某乘用車平順性調(diào)校及虛擬驗(yàn)證研究

紀(jì)秀業(yè)，侯獻(xiàn)曉，周鼎

某乘用車平順性調(diào)校及虛擬驗(yàn)證研究

紀(jì)秀業(yè)，侯獻(xiàn)曉，周鼎

（東風(fēng)汽車集團(tuán)有限公司技術(shù)中心，湖北 武漢 430058）

基于某乘用車前期平順性目標(biāo)設(shè)定與分解，詳細(xì)地介紹了其平順性調(diào)校的方法和過程，運(yùn)用主觀評價手段對車輛的平順性進(jìn)行了調(diào)校，并對調(diào)校前后的參數(shù)指標(biāo)建立了動力學(xué)虛擬樣機(jī)。利用仿真方法展開定性驗(yàn)證，結(jié)果表明車輛平順性在調(diào)校后滿足前期平順性目標(biāo)，為底盤調(diào)校及懸架設(shè)計(jì)提供了較好的工程參考。

汽車動力學(xué)；平順性；底盤調(diào)校；Adams/car

前言

隨著汽車工業(yè)的發(fā)展和人們對車輛性能要求的不斷提高，汽車設(shè)計(jì)中對行駛平順性的關(guān)注越來越多[1]，而主流的主機(jī)廠在匹配調(diào)校方面大部分依賴主觀評價手段完成，將性能的客觀測試或仿真計(jì)算作為輔助手段[2,8]。

據(jù)相關(guān)參考文獻(xiàn)得知，乘用車的底盤性能調(diào)校方法包括虛擬調(diào)校法和主觀調(diào)校法。其中，虛擬調(diào)校法低本高效，主觀調(diào)校法為以人的感官最終確認(rèn)產(chǎn)品的感知品質(zhì)。國外貝爾恩德?海森英等在文獻(xiàn)[2]中對主觀調(diào)校方法做了詳細(xì)闡述，國內(nèi)對車輛底盤性能的調(diào)校以及驗(yàn)證的文獻(xiàn)較少，本文通過主觀調(diào)校方法展開了某乘用車的平順性調(diào)校，并通過虛擬調(diào)校手段驗(yàn)證了調(diào)校的正確性，對車輛的底盤性能設(shè)計(jì)及優(yōu)化有著可靠的工程意義[2-3]。

1 平順性調(diào)校必要性

某乘用車的前、后懸架分別為麥弗遜獨(dú)立懸架、五連桿整體式懸架。按照企業(yè)評價標(biāo)準(zhǔn)，駕駛員模型分組以及評價結(jié)果加權(quán)計(jì)算后，得到該車輛的平順性能主觀評價結(jié)果，如圖1所示。

參考主觀評價，該車型的平順性對標(biāo)目標(biāo)車輛后，需要展開平順性調(diào)校，針對車輛的初級平順性和次級平順性展開集中調(diào)校，綜合權(quán)衡與操縱穩(wěn)定性的關(guān)系，進(jìn)而達(dá)成性能目標(biāo)。

圖1 某乘用車平順性主觀評價結(jié)果

2 平順性調(diào)校

2.1 平順性調(diào)校詳細(xì)過程

由企業(yè)內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)可知，制定車輛平順性的調(diào)校流程如圖2所示[9]。

圖2 底盤調(diào)校流程圖

參考目標(biāo)車輛主觀評價和客觀測試數(shù)值，設(shè)定該乘用車平順性關(guān)鍵參數(shù)目標(biāo)帶寬如下表1所示。

表1 平順性設(shè)計(jì)目標(biāo)設(shè)定帶寬

據(jù)該乘用車型設(shè)計(jì)狀態(tài)輸入，由系統(tǒng)測試數(shù)據(jù)可得到輪胎垂向剛度、懸架乘適剛度，可計(jì)算出車輛的前、后懸架偏頻，根據(jù)公式（1）：

式中：f為懸架偏頻；K為懸架乘適剛度；為簧上質(zhì)量。

根據(jù)車輛性能定位及車輛參數(shù)設(shè)定，取前、后懸架偏頻f為公式（2）、（3）：

計(jì)算數(shù)值帶寬取值參考公式（2）、（3），根據(jù)多體動力學(xué)工具可推導(dǎo)出該車型適配的前后彈簧等剛度參數(shù)，并根據(jù)適當(dāng)?shù)膬?yōu)化，展開該車型底盤調(diào)校件清單，經(jīng)過多輪次調(diào)試，最終調(diào)校過程值參數(shù)及最終方案如表2、3所示。

表2 某乘用車平順性調(diào)校前懸架調(diào)校件清單明細(xì)

表3 某乘用車平順性調(diào)校后懸架調(diào)校件清單明細(xì)

2.2 虛擬樣機(jī)仿真驗(yàn)證

受主觀評價難以量化的局限性，對某車型進(jìn)行Adams/ car虛擬樣機(jī)建模并完成模型標(biāo)定，展開調(diào)校結(jié)果的定性驗(yàn)證[4-7]。

圖3 某車型整車動力學(xué)模型示意圖

2.2.1車輛平順性仿真分析驗(yàn)證

根據(jù)《GB/T4970-2009 汽車平順性試驗(yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn)，按照脈沖輸入以及隨機(jī)路面輸入試驗(yàn)進(jìn)行整車調(diào)校前后平順性能仿真對比，脈沖路面取基準(zhǔn)車速為40Km/h，隨機(jī)路面輸入取基準(zhǔn)車速為60Km/h對比結(jié)果如下[6,7]。

