ADAMSCAR在汽车平顺性分析的研究
基于ADAMS／Car低端SUV高速行驶的平顺性仿真分析
论 ｝ 析 了行 驶速 度埘 汽 午 顺 性 的影 响，用 Ａ 分 ＤＡＭＳＣ ｒ 立 了某 低 端 Ｓ ／ａ 建 ＵＶ 的多 刚体动 力 学模 型 ， 并 按照 半顺 性 试验 标准 进 行 了仿真 。经试 验证 明仿 真 结果 与实验 结果 吻合 ，验 证 了模 型 的正确 。然 后 ，
仃 ：设计 的最 高车速 低 （ 般在 １ ０ ｍ／， 际行驶 过 包 ，集 成 了专 家汽 车设 计 、开 发方 面 的专 家经 验 。该模 一 ４ Ｋ ｈ实
完 成 了低 端 Ｓ Ｖ 不 同高速 下 的平 顺 性仿 真 ，得 出仿真 结 果与 理 论分 析相 一致 。最 后根 据 分析 结 果对模 Ｕ 型 的优 ，提 出合理 建议 ，为低 端 Ｓ Ｖ 高速 稳 定舒 适性 研 究提 供相 关 参考 。 七 Ｕ
关 键字 ：ＡＤ ＭＳＣ ｒ Ａ ／ ａ ；平顺 性 ；高 速 ；仿真 Ｓ ｍ ｕｌ ｔｏ ｎｄ Ａ ｎａｙｓｓｏ ｗ ｄ Ｓ ｉ ａ ｉｎａ ｌ ｉ ｆａＬｏ Ｅｎ ＵＶ ｄ ｍ ｆ ｒ ｔＨ ｉ ｈ Ｓ ｅ Ｒｉ ｅＣｏ ｏ ｔａ ｇ ｐｅ ｄ
ｑ ａｉｙ ｏ ｒ ｕ ｄ ｖ ｈｉｌｓ ｎｄ ｉ ｔｏ ｕ ｅ ｕ ｌ ｆｇ ｏ ｎ ｅ ｃｅ ，ａ ｎｒ ｄ ｃ ｄ ＡＤＡＭ Ｓ Ｃａ ａ ｅ ｎ ｍｕ ｔ ｂ ｄ ｄ ｎ ｍｉｓ ｔ ｏ ｙ ｔ ｒ ａｅ ａ ｖｒｕ ｌ ｔ ／ ｒ ｂ ｓ ｄ ｏ ｌｉ ｏ ｙ ｙ ａ ｃ ｈｅ ｒ ｏ ｃ ｅ ｔ ｉｔａ ・
ＡＢＳＴＲＡＣＴ ： ｃ ｏ ｄ ｎ ｏ ｅ ｄ Ｓ Ａ ｃ ｒ ｉ ｇｔ ｌｗ ｎ ＵＶ ｏ ｅ ｔｃｍａ ｋｅ ｓ ｌｙｈ ｖ ｎ ｅｐ ｏ ｌｍ ｓｏ ａｌｗ ｅ ａ ｉ ｕ ｐｅ ｄ ｏ ｉ ｄ ｍ ｓｉ ｒ ｔ ｕａｌ ａ ｉ ｇｔ ｒ ｂ ｅ ｆ ｏ ｒ ｎ ｕ ｈ ｍ ｘｍ ｍ ｓ ｅ ａ ｎｓ ｆ ｃ ｅ ｔｏ ｄ ｏ ｆｒ ｔ ｇ ｐ ｅ ｔｐ ｅ ｅ ｔ ｔ ｉ ａ ｅ ｈｅ ｒ ｔｃ ｌｙａ ｌｚ ｄ ｔ ｐ ｃ ｆｓ ｅ ｏ ｒｄ ｎｄｉ ｕ ｉ ｉｎ ｆｒ ｅｃ ｍ ｏ ｔａ ｈ ｓ ｅ ｄ ａ ｒ ｓ ｎ ， ｈ ｓｐ ｐ ｒｔ ｏ ｅｉ ａｌ ｎａｙ ｅ ｈｅｉ ａ ｔｏ ｉ ｈｉ ｍ ｐｅ ｄ ｔ ｉ ｅ
ADAMS CAR不同轮胎模型的整车平顺性分析实例
ADAMS/CAR不同轮胎模型的整车平顺性分析实例在相同条件下，对使用不同轮胎模型的整车模型进行平顺性仿真。
仿真结束后，在后处理模块获得汽车底盘质心处x 、y 、z 三个轴向的加速度曲线。
为了确定路面引起汽车振动所在的频率范围，还需获取相应的加速度功率谱密度。
最后，求加速度加权均方根值，评价振动对人体的影响。
目录第一章、参考资料 (1)第二章、建模说明 (5)一、生成5.2.1前轮胎模型 (5)二、生成5.2.1后轮胎模型 (9)三、生成其他三个轮胎模型 (10)四、生成整车模型 (12)第三章、仿真分析 (16)一、平顺性仿真概述 (16)二、随机路面生成 (16)三、平顺性仿真条件设置 (16)四、仿真过程 (17)第四章、结果分析 (19)一、概述 (19)二、操作说明 (20)三、同等条件下，不同轮胎模型的汽车平顺性比较 (27)四、同等条件下，不同车速的汽车平顺性比较 (34)五、同等条件下，不同路面的汽车平顺性比较 (37)第一章、参考资料在ADAMS虚拟样机仿真软件中按照实际使用情况可将轮胎模型分为操作性分析轮胎模型、耐久性分析即3D接触分析轮胎模型以及摩托车用轮胎模型三大类。
由于本文中主要研究的是轮胎与路面间垂直力所引起的冲击振动情况，故应选用操纵性分析轮胎模型，其使用的是point follower的方式来计算轮胎由于路面不平激励所引起的垂直力。
