一种基于ADAMS的半挂车车轴制动异响仿真方法与流程

【】本发明涉及车辆多体动力学分析，特别是一种基于adams的半挂车车轴制动异响仿真方法。

背景技术

0、
背景技术：

1、制动噪声是困扰汽车行业许多年的问题，许多研究者通过实验，仿真等方法对制动噪声进行了研究，试图了解和预测制动噪声的发生，但限于制动噪声产生机理的复杂性，至今未能提出一套完整的方案解决制动噪声。其中制动鼓与制动蹄之间的粘滑运动是认可度比较高的一个噪声产生机理，车辆缓慢停车过程中往往伴随着粘滑现象，当粘滑频率与系统固有频率相等或接近时容易引发系统共振，从而产生异响。

2、而半挂车制动系统、悬架系统以及车身是一个运动关系复杂的多柔体系统，制动过程中整个结构会产生复杂的空间运动，随着虚拟样机技术的进步，计算机已经能够很好地模拟大部分多体运动，从而计算模拟结构在任意时刻的振动加速度、速度、位移。以往研究者使用有限元方法模拟制动系统的制动过程，但是因为有限元方法需要计算每个节点的加速度、速度、位移等场变量，其强调的是计算单个结构的响应，因此有限元方法计算量大，不能很好的仿真模拟制动异响时制动系统、悬架系统以及支撑架的振动水平，实验者也不能准确的知道振动如何在制动系统、悬架系统以及支撑架的传递。

3、因此现有技术不能满足我们的需要。

技术实现思路

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技术实现要素：

1、为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种能复现异响时的振动的基于adams的半挂车车轴制动异响仿真方法。

2、一种基于adams的半挂车车轴制动异响仿真方法，包括以下步骤：

3、步骤1，建立半挂车三维模型；

4、步骤2，建立车辆多体动力学模型：将步骤1中建立的三维模型导入adams中，以此建立半挂车的车辆多体动力学模型；

5、步骤3，建立柔性体模型：利用有限元分析软件生成部分部件的模态中性文件并导入adams中，以此得到部分部件的柔性体模型；

6、步骤4，建立轮胎模型和路面模型：通过调用adams数据库中的轮胎属性文件与路面属性文件建立轮胎模型和路面模型；

7、步骤5，添加运动与约束关系：在半挂车三维模型的各个部件之间添加运动与约束关系；

8、步骤6，仿真运动：向车辆多体动力学模型施加初速度与制动力进行仿真；

9、步骤7，结果提取：提取部件的振动加速度时域曲线；

10、步骤8，结果处理：对步骤7中获取到的振动加速度时域曲线作傅里叶变换，得到各部件的频域响应；

11、步骤9，调整车速和制动鼓2与制动蹄1之间的摩擦系数，重复步骤6至8，当步骤8中获取的制动鼓2与制动蹄1之间的粘滑振动基频与系统部件固有频率相等或接近时，停止仿真，否则继续重复执行步骤6至8。

12、作为优选实施方式，进一步限定为：在步骤1中，半挂车包括制动系统、车轴、悬架系统、支撑架；所述制动系统包括制动蹄1、套设在所述制动蹄1外周上的制动鼓2、用于驱动所述制动蹄1与所述制动鼓2接触的凸轮轴3、用于驱动所述凸轮轴3的滚子销4以及套筒；所述车轴包括轴体6以及与所述轴体6固定连接的制动蹄支座7、凸轮轴支座8；所述悬架系统包括钢板弹簧9以及与所述钢板弹簧9连接的纵臂5。

13、作为优选实施方式，进一步限定为：步骤2中在建立基于adams的车辆多体动力学模型时，所述制动蹄1、制动鼓2、车轴和钢板弹簧9采用柔性体模型。

14、作为优选实施方式，进一步限定为：步骤3中建立柔性体模型包括以下过程：

15、s31，有限元分析：将所述制动蹄1、制动鼓2、车轴、钢板弹簧9导入至有限元分析软件中生成模态中性文件；

16、s32，设置外部受力节点：分别在所述制动蹄1、制动鼓2、车轴、钢板弹簧9上设置至少一个外部受力节点；

17、s33，建立柔性体模型：将模态中性文件导入到adams软件平台，外部受力节点作为adams中力和约束的施加点，以此建立柔性体模型。

18、作为优选实施方式，进一步限定为：步骤4中添加运动与约束关系包括：转动副、固定副、弹簧和接触。

19、作为优选实施方式，进一步限定为：所述制动鼓2与制动蹄1之间的运动与约束关系为接触，接触刚度按以下公式计算：

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21、

22、

23、其中，r1、r2为两个接触几何球体的半径；

24、r为等效接触半径；

25、e1、e2为两个接触几何的弹性模量；

26、e为合成弹性模量；

27、v1、v2为两个接触几何材料的泊松比；

28、k为接触刚度。

29、作为优选实施方式，进一步限定为：所述凸轮轴3与套筒之间的运动与约束关系为接触，且采用无摩擦接触。

30、作为优选实施方式，进一步限定为：所述钢板弹簧9与车轴之间的运动与约束关系为固定副，在adams之中所述钢板弹簧9与车轴之间通过球体10连接，所述球体10质量设为0，所述钢板弹簧9与球体10之间的连接点为车轴的外部受力节点，所述车轴与球体10之间的连接点为钢板弹簧9的外部受力节点。

