【文章內(nèi)容簡介】 其中 ISO2631 用加速度均方根值給出了人體在 1～ 80Hz振動(dòng)頻率范圍內(nèi)對(duì)四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 振動(dòng)反應(yīng)的三個(gè)不同感覺界限：舒適－降低界限、疲勞－工效降低界 限和暴露極限 [4]。 （ 1）舒適－降低界限：在此極限內(nèi)，人體對(duì)所暴露的振動(dòng)環(huán)境主觀感覺良好，并能順利完成吃、讀、寫等動(dòng)作。 （ 2）疲勞 工效降低界限：當(dāng)駕駛員承受振動(dòng)在此極限內(nèi)時(shí)，能保持正常地進(jìn)行駕駛。 （ 3）暴露極限：當(dāng)人體承受的振動(dòng)強(qiáng)度在這個(gè)極限之內(nèi)，將保持健康或安全。 圖 22 IS02631給出的暴露界限、疲勞．工效降低界限及舒適性降低界限 由圖 22 可知，三個(gè)界限只是振動(dòng)加速度容許值不同?！氨┞稑O限”值為“疲勞－工效降低界限”的 2倍；“舒適－降低界限”為“疲勞－ 工效降低界限”的1/ 倍；其中各個(gè)界限容許的加速度值隨頻率的變化趨勢完全相同。 平順性的評(píng)價(jià)方法 汽車平順性的評(píng)價(jià)方法，通常是根據(jù)人體對(duì)振動(dòng)的生理感受及對(duì)保持貨物完整性的影響制定的，并根據(jù)振動(dòng)的物理量，如頻率、振幅、位移、加速度等作為平順性的評(píng)價(jià)指標(biāo)。 ISO 2631:1997 (E)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了圖 23 所示的人體坐姿受振模型，在進(jìn)行平順性評(píng)價(jià)時(shí)，除了考慮座椅支承面處輸入點(diǎn) 3 個(gè)方向的線振動(dòng)，還考慮該點(diǎn) 3 個(gè)方向的角振動(dòng)，以及座椅靠背和腳支承面兩個(gè)輸入點(diǎn)各 3 個(gè)方向的線振動(dòng) ,共 3個(gè)輸入點(diǎn) 12 個(gè)軸向的振動(dòng) [2][4]。 第三章 基于 ADAMS 整車虛擬樣機(jī)模型建立 6 圖 23 人體坐姿受振模型 規(guī)定了人體對(duì)不同頻率振動(dòng)的敏感程度不同，在圖 24 上給出了各軸向 的頻率加權(quán)函數(shù) (漸進(jìn)線 )，又考慮不同輸入點(diǎn)、不同軸向的振動(dòng)對(duì)人體影響的差異，還給出了各軸向振動(dòng)的軸加權(quán)系數(shù) k。 圖 24 各軸向振動(dòng)的軸加權(quán)系數(shù) 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 表 21 頻率加權(quán)函數(shù)、軸加權(quán)函數(shù)和某小轎車上振動(dòng)測量結(jié)果 上表 21 給出了三個(gè)輸入點(diǎn) 12個(gè)軸向，然后選用哪一個(gè)頻率加權(quán)函數(shù)和相應(yīng)軸加權(quán)系數(shù) k，還列出汽車在城市公路上行駛時(shí)，實(shí)際測得的各軸向加權(quán)加速度均方根值，及總的加權(quán)加速度均方根值。 由表 21上各軸向的軸加權(quán)系數(shù)可以看出，椅面輸入點(diǎn) sx 、 sy 、 sz 三個(gè)線振動(dòng)的軸加權(quán)系數(shù) k ＝ 1，他們是 12 個(gè)軸向中人體最敏感的方向，其余各軸向的軸加權(quán)系數(shù)均小于 。另外， ISO 2631:1997 (E)還規(guī)定，當(dāng)評(píng)價(jià)振動(dòng)對(duì)人體健康的影響時(shí)，就需要考慮 sx 、 sy 、 sz 這 三個(gè)軸向，而且 sx 、 sy 兩個(gè)水平軸加權(quán)系數(shù)取 k ＝ ，比垂直方向更敏感。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定座椅靠背水平軸向 bx 、 by 可以由椅面 sx 、 sy ，水平軸向代替，此時(shí)軸加權(quán)系數(shù)取 k =。還規(guī)定對(duì)不同軸向分量及不同頻率的振動(dòng)有不同的敏感程度。椅面垂直軸向頻率加權(quán)函數(shù)的最敏感頻率范圍為 4～ ,其中 4～ 8Hz 頻率范圍內(nèi)，人體內(nèi)臟器官最易產(chǎn)生共振，而 8～ 范圍的振動(dòng)對(duì)人體脊椎系統(tǒng)影響最大。椅面水平軸向 sx 、 sy 的頻率加權(quán)函數(shù)的最敏感頻率范圍均為 ~2Hz，大約在 3Hz 以下，水平振動(dòng)比垂直振動(dòng)更加敏感。