工程科学与技术：中重型汽车悬架系统优化及稳定性分析

工程科学与技术，国际期刊20（2017）997完整文章中重型汽车悬架系统优化及稳定性Emre Serta，Pınar BoyrazbaAnadolu Isuzu Automotive Industry and Trade，Inc.，土耳其伊斯坦布尔大学b土耳其伊斯坦布尔技术大学阿提奇莱因福奥文章历史记录：2016年11月29日收到2017年3月13日修订2017年3月22日接受在线发布2017年保留字：车辆动力学悬架优化灵敏度分析Midi总线A B S T R A C T本文提出了一种方法，系统的研究静态和动态侧倾行为和改善的稳定性动力学的基础上增加侧倾刚度的悬架。本研究与以往工作的主要区别之一是，它包括参数敏感性分析，以增加使用静态和动态测试从滚转角阈值的安全 裕度 ，并 比较 其内 部的 结 果。 由于 在车 辆实 际 发生 侧翻 之前 无法 继续 进行 物理 倾斜 试 验， 因此 使用Adams/Car在模拟中使用经验证的车辆模型进行了该试验在试验过程中使用了三种不同的前防侧倾杆和两种不同的前钢板弹簧，以进行参数敏感性分析，并检查组件对稳定性性能的影响总之，在这项工作的范围内，与以前的研究不同，涉及物理测试的实验（即，倾斜台、鱼钩和转弯）和数值计算。此外，还对虚拟模型进行了验证，进行了参数敏感性分析，并将虚拟试验结果与物理试验结果进行了对比。由于严格的验证、敏感性分析和验证过程，与以往的研究相比，结果可以更可靠©2017 Karabuk University. Elsevier B.V.的出版服务。这是CCBY-NC-ND许可证（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。1. 介绍当驾驶员必须执行快速机动以避开道路中的意外障碍物时，重型商用车辆可能具有稳定性问题研究表明，大多数严重的翻车事故是由于动力学性能差造成的，其特征在于侧倾刚度和侧倾转向系数未优化更容易发生翻车事故的主要车辆是公共汽车和重型车辆。因此，在这项研究中，midi总线的虚拟模型（例如，重型车辆）用于基于侧倾刚度和侧倾转向系数来评估与乘用车相比，中型客车的重心高度缩略语：RCH，悬架侧倾中心高度; RS，侧倾刚度; Kr，侧倾角度; Kr，悬架侧倾刚度; h，重心高度; J，优化算法的代价函数。*通讯作者：Anadolu Isuzu Automotive Industry and Trade Co.，土耳其伊斯坦布尔大学电子邮件地址：emre. isuzu.com.tr（E.Sert），pboyraz@itu.edu.trwww.example.com Boyraz）。由Karabuk大学负责进行同行审查和簧载质量更高。因此，对midi总线的稳定特性进行设计改进被认为是必要的。在以前的研究中，悬架类型及其子系统（如防侧倾杆、钢板弹簧和减震器）被认为是车辆整体稳定性的关键[2，13，14，19]。研究表明，包含钢板弹簧的机械悬架对车辆的稳定性有积极影响，因为悬架的侧倾刚度高于包含空气波纹管的传统悬架系统[13]。空气悬架被认为对稳定性有负面影响。因此，如果悬架允许发生更多侧倾（低侧倾刚度），则车辆的横摆-侧倾动态模式变弱，并且车辆侧翻的趋势增加。因此，通过增加悬架的侧倾刚度，将改善车辆的稳定性。车辆的稳定性由作用在地平面上的扭矩值决定。为了确定车辆的稳定性特征，与车辆在转弯过程中的行为相关的信息、车辆的主要特征，例如中心轨道宽度和重量参数以及静态稳定系数（SSF）。http://dx.doi.org/10.1016/j.jestch.2017.03.0072215-0986/©2017 Karabuk University.出版社：Elsevier B.V.这是一篇基于CC BY-NC-ND许可证的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。可在ScienceDirect上获得目录列表工程科学与技术国际期刊杂志主页：www.elsevier.com/locate/jestch¼998E. Sert，P. Boyraz/工程科学与技术，国际期刊20（2017）997如前所述，在转弯过程中可能产生的侧向力会产生倾覆扭矩。因此，它往往会迫使身体翻滚。如果已知适当的力和力矩[1，20]，则重心（CoG）处的横向力可以转换为侧倾中心。