31、作为优选实施方式，进一步限定为：步骤5和步骤8中制动力与车速数据为将实际工况下采集到数据。

32、作为优选实施方式，进一步限定为：步骤4中车辆轮胎模型的转动惯量计算方式为：

33、根据能量守恒：

34、

35、m——半挂车+牵引车总质量

36、r——车轮半径

37、n——轮胎个数

38、j——轮胎等效转动惯量

39、则轮胎等效转动惯量为：

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41、本发明的有益效果是：本发明与传统的实验方法相比，如有限元方法，本发明的数值仿真能够模拟制动部件的任何运动，灵活性高，成本低，并且随着有限元技术与多体动力学的发展，数值仿真已成为分析制动噪声的首选方法，而多体动力学强调的是计算整个系统的响应，因此对于半挂车这样一个多体系统，采用多体动力学分析更具优势，并且相比于现有技术文献中的许多研究者对制动系统做了大量简化，不考虑制动系统的真实结构的种种不足，本发明建立真实物理结构的半挂车车辆多体动力学模型，使模型更加准确，确保能够仿真模拟制动异响时制动系统、悬架系统、支撑架的振动水平，同时能够仿真模拟制动异响时，振动如何在各个系统、部件之间的传递，及时准确的了解半挂车的运动情况。

技术特征：

1.一种基于adams的半挂车车轴制动异响仿真方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于adams的半挂车车轴制动异响仿真方法，其特征在于：在步骤1中，半挂车包括制动系统、车轴、悬架系统、支撑架；所述制动系统包括制动蹄(1)、套设在所述制动蹄(1)外周上的制动鼓(2)、用于驱动所述制动蹄(1)与所述制动鼓(2)接触的凸轮轴(3)、用于驱动所述凸轮轴(3)的滚子销(4)以及套筒；所述车轴包括轴体(6)以及与所述轴体(6)固定连接的制动蹄支座(7)、凸轮轴支座(8)；所述悬架系统包括钢板弹簧(9)以及与所述钢板弹簧(9)连接的纵臂(5)。

3.根据权利要求2所述的基于adams的半挂车车轴制动异响仿真方法，其特征在于：步骤2中在建立基于adams的车辆多体动力学模型时，所述制动蹄(1)、制动鼓(2)、车轴和钢板弹簧(9)采用柔性体模型。

4.根据权利要求3所述的基于adams的半挂车车轴制动异响仿真方法，其特征在于：步骤3中建立柔性体模型包括以下过程：

5.根据权利要求1所述的基于adams的半挂车车轴制动异响仿真方法，其特征在于：步骤4中添加运动与约束关系包括：转动副、固定副、弹簧和接触。

6.根据权利要求5所述的基于adams的半挂车车轴制动异响仿真方法，其特征在于：所述制动鼓(2)与制动蹄(1)之间的运动与约束关系为接触，接触刚度按以下公式计算：

7.根据权利要求6所述的基于adams的半挂车车轴制动异响仿真方法，其特征在于：所述凸轮轴(3)与套筒之间的运动与约束关系为接触，且采用无摩擦接触。

8.根据权利要求7所述的基于adams的半挂车车轴制动异响仿真方法，其特征在于：所述钢板弹簧(9)与车轴之间的运动与约束关系为固定副，在adams之中所述钢板弹簧(9)与车轴之间通过球体(10)连接，所述球体(10)质量设为0，所述钢板弹簧(9)与球体(10)之间的连接点为车轴的外部受力节点，所述车轴与球体(10)之间的连接点为钢板弹簧(9)的外部受力节点。

9.根据权利要求1所述的基于adams的半挂车车轴制动异响仿真方法，其特征在于：步骤5和步骤8中制动力与车速数据为将实际工况下采集到数据。

10.根据权利要求1所述的基于adams的半挂车车轴制动异响仿真方法，其特征在于：步骤4中车辆轮胎模型的转动惯量计算方式为：

技术总结
本发明涉及一种基于ADAMS的半挂车车轴制动异响仿真方法，包括以下步骤：建立半挂车三维模型；建立车辆多体动力学模型；建立柔性体模型；建立轮胎模型和路面模型；添加运动与约束关系；仿真运动；结果提取；结果处理；以及调整车速和制动鼓与制动蹄之间的摩擦系数，重复仿真；本发明与传统的实验方法相比，数值仿真能够模拟制动部件的任何运动，灵活性高，成本低，对于半挂车这样一个多体系统，采用多体动力学分析更具优势，建立真实物理结构的半挂车车辆多体动力学模型，使模型更加准确，确保能够仿真模拟制动异响的振动水平，同时能够仿真模拟制动异响时，振动如何在各个系统、部件之间的传递，及时准确的了解半挂车的运动情况。

技术研发人员：孟祥瑞,唐豪,郑静远,叶嘉达,许海峰,吴钧,郑晓峰,邓文湘,廖子润,陈新龙
受保护的技术使用者：BPW（梅州）车轴有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15