因此，我國在修訂的相應(yīng) GB/T49701996《汽車平順 性隨機(jī)輸入行駛試驗(yàn)方法》時(shí)，評(píng)價(jià)汽車平順性就考慮椅面 sx 、 sy 、 sz 這三個(gè)軸向 [2][3][4]。 在 IS02631： 1997E標(biāo)準(zhǔn)以及我國的《客車平順性評(píng)價(jià)指標(biāo)及限值》、《汽車平順性隨機(jī)輸人行駛試驗(yàn)方法》等標(biāo)準(zhǔn)中，通常以總加權(quán)加速度均方根值來評(píng)價(jià)汽車平順性及振動(dòng)對(duì)人體舒適和健康的影響，具體計(jì)算方法如下 [2][3][4][5]： （ 1）先對(duì)軸向加速度時(shí)間歷程 )(ta 進(jìn)行頻譜分析，得到功率譜密度函數(shù))(fGa ，再根據(jù)下式計(jì)算出頻率加權(quán)后的加速度均方根值 wa ： 2180 2 ])()([?? dffGfwa aw (21) 第三章 基于 ADAMS 整車虛擬樣機(jī)模型建立 8 頻率加權(quán)函數(shù) )(fw （漸進(jìn)線）用以下公式表示，式中頻率 f 的單位為 Hz ????????????????)(/)(1)42(4/)()(fffffffw k (22) ??? ?? ??? )802(/2 )(1)( ff ffw d (23) ??? ?? ??? )808(/8 )(1)( ff ffw c (24) ??? ?? ??? )801(/1 )(1)( ff ffw e (25) （ 2）在 評(píng)價(jià)振動(dòng)對(duì)人體健 康的影響時(shí)，僅僅只考慮 sx 、 sy 、 sz 這三個(gè)軸向，并且 sx 、 sy 這 兩個(gè)水平軸向的軸加權(quán)系數(shù)比垂直軸向更敏感，另外還規(guī)定座椅靠背水平軸向 bx 、 by 可以由椅面 sx 、 sy 水平軸向代替，因此水平軸向加權(quán)系數(shù)取 k=1． 4。因此 三個(gè)軸向的總加權(quán)加速度均方根值按下式計(jì)算： ? ?2122 2)()( zwywxww aaaa ??? （ 6） （ 3）根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的評(píng)價(jià)方法，需要采用加權(quán)振級(jí) awL ，它與加權(quán)加速度均方根值 wa 換算，可根據(jù)下式進(jìn)行計(jì)算 )/lg(20 0aaL waw ? (27) 其中， 0a 為參考加速度均方根值， 260 /10 sma ?? 。 （ 4）最后將計(jì)算出的加權(quán)加速度均方根值 wa 和加權(quán)振級(jí) awL 根據(jù)下表 22 awL和 wa 與人的主觀感覺之間的關(guān)系來評(píng)價(jià)汽車的乘坐舒適性。 表 22 和 wa awL 與人的主觀感覺之間的關(guān)系 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 本章小結(jié) 本章 根據(jù)人體對(duì)振動(dòng)的反應(yīng)和人體內(nèi)部器官在汽車振動(dòng)環(huán)境內(nèi)可能發(fā)生共振的現(xiàn)象， 結(jié)合國內(nèi)外汽車平順性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，介紹了汽車平順性的評(píng)價(jià)指標(biāo)及其評(píng)價(jià)方法，重點(diǎn)介紹了總加權(quán)值評(píng)價(jià)方法，首先計(jì)算出各軸向加權(quán)加速度均方根值，再 計(jì)算出總加權(quán)加速度均方根值，然后根據(jù)加權(quán)加速度均方根值和加權(quán)振級(jí)來評(píng)價(jià)汽車的平順性。 第三章 基于 ADAMS 整車虛擬樣機(jī)模型建立 10 第三章 基于 ADAMS整車虛擬樣機(jī)模型建立 引言 在進(jìn)行汽車平順性仿真之前，首先需要建立整車虛擬樣機(jī)模型，然后驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確性，模型是否正確對(duì)仿真結(jié)果有很大的影響。本章主要介紹利用ADAMS軟件建立汽車 前后懸架、輪胎等各子系統(tǒng)、構(gòu)建整車模型，并對(duì)模型的可行性進(jìn)行驗(yàn)證。 