高速汽车侧风响应特性的虚拟实现与改善措施研究

摘要

汽车高速化、轻量化、流线型的发展趋势，使得侧风稳定性日渐成为研究车辆主动安全所必须解决的关键问题之一。由于实车试验具有相当大的危险性，而目‘投资大，试验结果容易受主、客观因素的影响和约束，采用计算机进行虚拟设计则可在汽车产品开发中使样车试制、试验次数减少到最低限度。因此，研究高速汽车侧风响应特性及其虚拟实现，具有重要的理论意义和应用价值。 车辆性能的定量分析与研究，先进底盘控制系统的设计开发，在很大程度上都依赖于车辆动力学模型和轮胎动力学模型建立的精确度。本文首先就气动力对高速汽车操纵稳定性的影响进行了深入的理论探讨。通过算例分析，着重比较了Gim, Magic Formula,幂指数公式、神经网络轮胎模型的特点和优势，并从理论的角度分析了汽车轮胎模型在侧风稳定性仿真中的应用。以国外某轿车为研究对象，运用多体动力学理论建立了基于ADAMS/Car软件平台的包括车身、悬架、转向、轮胎等子系统的刚柔藕合汽车多体系统侧风响应特性分析模型。 采用多体汽车模型对侧风敏感性试验、转向盘转角阶跃输入试验、非稳态侧风输入下转向盘撒手试验等进行了侧风响应的仿真分析，较好地实现了侧风环境的模拟，首次计及了风压中心的漂移。通过与试验结果的比较，验证了整车建模的精确性以及仿真方法的有效性，为该领域的研究提供了一条新的思路。根据仿真计算及参数分析结果，提出了改善高速汽车侧风稳定性的措施。