另一方面，侧倾中心可以被定义为悬架系统的载荷传递特性的函数[2]。悬架通过对车身侧倾的影响，对操纵稳定性起着重要作用。以类似的方式，悬架导致车身的重心相对于车轴向外滚动[3]。因此，包括侧倾刚度在内的悬架特性对稳定性起着重要作用，因为侧倾刚度是影响簧上质量运动的最主要参数。悬架决定簧载质量如何围绕旋转轴移动。侧倾刚度是由围绕侧倾中心测量的悬架刚度确定的扭转刚度。如果悬架系统在一侧上具有非常硬的弹簧和防侧倾杆，则它们在组装它们的一侧上引起较小的运动。在车辆中使用防侧倾杆以提供侧倾刚度，从而在快速转弯期间增强车辆操纵性和稳定性。在之前的研究中，使用防侧倾杆时，可以获得可观的减摇增益[4]。如果防侧倾杆直径改变，则防侧倾杆的刚度也改变。利用这个简单的关系，在本研究中，通过改变直径来增加抗侧倾杆和钢板弹簧的刚度，并通过静、动态试验对结果进行了在每个实验中，根据SAE标准计算抗侧倾杆的刚度。表1midi总线技术规范。车辆参数测量轴距3385（mm）长度7305（mm）宽度2282（mm）高度3350（mm）前履带宽度1914（mm）后履带宽度1650（mm）重心高度1250（mm）HCG 779.43（mm）车辆总重11，500（kg）Fig. 1. 车辆的SSF评分[7]。分析[5]。滚转的可能性1002抗侧倾杆和钢板弹簧的特性已根据设计标准确定，该标准是在基准阶段创建的。如果前防侧倾杆的刚度增加更多，这种情况导致转向不足行为增加，最终导致转向不足特性达到危险极限。因此，在参数灵敏度分析中，前防侧倾杆刚度被限制为三种不同的直径。前钢板弹簧根据前桥的容许承载能力和车辆的行驶高度来选择。因此，在参数灵敏度分析中，前钢板弹簧的刚度被限制为两个不同的刚度值。研究表明，重型车辆的静态稳定性系数（SSF）与事故中实际发生的侧翻之间存在非常密切的联系[18，22]。SSF确定车辆在稳定速度转弯时的侧翻阈值。SSF是重心高度和车辆轨道宽度两者的函数，并且由方程描述。（一）.2019 -06-2900：00：00根据等式（2）中型巴士翻侧的可能性以百分率计算为40.32%。这个数字清楚地表明，midi总线具有很高的翻车概率。其中一个比较有名的静态侧翻测试是倾斜试验。该试验用于测量SSF、车辆侧翻所需的横向加速度水平在这项研究中，倾斜试验被用来比较测量SSF与模拟从亚当斯/汽车。这种方法允许在实际倾斜试验之间进行合理的比较，并进行敏感性分析。还根据SAE重型车辆倾斜试验推荐规程J2180进行了倾斜试验。根据建议，至少进行了三次倾斜试验。倾斜速率设定为不大于0.25°/s，每个轴组的倾斜角度对准不小于±0.1°[8]。当轮胎处于一个SSFTmin2 ·HCGTmin：最小磁道宽度ð1Þ车辆的单轨失去了与道路的接触。虽然SSF与车辆侧翻有美国国家科学院建议，可以采用动态机动试验HCG：悬架侧倾中心与车辆重心之间的垂直距离（mm）。SSF取决于许多簧下质量特性，包括减震器、板簧和空气弹簧。使用表1中用于SSF的参数，对于本工作中检查的特定midi总线，计算结果为1.058。车辆通常由NHTSA根据特定车辆的SSF进行缩放计算SSF是一种非常简洁和有意义的方法，可以指示单车碰撞中的侧翻风险如图1所示，当涉及单个车辆碰撞时，评级最低的车辆（1星）翻车的可能性至少是评级最高的车辆（5星）的四倍[7]。滚转的可能性由公式表示，如等式（1）所示（2）NHTSA[7]。作为补充，而不是取代静态稳定系数[9]。动态测试系列非常重要，它们代表了不同的驾驶操作，并提供了基于真实世界的信息，其中翻车是不可避免的。为了选择有代表性的动态测试，以前的研究和标准进行审查。在标准试验操作中，鱼钩操作是研究中进行的所有抗侧翻操作中最可重复的操作[10]。转弯表示车辆试图过快转弯时的危险情况因此，在这项研究中，参数敏感性分析进行了鱼钩和转弯机动。这代表了最坏的情况，敏感性分析揭示了模型保真度的极限。也有研究用计算机模拟使用数学模型来预测E. Sert，P. Boyraz/Engineering Science and Technology，an International Journal 20（2017）997-1012999图二. 前悬架模型的亚当斯/汽车。见图4。 后悬架模型的亚当斯/汽车。与汽车相关的交通工具[11]。然而，计算机模拟通常在没有模型验证的情况下进行。在这种情况下，不能保证虚拟模型会像实际车辆一样工作。因此，为了提高仿真的逼真度，本文对虚拟模型进行了静态和动态的实际试验验证。