緊急制動(dòng)狀態(tài)下車(chē)輛安全性仿真研究

牟宏武，賈大海，徐 影，牟 凱

(1.公主嶺市出租車(chē)客運(yùn)管理所，吉林 四平 136100；2.公主嶺市運(yùn)輸管理所，吉林 四平 136100；3.吉林大學(xué)交通學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130000)

緊急制動(dòng)狀態(tài)下車(chē)輛安全性仿真研究

牟宏武1，賈大海1，徐 影2，牟 凱3

(1.公主嶺市出租車(chē)客運(yùn)管理所，吉林 四平 136100；2.公主嶺市運(yùn)輸管理所，吉林 四平 136100；3.吉林大學(xué)交通學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130000)

對(duì)比了車(chē)輛在8種不同附著系數(shù)的路面上采取緊急制動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)向輪的定位參數(shù)的變化情況，從懸架性能的角度分析了車(chē)輛運(yùn)行安全性能。

車(chē)輛安全；ADAMS；緊急制動(dòng)；仿真

1 動(dòng)力學(xué)仿真模型的建立

本文研究的麥弗遜式前懸架也稱(chēng)滑柱連桿式懸架，由滑動(dòng)立柱和橫擺臂組成，由于增加了橫擺臂，在一定程度上減少了滑動(dòng)摩擦和磨損，改善了滑動(dòng)立柱的受力狀況，因此也可將其看做是炷式懸架的改進(jìn)型。

構(gòu)件之間的約束包括5個(gè)球副，3個(gè)固定副，2個(gè)旋轉(zhuǎn)副，2個(gè)移動(dòng)副，1個(gè)點(diǎn)面約束副，1個(gè)方向副，1個(gè)驅(qū)動(dòng)約束。模型主要運(yùn)動(dòng)副信息見(jiàn)表1。

表1 模型主要運(yùn)動(dòng)副信息

2 仿真試驗(yàn)及結(jié)果分析

附著系數(shù)是附著力與車(chē)輪法向壓力的比值，是由路面和輪胎決定的，這個(gè)系數(shù)越大，可利用的附著力就越大，車(chē)輛在行駛時(shí)車(chē)輪就越不容易打滑。一般來(lái)說(shuō)，水泥路面的附著系數(shù)為0.7～1.0，潮濕水泥路面的附著系數(shù)為0.4～0.6，冰雪路面的附著系數(shù)為0.1～0.2。本文通過(guò)測(cè)試平臺(tái)對(duì)模型施加±50 mm的路面激勵(lì)來(lái)分析懸架工作過(guò)程中各零部件的振動(dòng)情況及其相對(duì)位置變化，研究了車(chē)輛在附著系數(shù)由0.1～0.8的路面上分別采取緊急制動(dòng)時(shí)懸架的參數(shù)響應(yīng)。

根據(jù)所分析的麥弗遜式前懸架系統(tǒng)，結(jié)合現(xiàn)代最常見(jiàn)的車(chē)型參數(shù)，設(shè)置車(chē)輛及懸架的相關(guān)參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 仿真參數(shù)

本文利用ADAMS/Car模塊中的測(cè)量功能編輯函數(shù)，分析車(chē)輛在附著系數(shù)由0.1～0.8的路面上分別采取緊急制動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)向輪扭矩及主銷(xiāo)縱傾移距隨方向盤(pán)轉(zhuǎn)角的變化情況，仿真輸出曲線見(jiàn)圖1、圖2。

圖1 轉(zhuǎn)向輪扭矩隨方向盤(pán)轉(zhuǎn)角的變化曲線

圖2為車(chē)輛在附著系數(shù)由0.1～0.8變化的路面上采取緊急制動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)向輪扭矩隨方向盤(pán)轉(zhuǎn)角的變化曲線，由圖像可知，保持方向盤(pán)轉(zhuǎn)角不變，對(duì)于任意一個(gè)方向盤(pán)轉(zhuǎn)角，轉(zhuǎn)向輪的扭矩都會(huì)隨著附著系數(shù)的增加而增加；保持附著系數(shù)不變，對(duì)于任意一個(gè)附著系數(shù)，轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)矩都會(huì)在方向盤(pán)轉(zhuǎn)角為100°(包含-100°)時(shí)達(dá)到極大值，而在方向盤(pán)轉(zhuǎn)角為0°時(shí)達(dá)到極小值。

圖2 主銷(xiāo)縱傾移距隨方向盤(pán)轉(zhuǎn)角的變化曲線

圖3為車(chē)輛在附著系數(shù)由0.1～0.8變化的路面上采取緊急制動(dòng)時(shí)主銷(xiāo)縱傾移距隨方向盤(pán)轉(zhuǎn)角的變化情況，由圖像可知，保持方向盤(pán)轉(zhuǎn)角不變，對(duì)于任意一個(gè)方向盤(pán)轉(zhuǎn)角，車(chē)輛的主銷(xiāo)縱傾移距都會(huì)隨著附著系數(shù)的增加而增大，但整體變化都在設(shè)計(jì)允許的范圍內(nèi)；保持附著系數(shù)不變，對(duì)于任意一個(gè)附著系數(shù)，主銷(xiāo)縱傾移距隨方向盤(pán)轉(zhuǎn)角的改變具有相同的變化趨勢(shì)。

3 結(jié) 語(yǔ)

本文從懸架性能的角度研究冰雪路面緊急制動(dòng)時(shí)車(chē)輛的安全性。利用ADAMS軟件適用于機(jī)械系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)和力學(xué)分析的特點(diǎn)，應(yīng)用Car模塊建立仿真模型，對(duì)緊急制動(dòng)狀態(tài)下的車(chē)輛安全性能進(jìn)行仿真研究，對(duì)比了車(chē)輛在8種不同附著系數(shù)的路面上采取緊急制動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)向輪扭矩及主銷(xiāo)縱傾移距隨方向盤(pán)轉(zhuǎn)角的變化曲線，從懸架系統(tǒng)性能仿真的角度證實(shí)了車(chē)輛在冰雪路面上采取緊急制動(dòng)時(shí)很難操縱，為今后車(chē)輛麥弗遜式前懸架結(jié)構(gòu)優(yōu)化和車(chē)輛安全駕駛提供了依據(jù)。

[1] 許洪國(guó). 車(chē)輛事故工程:車(chē)輛運(yùn)用工程專(zhuān)業(yè)用[M]. 人民交通出版社,2009.

[2] 陳家瑞.車(chē)輛構(gòu)造.下冊(cè)[M].人民交通出版社, 2006.

[3] 賈長(zhǎng)治, 殷軍輝, 薛文星. MD ADAMS虛擬樣機(jī)從入門(mén)到精通[M]. 機(jī)械工業(yè)出版社, 2010.

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2017-03-05