在操纵性分析轮胎模型组中提供了MF-tyre、Pacejka ’89、Pacejka ’94、PAC2002、Fiala、5.2.1以及UA等轮胎模型，用户可以根据实际需要对模型数据进行修改。
通过修改软件自带的轮胎模型文件来生成轮胎模型能够保证车辆仿真要求的一致性，从而保证仿真结果的可靠性。
第二章、建模说明一、生成5.2.1前轮胎模型为建立轮胎模型，需先将acar共享文件中需要的轮胎数据复制到个人文件夹，本文进行汽车平顺性分析，适用于平顺性分析的轮胎模型有MF-tyre、Pacejka ’89、Pacejka ’94、PAC2002、Fiala、5.2.1以及UA等轮胎模型，本文选取4种类型：521_equation、mdi_fiala01、mdi_pac94、uat。
基于ADAMS的汽车平顺性仿真分析
基于ADAMS的汽车平顺性仿真分析贺翠华，王树凤（山东理工大学交通与车辆工程学院，山东淄博255049）摘要：本文利用动力学仿真软件ADAMS对汽车的平顺性进行了分析。
首先在view中建立了车身与车轮双质量二自由度振动模型，然后用vibration模块对其进行了振动仿真分析。
分别研究了悬架刚度、悬架阻尼系数、非悬挂质量和轮胎刚度对平顺性的影响。
结果表明，在相同的路面输入下，通过合理选择悬架和轮胎参数可以明显改善汽车平顺性。
关键词：平顺性；仿真；性能评价；虚拟样机技术The Research of Vehicle Riding Comfort Based onADAMSHE Cui-hua；WANG Shu-feng（School of Transportation and Vehicle Engineering,Shandong University of Technology,Zibo China255049）Abstract:The riding comfort is one of the most important performances of vehicle.This paper analyses the vehicle riding comfort performance using ADAMS/view.According to the vehicle vibration theory,the vehicle is simplified to a dual mass model with two freedoms.The simulation of the model is carried out using ADAMS/Vibration.The influence of suspension stiffness,damping,body mass and tire stiffness on the comfort has been investigated.The result shows that choosing the appropriate parameters of suspension and tire can improve the vehicle riding comfort performance. Key words:riding comfort performance;simulation;performance assessment1引言随着汽车车速的提高，汽车的乘坐舒适性越来越受到人们的重视，而汽车的乘坐舒适性与汽车的平顺性息息相关。
基于ADAMS对商用车推力杆布置及整车平顺性的仿真分析和探讨
基于ADAMS对商用车推力杆布置及整车平顺性的仿真分析和探讨摘要：本文基于ADAMS仿真软件对商用车推力杆布置及整车平顺性进行了分析和探讨。
首先，对推力杆的结构进行建模和参数设置，然后利用ADAMS软件对不同布置方式的推力杆进行仿真，分析了推力杆对整车平顺性的影响。
通过对仿真结果的分析和比较，得出了较优的推力杆布置方案，提供了对商用车设计的参考依据。
关键词：ADAMS；商用车；推力杆；布置方案；平顺性分析正文：商用车的整车平顺性对乘客的舒适度和车辆的安全性具有重要影响。
