动力学仿真技术在悬架和整车开发中的应用研究

发布时间：2017-06-29 14:24

  本文关键词：动力学仿真技术在悬架和整车开发中的应用研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文以多体系统动力学理论为基础，应用机械系统仿真分析软件ADAMS/CAR，建立了前、后悬架多体系统动力学模型，对前、后悬架系统运动学动力学进行了动态仿真，提出改进设计方案；在前、后悬架分析的基础上建立包括发动机、转向系、前后轮胎等在内的整车模型，并对转向回正、阶跃输入、脉冲输入和稳态回转进行了试验验证，最后对影响整车操纵稳定性的若干因素进行了详细的探讨。 全文共分五章： 第一章详细总结回顾了汽车系统动力学建模的发展历史、现状以及发展趋势。简要描述了本文的研究内容和意义。系统动力学模型正经历着由简单到复杂，由线性到非线性，，由少数零部件到复杂总成的发展历程， 通用的多体仿真代码逐渐被应用。如：ADAMS，MEDYNA，NEWEUL，DADS，AUTOSIM和 SIMPACK等。结合某SUV升级车型开发项目， 阐述了动态仿真在悬架和整车开发中的重要意义。 第二章介绍了本文的研究方法——多体系统动力学理论。对目前得到广泛应用的典型多体软件ADAMS的各种模块以及理论基础作了全面的介绍。 第三章主要分为两部分。分别阐述了ADAMS/CAR在前悬架和后悬架设计开发中的应用。悬架是汽车的主要总成之一，其对操纵稳定性和平顺性的影响至关重要。传统设计一般采用经验设计、数学计算法以及几何作图等方法，设计虽然可以满足要求，但精度和效率不高，很难满足日益加速的设计需求，为缩短开发周期，降低开发成本，有必要采用新的设计方法。ADAMS/CAR模块内有悬架运动学动力学分析的专门模板，可以方便地建立各种结构形式的悬架，迅速得出悬架的多达三十多种参数的性能曲线。本章针对某升级SUV车的前后悬架进行了运动学动力学仿真分析，揭示了各自的运动规律。针对前双横臂独立悬架抗点/抬头性能较差以及悬架刚度和侧倾角刚度曲线随车轮的上跳迅速下降的变化趋势，在尽量少改动零部件的前提下，将下控制臂与车架前安装点向下调整20mm，结果表明悬架刚度和侧倾角刚度曲线降低趋 WP=86 势得到改善，点/抬头量明显减小。对四连杆非独立悬架的刚度以及车轮中心位移量等重要参数进行了计算，并以车轮中心横向和纵向位移量为优化目标对关键点的位置进行了优化分析并最终提出改进意见。 第四章为整车操纵稳定性分析。在前一章悬架分析的基础上建立包括前后悬架、横向稳定杆、转向系、减震器、发动机、驾驶室、车架、轮胎等在内的整车模型。进行多项操纵稳定性仿真分析并与试验结果进行验证，在此基础上对影响整车操纵稳定性的若干因素进行了初步探讨。为评价该该车的操纵稳定性，课题组将汽车作为开路控制系统，依据国标GB/T 6323—1994《汽车操纵稳定性试验方法》，对整车进行蛇形试验、转向瞬态响应试验（转向盘转角阶跃输入）、转向瞬态响应试验（转向盘转角脉冲输入）、转向回正性能试验、转向轻便性试验、稳态回转试验。求出汽车曲线行驶的时域响应与频域响应，根据试验结果，从客观上评价车辆的操纵稳定性能。利用建立的仿真模型对转向盘转角阶跃输入、转向盘转角脉冲输入、转向回正性能试验、稳态回转试验进行仿真分析，与试验进行验证表明模型具有较高的准确度，可以作为改进设计的依据。在此基础上对影响整车性能的若干因素进行了探讨，包括：横向稳定杆刚度、扭杆弹簧刚度、前悬架几何定位参数、轮胎参数、质心位置、载荷。为悬架的改进设计提供保证，对整车的性能起到预测。 第五章是全文的总结。叙述了本文的主要工作与研究成果，以及今后的研究方向。本文成功地将动态仿真运用到悬架和整车开发中来，结合试验对悬架和整车产品开发提出求解策略。但要做到动态仿真与实际的完美吻合还有很多工作需要进一步的解决，比如：人－车－路闭环系统对操纵稳定性有很大的影响，因此在进行操纵稳定性分析时有必要考虑人的因素；轮胎与道路的接触问题等等。另外，汽车产品中的控制系统日益成熟，如何在多体模型中建立准确的控制模型依然没有很好的解决。 总之，动态仿真是进行汽车悬架及整车 产品开发的有效方法。多体系统动力学的相关软件为汽车悬架及整车动力学研究提供了功能强大、行之有效的研究工具。随着计算机和软件技术的不断发展，以多体系统动力学为核心的动态仿真技术在悬架和整车的产品开发中一定会发挥更大的作用。
【关键词】：汽车悬架 动态仿真 多体系统动力学 操纵稳定性 ADAMS/CAR
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：U463
【目录】：