实际测试需要花费大量的时间和精力来设置和执行，如果在测试之间需要更改车辆参数，则需要更多的时间。相比之下，如果使用Adams/Car等软件仿真，则改变车辆和悬架特性是简单而有效的。使用软件模拟这种繁琐的测试的一些优点是成本低，驾驶员安全，测试可重复性和连续观察车辆参数。2. Adams/Car的虚拟模型选择Adams/Car软件程序模拟静态和动态测试，因为其具有高水平的计算能力以及详细的动画功能[12]。为了获得虚拟车辆以进行进一步的稳定性分析，使用Adams/Car软件程序对一辆7 m长的中型客车在虚拟车辆建模时，每个子系统被单独考虑。悬架系统采用橡胶衬套、缓冲/回弹止动元件、防侧倾杆、减震器、板簧、空气弹簧以及与轴和簧载质量的连接件进行建模[21]。此外，参数已被定义为非线性函数，如减震器的阻尼特性，弹簧刚度，缓冲/回弹停止阻尼和衬套的平移/扭转刚度。后非线性函数定义，它们被集成到Adams/Car仿真中。模型中还考虑了转向系统的非线性运动学和柔顺性.仿真中最重要的功能之一是轮胎模型。涉及Pacejka魔术公式参数的轮胎参数在仿真中，前悬架连接点包括两个钢板弹簧，减震器和防侧倾杆准确地表示。Adams/Car的标准前悬架模型如图2所示。除了标准模型外，从供应商处获得的钢板弹簧特性被建模为非线性特性。建立了前减振器的模型，其柔度/阻抗特性如图所示。3.第三章。后悬架模型的亚当斯/汽车含有两个空气弹簧，而不是钢板弹簧，减震器，拖臂和Panhard杆显示在图4。Panhard杆位于后轴上，被视为杠杆，中间支撑位于后轴上，可防止后轴从右向左移动。后减振器建模，其柔度/阻抗特性如图所示。 5.转向系统是汽车的重要子系统之一，它对汽车的操纵性能有着重要的影响。它已被建模使用两个齿轮箱。第一个变化是仅在转向的旋转方向上，另一个变化是也改变平移速率的方向集成到Adams/Car模型中的车辆的变速箱转换率取为21：1。转向图三. 前减震器力1000E. Sert，P. Boyraz/工程科学与技术，国际期刊20（2017）997图五. 后减震器力见图6。 车辆和Adams/Car的转向系统模型。见图7。 Adams/Car的虚拟车辆模型如图所示，对实际车辆和虚拟车辆的系统模型进行了比较。 六、其他子系统如发动机、制动器、防侧倾杆、底盘和车身也根据实际几何形状和非线性特性建模由于它们与侧翻动力学不直接相关，因此本文不对其进行详细描述。由此产生的多体系统由关节（平移和旋转运动）、弹簧、阻尼器和橡胶衬套连接。这些部件受到外力和力矩或外部控制运动的作用，可以用微分代数方程（DAE）系统进行数学描述。图中所示的全虚拟车辆模型。 7有487个DoF。虚拟车辆的惯性特性，如重心位置和惯性提供匹配的实际车辆。这样，包含力、扭矩、位移和加速度的可变参数可以被集成到子系统之一---E. Sert，P. Boyraz/Engineering Science and Technology，an International Journal 20（2017）997-10121001见图8。前悬架平行轮行程试验台。3. Adams/Car模型的验证本节将说明为确保模型以预期和可预测的方式响应而执行的各种模拟测试。虚拟模型的验证在分析仿真模型的开发中是必不可少的，因为虚拟模型提供准确的结果。Adams/Car模型的验证方法包括执行静态和动态情况。此外，悬架和转向子系统模型进行验证之前，整体仿真。因此，在这项工作中使用的虚拟模型提供了非常准确的结果。3.1. 验证虚拟模型作为静态Adams/Car中的车轮行程分析可用于将悬架响应与测试数据进行比较。应调整横拉杆、Panhard拉杆和拖臂的硬点位置，以产生类似的结果。此外，车轮行程分析使我们能够了解悬架的特性如何在整个过程中发生变化见图9。后悬架平行轮行程试验台。悬架的垂直运动范围。硬点的位置决定了这些悬架参数的静态值和车轮行程的变化。硬点是Adams/Car中定义和参数化模型中所有关键位置的最基本构建块[13，16]。虚拟模型验证的第一步是为车辆指定减震器。最小和最大车轮行程对于确定合适的减震器尺寸非常重要。在此型号中，制造商给出了已安装部件的长度，前弹簧/减震器为142 mm，后弹簧/减震器为161 mm。Adams/Car中提供了平行轮行程测试，使研究团队能够分析整个垂直运动范围内悬架变化的特征。在车轮平行行驶模拟试验条件下，分析了前后悬架阻尼器/减振器长度。