推力杆作为商用车的关键部件之一，其布置方式直接影响到整车的平顺性。
因此，对商用车推力杆布置及整车平顺性进行仿真分析和探讨，对于优化商用车设计具有重要意义。
1、推力杆的结构建模和参数设置推力杆主要由杆体、连接杆和球头组成。
杆体为直杆，一端连接发动机，另一端连接传动系统。
连接杆连接杆体和球头。
球头连接车架，在转向时起到缓冲作用。
为了进行仿真分析，需要对推力杆的结构进行建模，并设置参数。
具体参数如下：杆体总长：1500mm；连接杆长度：200mm；球头长度：80mm；球头半径：50mm；连接杆弯曲角度：45°；弯曲半径：100mm。
2、不同布置方式的推力杆仿真分析为了分析不同布置方式的推力杆对整车平顺性的影响，本文分别对前置推力杆、后置推力杆和无推力杆三种布置方式进行了仿真分析。
仿真过程中，将商用车的结构参数和运动参数输入ADAMS软件中，对推力杆的位移、速度和加速度进行监测。
3、仿真结果分析通过对仿真结果的分析和比较，得出了以下结论：（1）前置推力杆的布置方式会使整车具有较好的稳定性和平顺性。
但是，受到推力杆造成的支点约束，使整车的灵活性受到了一定的影响。
（2）后置推力杆的布置方式使整车具有较好的灵活性和转向性能。
但是，在高速行驶和弯道行驶时，整车的稳定性和平顺性会受到一定的影响。
（3）无推力杆的布置方式会让整车的平顺性和操控性都受到一定程度的影响。
基于ADAMS_CarRide汽车平顺性仿真_王永涛
机械设计与制造
2010 年 4 月
Machinery Design ＆ Manufacture
81
文章编号：1001-3997（2010）04-0081-02
基于 ADAMS/Car Ride 汽车平顺性仿真 *
王永涛 李 成 马志垒 （郑州大学 机械工程学院，郑州 450001）
Simulation on vehicle ride comfort based on ADAMS/Car ride
分别是：UA（University of Arizona）模型、Fialia 模型、Smithers 模型、 平度分为 8 级，表 1 规定了个级别路面不平系数 G（q n0）的几何平
DELET 模型，另外还有用户自定义模型，Smithers 模型和 DELET 均值（空间频率范围 0.011～2.83m-1）。
关系，如表 1 所示。
Road class A B C D E F G H
表 1 路面不平度 8 级分类
GB：G（q n）0［10-6m2］ 16 64 256
1024 4096 16384 65536 262144
Sayers 经验模型 6.32 25.27 101.06 404.26 1617 6468.1 25873
157～295 3 D E Newland. General liner Theory of Vehicle Response to Random Road
Roughness，2002 4 檀润华，陈鹰. 路面对汽车激励的时域模型建立及计算机仿真［J］. 中国公
路学报，1998，11（3） 5 张伟. 路面对汽车随机激励三角级数模拟法的研究与应用［D］. 长春：吉林
基于ADAMS_Carride的轿车平顺性仿真分析_姜波_潘毓学
间频率 n 存在如下函数关系：
Gd（ n）
=
Ge
+
Gs （ 2πn） 2
+
Ga （ 2πn） 4
（ 1）
▲图 11 车速 60 km / h 时车型Ⅱ车身的垂向加速度曲线
通过频谱分析得到功率谱密度函数，进而计算出各轴向 加权加速度均方根值 axw 、ayw 、azw 。图 10、11 相应的垂向功率 谱密度曲线如图 12、13 所示。
随着计算机技术的发展，数字化虚拟样机技术得到越来 越多的应用。ADAMS 软件是美国 MDI 公司开发的虚拟样 机分析软件，ADAMS / Car 是 MDI 公司与 Audi、BMW、Ｒenault 和 Volvo 等公司合作开发的整车设计软件包［2］，集成了他们
