基于TruckSim的重型卡车整车动力学建模与仿真分析

不论在重型卡车的概念造型、产品设计阶段还是在定型生产阶段,CAE软件仿真分析与实车试验都一样有着重要的意义,CAE仿真已成为现代汽车整车和总成开发不可或缺的工具,对于亟需提升核心竞争力的中国汽车企业来说,掌握CAE先进技术是跨越式提升科研和开发能力的一条重要途径。因此,将CAE仿真技术应用到大吨位、大马力、高效率重型卡车这类高端产品的研发及评价中,具有十分重要的意义。 围绕“十一五”国家863“重型商用车集成开发先进技术”课题,本文进行了如下工作:分析了TruckSim软件的建模方法、动力学方程的求解算法、VS solver求解器的求解步骤;针对重型卡车的特点,结合国内外参数化重型卡车动力学建模的原理和思路,重点研究了空气动力学、气压制动系统、转向系统、轮胎系统、整体式车桥悬架系统、动力传动系统(总成)的建模原理,并给出动力学方程;以此动力学仿真软件TruckSim和参数化建模思路为基础,结合实际车型具体描述了上述各个子系统以及车体、载荷建模所需要的特性参数和曲线,同时描述了虚拟可视的3D路面模型;参考一汽CA1253系列6×4重型卡车相关数据,建立了整车动力学模型,结合操纵稳定性和ISO标准对重型卡车的整车性能进行了开、闭环仿真分析。仿真结果表明:该重型卡车模型操稳性能中等偏上,其中转向助力特性最为突出,既保证了操纵力比较轻便,又不会因转向力太小而出现操纵无手感的现象,但是模型受到外来因素干扰时的瞬态响应特性较差,且在低频下就会出现共振,谐振峰水平较高,抗干扰能力较弱。搭建的重型卡车整车动力学模型能够较好的模拟标准提出的各个试验工况,可以用动力学模型代替实车进行整体性能预测与分析。 研究为进一步进行底盘匹配与性能优化和整车性能评价,提高整车操纵稳定性和安全性奠定基础。