圖4 脈沖輸入前地板垂向加速度仿真曲線

圖5 脈沖輸入后地板垂向加速度仿真曲線

表4 某車型脈沖路面輸入仿真分析數(shù)據(jù)

圖7 隨機(jī)輸入后地板三向加速度仿真曲線

表5 某車型隨機(jī)路面輸入仿真分析數(shù)據(jù)

仿真分析結(jié)果表明，根據(jù)《GB/T4970-2009 汽車平順性試驗(yàn)方法》中評價標(biāo)準(zhǔn)，該車輛在調(diào)校后，脈沖路面輸入下前后懸架舒適性明顯提高。隨機(jī)路面輸入下RMS數(shù)值表明人的主觀感覺為沒有不舒服。

通過以上仿真計(jì)算可知，釋放的調(diào)校清單滿足調(diào)校需求，最終方案滿足該車型性能目標(biāo)需求。

3 主觀感知驗(yàn)收確認(rèn)

3.1 主觀評價確認(rèn)

某乘用車經(jīng)過多輪次的調(diào)校，最終達(dá)到團(tuán)隊(duì)內(nèi)滿意狀態(tài)。調(diào)試零部件包含螺旋彈簧、限位塊、橫向穩(wěn)定桿、減振器以及襯套。按照某企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范完成各自工況的主觀評價[2]。調(diào)校結(jié)果如圖8所示。

圖8 調(diào)校后車輛平順性主觀評價結(jié)果

由驗(yàn)收結(jié)果可知，該車型調(diào)校方向準(zhǔn)確，其平順性達(dá)到了目標(biāo)車輛的性能感知目標(biāo)，說明了調(diào)校方向的正確性，滿足了車輛平順性能定位目標(biāo)。

4 結(jié)論

（1）本文將主觀調(diào)校方法結(jié)合虛擬調(diào)校方法完成了某乘用車的平順性調(diào)校，詳細(xì)地闡述了對底盤平順性調(diào)校流程，對車輛平順性設(shè)計(jì)提供了實(shí)際的工程參考。

（2）借助ADAMS/Car軟件對主觀調(diào)校方法做出了量化驗(yàn)證，驗(yàn)證了駕駛員主觀感知的正確性。

（3）后續(xù)對該乘用車展開懸架系統(tǒng)K&C測試、整車平順性客觀測試等驗(yàn)證，以便彌補(bǔ)主觀調(diào)校方法的不足。

[1] 余志生.汽車?yán)碚摚ǖ谖灏妫M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2009.

[2] 貝爾恩德?海森英,漢斯?于爾根?布蘭德耳, 布蘭德耳,等.汽車行駛動力學(xué)性能的主觀評價[M].北京:人民交通出版社, 2010.

[3]DaveCrolla,喻凡,克羅拉.車輛動力學(xué)及其控制[M].北京:人民交通出版社,2004.

[4] Xiuye Ji,Yi Zhou.A Dynamic Modeling Scheme of Vehicle Leaf Spring and Its Application[C]// SAE-China Congress & Exhibition.

[5] 陳軍.MSC.ADAMS技術(shù)與工程分析實(shí)例[M].北京:中國水利水電出版社,2008.

[6]殷金祥,岳濤,王軍龍,張攀登.卡車平順性控制技術(shù)研究[J].汽車實(shí)用技術(shù),2020(15):60-62+77.

[7] 徐亮,秦孔建,張誠,鄭英東,石娟.車輛動力學(xué)仿真模型校核與驗(yàn)證關(guān)鍵技術(shù)研究[J].汽車實(shí)用技術(shù),2020,45(16):44-48.

[8] 紀(jì)秀業(yè),丁洋,侯獻(xiàn)曉.基于某MPV的懸架調(diào)校及仿真驗(yàn)證研究[J].汽車實(shí)用技術(shù),2020,45(23):96-98.

[9] 紀(jì)秀業(yè),侯獻(xiàn)曉,馬超,等.某乘用車扭力梁襯套剛度的仿真研究[J].北京汽車,2020(05):34-38.

A Research on Ride Tuning and Virtual Verification of a Passenger Car

Ji Xiuye, Hou Xianxiao, Zhou Ding

（Technical Center, Dongfeng Automobile Group Co, Ltd., Hubei Wuhan 430058）

Based on a passenger car early ride target setting and decomposition, described the method and process of ride tuning, carried out ride tuning by subjective evaluation,the dynamic virtual prototype was built for the parameters before and after tuning. The virtual verification is carried out by means of simulation, the results indicated that the vehicle ride performance have satisfied the target request, and it provides a good engineering reference for chassis adjustment and suspension design.

Vehicle dynamic; Ride; Chassis tuning; Adams/car

10.16638/j.cnki.1671-7988.2021.07.027

U462.1; U461.4

A

1671-7988(2021)07-81-03

U462.1；U461.4

A

1671-7988(2021)07-81-03

紀(jì)秀業(yè)（1986-），男，碩士研究生，高級工程師，就職于東風(fēng)汽車集團(tuán)有限公司技術(shù)中心，從事汽車動力學(xué)與懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究工作。