• 目 录4-7
• 第一章 绪 论7-16
• 1.1 引言7
• 1.2 汽车系统动力学建模发展历史及研究概况7-15
• 1.3 本文研究的主要内容及意义15-16
• 第二章 ADAMS软件及计算方法16-25
• 2.1 ADAMS仿真软件介绍16
• 2.2 ADAMS软件馍块简介16-18
• 2.3 ADAMS分忻软件的计算力方法18-25
• 2.3.1 广义坐标选择18
• 2.3.2 动力学方程的建立18-19
• 2.3.3 动力学方程的求解19-21
• 2.3.4 静力学分析、运动学分析、初始条件分析21-25
• 第三章 ADAMS在悬架设计中的应用25-43
• 3.1 ADAMS在前悬架设计的应用25-33
• 3.1.1 前言25-26
• 3.1.2 悬架分析参数26
• 3.1.3 仿真模型的建立26-27
• 3.1.4 计算结果分析27-31
• 3.1.5 总体评价31
• 3.1.6 改进设计31-33
• 3.2 ADAMS 在后悬架设计中的应用33-42
• 3.2.1 前言33
• 3.2.2 悬架分析参数33
• 3.2.3 仿真模型的建立33-34
• 3.2.4 计算结果分析34-37
• 3.2.5 上、下推力杆调整对悬架性能的影响37-40
• 3.2.6 横向推力杆与车架连接点位置的优化分忻40-41
• 3.2.7 总体评价41-42
• 3.3 本章小结42-43
• 第四章 整车操纵稳定性分析43-78
• 4.1 操纵稳定性的研究发展及评价43-47
• 4.1.1 操纵稳定性的研究及发展43-44
• 4.1.2 操纵稳定性评价方法44-47
• 4.2 整车仿真模型的建立47-56
• 4.2.1 前悬架模型的建立48-49
• 4.2.2 横向稳定杆模型的建立49-50
• 4.2.3 后悬架模型的建立50-51
• 4.2.4 转向系模型的建立51-52
• 4.2.5 减震器模型的建立52-53
• 4.2.6 发动机模型的建立53-54
• 4.2.7 驾驶室、乍架和货箱模型的建立54
• 4.2.8 轮胎仿真模型的建立54-55
• 4.2.9 整车模型55-56
• 4.3 整车操纵稳定性道路试验分忻56-58
• 4.3.1 试验场地用试验气象条什56-57
• 4.3.2 试验仪器设备57
• 4.3.3 试验依据标准5l57-58
• 4.4 整车操纵稳定性仿真分析及试验论证58-70
• 4.4.1 转向回正性能试验58-62
• 4.4.2 方向盘角阶跃输入62-65
• 4.4.3 转向盘转角脉冲输入65-67
• 4.4.4 稳念回转试验67-69
• 4.4.5 总结69-70
• 4.5 影响操纵稳定悱若干因素的探讨70-77
• 4.5.1 横向稳定杆刚度对操纵稳定性的影响70-71
• 4.5.2 扭杆弹簧刚度对操纵稳定性的影响71-72
• 4.5.3 前悬架几何定位参数对操纵稳定性的影响72-74
• 4.5.4 不同轮胎参数对操纵稳定性的影响74-75
• 4.5.5 质心高度对操纵稳定性的影响75-76
• 4.5.6 不同载荷对操纵稳定性的影响76-77
• 4.6 本章小结77-78
• 第五章 全文总结78-80
• 5.1 研究工作内容78
• 5.2 主要研究结论78-79
• 5.3 下一步工作的方向79-80
• 致 谢80-81
• 参考文献81-85
• 摘 要85-87
• ABSTRACT87-89

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前4条

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3 董希状;宁晓斌;张杰;;汽车共享底盘悬架仿真模块的开发与应用[J];机电工程;2010年10期

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中国博士学位论文全文数据库 前1条

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中国硕士学位论文全文数据库 前10条

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本文编号：498243