一、前言
汽车驾驶环境及操控性一直是汽车设计及制造的课题之一。然而影响这方面的因素几乎完全取决底盘系统。但是不同人对于驾驶环境及操控性所要求的“质量”不同,例如年轻人与老人,男人与女人,可能都有他们相当主观的“质量”要求。因此要设计一个固定型车子以适合不同“质量”要求是几乎不可能的!更何况因为汽车底盘系统是由许多次系统所组成,而这些次系统除了完全为动态非线性系统外,其间都有非常密切的交互作用。这些交互作用及动态特性使得底盘系统设计工作变得相当复杂。流体动力为汽车底盘系统的主要应用原理。例如汽车底盘系统中的悬吊系统、煞车系统、动力方向盘系统及避震系统都是利用流体动力学的原理设计的。而这些系统中的所有组件正是反应出汽车驾驶环境及操控性,甚至于安全性的主要因素。例如避震系统中阻尼阀的大小直接影响驾驶环境的质量;动力方向盘系统的设计压力则直接关系到操控;煞车系统的压力分配更直接影响汽车安全。然而这些繁多且复杂的变量间除了彼此具有交互作用外,还几乎都是非线性关系。如此复杂的系统要进行设计工作,并考虑到多方面的变量影响着实不易。
本文利用计算机辅助设计分析软件HyPneu,针对实际汽车底盘之多项次系统进行动态仿真分析。所谓次系统包含:避震器、避震系统频率分析、气压悬吊系统、动力方向盘系统、煞车系统等。文中并说明如何将底盘各次系统模式化,及如何完成动态仿真分析及设计关键。在模式化过程中,值得提出的是,流体动力系统与机械组件间交互作用的模拟为本文之关键技术。本文所使用的计算机辅助设计软件为 HyPneu for Windows Version 5.9。 HyPneu 为美国液气压重镇:前流体动力研究中心(Fluid Power Research Center,FPRC)资深研究员所发展设计,目前由 BarDyne Inc. 负责产品的发展及推广。此软件由C++语言写成,为一完全图形接口程序。HyPneu 内建450多种组件模式,包含液压、气压、机械及电控等四大类。这些组件模式均以图标代表,完全做到所谓可视化模式的功能(Visual Modeling)。使用者可直接以图示的方式取用HyPneu 所有组件的模式,建构自己的系统回路,然后指定组件规格及特性,即可进行系统动态分析。