某輕卡整車操穩(wěn)性能試驗(yàn)與仿真研究

劉文磊，黃勤，鄧斌，余子貴

某輕卡整車操穩(wěn)性能試驗(yàn)與仿真研究

劉文磊，黃勤，鄧斌，余子貴

（江西五十鈴汽車有限公司，江西 南昌 330100）

文章基于理論仿真和試驗(yàn)測試對標(biāo)路徑，對某商用輕卡進(jìn)行了穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)試驗(yàn)和不同加速度下的中心區(qū)試驗(yàn)CAE分析及動態(tài)測試，結(jié)果顯示，CAE結(jié)果與測試對標(biāo)處于合理誤差范圍內(nèi)，該輕卡整車操穩(wěn)性能滿足設(shè)計(jì)目標(biāo)。

輕卡；穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)；操穩(wěn)性能

引言

隨著國家城鄉(xiāng)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及新冠疫情的助推線上購物經(jīng)濟(jì)的攀升，以城配物流輕卡為典型代表的輕卡在2020年銷量取得了大幅增長的好成績[1]。但是輕卡在行駛過程中，會遇到各種復(fù)雜情況，故需要整車具備兩項(xiàng)基本能力，即根據(jù)道路和交通情況的限制，能夠正確遵循駕駛員通過操縱機(jī)構(gòu)所給定方向行駛的能力，同時(shí)要求在行駛過程中，具有抵抗力圖改變其行駛方向的各種外界干擾，并保持穩(wěn)定行駛的能力，亦即整車的操作性與穩(wěn)定性，簡稱操穩(wěn)性，良好的操穩(wěn)性能，不但可以提升輕卡的性能品質(zhì)，同時(shí)也會改善用戶的駕乘安全感受[2-5]。故開展商用輕卡的操縱性和穩(wěn)定性能的仿真與試驗(yàn)研究，具有顯著的商用經(jīng)濟(jì)和社會意義。

本文基于理論仿真和試驗(yàn)測試對標(biāo)路徑，對某商用輕卡進(jìn)行了穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)試驗(yàn)、不同加速度下的中心區(qū)試驗(yàn)CAE分析及動態(tài)測試，結(jié)果顯示，CAE結(jié)果與測試對標(biāo)處于合理誤差范圍內(nèi)，該輕卡整車操穩(wěn)性能滿足設(shè)計(jì)目標(biāo)。

1 整車穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)試驗(yàn)測試分析

1.1 襄陽試驗(yàn)場性能路面概述

襄陽汽車試驗(yàn)場是我國汽車行業(yè)內(nèi)著名的綜合性汽車試驗(yàn)場地，擁有壞路、平路、山路等綜合路面，如圖1所示。

圖1 襄陽試驗(yàn)場道路路面示意圖

本文對某輕卡進(jìn)行了動力學(xué)模型建模，F(xiàn)EA如圖2，該模型主要分為底盤系統(tǒng)總成、動力總成、單排駕駛室總成和欄板總成，其中欄板與車架采用枕木建立柔性連接，駕駛室及動力總成系統(tǒng)與車架之間通過橡膠懸置建立柔性連接，本文輕卡總質(zhì)量為4 495 kg。

圖2 某單排輕卡整車動力學(xué)模型

1.2 穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)試驗(yàn)分析

穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)試驗(yàn)是為了測試輕卡車型，對轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角輸入激勵(lì)達(dá)到穩(wěn)定行駛狀態(tài)時(shí)整車的橫擺響應(yīng)效果。本文對該輕卡進(jìn)行了30 m半徑左轉(zhuǎn)試驗(yàn)及CAE對比分析，結(jié)果如圖3。

圖3 某輕卡30 m半徑左轉(zhuǎn)試驗(yàn)與CAE分析對比結(jié)果

圖4 某輕卡30 m半徑右轉(zhuǎn)試驗(yàn)與CAE分析對比結(jié)果

本文根據(jù)上述試驗(yàn)和分析條件，對該輕卡進(jìn)行了30 m右轉(zhuǎn)試驗(yàn)測試及CAE分析，得到如圖4的結(jié)果，綜合結(jié)果可以推出，該輕卡穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)試驗(yàn)結(jié)果與CAE分析誤差在合理范圍內(nèi)，該細(xì)分性能指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)目標(biāo)。