收稿日期： 2013 － 11 － 22 基金项目： 吉林省教育厅资助项目（ 2011 ～ 446） 、吉林省教育厅“十
本文采用magicformula轮胎模型中的pac200223560r16轮胎模型其特性参数如表轮胎特性参数列表参数数值轮胎自由半径mm344轮胎宽度mm235胎体半径mm190轮胎垂向刚度210000轮胎径向阻尼50最大载荷10125车轮滑移角整车装配模型依次在templatebuilder界面下建立前后悬架轮胎车168机械设计与研究转向系统的模板及建立各子系统连接所需的通讯器转入standardinterface界面下建立相应等式右边由三个部分组成分别由三个相互独立的白噪声所获得10的子系统模型进入adamscarride依次打开各子系统模型选择aridefourposttestrig试验台用通讯器将各子系统连接进行整车装配得到如图车型ii的整车平顺性仿真模型
＜ 9 时，用基本的评价方法—加权加速度均方根值来评价振
Adams Car在整车平顺性研究中的应用
设计研究收稿日期:2008-04-20Ada ms /Car 在整车平顺性研究中的应用张 璐 黄妙华 (武汉理工大学)摘要 悬架的类型选择和参数设定决定了整车的平顺性,文章介绍了A da m s/Car 模块的功能特点,结合现代汽车开发流程要素以及各种类型悬架实例,着重阐述了A da m s/Car 模块在现代汽车整车平顺性设计中的应用。
主题词 平顺性 悬架 汽车1 Ada m s 软件介绍Ada m s/C ar 多体系统动力学分析软件具有丰富的建模功能和强大的动力学解算能力,由此可以建立规模庞大、机构复杂、系统级的仿真模型,以便对汽车进行整车性能的仿真分析。
按照建模-调整参数-仿真计算-数据后处理的思路,Ada m s/C ar 软件开发模块具有更强的专业性。
利用该软件进行悬架性能参数对车辆平顺性影响的研究,建模和仿真都更简单精确。
2 整车平顺性与悬架参数汽车行驶平顺性涉及的对象是!路面∀∀∀汽车∀∀∀人#构成的系统,因此影响汽车行驶平顺性的主要因素是路面不平和汽车的悬架、轮胎、座椅、车身等总成部件的特性,包括刚度、频率、阻尼和惯性参数(质量、转动惯量等)。
系统可以简化成如图1所示的车身振动模型。
汽车前、后悬架与其簧上质量组成的振动系统的固有频率,是影响汽车行驶平顺性的主要参数之一。
因现代汽车的质量分配系数 近似于1,汽车前、后轴上方车身两点的振动不存在联系。
汽车前、后部分的车身固有频率n 1和n 2(亦称偏频)可用下式表示:n 1=c 1/m 1/2 (1)n 2=c 2/m 2/2(2)式中:c 1、c 2为前、后悬架的刚度(N /c m );m 1、m 2为前、后悬架的簧上质量(kg)。
图1 车身振动模型3个整车平顺性评价指标为前后车身加速度、前后轮相对动载Fd /G 和前后悬架动挠度fd 对于q 的幅频特性。
其中动挠度指从满载静平衡位置开始悬架压缩到结构允许的最大变形(通常指缓冲块压缩到其自由高度的1/2或2/3)时,车轮中心相对车回(或车身)的垂直位移。
基于ADAMSCAR二次开发模块研究汽车平顺性
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平顺性仿真试验
整车平顺性脉冲输入仿真试验 汽车在公路上行驶时，有时会遇到很突出的障
碍物， 通常称之为脉冲输入。 脉冲输入行驶试验仿真
［+］ 工况的定义参照 "#9:%+’;< ， 采用三角形和长坡
前桥总成
形的单凸块作为脉冲输入， 记录质心处的速度、 垂直 方向位移和垂直方向加速度。当初始速度为 2% =* > ? 时，质心处的垂直方向位移和加速度曲线如图 + 所
・ 设计 ・ 计算 ・ 研究 ・
基于 %&%’( ) *%+ 二次开发模块研究汽车平顺性 Y
!， 1 于国飞 $，
艾维全 1
孔德文 !
