基于多体动力学的车轮定位参数与平顺性仿真分析及优化

摘要

随着社会的发展,人民生活水平不断提高,交通运输业蓬勃发展,人们对交通运输的质量要求越来越高。为了保证交通运输的安全、高效和舒适性,对汽车行驶平顺性的研究也越来越重要。汽车行驶平顺性是汽车的主要性能指标之一,各汽车生产厂家都在不断努力改善汽车行驶平顺性,以便提高汽车的竞争力。
　　 本文首先简要介绍了多体系统动力学的理论及用于多体系统动力学仿真分析的大型软件:ADAMS。然后将整车划分为前悬架、后悬架、人-椅系统、转向系、传动系和轮胎等子系统,并用多体动力学软件ADAMS分别建立了子系统的动力学分析模型,将其与车身、副车架等组装到一起建立了整车的动力学分析模型,通过样车试验,验证了模型的准确性。
　　 文章通过对前悬架进行运动学仿真分析,得到了悬架结构对前轮定位参数的影响规律。分析结果显示,该车前轮定位参数变化虽仍在允许范围之内,但前束角、车轮外倾角和主销偏移距仍有可优化的地方。因此本文对车轮定位参数进行了优化,使车轮定位参数的变化量更合理,更有利于整车性能的提高。
　　 文章还介绍了汽车平顺评价指标和随机路面的建立过程,利用虚拟样机技术对该车进行平顺性仿真分析,从不同角度了解了整车的平顺性,并对仿真结果进行了相应的处理和评价,从总体上讲,该车的平顺性能较好。
　　 最后,文章对影响平顺性的车速、路面状况和汽车悬架参数等因素进行了分析,且着重分析了弹簧刚度、减振器阻尼和轮胎刚度对汽车平顺性的影响,并指出各参数的增大或减少对整车平顺性影响的趋势。本文提出了4种优化方案,对每种方案的参数进行优化分析,得出每种方案下最优的平顺性参数,为提高平顺性指明了方向。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 平顺性研究的意义和主要内容

1.1.1 研究的意义

1.1.2 研究的主要内容

1.2 国内外汽车平顺性研究概况

1.2.1 评价试验及评价方法

1.2.2 汽车平顺性改进及仿真

1.3 主要研究内容

第2章 虚拟样机技术及多体系统动力学简介

2.1 虚拟样机技术简介

2.2 多体动力学简介

2.2.1 多刚体动力学

2.2.2 多柔体动力学

2.3 多体系统动力学在汽车动力学中的应用

2.4 多体系统动力学分析软件ADAMS

2.4.1.ADAMS软件的特点

2.4.2 ADAMS软件的应用

2.4.3 ADAMS模块介绍

2.4.4 解决ADAMS软件数值发散的技巧

2.5 小结

第3章 整车动力学模型的建立

3.1 整车动力学模型的建立

3.1.1 整车模型的简化原则

3.1.2 前悬架

3.1.3 后悬架

3.1.4 转向系

3.1.5 车身

3.1.6 制动

3.1.7 动力总成

3.1.8 轮胎

3.1.9 驾驶员人-椅模型

3.1.10整车系统

3.2 模型实验验证

3.3 小结

第4章 车轮定位参数仿真分析与优化

4.1 定位参数研究

4.2 车轮定位参数仿真分析

4.2.1 车轮同向跳动分析

4.2.2 转向仿真分析

4.3 车轮定位参数优化

4.4 小结

第5章 整车平顺性仿真分析

5.1 汽车平顺性的定义

5.2 汽车平顺性的评价方法

5.2.1 吸收功率评价法

5.2.2 ISO2631评价法

5.3 随机路面的建立

5.3.1 随机路面不平度理论

5.3.2 随机路面的生成

5.4 悬架偏频仿真试验

5.5 随机路面平顺性仿真试验

5.5.1 仿真标准与方法

5.5.2 结果分析

5.5.3 结果评价

5.6 脉冲输入行驶仿真试验

5.6.1 仿真标准与方法

5.6.2 结果分析

5.6.3 结论

5.7 台架仿真试验

5.7.1 车身垂直共振频率仿真试验

5.7.2 车身俯仰共振频率仿真试验

5.7.3 车身侧倾共振频率仿真试验

5.8 小结

第6章 提高平顺性的改进方案

6.1 影响平顺性的因素分析

6.1.1 车速、路面状况、及簧载质量的影响

6.1.2 悬架参数的影响

6.1.3 轮胎的影响

6.2 改进方案

6.2.1 方案1

6.2.2 方案2

6.2.3 方案3

6.2.4 方案4

6.3 小结

结论

参考文献

致谢

附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录