OptimumG系列的软件功能强大,可以针对赛车设计进行专业的仿真和优化,Optimum Kinematics是该系列中的一款悬架仿真软件,相比于大多数车队采用的ADAMS悬架仿真,Optimum Kinematics不需要进行运动副、通信器材等设置,内部包含多种悬架布置形式的模板、悬架和轮胎的各项参数等,具有更友好的人机交互界面和更便捷的操作。
Optimum Kinematics还包含一个力仿真模块,通过添加车辆过弯或加速/制动工况下的轮荷,结合车辆的侧倾或俯仰运动,能够快速解算出悬架在相应工况下各个点位的受力,对于悬架零件设计有很大的帮助。
下面详细介绍Optimum Kinematics的悬架仿真流程。
1.建立悬架模型
在建立整车模型前,需要建好前、后悬的模型,首先要进行悬架布置形式的选择。在Optimum Kinematics中,可供选择的悬架布置形式很多,包括常见的双横臂、麦弗逊、多连杆等,同时需要确定推杆、避震器、防倾杆、第三弹簧的布置,前悬还需要确定转向的方式。
在图3-15中,采用了双横臂、齿轮齿条式转向、推杆摇块、T形防倾杆和第三弹簧的前悬布置形式。
图3-15 Optimum Kinematics悬架选择界面
确定好悬架布置形式后,需要在各个子系统中输入硬点坐标、转向传动比、轮胎数据、避震器弹簧刚度等,即可完成悬架模型的建立,如图3-16所示。
图3-16 Optimum Kinematics悬架参数设置界面
2.建立整车模型
建好前、后悬模型后,输入轴距、重心坐标、前后驱动力和制动力之比即可完成整车模型的搭建,如图3-17所示。
图3-17 Optimum Kinematics整车参数设置界面
3.建立车辆运动工况(www.xing528.com)
Optimum Kinematics中有heave、roll、pitch、steering等4种车辆运动方式可供选择。以转向工况为例,赛车高速过弯时包括侧倾和轮胎偏转两种运动,将车轮转角和由侧向加速度、悬架线刚度计算得到的侧倾角度输入后,转向工况即设置完成,如图3-18所示。
图3-18 Optimum Kinematics运动工况设置界面
4.添加轮荷
建立车辆运动工况后,已经可以仿真得到悬架的几何参数变化,采用Optimum Kinematics的力仿真模块,可以进一步添加轮荷,得到各个工况下悬架各点位的受力。以转向工况为例,在不考虑轮胎的Fx、Mx、Mz的情况下,由重心位置和侧向加速度计算得到四轮垂向力Fz和侧向力Fy并输入即可,如图3-19所示。
5.仿真得出最终数据
完成上述设置后,选择所需车辆和工况,即可开始仿真。仿真完成后能得到硬点坐标、悬架几何参数、点位受力等数据,在左侧的数据栏中进行勾选可以以统计表或统计图的方式查看相应参数随仿真步数的变化,同时Optimum Kinematics也支持将仿真数据导出为Excel格式,如图3-20所示。
图3-19 Optimum Kinematics力学模块界面
图3-20 Optimum Kinematics结果数据界面
在界面左下方的报告中,可以添加统计图或动画,统计图支持将多个参数放在一张图中显示,方便对比;动画功能可以直观显示车辆在相应工况下的运动情况。图3-21所示为转向工况下的车辆运动。
图3-21 Optimum Kinematics动画界面
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