基于轮胎磨损的电动汽车扭力梁悬架性能分析和优化

发布时间：2017-08-15 04:03

  本文关键词：基于轮胎磨损的电动汽车扭力梁悬架性能分析和优化

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【摘要】：在汽车行驶过程中,电动汽车扭力梁悬架的扭力横梁部分会通过弯扭变形以抑制由后桥的载荷变化与路面冲击引起的车轮跳动和车身侧倾,其工作情况多变受力复杂。同时,扭力梁悬架运动时后轮定位参数的改变也会调整轮胎在行驶过程中的姿态,对轮胎磨损有一定影响。本文主要针对某增程式电动汽车扭力梁悬架的静、动态性能特点,包括结构强度、疲劳强度、模态以及运动特性进行了建模仿真和分析,并基于轮胎磨损特性对悬架的运动特性进行优化设计,有效减轻了轮胎磨损,提高了整车的行驶稳定性。首先,选取悬架的三种典型极限工况,包括极限左转弯工况、急减速制动工况以及双侧车轮上凸包冲击工况,对扭力梁悬架有限元模型进行结构强度校核。其次,对悬架进行自由模态分析,生成扭力横梁的模态中性文件,在ADAMS/Car中建立刚柔耦合扭力梁悬架动力学模型,研究悬架在车轮激振试验下的运动特性；基于HyperWorks的Fatigue分析流程树,采用名义应力法对悬架总成结构进行疲劳强度分析。然后,基于轮胎刷子模型分析稳态侧偏工况下轮胎的受力变形过程,以轮胎磨损功耗为评价指标计算轮胎的磨损量,着重分析了后轮外倾角和前束角的变化与轮胎磨损的关系。采用悬架硬点优化的方法对悬架运动特性进行优化设计,通过响应曲面法拟合出优化目标与变量间的函数关系,对拟合函数进行优化计算。优化后的悬架动态性能比优化前有了大大改善,从而有效的减轻了轮胎磨损。最后,建立扭力梁悬架-轮胎-胎面系统模型,进一步分析轮胎的磨损与悬架特性的关系,研究系统在特定车速区间内的自激振动特性,为后续研究轮胎磨损与悬架性能关系提供了一定的参考。
【关键词】：电动汽车 扭力梁悬架 性能分析 轮胎磨损 硬点优化
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U469.72;U463.33
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-17
• 第一章 绪论17-24
• 1.1 研究背景和意义17-18
• 1.2 扭力梁悬架系统简介18-20
• 1.3 国内外轮胎磨损研究现状20-21
• 1.4 研究内容和技术路线21-24
• 1.4.1 本文主要研究内容21-22
• 1.4.2 本文技术路线22-24
• 第二章 电动汽车扭力梁悬架模型的建立24-37
• 2.1 有限元分析理论与软件介绍24-25
• 2.1.1 有限元法基本原理24-25
• 2.1.2 应用软件介绍25
• 2.2 虚拟样机技术简介25-28
• 2.2.1 虚拟样机技术的内涵25-26
• 2.2.2 多体动力学理论简介26-27
• 2.2.3 应用软件介绍27-28
• 2.3 扭力梁悬架几何建模28-29
• 2.4 扭力梁悬架有限元建模29-32
• 2.4.1 几何模型的导入30
• 2.4.2 模型简化处理和几何清理30
• 2.4.3 网格划分和单元质量检查30-32
• 2.4.4 单元连接方式模拟与边界约束32
• 2.5 扭力梁悬架刚柔耦合动力学建模32-35
• 2.5.1 ADAMS/Car的建模步骤32-33
• 2.5.2 定义悬架系统坐标系33-34
• 2.5.3 扭力梁悬架刚柔耦合动力学建模34-35
• 2.6 本章小结35-37
• 第三章 电动汽车扭力梁悬架的静动态性能分析37-51
• 3.1 扭力梁悬架总成工况分析37-39
• 3.1.1 极限左转弯工况37-38
• 3.1.2 急减速度制动工况38
• 3.1.3 双侧车轮上凸包冲击工况38-39
• 3.2 扭力梁悬架结构强度分析39-42
• 3.2.1 极限左转弯工况静力分析39-40
• 3.2.2 急减速工况静力分析40-41
• 3.2.3 冲击工况静力分析41-42
• 3.3 扭力梁悬架模态特性分析42-45
• 3.4 基于名义应力法的扭力梁悬架疲劳寿命分析45-50
• 3.4.1 疲劳分析理论45-46
• 3.4.2 材料的S-N曲线46-47
• 3.4.3 名义应力法疲劳分析47
• 3.4.4 扭力梁悬架总成的疲劳寿命仿真分析47-50
• 3.5 本章小结50-51
• 第四章 基于轮胎磨损的电动汽车扭力梁悬架优化设计51-66
• 4.1 轮胎磨损理论分析51-57
• 4.1.1 轮胎磨损量的评价51-52
• 4.1.2 稳态侧偏工况下轮胎磨损特性分析52-55
• 4.1.3 外倾角对轮胎磨损的影响分析55-56
• 4.1.4 前束角对轮胎磨损的影响分析56-57
• 4.2 扭力梁悬架的运动特性分析57-59
• 4.2.1 外倾角变化特性58-59
• 4.2.2 前束角变化特性59
• 4.3 扭力梁悬架运动特性多目标优化设计59-65
• 4.3.1 ADAMS/Insight试验优化设计概述59-61
• 4.3.2 硬点位置对扭力梁悬架运动特性的影响分析61-62
• 4.3.3 扭力梁悬架硬点坐标优化设计62-64
• 4.3.4 优化前后扭力梁悬架运动特性仿真对比64-65
• 4.4 本章小结65-66
• 第五章 悬架-轮胎-胎面自激振动系统建模与分析66-74
• 5.1 扭力梁后悬架受力特性分析66
• 5.2 悬架-轮胎-胎面多体模型的建立66-70
• 5.2.1 胎面-路面摩擦振动模型66-68
• 5.2.2 悬架-轮胎-胎面自激振动模型建立68-70
• 5.3 系统自激振动特性仿真分析70-73
• 5.4 本章小结73-74
• 第六章 全文总结与展望74-76
• 6.1 全文总结74-75
• 6.2 论文创新点75
• 6.3 研究展望75-76
• 参考文献76-79
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况79

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本文编号：676136