吴光强 $
（$/同济大学； （集团） 总公司汽车工程研究院） !/吉林大学； 1/上海汽车工业
【摘要】 以 %&%’( ) *%+ 二次开发 模 块 为 平 台 ， 建立了国产某小型客车虚拟样机的多体系统动力学仿真模型。 按照国家有关整车平顺性的试验评价方法和标准， 进行了整车平顺性脉冲输入和随机输入行驶仿真试验分析。对比 即仿真结果具有较高的可信度， 说明在车辆设计阶 实车测试结果， 主要评价指标加权振级的最大仿真误差小于 # ! ， 段， 利用此二次开发模块可对其平顺性进行有效的分析和评估。
式建立了整车的动力学仿真模型，该模型包括前后 悬架、 前后轮胎、 制动系统、 转向系统、 动力系统、 车 身系统和前稳定杆系统等总成的模型。图 ! 所示为 整车的虚拟样机仿真模型。为了清晰地表达各个子 系统的相互连接关系，将车身总成模型用一个集中 质量的球体表示， 此方法并不影响仿真分析的结果。 整车仿真过程可通过调用数据文件来实现车辆 的驱动、 加速、 减速、 制动过程， 并调整输入车身的总 质量、 质心位置及质心的转动惯量等参数， 即能够进 行整车的平顺性仿真试验分析。
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ADAMS/CAR在汽车平顺性分析的研究
作者：钟汉文卜继玲宋传江
摘要：基于多体动力学理论，在ADAMS/CAR 中建立某一车型的虚拟样机模型。
在随机路面的输入下，对该车型并进行平顺性分析，探讨了ADAMS/CAR 中建立整车模型并进行平顺性分析的流程。
研究结论为ADAMS/CAR 进一步的整车参数的优化设计打下基础。
关键词：ADAMS/CAR；平顺性分析；随机路谱；整车模型
1 前言
汽车的平顺性主要指保持汽车在行驶过程中产生的振动和冲击环境对乘员舒适性的影响在一定界限之内，不至于使人感到不舒适、疲劳甚至损害健康的性能。
因此，平顺性主要根据乘员主观感觉的舒适性来评价，对于载货汽车还包括保持货物完好的性能，它是现代高速汽车的主要性能之一。
路面不平是汽车振动的基本输入，汽车的平顺性主要指路面不平引起的汽车振动，频率范围约为0.5~25Hz。
路面不平度和车速形成对汽车振动系统的输入，此输入经过由轮胎、悬架、座垫等弹性、阻尼元件和悬架、非悬架质量构成或进一步经座椅传至人体的加速度，此加速度通过人体对振动的反应，即舒适性来评价汽车的平顺性。
2 路面输入与整车建模
2.1 路面构造
ADAMS/CAR Ride 提供一个基于Sayers 数字模型的路面生产工具—路面轮廓发生器，该模型为一种经验模型，综合许多不同类型道路测量参数并给出了左右轮辙路面轮廓参数。
路面轮廓发生器模型认为路面轮廓的空间功率谱密度与空间频率n，存在如下函数关系：
等式右边由三部分组成，分别为三个独立的白噪声所获得，式中：Ge 为白噪声空间功率谱密度幅值，Gs 与时间有关的白噪声速度密度幅值，Ga 为与时间平方相关的白噪声加速度功率谱密度幅值。
在路面谱生成器中，通过设置路面空间功率谱密度幅值、速度功率谱密度幅值和加速度功率谱密度幅值等参数来设置路面谱文件。
本文采用的水泥随机路面，采用水泥路面参数在路面谱生成器中生成所需的随机路面。
2.2 整车建模
该车型采用麦弗逊悬架为前悬架，双叉臂悬架为后悬架。
则依次在ADAMS/CAR 的模版模式下，建立前悬、后悬、底盘、轮胎、转向系统以及车身试验台的模版，然后将模板生成各个子系统，将建好的各子系统按照相应的约束连接在一起，即可构成完整的汽车整车
