编号： QQ-PD-PK-057 操纵稳定性报告 项目名称： QQ 编制： 日期： 校对： 日期： 审核： 日期： 批准： 日期： XX汽车有限公司 2012年2月
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任务来源 ................................................................ 1 分析目的 ................................................................ 1 模型建立 ................................................................ 1
3.1整车模型的简化 .......................................................... 1 3.2各子系统的简化 .......................................................... 1 3.3各部件之间的运动副的施加 ................................................ 9 4 5
前悬架轮跳仿真 ......................................................... 11 操纵稳定性分析 ......................................................... 15
5.1操纵稳定性的目的与意义 ................................................. 15 5.2转向盘角阶跃仿真试验 ................................................... 15 5.3稳态回转的评价 ......................................................... 19 5.4转向盘角脉冲输入试验评价 ............................................... 23 5.5转向轻便性实验： ....................................................... 26 5.6转向回正性 ............................................................. 28 5.7蛇形实验 ............................................................... 30 6
结论 ................................................................... 32
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1.任务来源
根据QQ车型协议书及相关输出要求，需要对QQ车操纵稳定性能进行运动学仿真分析。 2 分析目的
汽车操纵稳定性是汽车的重要性能之一，通过ADAMS软件进行仿真分析，依据国家标准对QQ车的操控性能进行评分，从而对QQ整车的操控性能进行合理的评价，为设计部门提供参考。 3 模型建立 3.1整车模型的简化
汽车是一个极其复杂的多体系统，要将每个零部件纳入到仿真模型中进行计算是不必要的，同时也是对计算资源的一种浪费，仿真技术一直以来只是考虑所关心的部分，对不关心的部分或对整个仿真过程影响很小的部分，一般是忽略，车辆的动力学仿真模型也同样沿用了这种思路。在ADAMS的动力学模型中，对无相对运动关系的两个部件处理为一个部件，ADAMS是一个多刚体动力学分析软件，其将变形对分析结果影响不太重要的部件一律按刚体处理，刚体计算只考虑质量特性与连接关系，刚体的形状对分析无影响。 1. 除轮胎，阻尼元件，弹性元件外，其余部件全部采用刚体，为操纵稳定性及平顺性分
析所建立的动力学分析模型主要是考虑底盘各个系统之间的运动关系，对车身简化为一刚性球体。板簧与横向稳定杆等弹性元件采用柔性体处理。
2. 发动机采用ADAMS自带的发动机模块，动力传动系统考虑的是半轴之后的部分。 3. 底盘与车身或车架连接部分全部采用衬套连接。 3.2各子系统的简化
本次分析在ADAMS/CAR中建立得整车模型主要包括以下几个子系统：前悬架、后悬架、前轮胎、后轮胎、转向系统、动力系统、制动系统、车身。 3.2.1 前悬架系统
QQ的前悬系统是应用广泛的麦弗逊悬架，在ADAMS/CAR中，有自带的麦弗逊悬架模板，所以，在本次分析的前悬架建模过程中，将模板中的硬点数据替换为QQ的前悬硬点，即可得到所需的前悬架。简化后的前悬架系统如图：
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图 1前悬挂系统
前悬架系统主要包括以下部件：
1副车架 ○2下摆臂 ○3转向横拉杆 ○4转向节 ○5前减震器上体 ○
6前减震器下体○7轮轴 ○
前悬架系统的硬点数据：
表1 前悬架硬点数据统计表(左侧)
HARDPOINT LCA_FRONT LCA_OUTER LCA_REAR SPRING_LWR_SEAT STRUT_LWR_MOUNT TIEROD_INNER TIEROD_OUTER TOP_MOUNT WHEEL_CENTER X 219.8 288.5 550.0 308.722 297.0 144.3 173.4 323.0 295.8 Y -290.3 -586.3 -283.0 -515.147 -577.2 -260.5 -610.7 -492.8 -648.0 Z -1.2 -102.3 14.16 285.768 95.4 75.2 -28.7 527.0 -15.7
