科技成果

阅读数: 2390

成果名称: 重型高机动车辆越野机动能力关键技术开发及应用

成果登记号: 9612020Y0791

第一完成单位: 陕西汽车集团有限责任公司

联 系 人: 杨涛

成果类型: 应用技术

成果体现形式 : 新产品

技术领域: 其他

应用行业: 制造业

成果简介:

1.通过对某试验场各典型路面进行分析,并对越野路、各种地形长度及占比进行统计,借助ADAMS/Car软件,建立了虚拟越野路面。

将独立悬架及其匹配的转向系统、车架系统等建立仿真模型,并搭建了整车模型,以预定的各路段车速为控制目标,设计转向、制动、变速档位、油门开度四个变量的控制模型进行虚拟仿真试验试验,以发现影响机动性能的短板,针对性的优化各系统性能参数,提高整车越野机动性能。

2.以提高机动性为宗旨,建立独立悬架系统正向设计流程。

首先进行悬架刚度、阻尼比优化计算、然后进行定位参数多目标优化,再导入整车模型进行平顺性、操纵稳定性等仿真分析,并利用所获载荷谱进行结构有限元计算,最后对零部件进行试验验证。

逐步实现了从经验设计向预测设计的转变,有效达到缩短研发周期,降低研制成本,提高产品竞争力的目的。

偏频和阻尼比优化:设计过程中借助MATLAB软件的Simulink模块以悬架系统的偏频和阻尼比为变量,以车身垂向加速度、悬架动压缩量及车轮相对动载为优化目标,对悬架系统的偏频和阻尼比进行了仿真分析及优化,提高越野车速。

悬架行程的确定:借助MATLAB软件建立的仿真模型,并将上述确定的悬架系统的偏频和阻尼比代入,在"F级路面"进行不同车速下的仿真分析,并考虑到越野路面的轴荷转移和其他相关影响因素,确定悬架的上行程为220mm,下行程为180mm。

车轮定位参数优化:为保证在车轮400mm的大行程跳动中,车轮定位参数在合理的变化范围内,以车轮的跳动为变量,以轮距变化和车轮定位参数为目标,对导向机构的各硬点进行优化,得到合理的车轮定位参数。

不同载荷下平顺性优化:为保证车辆不同载荷情况下的平顺性,通过采用采用三变(同时改变弹簧的丝径、中径与节距)螺旋弹簧,根据载荷调整丝径、中径和节距及圈数,结合空间限制,使弹簧的刚度具有较为合理的刚度曲线,确保空、满载偏频基本一致。

断开式梯形转向系统设计:匹配独立悬架,转向梯形采用断开式结构,利用ADAMS建立仿真分析模型。

在车轮跳动过程中前束变化应尽可能小,以确保良好的直行稳定性。

通过与悬架系统的合理匹配,合理选择转向梯形断开点位置,使转向与车轮跳动的运动干涉影响最小。

车架与悬架刚度匹配:利用ADAMS中建立的整车模型,进行车辆通过扭曲路面接地性分析。

采取提高悬架行程、匹配高扭转刚度车架的方案提高车辆越野性能。

通过悬架定位参数和弹性元件优化尽可能降低悬架侧倾刚度,提高悬架行程;结合陕汽集团多年来的越野汽车以及全地形车的开发经验,在确保整车轴间扭转刚度满足越野需求的前提下,进行了车架扭转刚度的匹配设计,尽可能提高车架扭转刚度,降低底盘传递给上装的扭转载荷。

3.整车几何尺寸直接影响车辆地形通过性及可运输性。

在整车方案设计阶段,通过布置增大接近角、离去角、最小离地间隙、纵向通过角等确保通过能力;通过整车低矮化设计,采用纵向叠加的整车布置方式,将影响整车高度的人员位置前移,避开轮胎上跳最高点;散热器后移,采用柔性散热、进排气、备轮一体化模块布置在驾驶室之后,增加驾驶室乘员空间;通过布置优化降低转向系及车架高度,从而降低驾驶室底板高度。

确保整车的可运输性。

通过模块化、工程化集成化设计,获得优异的整车几何尺寸,具有优异的地形通过性。

4.为解决不同的任务需求对发动机性能要求存在很大差异的矛盾,通过分析车辆行驶时对应的发动机功率需求,调整发动机控制策略,开发拥有经济模式、常规模式和动力模式的多模态发动机,经济模式具有较大范围的低燃油消耗区,可降低整车常用工况的燃油消耗,增加续驶里程;常规模式下具有较大的输出扭矩和额定功率,车辆具有良好的动力性;动力模式下发动机额定功率和最大扭矩得到进一步提升。

包含中央充放气的车轮系统开发:为防止软地面行驶时车轮於陷,开发宽断面、超低压越野轮胎,匹配中央充放气系统,降低整车轮胎接地比压。

在轮胎设计过程中,采用以薄膜-网络理论为基础,通过经验公式对各部位钢丝骨架材料受力情况进行求解,优化轮胎结构;采用无向块状花纹设计,确保轮胎在越野工况时有良好的附着力,同时具有良好的排水、散热和自洁性能;轮胎与轮辋接触部位采取过盈配合的方式,尽可能的降低轮胎规定负荷下的最低气压。

为了提高车辆应对不同路况的能力,根据轮胎载荷及轮胎的负荷-气压特性,开发中央充放气系统。

针对不同路况设定不同轮胎气压,可在行驶过程中进行调节,显著提高车辆通过松软路面的能力。

5.为充分发挥各系统性能,开发基于中央网关的多路总线架构。

该系统以车身、动力、底盘、信息、任务等子网完成整车各电控系统工作,各总线彼此独立运行,中央网关作为整车多路总线的数据传输中枢,起到各子网间数据安全隔离,降低总线负载的重要功能。

中央网关可以协调控制各系统工作状态,并对发动机工作模式、变速器换挡模式等进行干预,使动力/传动系统匹配达到最优,从而最大程度地提升动力性、燃油经济性等性能。