重型汽车转向杆系刚柔耦合分析及优化

发布时间：2017-09-23 05:34

  本文关键词：重型汽车转向杆系刚柔耦合分析及优化

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【摘要】：重型汽车转向系统结构复杂,使用工况复杂多变。以双前桥汽车为例,转向系统包含了众多杆件类构件,这些构件在转向过程中会发生一定的变形。针对双前桥汽车转向系统的分析与优化问题,多数建立在刚性模型的基础之上,没有考虑构件变形这一因素。该文从转向杆系的柔性作用出发,提出了重型汽车转向杆系刚柔耦合分析与优化的课题。首先,应用ADAMS软件建立了某双前桥汽车转向系统的刚性模型,并分别阐述了原地转向仿真和车轮同向跳动仿真的实施方法。接着,借助有限元软件Hyperworks对转向横拉杆等构件进行模态分析,生成相应的模态中性文件。在刚性模型的基础上,采用刚柔替换的方式建立转向系统刚柔耦合模型。对比刚性模型和刚柔耦合模型在原地转向仿真和车轮同向跳动仿真中结果的差异,研究了转向杆系的柔性对转向系统运动学和动力学多方面的影响。其次,建立了双前桥汽车的整车虚拟样机模型,同时进行实车试验确保模型满足精度要求。参照汽车操纵稳定性国家试验标准进行多种试验仿真,对比刚性转向杆系整车模型和刚柔耦合转向杆系整车模型仿真结果,分析了转向杆系的柔性对整车操纵稳定性的影响。最后,针对所研究汽车转向系统性能上的不足,对刚柔耦合转向系统模型进行试验设计拟合得到系统的近似模型,采用一种GA-PSO混合算法进行了优化设计。优化结果表明,所采用的基于近似模型的优化方法是可行有效的。
【关键词】：重型汽车 转向杆系 刚柔耦合 分析 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】：U463.4
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-16
• 第一章 绪论16-19
• 1.1 课题研究的背景和意义16
• 1.2 国内外研究现状16-18
• 1.2.1 转向系统研究内容发展现状16-17
• 1.2.2 优化方法及近似模型发展现状17-18
• 1.3 本文研究内容18
• 1.4 本章小结18-19
• 第二章 重型汽车转向系统模型建立19-30
• 2.1 双前桥汽车转向系统介绍19-21
• 2.1.1 双前桥汽车转向系统组成19-20
• 2.1.2 双前桥汽车转向系统传递路线20-21
• 2.2 虚拟样机技术及ADAMS软件介绍21-22
• 2.2.1 虚拟样机技术概述21
• 2.2.2 ADAMS概述21-22
• 2.3 双前桥汽车转向系统虚拟样机模型建立22-27
• 2.3.1 参数确定22
• 2.3.2 转向系建模22-23
• 2.3.3 悬架建模23-25
• 2.3.4 车桥和车架建模25-26
• 2.3.5 车轮及试验台建模26
• 2.3.6 约束检查及驱动添加26-27
• 2.4 双前桥汽车转向系统仿真方法27-28
• 2.4.1 测试添加27-28
• 2.4.2 两种仿真步骤介绍28
• 2.5 本章小节28-30
• 第三章 重型汽车转向杆系刚柔耦合分析30-48
• 3.1 柔性体建模相关介绍30-31
• 3.1.1 多柔体系统动力学基础30-31
• 3.1.2 刚柔耦合建模流程31
• 3.2 转向杆系有限元建模与模态分析31-36
• 3.2.1 有限元基本理论介绍31-32
• 3.2.2 转向杆系有限元建模32-34
• 3.2.3 转向杆系模态综合分析34-36
• 3.3 转向杆系刚柔耦合模型建立36-38
• 3.3.1 ADAMS柔性体生成方法37
• 3.3.2 转向杆系柔性体替换37-38
• 3.4 刚柔耦合模型运动学分析38-44
• 3.4.1 转向轮理想转角关系38-39
• 3.4.2 桥车轮转角分析39-42
• 3.4.3 悬架运动特性分析42-44
• 3.5 刚柔耦合模型动力学分析44-47
• 3.5.1 满载原地转向杆件受力分析44-47
• 3.6 本章小节47-48
• 第四章 刚柔耦合转向杆系对操纵稳定性影响仿真分析48-66
• 4.1 操纵稳定性评价方法48
• 4.2 整车操纵稳定性试验方法48-50
• 4.2.1 转向盘转角阶跃输入试验方法49
• 4.2.2 转向盘转角脉冲输入试验方法49
• 4.2.3 转向回正性能试验方法49
• 4.2.4 蛇形试验方法49-50
• 4.2.5 转向轻便性试验方法50
• 4.3 整车虚拟样机模型建立50-54
• 4.3.1 ADAMS/Car建模流程概述50-51
• 4.3.2 刚柔耦合转向子系统建模51-52
• 4.3.3 驱动桥子系统建模52
• 4.3.4 车身子系统建模52-53
• 4.3.5 发动机子系统建模53-54
• 4.3.6 整车模型建立54
• 4.4 整车虚拟样机模型验证54-56
• 4.4.1 转向回正性能实车试验55-56
• 4.5 刚柔耦合转向杆系对操纵稳定性影响仿真分析56-64
• 4.5.1 转向盘转角阶跃输入试验仿真分析56-58
• 4.5.2 转向盘转角脉冲输入试验仿真分析58-60
• 4.5.3 转向回正性能试验仿真分析60-61
• 4.5.4 蛇形试验仿真分析61-63
• 4.5.5 转向轻便性试验仿真分析63-64
• 4.6 本章小节64-66
• 第五章 基于近似模型的转向杆系优化设计66-80
• 5.1 优化设计问题提出66-69
• 5.2 近似模型理论简介69-72
• 5.2.1 Kriging法基本理论69-70
• 5.2.2 径向基函数神经网络基本理论70-71
• 5.2.3 响应面法基本理论71-72
• 5.3 近似模型构建及验证72-75
• 5.3.1 设计变量确定72-74
• 5.3.2 响应面近似模型建立74-75
• 5.3.3 模型验证75
• 5.4 基于近似模型的优化75-77
• 5.4.1 目标函数75
• 5.4.2 设计变量75-76
• 5.4.3 约束条件76
• 5.4.4 一种GA-PSO混合算法76-77
• 5.4.5 优化步骤77
• 5.5 计算及结果分析77-79
• 5.6 本章小节79-80
• 第六章 总结与展望80-82
• 6.1 总结80
• 6.2 展望80-82
• 参考文献82-87
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况87

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本文编号：903499