模型，如图1 所示。
图1 整车模型
3 仿真结果与平顺性评价
3.1 仿真结果
利用ADAMS/CAR 模块的Ride 功能，根据汽车平顺性随机输入行驶试验方法，汽车速度选取为70km/h 进行仿真试验，路面输入通过路面谱生成器生成的水泥随机路面，对整车进行平顺性仿真。
仿真计算结束后，利用ADAMS 后处理功能，得出整车行驶时汽车车身质心处在纵向、横向、垂向的加速度时域曲线，如图2、图3、图4 所示。
图2 速度为70km/h 时纵向加速度曲线图
图3 速度为70km/h 时横向加速度曲线图
图4 速度为70km/h 时垂向加速度曲线图
图5 速度为70km/h 时纵向加速度功率谱密度函数曲线图
图6 速度为70km/h 时横向加速度功率谱密度函数曲线图
图7 速度为70km/h 时垂向加速度功率谱密度函数曲线图
利用ADAMS 后处理的FFT 功能，可以得到各轴向加速度功率谱密度函数，如图5、图6、图7 分别为整车以70km/h 速度在水泥路面行驶时，各轴向的加速度功率谱密度函数曲线图。
由图7 可知，车身质心处垂向加速度功率谱密度在2.1Hz 附近，对应峰值为0.037g。
3.2 平顺性分析
机械振动对人体的影响，取决于振动的频率、强度、作用方向和持续时间，而且每个人的心理与身体素质不同，对振动的敏感程度有很大的差异。
我国修订相应的《汽车平顺性随机输入行驶试验方法》GB/T4970-1996 时，评价汽车平顺性就考虑椅面Xs、Ys、Zs 这三个轴向。
评价振动对人体舒适和健康的影响是采用加权加速度均方根值：
对记录的加速度时间历程a(t)进行频谱分析得到功率密度函数Ga(f)，按下式计算：
式中，aw 是加权加速度均方根值；w(f)是频率加权函数，Ga(f)是功率谱密度函数。
为了使仿真试验分析的结果更加逼近实际情况，需要同时考虑x、y、z 三个轴向的振动，三个轴向的总加权加速度均方根值按下式计算：
考虑按照标准的评价方法，还需要采用加权振级Law，它与加权加权加速度均方根值aw 换算，按下式进行：
a0 为参考加速度均方根值，a0=10-6m/s2。
Law 和aw 与人的主观感觉之间的联系对照如表1 所示。
通过对仿真结果的分析，得到总加权加速度均方根值为0. 915，加权振级为119db。
说明该车的配置参数的平顺性不满足设计要求，需要对参数进行改进。
改变悬架刚度、阻尼、簧载质量、非簧载质量等都能改变平顺性，对于实车来说，一般可以进行修改的参数只有悬架的刚度和阻尼。
悬架刚度越小，对平顺性越有利，因此为改进平顺性，可适当的减小悬架刚度，主要是降低弹簧的刚度。
因此下一步的优化中，应该结合操控稳定性，综合考虑各个因素的影响，适当的减小弹簧刚度，增强平顺性，从而满足设计要求。
4 结论
基于多体动力学理论，在ADAMS/CAR 中建立某一车型的虚拟样机模型。
在随机路面的输入下，对该车型并进行平顺性分析。
探讨了ADAMS/CAR 中建立整车模型的流程，并对平顺性的研究做了尝试。
对汽车采用面向整车系统的数字化虚拟样机技术，通过在计算机上建立详细的数字化三维实体模型进行仿真分析是可行的，为仿真模型的完善和车身结构的设计提供改进基础和评判依据。
参考文献
[1]余生志，汽车理论[M]，北京：机械工业出版社，2006
[2]陈军，MSC.ADAMS 技术与工程分析实例[M]，北京：中国水利水电出版社，2008
[3]喻凡，车辆动力学极其控制，北京：人民交通出版社，2003。