基于ADAMS的悬置系统整车刚体模态解耦分析方法

目前悬置系统设计中广泛利用的6自由度模型，由于忽略了车身质量、悬架和轮胎的刚度等，因此计算得到的动力总成刚体模态和能量分布与在整车状态下搭建的16自由度模型的计算结果有一定差异，特别是解耦率差异很大。但是搭建6自由度模型所需要的输入参数较少，因此在动力总成悬置系统的设计初期，可以用来进行悬置系统的计算分析。后期到达一定阶段以后，整车的各种设计参数锁定，可以获取整车的重量、转动惯量和簧载质量等数据后，应该进行一次16自由度模型的校核。本文将以一个例子来说明6自由度和16自由度模型计算结果的差异，并探讨造成差异的原因。

1 已知参数

本研究汽车的动力总成由右悬置、左悬置和后悬置组成，后悬置为一防扭拉杆。动力总成、车身及非簧载质量在其质心坐标系下的质量和惯性参数如表1示。动力总成质心、车身质心以及各悬置安装点在汽车坐标系下的坐标如表2示。各悬置静刚度值见表3，橡胶悬置的动静比为1.4。三个悬置的局部坐标系分别与动力总成坐标系平行。各悬架的安装位置、三向刚度如表4示，各车轮刚度均取220 N/mm。

2 ADAMS模型搭建

按照表1到表4中的数据在ADAMS/VIEW 中分别建立动力总成悬置系统6自由度模型和非簧载质量-车身-动力总成16自由度模型，图1为6自由度动力总成悬置系统模型，动力总成与地面之间在三个悬置点分别用BUSHING 连接。图2为16自由度模型，非簧载质量与地面用螺旋弹簧连接，并限制非簧载质量只有垂向自由度，非簧载质量与车身、车身与动力总成之间用BUSHING 连接，并利用利用SPRING模拟四个车辆刚度，相应参数依照1 中数据。

                                                图1 动力总成悬置系统6自由度adams模型

                                                    图2 非簧载质量-车身-动力总成16自由度adams模型

3 六自由度和十六自由度模型刚体模态的计算分析

在2中模型基础上，利用adams/vibration模块分别对六自由度和十六自由度模型进行解耦分析，得到其固有频率和能量分布情况如下表5和表6所示。

4、结果比较

把16自由度和6自由度计算得到的结果放入表7进行分析。

对比表7中两种模型计算的动力总成固有频率，可以看出，传统的6自由度模型计算的动力总成固有频率与16自由度模型计算得到的固有频率在垂直方向上存在1.6 Hz的差异，其它5个方向固有频率的计算结果基本一致。垂直方向固有频率计算结果的差异，主要原因是由于6自由度悬置系统模型将车身视为无限大的刚体。

而对比两种模型计算的解耦率，可以看出，如果六自由度模型时有某个方向的解耦率不高，则在16自由度时该方向就容易出现大的耦合，比如本例子中的YY方向在整车模型下就与Z方向出现很很大的耦合。

因此如果能收集到足够的参数，进行16自由度的模态解耦分析还是很有必要的，为了让更多的人学习如何进行整车的状态下的16自由度模型建模，本人特地录制了视频教程，需要的可以在技术邻网站购买。

课程名称：基于ADAMS整车16自由度模型仿真

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