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图 2前减阻尼曲线
图3 前悬螺簧刚度曲线
根据以上特性数据进行修改，即可完成前悬架模板文件的建立。 3.2.2后悬架系统
图4 后悬挂系统
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后悬架系统主要包括以下部件：
1桥壳 ○2驱动半轴 ○3轮轴 ○4钢板弹簧 ○5减震器上体 ○
6减震器下体○7板簧SHALK○8TRIPOT ○
后悬架系统的硬点数据：
表2 后悬架硬点统计表(左侧)
HARDPOINT AXIS_POINT DAMPER_LOWER DAMPER_UPPER DRIVE_IN DRIVE_OUT KINGPIN LEAF_FRONT LEAF_MIDDLE WHEEL_CENTER LEAF_SHALK_LOWER REAR_SUSPENSION_MIDDLE SHALK_UPPER X 3055.793 2989.607 2925.0 3055.793 3055.793 3055.793 2580.878 3059.821 3055.793 3528.473 3055.793 3522.964 Y -675.0 -401.551 -401.553 -12.0 -600.5 -675 -490.007 -490.007 -655.0 -490.007 0 -490.0 Z 0 -148.603 210.602 -38.316 -38.316 -200.0 -27.6071 -80.8504 -38.316 49.91322 -38.316 113.912 后悬架的板簧采用柔性体模拟，但是如果仅仅用柔性体进行模拟，获取的结果刚度会与实际的板簧刚度曲线相差很大，这里有两个问题：
1. 如果仅仅用一片板簧柔性化处理，刚度基本上为一线性的曲线，但众所周知，板簧的
刚度一般设计为非线性。
2. 如果采用多片柔性体模拟，同时在片与片加上接触进行处理，一方面刚度同样难以保
证，另一方面计算的成本较高，本文采用的方法是刚度补偿。补偿过程如下:
图5 单片板簧柔性化处理刚度计算模型
单片板簧柔性化处理后，建立如上图所示模型，测量其刚度曲线与实际试验测量的刚
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度曲线对比结果如下：
图6 补偿前试验结果与仿真结果的对比
根据两曲线的对比，对单片柔性体板簧进行力的补偿，补偿的大小为对应于每一位移值，试验结果对应的力与单片柔性体板簧仿真结果对应的力的差值，不同的位移补偿不同的值。补偿后，仿真结果与试验结果的比较如下：
图7 补偿后试验结果与仿真结果的对比
通过以上的模拟与验证，可以证明补偿法可以很好的模拟板簧的刚度数据，在整车的后悬挂模型中，依然用单片板簧柔性化处理后在进行补偿处理。修改相关的特性文件及数据即可建立后悬架的模板文件。
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图8 后减阻尼曲线
3.2.3 发动机模型
图9 动力系统模型
QQ发动机采用的是三点支撑，模型通过更改ADAMS/CAR中自带的发动机模型中的硬点得到。
表3 动力系统硬点统计表
HARDPOINT POWER_RERR POWER_SIDE1 POWER_SIDE2 X 1673.858 1047.719 1016.569 Y 22.600 262.369 -312.182 Z 141.759 62.742 -17.750 第 6 页 共 33页
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3.2.4 制动系统模型
制动器模型完全根据自带的数据简化为钳盘式制动器。详情可以参考ADAMS的制动器模型以及帮助文档。
图10 制动系统模型
3.2.5 车身系统
车身系统是底盘其他各系统连接的基本，在自带模型中增加后悬挂需要的几个输出通讯器
1DAMPER_TO_BODY：用来连接后减上体与车身 ○
2MOUNT_TO_BODY：板簧前后吊耳与车身 ○
图11 车身系统模型
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3.2.6 转向系统 转向系统模型如下：
图12 转向系统模型
在改模型中主要包括以下几个部件：
1方向盘○2转向管柱○3转向管柱安装体○4转向传动中间轴○5转向输出轴 ○6齿○条○7棘轮○8齿条安装座
表4 转向系统硬点统计表
HARDPOINT RACK_HOUSING_MOUNT TIEROD_INNER INTERMEDIATE_SHAFT_FRONT INTERMEDIATE_SHAFT_REAR PINION_PIVOT STEERING_WHEEL_CENTER X 144.3 144.3 157.103 353.62 144.31 694.815 Y -240.5 -260.5 -189.544 -279.33 -131.384 -279.33 Z 75.2 75.2 295.822 611.49 75.226 853.829 3.2.7 轮胎系统
ADAMS中提供了四种用于动力学计算的轮胎模型：FIALA模型、UA模型，SMITHERS模型、DELET模型。UA模型与FIALA模型都是属于解析模型，但UA模型相对FIALA模型具有更高的精度，SMITHERS模型与DELET模型属于试验模型，DELET模型是基于著名的魔术公式而构建的模型，通过三角函数的组合公式拟合轮胎数据。相对于解析模型，试验模型具有更高的精度，同时基于魔术公式的DELET模型具有较好的健壮性，本次分析所用的轮胎模型采用DELET轮胎模型。
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