平行车轮行程测试台显示前，后悬架图。8和9。悬架的回弹是行驶高度处的最大向下位移，同样，悬架的颠簸（位置的四阶导数）是最大向上位移。如图10所示，相对于输入位置的轮心位移的上限为70（mm），相对于输入位置的轮心位移的下限为90。水平刻度（x轴）表示回弹和颠簸值的响应。垂直刻度（y轴）表示阻尼器长度的响应。结果表明，当车辆在颠簸条件下作用时，阻尼器长度测量为+72.54 mm，70.15 mm，当车辆在回弹条件下动作时。实车前轴减振器长度限定为142 mm，实测值与预测值吻合较好，验证了模型的有效性，预测结果准确轮心相对于输入位置的位移上限为90（mm），轮心相对于输入位置的位移下限为-88（mm），如图所示。 十一岁结果表明，当车辆在颠簸条件下作用时，阻尼器长度测量为+73.20 mm，87.80 mm，当车辆在回弹条件下作用时。实际车辆的后轴减震器长度限制为161 mm。后悬架模型的精度水平与前悬架模型的精度水平相同结果表明，虚拟模型的车轮行程和阻尼器长度参数与平行车轮行程试验台的试验数据吻合较好。在确定轴载的阶段分别测量了前后轴载通过使用负载垫测量每个车轮来识别车辆重心“x”和“然后，在座椅上方附加每2450 kg的额外载荷，以达到车辆总重。最后，再次测量每个车轮的车辆总重这样，重心的坐标提供了非常精确的结果。执行这些步骤是为了确定实际车辆的轴载荷并验证虚拟车辆模型的轴根据表2所示的整备质量和车辆总重条件，对实际车辆和虚拟车辆的轴载荷进行了比较。从表2中可以看出，对于所有轴载荷，模拟值和测量值之间的差异小于1%;认为模拟模型具有良好的相关性，适用于静态试验。在整车加载条件下进行了参数敏感性分析和各种验证试验如果装载条件是这样的，车辆的侧翻阈值减小。当转弯时，横向载荷传递比增加，作用在CoG上的横向加速度迫使1002E. Sert，P. Boyraz/工程科学与技术，国际期刊20（2017）997见图10。 前悬架的减震器长度。见图11。 后悬架的减震器长度。表2midi总线的轴载荷。轴实际车辆Adams/Car虚拟车辆误差百分比（%）车辆整备质量（kg）前轴379038000.26后桥486049000.82总865087000.57车辆总重（kg）前轴410041300.73后桥700070400.57总11,10011,1700.63车要翻了。因此，装载车辆总重的车辆可被视为最差情况。为了测量与最后阶段的倾斜台角度相对应的重心处的侧倾角，使用实际车辆进行了倾斜台测试。此外，在图1所示的同一区域测量了虚拟模型的滚转角。 12个。在进行倾斜试验时，前钢板弹簧20（kg/mm）作为刚度值，并且前防侧倾杆被选择为1038。实际车辆和虚拟车辆的车身侧倾角比较如表3所示。据观察，实际和虚拟车辆的车身侧倾角非常接近。当第一个轮胎抬离工作台时，实测实车车身侧倾角为31.6°。在测量主体侧倾角时，可倾斜角测量为26.2°。在车辆仅被验证为静态后，模拟结果显示出与侧翻时的实际测试结果有2%的偏差。当车辆作为动力学验证时，仿真结果表明与实际测试结果相比偏差小于1%。见图12。 虚拟模型倾斜试验台。E. Sert，P. Boyraz/Engineering Science and Technology，an International Journal 20（2017）997-10121003表3现有组件下的可验证测试结果可调角实际车体侧倾虚拟车体侧倾（°）角度（°）角度（°）67.36.51821.619.0126.231.628.253.2. 虚拟模型作为动力学的验证通过速度缓冲器的机动进行评估的实际和虚拟的车辆响应的垂直加速度和位移。在该验证方法中，对加速度和位移等总体结果进行了分析，而不是对前束、外倾角、主销倾角等每个参数进行详细检查。柔度设计的目的是将虚拟悬架柔度响应与试验数据相关联。在特定的方向上调整板簧、空气弹簧的刚度和减震器的阻尼，以实现合理的相关性。当实际车辆在速度保险杠上行驶时，在轮毂上测量垂直加速度和位移。接下来，将实际测试结果与先前计算的虚拟测试结果将加速度计和位移传感器放置在实际试验车辆上的相应点，如下所示：轮毂上有四个3D加速计四个3D加速度计安装在轮毂上方底盘的刚性支架上测试车辆COG上的3D加速度计轮毂和底盘刚性支架之间的四个位移传感器。在完成车辆的测试后，制作了两个真实的刚性速度缓冲器模型，如图所示。 13岁在与图1所示相同的条件下，实际车辆和虚拟车辆以20 km/h的车速驶过速度缓冲器3次。 