ADAMS軟件簡介 ADAMS 軟件 的 發(fā)展 ADAMS 即 機(jī)械動(dòng) 力學(xué)自 動(dòng)分析（ Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems），美國 MDI（ Mechanical Dynamics Incorporated ）公司由美國密西根大學(xué)的 ADAMS 代碼開發(fā)人員發(fā)起成立，位于美國密西根州的 Ann Arbor。 2021 年 以 億美金收購了 MDI 著名虛擬樣機(jī)仿真軟件公司。從 1977 年發(fā)展至今， ADAMS 軟件不斷進(jìn)行更新，新的版本增加了很多實(shí)用的模塊。由于其領(lǐng)先的“功能化數(shù)字樣機(jī)”技術(shù) ， ADAMS 目前成為國際上應(yīng)該廣泛且具有權(quán)威性的機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真分析軟件， 占據(jù)了該領(lǐng)域 53%的市場，在航天、航空、汽車、鐵道、船舶工業(yè)以及工程機(jī)械等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。很多國際化大公司、企業(yè)均采用 ADAMS 軟件作為其機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真分析平臺(tái)。中國一汽、二汽、上海通用、長安、奇瑞等汽車公司都采用 ADAMS 技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)研究，國內(nèi)許多著名高校也將 ADAMS 虛擬樣機(jī)仿真軟件作為機(jī)械類專業(yè)學(xué)生必須掌握的工具軟件，并開設(shè)了相關(guān)課程 [6]。 ADAMS 軟件使用交互式圖形環(huán)境及零件庫、約束庫、力庫，創(chuàng)建完全參數(shù)化的機(jī)械系統(tǒng)幾何模型，其中的求解器采用多剛體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論中的拉格朗日方程，建立系統(tǒng)動(dòng) 力學(xué)方程，對(duì)虛擬機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)分析，輸出位移、速度、加速度和反作用力曲線。 ADAMS 軟件的仿真可用于預(yù)測機(jī)械系統(tǒng)的性能、運(yùn)動(dòng)范圍、碰撞、峰值載荷以及計(jì)算有限原件的輸入載荷等。 利用 ADAMS 軟件，用戶可以方便、快速地創(chuàng)建參數(shù)化的機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，然后提交給 Solver 計(jì)算， ADAMS 會(huì)根據(jù)計(jì)算結(jié)果自動(dòng)建立系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程，對(duì)虛擬機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行與實(shí)際情況非常接近的靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)分析。ADAMS 中提供了進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究、設(shè)計(jì)試驗(yàn)和優(yōu)化分析的工具，同時(shí)，ADAMS 根據(jù)其開發(fā)性的程序結(jié)構(gòu)和 多種接口，可以成為特殊行業(yè)用戶進(jìn)行 特殊四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 類型 虛擬樣機(jī)分析的二次開發(fā)平臺(tái)。 ADAMS 軟件的基本模塊 ADAMS 軟件是由一些模塊組成的，包括基本模塊、擴(kuò)展模塊、接口模塊、專業(yè)模塊及工具箱。每種模塊中包含具體的若干模塊，用戶不僅可以采用通用模塊對(duì)一般的機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行仿真，并且可以采用專用模塊對(duì)其特定行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的問題進(jìn)行快速有效的建模與仿真分析 [6][7]。 （ 1） ADAMS/View (用戶界面模塊 ) ADAMS/View (用戶界面模塊 )是 ADAMS 系列產(chǎn)品的最基本的核心模塊之一，是以用戶為中心 的交互式圖形環(huán)境。它將簡單的圖標(biāo)、菜單、鼠標(biāo)點(diǎn)取操作與交互式圖形建模、仿真計(jì)算、動(dòng)畫演示、 XY曲線圖處理、結(jié)果分析和數(shù)據(jù)打印等功能完美地集成在一起。 