基于VPG 的整车平顺性仿真

由4.2.1 节中的结果可分析得出，Ｚ 轴向加速度功率谱密度的最大波峰比Ｘ 轴和Ｙ 轴两向加速度功率谱密度的最大波峰都要大，且Ｘ 轴向最大峰值大于Ｙ 轴向最大峰值。Ｙ 轴向峰值最低，且远小于另两个轴向，这是由于仿真试验所建立的模型过于理想: 整车左右质量分布均匀，未考虑制动器的安装，且左右两侧轮胎所接触路面无倾斜等因素综合导致。

Ｚ 轴向峰值最大，符合实际情况，证明来自随机不平路面的激振是车身振动的最主要来源，与时域的仿真分析结果相符。

对于Ｘ 轴与Ｚ 轴两向，随着频率的增大，功率谱密度波峰呈逐渐减小趋势，Ｙ 轴向波峰虽有一定起伏，但三者各自较大的波峰都主要集中在低频段。由«汽车理论» 可知，人体对于振动最敏感的频率范围约为4 ~12.5Ｈｚ。通过对图线的观察，在4 ~12.5Ｈｚ 范围内，Ｘ 轴和Ｙ 轴方向都未出现较大波峰，而Ｚ 轴方向则出现了1 次很大的波峰，其最大值出现在4Ｈｚ 处。由于仿真时间较短，仅从极大波峰出现次数无法断定本试验的平顺性较好，但可以推知其Ｚ 轴向的振动有可能引起乘员的不适，并且Ｚ 轴向的“最有害” 频率在4Ｈｚ 处，应当设法避开这一频率。
 

如果觉得客观评价法得到的结果并不符合乘员的直观感受，可以使用主观评价法，通过比对表3 给出的标准值得出一般情况下的直观感受。

因为在前述时域与频域分析结果中，Ｚ 轴向不管加速度峰值还是加速度功率谱密度峰值都是最大的，故本文为简化问题，仅考虑Ｚ 轴向振动，直接计算Ｚ 轴向的加权加速度均方根值来参与评价。

由4.2.1 所得仿真结果，根据功率谱密度，可计算出采用刚性悬架、刚体车身的模型在既定试验条件下Ｚ 轴的加权加速度均方根值。计算结果如表4 所示。

表4

由表4 可见，本次仿真试验所得主观评价结果所体现出的平顺性并不理想。经分析，出现上述情况的原因可归结为以下几点:

1) 由于仿真试验在C级波纹路面上进行，不平度波动较大，故车辆振动更为强烈。

2) 由于未计算三轴向的总加权加速度均方根值，评价结果会略差于预期。

3) 本次仿真数据采集点的位置是驾驶人座椅中心处一点，由于缺少座椅的减振效果，该点的加权加速度均方根值会加大3 ~5 倍。由此可反推知，实际情况下，本文所建模型的加权加速度均方根值约在0.33 ~ 0.94ｍ/ ｓ2 范围内，而且在60ｋｍ/ ｈ 车速以下，人体感觉稍有不舒服，从而验证了所建模型的真实性、合理性及虚拟仿真研究方法的可行性。

4.3　仿真过程存在的不足之处

由于本文作者水平及试验条件所限，本文的仿真过程尚存在以下主要问题:

1) 仅考虑了刚性悬架的情况，未建立刚柔耦合悬架的仿真模型。

2) 仅考虑了刚体车身的情况，未对车身做柔化处理。

3) 在建立仿真模型的过程中对整车做了较大简化，仅考虑了悬架、轮胎、车身三大部分，与实车存在一定差距，尤其是缺少发动机振动，造成仿真结果的不精确。

4) 未对钢板弹簧悬架模型进行刚度曲线的拟合，可能与设计值不符。

5) 未对实车进行实地试验，目前还无从得知仿真结果与实际试验结果有多大差距。

4.4　本章小结

本章通过对一定车速、胎压、悬架阻尼及刚度试验条件下所求得的Ｘ、Ｙ、Ｚ 三个轴向振动加速度—时间曲线和加速度功率谱密度—频率曲线利用加权加速度均方根值法与主观评价法进行比较与分析，得出了一般性结论，找到了“最有害” 频率，在理论与实际间建立起了联系，从而验证了利用VPG 软件进行平顺性仿真的合理性与可靠性。最后还总结了本次仿真存在的不足之处，以期在后续的研究与试验中多加改进并进行进一步的分析。