十四岁利用实际试验数据对仿真模型的悬架参数进行了关联。在轮毂上测得的垂直加速度进行了比较，如图所示。 十五岁图十三. 刚性速度缓冲器模型。图14. 虚拟模型通过了减速带。红线代表模拟结果，蓝线代表实际测试结果。据观察，虚拟模型提供了非常准确的结果相比，实际测量的结果。模拟结果显示，在最佳情况下，与实际测试结果的偏差为0.1%，在最差情况下，与实际测试结果的偏差为1.1%。影响车辆侧翻阈值的一些重要参数是横向加速度和侧倾率。因此，虚拟模型的这些参数应该被验证。进行ISO变道机动，以验证横向加速度和滚转率参数。在该机动中，车辆以40 km/h的速度行驶。在车道变换时测量两个参数。对虚拟模型中的衬套、回弹挡块和碰撞挡块参数进行了调整，以实现合理的相关性。如图16所示，对轮毂上测量的滚转率进行了比较。在CoG上测量的横向加速度进行了比较，如图所示。 十七岁红线代表实际测试结果，蓝线代表模拟结果。然而，实际车辆数据没有通过过滤器。结果，白噪声在整个测试数据中增加，特别是在峰值点。据观察，虚拟模型表现得像一个实际的车辆。采用Adams/Car软件程序，采用两种不同的方法进行了多体动力学系统分析，并通过物理试验进行了验证。其中一种方法是基于静态试验仿真，另一种是基于动态试验仿真。静态试验采用倾斜试验，动态试验采用转弯和鱼钩试验。4. 基于静力试验的灵敏度分析方法被应用于有效地调整刚度的抗侧倾杆和钢板弹簧在每个轴，以最大化翻转阈值。研究表明，悬架侧倾刚度和侧倾中心高度是决定车辆侧翻行为的最有效参数，如果对后悬架几何形状进行优化，侧倾角阈值可以降低8.3749%[6]。倾斜试验提供了一个测量水平的横向加速度需要解除内轮离地和推翻车辆。在本分析中，目标之一是使用静态倾斜台测试来增加侧翻阈值。当使用现有部件进行测试时，观察到右后轮胎在倾斜试验期间最初从试验台上抬起，如图所示。 十八岁从图中可以看出， 16、我们可以说后悬架的侧倾刚度高于前悬架，因为后 悬 架 的 侧倾不稳定点 还没有●●●●1004E. Sert，P. Boyraz/工程科学与技术，国际期刊20（2017）997图15. 虚拟和实际公交车上的垂直加速度比较。达到了因此，得出的结论是，前后侧倾刚度应保持平衡，以便使两个车轮同时在同一侧提升[9]。由于前悬架的侧倾刚度与静稳定性系数之间存在线性关系，因此必须增加前悬架的侧倾刚度以提高静稳定性系数。E. Sert，P. Boyraz/Engineering Science and Technology，an International Journal 20（2017）997-10121005图15（续）如前所述，包括钢板弹簧和防侧倾杆在内的悬架参数实际上会影响产生侧翻所需的横向加速度的大小。因此，我们认为，选择前钢板弹簧和前防侧倾杆作为设计参数。选择了38、40、42三种不同直径的前防侧倾杆作为前三组1006E. Sert，P. Boyraz/工程科学与技术，国际期刊20（2017）997图16. 虚拟和实际公交车上的侧倾率比较。这个参数的值。如果前防侧倾杆的刚度进一步增加，这种情况会导致转向不足的增加。以类似的方式，前板簧由前轴的容许承载能力、车辆的行驶高度以及考虑到的行驶舒适性来确定。因此，我们认为，在参数灵敏度分析中，前板簧的刚度被限制为两种不同的刚度，例如20和23（kg/ mm）。5. 的敏感性分析在每次试验中，前钢板弹簧和前防侧倾杆逐一更换，因此，该组合总共给出了六种不同的模拟。此外，验证的Adams/Car虚拟模型被用于参数敏感性分析。前钢板弹簧和前防侧倾杆的选择如下所示作为初始条件。● 前钢板弹簧选择为20（kg/mm）。● 前防侧倾杆的直径选择为38 mm。当车辆侧翻时，获得的车辆侧倾角为33.57°，如表4本试验中使用的前钢板弹簧和前防侧倾杆是目前车辆上现有的零件。因此，将在后续试验中测量的车辆侧倾角与本试验结果进行比较● 前钢板弹簧选择为20（kg/mm）。● 前防侧倾杆的直径选择为40 mm。当车辆侧翻时，获得的车辆侧倾角为32.99°，如表5如果将其与测试结果-第一测试，当车辆侧倾角减小1.72%时，工作台角度增大。● 前钢板弹簧选择为20（kg/mm）。● 前防侧倾杆的直径选择为42 mm。当车辆侧翻时，获得的车辆侧倾角为32.92°，如表6如果将其与测试-第一测试的结果进行比较，则工作台角度增加，而车辆侧倾角减小1.93%。● 前钢板弹簧选用23（kg/mm）● 前防侧倾杆的直径选择为38 mm。