多自由度双轴车辆模型在波形路面上的动力分析

摘要

路面平整度是度量路面行驶质量的一项主要性能指标，平整的路面能为车辆提供快速、安全、舒适和经济的行车环境，同时减少车辆对路面的损坏，提高路面的使用性能，延长路面的使用寿命。相反，不平的路面激励，会使行驶的汽车产生振动。由路面不平整引起的车辆对路面动载荷作用，是引起路面疲劳破坏甚至早期破坏的一个主要原因。故应用多体动力学仿真分析研究车辆对路面的动载荷作用十分必要。
　　 论文根据綦万高速公路路面平整度的实测结果，得到描述波形路面的参数即波长和振幅，编制路面文件，在ADAMS中模拟波形路面；以现有某红岩重型卡车为研究对象，利用ADAMS多体动力学分析软件建模仿真，建立其车架、悬架和驾驶室等的多体动力学模型。对整车模型进行仿真计算，分析车辆以不同速度、不同载重行驶于不同波长、振幅和坡度的波形路面时，车辆对路面的动载荷作用，进而揭示了车辆动载与路面不平度之间的关系，提出了降低车轮动载荷的方法。同时，考虑到影响车辆动载荷作用的车辆参数因素，论文对悬架特性参数(刚度、阻尼)进行了优化分析，最终达到改善车辆对路面的动载破坏作用的目的。
　　 整车动力学模型的建立为更加精确的进行车路耦合作用计算提供可能，可以模拟出实际车辆在波形路面激励下产生的动荷载作用值。论文通过对整车模型的动力学仿真分析，得到如下结论：车辆对路面的动载荷作用受路面工况的影响较大，车辆动荷载与波形路面的波长和振幅成正比；车速是影响车路耦合作用的重要因素，车辆动荷载与波长、振幅和车速的耦合作用有关；车辆载重的破坏力非常大，满载时的最大动荷载较空载时增大了76.02％。车辆悬架特性参数(刚度、阻尼)的匹配合理与否直接影响到车辆对路面的动载作用，通过优化分析，可较明显减小车辆对路面的动载荷作用。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1问题的提出及研究意义

1.1.1问题的提出

1.1.2研究意义

1.2国内外研究现状及发展趋势

1.2.1路面力学研究现状

1.2.2车辆动力学研究现状

1.2.3车辆——路面耦合系统相互作用研究现状

1.3主要研究内容和技术路线

1.3.1研究内容

1.3.2技术路线

第二章 波形路面分析

2.1路面不平度的概述

2.2平整度测量方法

2.3国际平整度指数和平整度标准差

2.3.1国际平整度指数基本概念及计算模型

2.3.2平整度标准差的测量原理

2.3.3国际平整度指数与平整度标准差的关系

2.4路面波形函数

2.4.1波形路面平整度测定

2.4.2实例模型分析

2.5本章小结

第三章 车辆系统的振动模型分析

3.1车辆振动的原因

3.2车辆振动简化数学模型

3.2.1二自由度单轮模型

3.2.2四自由度单轨模型

3.2.3七自由度整车模型

3.3车辆动载分析

3.3.1车辆载荷分类

3.3.2车辆动载评价指标

3.3.3动载荷振动理论分析

3.4本章小结

第四章 整车多体动力学模型的建立

4.1 ADAMS软件的理论基础

4.1.1多体动力学基本理论

4.1.2 ADAMS的设计流程

4.1.3 ADAMS/View建模基础

4.2整车多体模型的建立

4.2.1建模假设

4.2.2参数的获取

4.2.3车身(车架)的建模

4.2.4悬架系统的分析和建模

4.2.5驾驶室的分析和建模

4.2.6轮胎和路面模型的建立

4.2.7整车多体动力学模型

4.3本章小结

第五章 整车模型的仿真分析

5.1 ADAMS仿真分析基础

5.1.1 ADAMS分析原理

5.1.2 ADAMS的动力学方程和计算方法

5.1.3后处理程序

5.2仿真结果分析

5.2.1不同路面工况对车轮动态响应的影响

5.2.2不同车速对车轮动态响应的影响

5.2.3车辆载重对车轮动态响应的影响

5.3影响仿真结果的因素分析

5.3.1路面工况的影响分析

5.3.2车速的影响

5.3.3载重的影响

5.4降低车轮动荷载的方法

5.5本章小结

第六章 车辆悬架参数的优化分析

6.1参数化分析基础

6.1.1设计研究

6.1.2试验设计

6.1.3优化分析

6.1.4优化设计的数学描述

6.2悬架系统的优化分析

6.2.1设计变量

6.2.2目标函数

6.2.3约束条件

6.2.4优化仿真结果比较

6.3优化结果验证

6.4本章小结

第七章 结论与建议

7.1主要结论

7.2进一步建议

致谢

参考文献

附录

在学期间发表的论著及取得的科研成果