而且 ADAMS/View 采用簡單的分層方式進(jìn)行建模，提供了豐富的零件約束庫和力庫，并且支持布爾運(yùn)算。仿真結(jié)果采用強(qiáng)有力的、形象直觀方式描述，并可以將結(jié)果形象逼真的輸出。 UG 幾何造型可通過 IGES 接口輸入ADAMS/View，豐富了 ADAMS/View 自身的建模功能。 另外， ADAMS/View 還提供多種位移函數(shù)、速度函數(shù)、加速度函數(shù)、接觸函數(shù)、樣條函數(shù)、力和 力矩函數(shù)、用戶子程序函數(shù)等多種函數(shù)。 （ 2） ADAMS/Solver(求解器模塊 ) ADAMS/Solver 也是 ADAMS 系列產(chǎn)品的核心模塊之一，是 ADAMS 產(chǎn)品中處于心臟地位的仿真“發(fā)動(dòng)機(jī)”。 ADAMS/Solver 能自動(dòng)形成仿真模型的動(dòng)力學(xué)方程，提供靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)的解算結(jié)果。該模塊提供各種建模和求解選項(xiàng)，以便用戶根據(jù)具體要求精確有效的解決各種工況問題。 ADAMS/Solver可以對(duì)剛體和彈性體進(jìn)行仿真研究，除了輸出力、位移、速度、加速度外，用戶還可以輸出自定義的數(shù)據(jù)以便進(jìn)行有限元分析。 （ 3） ADAMS/PostProcessor(專業(yè)后處理模塊 ) 專業(yè)后處理模塊用來輸出各種數(shù)據(jù)曲線、高性能動(dòng)畫，還可以進(jìn)行曲線的編輯和數(shù)字信號(hào)的處理。該軟件是為了提高仿真結(jié)果的后處理能力而開發(fā)的模塊，可以使用戶在該模塊里更方便的觀察、研究仿真將結(jié)果。該模塊既可以在ADAMS/View 環(huán)境下運(yùn)行，也可以在獨(dú)立的環(huán)境下運(yùn)行。它的主要特點(diǎn) 有如下幾點(diǎn)： 1） 快速的顯示高質(zhì)量的動(dòng)畫，有利于從每個(gè)角度深入理解分析設(shè)計(jì)方案的第三章 基于 ADAMS 整車虛擬樣機(jī)模型建立 12 有效性； 2） 能夠清晰分層次的顯示樹狀數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，快速檢索到對(duì)象； 3） 具有數(shù)據(jù)作圖、數(shù)據(jù)處理及文件輸出功能； 4） 窗口 靈活多變，能夠分割窗口畫面及多頁面儲(chǔ)存； 5） 能夠同步顯示多視窗動(dòng)畫與曲線結(jié)果，且可將其錄制成電影文件； 6） 具有完備的曲線數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)功能：求平均值、極值、和、乘積及斜率等； 7） 含有豐富的數(shù)據(jù)處理功能：曲線的代數(shù)計(jì)算、縮放、偏置、編輯、 FFT變換、濾波等。 （ 4） ADAMS/Insight(試驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析模塊 ) ADAMS/Insight 為用戶提供了各種專業(yè)化系統(tǒng)分析工具，能夠?qū)υ囼?yàn)結(jié)果進(jìn)行分析、對(duì)比、評(píng)估，幫助用戶更好地分析復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)的性能。該模塊是基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的模塊，通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)中的多元非線性回歸方法，能夠精確地 給出性能與參數(shù)之間的回歸表達(dá)式。用戶可以借助該模塊將仿真試驗(yàn)置于網(wǎng)頁上，實(shí)現(xiàn)資源共享，加速?zèng)Q策過程。 ADAMS/Insight 是選裝模塊既可以在ADAMS/View, 也能在 ADAMS 軟件中獨(dú)立運(yùn)行。 ADAMS/Insight 具有很多種功能即可方便的修改和優(yōu)化模型，也可進(jìn)行模型的參數(shù)化分析、找出模型的關(guān)鍵參數(shù)和非關(guān)鍵參數(shù)等。 （ 5） ADAMS/Car(汽車模塊 ) 汽車模塊是 ADAMS 軟件的專業(yè)模塊之一，是 MDI 公司與 Audi、 BMW、Renault、 Volvo 等公司合作開發(fā)的整車設(shè)計(jì)模塊?；?ADAMS/Car 模塊，用戶