当车辆侧翻时，获得的车辆侧倾角为32.70°，如表7如果将其与试验-第一试验的结果进行比较，则工作台角度增加，同时车辆侧倾角减小2.59%。● 前钢板弹簧选择为23（kg/mm）。● 前防侧倾杆的直径选择为38 mm。当车辆侧翻时，获得的车辆侧倾角为32.64°，如表8如果将其与测试-第一测试的结果进行比较，则工作台角度增加，同时车辆侧倾角减小2.77%。● 前钢板弹簧选择为23（kg/mm）。● 前防侧倾杆的直径选择为42 mm。表角度表示翻转阈值。因此，工作台角度的增加意味着一定量的增加车辆侧翻阈值。在另一种意义上，它意味着E. Sert，P. Boyraz/Engineering Science and Technology，an International Journal 20（2017）997-10121007图17. 虚拟和实际总线上的加速度比较。图18. Adams/Car倾斜试验。表4实验结果1.前钢板弹簧前防倾杆台子角度车辆侧倾角20（kg/mm）Ø386.00度18.00度26.20度6.60度18.85度29度翻车时27.73° 33.57°表5实验结果2。前钢板弹簧前防倾杆台子角度车辆侧倾角20（kg/mm）Ø406.00度18.00度26.20度6.50°十九点零一度二十八点二十五度翻转时28.11° 32.99°车辆将在稍后的时间内翻车。在此期间，车辆的侧倾角减小，因为车辆通过调整悬架侧倾刚度而表现得更刚性。当车辆侧翻时，车辆的侧倾角为32.60°，如表9所示。如果将其与测试-第一测试的结果进行比较，则在车辆侧倾角减小2.88%的同时，工作台角度增大。从悬架方面来看，技术途径是通过增加悬架系统在静态和动态响应中的侧倾刚度来提高稳定性。因此，使用静态倾斜台试验，车辆侧翻阈值可以从标称值最大增加2.88%，如表10所示1008E. Sert，P. Boyraz/工程科学与技术，国际期刊20（2017）997表6实验结果3。前钢板弹簧前防倾杆台子角度车辆侧倾角20（kg/mm）Ø426.00度18.00度26.20度6.45度十八点九一度28度翻车时28.54° 32.92°表7实验结果4。前钢板弹簧前防侧倾杆工作台角度车辆侧倾角度23（kg/mm）<$38 6. 00 ° 6.30 °18.00度19.07度26.20度27.46度翻转时28.17° 32.70°图19. 静态测试参数的权重比。表8实验结果5。前钢板弹簧前防侧倾杆工作台角度车辆侧倾角度23（kg/mm）<$40 6. 00 ° 6.28 °18.00度18.90度26.20度27.43度翻车时28.56° 32.64°表9实验结果6。前钢板弹簧前防侧倾杆工作台角度车辆侧倾角度23（kg/mm）<$42 6. 00 ° 6.20 °18.00度18.87度26.20度27.42度翻转时28.61° 32.60°由于静态测试忽略了轮胎和悬架的影响，因此更好的模型应包括簧载质量的可能性，因为SSF评级不考虑车辆的动态行为。如果所有参数都按各自的百分比分组，则可变参数的效率百分比以百分比表示，如图所示。 十九岁结果表明，当前钢板弹簧刚度为23（kg/ mm）、前抗侧倾杆直径为1042时，计算出的最大效率百分比为24%。此外，观察到每个参数的百分比分布是均匀的。因此，无法清楚地看到参数变化的影响。6. 基于动态试验本阶段的目的是研究侧翻阈值作为防侧倾杆和钢板弹簧刚度的函数动态表10静态测试的结果。测试系列代表了一组不同的驾驶操作，并提供了基于翻车是不可避免的真实世界操作的信息其中一些演习，如鱼钩和转弯中使用的这项工作在这里描述。6.1. 转弯操作转弯是一个动态测试系列，模拟一个共同的车辆操纵。在转弯时，重量转移到外侧车轮上.当这种情况发生时，车辆的重心也向外侧移动。当簧上质量由于转弯而开始滚动并且CoG开始移位时，来自道路和外侧车轮与CoG之间的接触点的力矩臂开始缩短。这种影响往往会增加车辆在这个动作中，车辆以每小时40公里的速度直线行驶，然后进入半径为150米的弯道。图20示出了根据灵敏度分析的模拟迭代的作为侧倾角的函数的刚度值。换句话说，倾翻阈值可以随着悬架侧倾刚度的增加而减小。与静态试验中发现的参数影响相比，我们可以看到，动态试验中参数的影响更大，如表11所示。通过增加悬架系统的侧倾刚度，车辆侧翻阈值与标称值相比最大可降低16.163%。