Abstract：Ａｄｏｍｅｓｔｉｃａｉｒ-ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎｂｕｓｆｏｒｔｈｅｓｔｕｄｙ，ｕｓｅｍｕｌｔｉ-ｂｏｄｙｄｙｎａｍｉｃｓｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｏｆｔｗａｒｅｂｕｉｌｄａｍｅｃｈａｎｉｃａｌｓｉｍｕｌａ-ｔｉｏｎｍｏｄｅｌａｎｄｃａｒ

3、ｒｙｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｃｏｍｆｏｒｔａｂｌｅｃａｐａｂｉｌｉｔｙ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓａｎｄｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｒｅａｌｒｏａｄｔｅｓｔａｒｅｂａｓｉｃａｌｌｙｃｏｎ-ｓｉｓｔｅｎｔ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｉｓｒｅｌｉａｂｌｅ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓａｒｅｖａｌｕａｂｌｅｔｏｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｏｆａｉｒ-ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎｂｕｓ．Keywords：ｖｉｒｔｕａｌｐｒｏｔｏｔｙｐｅｔｅｃｈｎｉｑｕｅ；ａｉｒ-ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎｂｕｓ；ｒｉｄｅｃｏｍｆｏｒｔ；ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉ

4、ｓ学理论中拉格朗日方程的方法来建立系统运动方程。０引言用刚体的质心笛卡尔坐标（x，y，z）和反映刚体的方位空气悬架为刚度可变的非线性悬架，若将其应用欧拉角（ψ，θ，φ）作为广义坐标，每个刚体用六个广义于车辆上，可提高车辆的行驶平顺性。目前国内的高坐标描述，即第i个刚体的广义坐标qi＝Ｔ等级大客车大多使用空气悬架，且多数客车厂家在空［x，y，z，ψ，θ，φ］i，其中i＝１，２，⋯，n，n为刚体的个ＴＴＴＴ气悬架的设计开发阶段还是采用原始的设计手段，即数，则系统广义坐标列阵q＝［q１，q２，⋯，qn］。多刚体［１］直接根据设计图样制作出样车进行试验。由于空气系统运动学方程为：ＴＴ悬架的垂直

5、线刚度值低，使得客车空气悬架的侧倾角ｄ抄E抄EＴＴ·－＋Φqρ＋Ψqμ＝Q（１）刚度值较低，导致样车试验过程中，在车辆转弯时易ｄt抄q抄q·产生较大的车身侧倾角、制动时常出现“点头”、加速式中：q为广义坐标列阵；q为广义速度列阵；Ｔ为矩阵Ｔ时常出现“仰头”的现象，因此，需要对样车进行反复的转置符号；Φq为对应于完全约束的雅可比矩阵的Ｔ修改及试验，这不仅延长了新车的开发周期，而且还转置矩阵；Ψq为对应于非完全约束的雅可比矩阵的增加了开发成本。转置矩阵；E为系统动能；Q为广义力列阵；t为时间变本文在新车的设计开发阶段采用虚拟样机仿真量；ρ为对应于完全约束的拉氏乘子列阵；μ为对应于技术，可以

6、有效缩短新车的开发周期，降低开发成本，非完全约束的拉氏乘子列阵。提高产品的竞争力。完全约束方程为：Φ（q，t）＝０（２）１理论基础非完全约束方程为：·汽车虚拟样机技术通常是采用多刚体系统动力Ψ（q，q，t）＝０（３）倡广西教育厅基金项目（２０１２ＪＧＡ２７４）；桂林航天工业学院科研项目（Ｙ１２Ｚ０３６）；桂林航天工业学院基金项目（ＹＪ１３０８）４５２０１４年第１０期现代制造工程（ＭｏｄｅｒｎＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）２．３后悬架仿真模型的建立２整车多体动力学仿真模型构建后悬架采用非独立悬架结构，主要由推力杆、后２．１建模参数的获取车轴、“Ｃ”型臂、减振器、轮胎和

7、空气弹簧上垫板等部整车多体动力学仿真模型参数一般包括几何参件组成。后悬架仿真模型如图２所示。［２］数、质量参数、力学参数和外界参数。１）几何参数和质量参数的获取。本文空气悬架客车多体动力学模型中的悬架系统、车架及车身系统的几何特性参数，以及各部分的质量、质心和转动惯量等特性参数，均采用三维实体建模软件ＵＧ计算得到。将已有的二维零件图样和装配图样作为依据，使用ＵＧ软件建立悬架、车架及车身的三维模型，然后输入材料密度等参数，计算各部件的质量、转动惯