五连杆悬架运动学特性的分析与优化

发布时间：2017-08-17 15:24

  本文关键词：五连杆悬架运动学特性的分析与优化

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【摘要】：悬架是车架与车桥或车轮之间一切传力连接装置的总称,在车轮上下跳动过程中,车轮定位参数与轮距等参数会产生运动学上的变化,悬架运动学特性对汽车操纵稳定性有着至关重要的作用,同时也影响汽车的平顺性、制动性等汽车动力学性能,对轮胎的磨损也有一定的影响。近年来,五连杆悬架因其良好的操纵稳定性与乘坐舒适性等综合性能,在中高级轿车上获得了广泛的应用,但五连杆悬架杆系复杂,悬架运动学和弹性运动学()特性设计难度高。因此研究五连杆悬架运动学性能,分析整车的操纵稳定性,优化悬架结构,对提高整车性能有着重要的意义。本文以某乘用车后悬架的结构及相关数据为基础,考虑悬架硬点的不确定性,对五连杆悬架运动学特性及整车操纵稳定性进行分析与优化。首先,从理论上出发,在分析刚体运动学的基础上,推导出五连杆悬架运动学分析中的空间姿态坐标变换矩阵,利用空间机构自由度理论,建立五连杆悬架运动学数学模型,采用瞬时螺旋轴的方法对悬架的虚拟主销进行近似求解,并在3=+中求解车轮定位参数的变化曲线。然后通过3建立该五连杆悬架多体动力学仿真模型,验证了数学模型的准确性。根据多款车型的实验数据,总结特性的合理变化范围,并对该悬架的特性进行评价。其次,在五连杆悬架动力学模型的基础上,建立整车动力学仿真模型,并根据国标进行操纵稳定性典型试验,分析表明该车存在较大的优化空间。利用模糊灰色关联算法进行悬架硬点的灵敏度分析,考虑悬架硬点的不确定性,利用)4#((算法与(6#4算法对悬架进行了多目标不确定性优化设计,同时利用)4#((算法对悬架硬点进行确定性优化设计。优化过程中采用所建立的五连杆悬架数学模型,不仅保证了模型的精确性,同时避免在优化过程中反复调用3多体动力学模型,进而提高优化的效率。优化后整车的操纵稳定性提高,但与确定性优化设计相比,不确定性优化具有更好的鲁棒性。
【关键词】：五连杆悬架 运动学特性 空间姿态坐标变换 操纵稳定性 模糊灰色关联 多目标优化
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.33
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 选题背景和研究意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-16
• 1.2.1 悬架运动学研究现状11-12
• 1.2.2 悬架虚拟仿真及K&C试验12-15
• 1.2.3 五连杆悬架优化设计现状15-16
• 1.3 本文主要研究内容16-17
• 1.4 本章小结17-18
• 第2章 五连杆悬架数学模型的建立18-33
• 2.1 多连杆悬架的概述18-19
• 2.2 刚体运动学基础19-24
• 2.2.1 刚体姿态坐标变换19-23
• 2.2.2 空间坐标变换矩阵表示23-24
• 2.3 五连杆悬架数学模型的建立24-31
• 2.3.1 空间机构及其自由度24-25
• 2.3.2 五连杆悬架系统自由度分析25-26
• 2.3.3 硬点空间位置求解26-27
• 2.3.4 虚拟主销的确定27-29
• 2.3.5 车轮定位参数的求解29-31
• 2.4 基于MATLAB的悬架运动特性分析31-32
• 2.5 本章小结32-33
• 第3章 动力学模型的建立与分析33-44
• 3.1 计算多体动力学基本理论33-35
• 3.2 多体动力学软件及建模35-36
• 3.2.1 ADAMS软件介绍35-36
• 3.2.2 ADAMS建模方法36
• 3.3 五连杆悬架ADAMS建模36-38
• 3.3.1 建模假设36-37
• 3.3.2 建模过程37-38
• 3.4 五连杆悬架运动学特性分析38-43
• 3.4.1 五连杆悬架ADAMS仿真分析38-39
• 3.4.2 悬架K&C特性分析39-42
• 3.4.3 五连杆悬架数学模型的验证42-43
• 3.5 本章小结43-44
• 第4章 整车操纵稳定性分析44-56
• 4.1 整车模型的建立44-46
• 4.1.1 整车技术参数44
• 4.1.2 其他子系统的建立44-46
• 4.2 汽车操纵稳定性仿真实验46-55
• 4.2.1 方向盘角阶跃实验46-48
• 4.2.2 稳态回转试验48-50
• 4.2.3 低速回正试验50-52
• 4.2.4 蛇形试验52-53
• 4.2.5 方向盘角脉冲试验53-55
• 4.3 操纵稳定性综合评价55
• 4.4 本章小结55-56
• 第5章 五连杆悬架的多目标优化设计56-68
• 5.1 理论分析56-61
• 5.1.1 试验设计56-57
• 5.1.2 灰色关联分析理论57-59
• 5.1.3 不确定性优化理论59-61
• 5.2 悬架K&C参数灵敏度分析61-62
• 5.3 多目标优化62-66
• 5.3.1 不确定性优化62-65
• 5.3.2 确定性优化65
• 5.3.3 优化结果对比分析65-66
• 5.4 本章小结66-68
• 总结与展望68-70
• 参考文献70-75
• 致谢75-76
• 附录A 攻读硕士学位期间发表学术论文和参与课题76

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本文编号：689731