此外，观察到仅改变前防侧倾杆的直径不足以降低倾 翻 阈 值 ， 因 为 通 过 该 方 法 倾 翻 阈 值 最 大 可 从 其 标 称 值 降 低1.931%。如前所述，在前悬架中使用更硬的防侧倾杆增加了必要的方向盘角度，如图所示。 21岁前防侧倾杆刚度被限制为三种不同的直径，因为转向不足特性必须不达到预定的边界条件。如果车辆转向不足，前轮的转向角大于后轮。转向不足效应要求驾驶员转动方向盘的量大于空档转向情况下所需的量。前钢板弹簧前防倾杆车辆侧倾角减小率图22示出了转向角与横向转向角的比较。加速度20（kg/mm）381.72%1.93%23（kg/mm）2.59%2.77%2.88%从图22中，比较方向盘角度除以横向加速度的特性的曲线图显示了转向不足梯度（K）。利用扫描转向试验运行虚拟模型，以确定车辆的转向不足梯度。开发的车辆的转向不足梯度不得与当前车辆不同。开发的转向不足梯度E. Sert，P. Boyraz/Engineering Science and Technology，an International Journal 20（2017）997-10121009图20. 转弯机动时的滚转角。表11转弯机动分析的结果。转弯机动分析前钢板弹簧前防倾杆滚动角（°）百分比变化（%）20（kg/mm）Ø380.87–Ø400.870.69%Ø420.85百分之一点九三23（kg/mm）Ø380.79百分之十点一三Ø400.77百分之十三点一六Ø420.75百分之十六点一六与当前溶剂的结果进行比较，如图所示。 23岁当车辆的转向不足特性进行了调查，前钢板弹簧刚度使用23（kg/mm）降低转向不足梯度。如果使用23（kg/mm），则超出规定限值。另一方面，不足转向梯度变化很小，如果前防侧倾杆刚度增加。6.2. 鱼钩法鱼钩测试系列代表了在不制动的情况下以相对较高的速度进行极端转弯。事故涉及类似的驾驶条件，以证明在鱼钩[15]。在此操作中，车辆以40 km/h的速度沿直线行驶，然后方向盘在3 s内倾斜550°图22. 转向角与横向加速度[10]。将方向盘保持在该角度4 s，然后在接下来的2 s内以稳定的速率转回零度。如图所示，在增加前悬架侧倾刚度的情况下，从CoG测量的侧倾角减小。 24岁图24示出了可以通过增加悬架侧倾刚度来增加侧翻阈值。右轮胎和左轮胎的法向力如图所示。 二十五紫线为左前后轮法向力之和。蓝线表示法向力的总和图21. 转弯时方向盘转角。东1010号Sert，P. Boyraz/工程科学与技术，国际期刊20（2017）997图23. 开发的车辆的转向不足梯度。图24. 鱼钩机动时的滚转角。图25. 左右轮胎的法向力。右前轮和后轮。红线代表左右轮力之差。在另一种意义上，左车轮到右车轮的力传递意味着横向载荷传递比。它被测量为20千牛。这种类型的力可以使飞行器围绕其滚动轴旋转0.75°。鱼钩动作分析结果在表12中共享，以进行详细检查。从表12可以看出，通过增加悬架系统的侧倾刚度，车辆侧倾角阈值最大可以从其标称值降低16.718%。如果将鱼钩机动试验结果与转弯试验结果进行比较，可以看出，滚转角变化百分比的比值与转弯试验结果相等。持续观察到仅改变前防侧倾杆的直径不足以降低侧翻阈值。静态测试结果中描述的可变参数的效率百分比以百分比表示，如图所示。 26岁图26表明，如果前钢板弹簧的刚度选择为23（kg/mm），前防侧倾杆的直径选择为42（kg/mm），则最大效率百分比为37%。此外，观察到每个参数的百分比分布不均匀。如果前面表12鱼钩机动分析的结果。鱼钩机动分析前钢板弹簧前防倾杆滚动角（°）百分比变化（%）20（kg/mm）38 0.7540 0.74 1.55%42 0.73 3.26%23（kg/mm）38 0.68 10.14%2019 - 04 - 26 0.66 13.27%42 0.6416.71%E. Sert，P. Boyraz/Engineering Science and Technology，an International Journal 20（2017）997-10121011图26. 动态试验参数的权重比。图29. 前防侧倾杆和钢板弹簧之间的相互作用。图27. 在使用20（kg/mm）钢板弹簧的情况下，三种不同直径的前抗侧倾杆的效果。图28. 在采用23（kg/mm）钢板弹簧的情况下，研究了三种不同直径的前抗侧倾杆的影响。改变抗侧倾杆，保持钢板弹簧刚度不变，倾翻重量比计算为7%。