基于虚拟样机的空气弹簧悬架轿车行驶平顺性研究论文
空气弹簧悬架系统是一种采用空气弹簧代替螺旋弹簧的变刚度悬架系统。空气弹簧的基本刚度特性呈现为中间段较低，两端随着行程的增大而逐渐增加的特点。早期空气弹簧主要应用于载重汽车和客车上，20 世纪以来，随着人们对汽车行驶性能要求的提高，轿车也开始逐渐应用空气悬架系统，以改善汽车的乘坐舒适性。
本文首先结合台架试验得到的空气弹簧刚度特性曲线，在多体动力学软件 ADAMS/Car 中建立空 气 弹 簧 悬 架 整 车 动 力 学 模 型 。 然 后 在ADAMS/Car Ride 中搭建汽车行驶平顺性仿真实验台，并进行随机路面下平顺性仿真试验。最后根据ISO2631 平顺性评价方法，对空气弹簧悬架系统轿车座椅各轴向响应进行时域和频域分析，并与相同激励下的旋弹簧悬架汽车响应量进行对比，验证
空气弹簧对汽车平顺性的提高。
1 整车动力学仿真模型的建立
1.1 空气弹簧悬架子系统建立
空气弹簧的主体是橡胶气囊，还包括底座、上盖板等部件。空气弹簧的基本刚度特性可以根据需要设计成理想的反“s”形式。在正常行车挠度范围内空气弹簧刚度特性接近于线性，当空气弹簧变形量超过正常行车挠度范围时，空气弹簧表现出非线性。
1.2 其他子系统建立
在 ADAMS/Car Template 模块中，建立配有通讯器的转向系统、车身、轮胎、发动机及人-座椅模型，其中人-座椅模型由刚性球，弹性元件及阻尼元件组成。
1.3 整车动力学仿真模型的搭建
在 ADAMS/Car Standard 界面中，将各个文件的子系统与 ADAMS/Car Ride 平顺性实验台_ARIDE_FOUR_POST_TESTRIG 结合，建立空气弹簧悬架整车动力学仿真模型，如图 5 所示。另外，为了将空气弹簧悬架汽车与螺旋弹簧悬架汽车平顺性进行对比分析，采用相同的建模方法搭建螺旋弹簧悬架整车动力学仿真模型。
2 汽车平顺性评价方法
由于人体对不同振动频率、不同输入点以及不同轴向振动的敏感程度不同，因此在对汽车行驶平顺性进行评价时要充分考虑这些因素的影响。根据ISO2631-1:1997(E)标准规定，汽车平顺性的基本评价方法是采用加权加速度均方根值来评价振动对人体舒适和健康的影响，其频率加权函数为。
3 平顺性仿真分析
3.1 随机路面的建立
ADAMS/Car 中提供了基于 Sayers 数字模型的随机路面生成器，利用该随机路面生成器创建 B 级随机不平路面参数文件，空间功率谱密度取 0.1，速度功率谱密度取 12，路面长度取 1 000 m，得到左右车轮路面轮廓曲线。
3.2 模型仿真与分析
根据 GB/T4970-1996 汽车平顺性试验方法，调整整车动力学模型质量、转动惯量与质心位置，分别对车辆空载和满载时，B 级随机路面上以 50km/h速度直线行驶下的汽车行驶平顺性进行模型仿真，得到座椅 X、Y、Z 三个方向的'加速度响应时域和频域曲线，如图 8~19。其中模型 A 表示螺旋弹簧悬架整车动力学模型，模型 B 表示空气弹簧悬架整车动力学模型。
4 结 论
依据动态弯曲疲劳试验的国家标准，通过 NXNASTRAN 软件模拟了轮毂旋转过程中的应力变化情况，直观的找出了旋转过程中轮毂受到应力最大的位置，并以此位置轮毂受到的载荷和约束为基础进行疲劳分析，发现轮毂的最低寿命为 5×105次，轮辐辐板拐角处最容易发生疲劳破坏，所得数据为轮毂结构的改进和优化提供了依据。
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