2 中間位置試驗(yàn)與CAE分析

2.1 車速50km/h中間位置試驗(yàn)與CAE分析

本文首先對某輕卡進(jìn)行了車速50 km/h的中間位置試驗(yàn)與CAE分析，試驗(yàn)中，陀螺儀放置于駕駛室內(nèi)部，CAE模型中增加了轉(zhuǎn)向系統(tǒng)摩擦力，仿真分析中的方向盤轉(zhuǎn)角值與試驗(yàn)值相同，進(jìn)行了車速50 km/h的側(cè)向加速度0.2 g下的輕卡中間位置試驗(yàn)與CAE分析，結(jié)果如圖5。

本文進(jìn)行了車速50 km/h的側(cè)向加速度0.4 g下的中間位置試驗(yàn)與CAE分析，結(jié)果如圖6。

本文綜合上述車速50 km/h下不同側(cè)向加速度0.2 g和0.4 g的中間位置試驗(yàn)與CAE分析結(jié)果，可以推出，加速度越大，操穩(wěn)性能峰值越大，且試驗(yàn)與CAE分析結(jié)果對標(biāo)誤差在3%誤差合理范圍內(nèi)，滿足設(shè)計(jì)目標(biāo)要求。

2.2 車速75km/h中間位置試驗(yàn)與CAE分析

本文同步對某輕卡進(jìn)行了車速75 km/h的中間位置試驗(yàn)與CAE分析，試驗(yàn)邊界條件維持相同，CAE模型中增加了轉(zhuǎn)向系統(tǒng)摩擦力，仿真分析中的方向盤轉(zhuǎn)角值與試驗(yàn)值相同，進(jìn)行了車速75 km/h的側(cè)向加速度0.2 g下的輕卡中間位置試驗(yàn)與CAE分析，結(jié)果如圖7。

本文綜合上述相同側(cè)向加速度0.2 g，不同車速條件下的中間位置試驗(yàn)與CAE分析結(jié)果，可以推出，車速越大，操穩(wěn)性能峰值越大，且試驗(yàn)與CAE分析結(jié)果對標(biāo)誤差在3%誤差合理范圍內(nèi)，滿足設(shè)計(jì)目標(biāo)要求。

3 結(jié)論

本文基于理論仿真和試驗(yàn)測試對標(biāo)路徑，對某商用輕卡進(jìn)行了穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)試驗(yàn)、不同加速度下的中心區(qū)試驗(yàn)CAE分析及動態(tài)測試，結(jié)果顯示：

（1）CAE仿真分析結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果誤差處于合理范圍內(nèi)，滿足設(shè)計(jì)目標(biāo)；

（2）車速越大，操穩(wěn)性能峰值越大，加速度越大，操穩(wěn)性能峰值越大。

[1] 陳煥江.汽車運(yùn)用工程[M].北京:人民交通出版社,2011.

[2] 汪鴻志.某車型的整車操穩(wěn)性能開發(fā)[D]重慶:重慶理工大學(xué),2018.

[3] 余子貴,黃勤.基于有限元法的某商用車散熱器支架疲勞強(qiáng)度優(yōu)化研究[J].汽車實(shí)用技術(shù),2020,45(19):98-100.

[4] 張紅慶,黃幼林,黃勤.基于ADAMS的某商用車動力系統(tǒng)總布置運(yùn)動學(xué)研究[J].南方農(nóng)機(jī),2020,51(19):115-117.

[5] 黃勤,何帆影,宋磊,等.基于有限元方法的某輕卡車架性能研究[J].汽車實(shí)用技術(shù),2020(07):89-91.

Test and Simulation Research on Handling and Stability Performance of a Light Truck

LIU Wenlei, HUANG Qin, DENG Bin, YU Zigui

( Jiangxi-Isuzu Motors Co., Ltd., Jiangxi Nanchang 330010 )

Based on the finite element method and ADAMS software, this paper carries out CAE analysis of a commercial vehicle in steady-state rotation test, steering wheel step input test and serpentine test. The analysis results show that the vehicle's handling and stability performance meets the requirements of dynamic attributes under various working conditions.

Light truck; Steady-state rotation; Handling and stability performance

U461.4

A

1671-7988(2021)20-151-04

U461.4

A

1671-7988(2021)20-151-04

10.16638/j.cnki.1671-7988.2021.020.037

劉文磊，就職于江西五十鈴汽車有限公司。