虽然，在钢板弹簧和防侧倾杆都发生变化的情况下，倾翻重量比计算为37%。7. 参数敏感性分析结果利用参数灵敏度分析，我们可以研究不同因素对车辆侧倾角的影响，表13静态和动态灵敏度分析结果。静态和动态灵敏度分析前钢板弹簧前防侧倾杆侧翻阈值的百分比变化（%）静态测试翻转阈值的百分比变化（%）动态测试20（kg/mm）Ø38Ø40––Ø421.9303.26%23（kg/mm）Ø382.590百分之十点一四Ø402.770百分之十三点二七Ø422.88016.71%确定因素之间相互作用的可能性有多少。三种不同直径的前防侧倾杆对侧倾角标准的影响如图2和图3所示。27和28这些因素逐一变化，使前钢板弹簧保持不变。水平标尺（X轴）显示前防侧倾杆直径的水平（mm）。垂直刻度（Y轴）显示滚转角的水平（°）。从这一观察，我们可以得出结论，如果前叶弹簧选择为20或23（kg/mm），并且前防侧倾杆直径在X轴上增加，车辆的侧倾角减小。然而，当直径从100 ° 40切换到100 ° 42时，侧倾角的增加很小。可以看出，从图1A和图1B可以看出，如图27和28所示，前防侧倾杆对车辆的侧倾角具有最大的积极影响。这里的交互作用效应表示因子对相关度量的组合效应。当成对考虑每个因素之间的关系时，可能会出现相互作用。因此，可能发生的相互作用是双因素实验，可以使用方差分析（ANOVA）进行分析。前片簧和前防侧倾杆之间的相互作用示出了前防侧倾杆对前片簧的冲击，如图29所示。图中的图例显示了前钢板弹簧刚度的水平，单位为（kg/mm）。水平刻度（X轴）显示前防侧倾杆直径的水平（mm）。垂直刻度（Y轴）显示滚转角的水平（°）。斜率差异很大的黑线、红线和绿线表示这两个因素之间的相互作用从图29中的结果可以看出，车辆的侧倾角减小，前防侧倾杆的直径和板簧的刚度另一方面，如果前板簧被选择为具有23（kg/mm）的刚度值，并且前防侧倾杆被选择为直径为1.42，则车辆的侧倾角被获得为32.60°以匹配模拟6中产生的结果。1012E. Sert，P. Boyraz/工程科学与技术，国际期刊20（2017）997将静态测试结果与动态测试结果进行比较，如表13所示。如果想要显著提高车辆稳定性，仅改变防侧倾杆刚度可能不够有效。可能需要考虑其他因素，例如板簧刚度。静态测试结果不足以观察参数的影响，因为阈值最大可使车辆侧翻从其标称值减少2.88%。8. 结论本文讨论了midi总线仿真的好处，稳定性调整在产品开发和证明，它可以大大告知设计师。虚拟仿真可以指导设计人员获得车辆的最佳悬架参数。使用表1中的参数，溶剂的SSF计算为1.058。计算出中型客车侧翻的可能性为40.32%。结果表明，中型客车发生侧翻的可能性很大。为了降低车辆的倾翻倾向，利用车辆参数对软悬架（前悬架）进行了优化，以降低倾翻风险。并通过静、动态试验研究了改进参数的效果。分析表明，通过调整悬架参数，可以使侧翻阈值最大化，提高车辆的稳定性，采用三种不同的前横倾稳定杆直径和两种不同的前叶片刚度，春天如图23所示，前片簧刚度为23（kg/mm），可降低转向不足梯度。如果使用23（kg/mm），则将超出预定边界条件。另一方面，如果前轮防侧倾，杆刚度增加。在分析中发现的最佳弹簧刚度的使用是不合适的，因为它不是一个标准值。因此，翻车阈值只能增加3.26%。除了本工作中提出的结果外，还可以得出以下结论：当使用Adams/car软件验证虚拟车辆动力学模型时，与实际测量结果相比，虚拟模型可以提供非常准确的结果。通过对车辆动力学模型的验证，可以更准确地提高车辆静稳定性系数。由于受静态试验（如倾斜试验）的限制，车辆SSF对增稳不够敏感。然而，动态试验，如鱼钩和转弯机动是适合的稳定性增强。通过调整软悬架和增加抗侧倾杆和钢板弹簧的刚度可以提高车辆的侧翻阈值致谢在此，作者感谢五十铃汽车工贸研发中心对本论文的支持引用[1] W.F.道格拉斯·米利肯 李文忠，汽车动力学，北京，1999。[2] J.C.狄克逊，轮胎，悬架和处理剑桥，大学出版社，1999年。[3] Wm.C.米切尔，基于力的滚动中心和改进的运动滚动中心，2006年。[4] S.R. Ribeiro，M.E. Silveira，有限元法在研究影响防侧倾杆和车身侧倾刚度的变量中的应用，SAE 2013-36-0643，2013。[5] 弹簧设计手册，SAE弹簧委员会，1996年。[6] E. 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