基于ADAMS的某厢式货车平顺性分析及二次开发研究

摘要

随着汽车技术的不断发展，人们对汽车的要求已从满足基本的乘坐和运输需要发展到全面追求汽车的行驶平顺性和操纵稳定性等综合性指标。平顺性作为影响乘坐人员疲劳的重要因素日益受到用户和生产商的关注，并作为同类产品市场竞争的一项重要指标。在汽车设计过程中，采用虚拟样机技术可在设计阶段测试产品的性能，及早发现设计缺陷，缩短设计周期，提高产品竞争力。本文采用多体动力学软件ADAMS建立某厢式货车动力学模型并对平顺性进行改进。
　　本文首先介绍了ADAMS的动力学理论基础和宏命令的语法和基本语句。之后采用离散梁法在ADAMS中建立钢板弹簧动力学模型，针对离散化后钢板弹簧模型自由度过多的问题提出以少片模型替代原有多片模型的方法。为使少片钢板弹簧模型在力学性能上达到等效替代，使用ADAMS/Insight模块对模型中离散梁参数进行试验设计分析找出对刚度影响最大的参数，再对选定参数反求得到刚度满足设计要求的少片钢板弹簧模型。
　　在ADAMS中建立整车各个子系统的动力学模型装配得到整车动力学模型，进行平顺性仿真。对实车进行平顺性道路试验。对比仿真数据与试验数据，验证整车动力学模型的准确性。
　　然后使用宏命令参照国标在ADAMS中进行二次开发实现平顺性评价。由于该宏命令在计算加权加速度均方根值时涉及大量逻辑判断及循环操作，为避免宏命令的编写过于冗长，结合用户自定义函数完成该计算过程。用户自定义函数使用C语言编写，编译生成动态链接库后供ADAMS调用。为方便查看平顺性评价计算结果，定制相应的用户对话框。
　　最后以所建整车动力学模型为基础，分析了整车参数对平顺性的影响。在对整车平顺性进行优化时，使用平顺性评价宏命令计算得到的驾驶员脚部地板垂向加权加速度均方根值为目标函数，选取悬架刚度阻尼和驾驶室悬置参数为设计变量。通过优化计算改进整车模型的平顺性，提出相应的改进方案。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究的背景及意义

1．2 汽车平顺性研究现状

1．3 钢板弹簧动力学模型

1．3．1 离散梁法

1．3．2 模态法

1．3．3 等效中性面法

1．3．4 三段梁法

1．4 虚拟样机技术

1．5 本文研究的主要内容与工作

第二章 ADAMS基本理论与宏命令

2．1 多体动力学简介

2．2 ADAMS软件基本理论简介

2．2．1 广义坐标的选取

2．2．2 初始条件分析

2．2．3 运动学分析

2．2．4 动力学分析

2．2．5 静力学分析

2．3 ADAMS宏命令

2．3．1 ADAMS命令句法

2．3．2 宏命令创建方法

2．3．3 宏命令的种类

2．3．4 ADAMS／View中常用语句

2．4 本章小节

第三章 钢板弹簧动力学建模

3．1 钢板弹簧计算模型简介

3．1．1 钢板弹簧计算的基本理论

3．1．2 共同曲率法

3．1．3 集中载荷法

3．2 钢板弹簧主要结构

3．2．1 钢板弹簧总成结构

3．2．2 钢板弹簧支撑形式

3．2．3 钢板弹簧布置方式

3．3 钢板弹簧动力学模型

3．3．1 Beam梁

3．3．2 Beam粱参数

3．3．3 Beam梁计算公式

3．4 接触力

3．4．1 接触力Impact模型

3．4．2 Impact函数参数

3．5 钢板弹簧动力学模型生成

3．6 钢板弹簧参数反求

3．6．1 试验设计模块ADAMS／Insight简介

3．6．2 钢板弹簧测试模型

3．6．3 第一次DOE分析

3．6．4 第二次DOE分析

3．6．5 钢板弹簧Beam粱参数反求

3．7 本章小结

第四章 整车多体动力学模型建立

4．1 整车模型分析

4．2 前悬架模型

4．3 后悬架模型

4．4 转向系模型

4．5 轮胎

4．6 路面模型

4．6．1 路面不平度谐波叠加法模型

4．6．2 路面模型的建立

4．7 驾驶室及车厢模型

4．8 整车动力学模型的建立

4．9 整车平顺性仿真

4．10 整车平顺性道路试验

4．10．1 试验内容与规范

4．10．2 试验条件

4．10．3 试验仪嚣及测试参数设置

4．10．4 数据记录

4．10．5 试验结果与仿真结果对比

4．11 本章小结

第五章 平顺性评价及二次开发实现

5．1 平顺性评价指标

5．1．1 人体对振动的反应

5．1．2 平顺性评价方法

5．2 ADAMS中平顺性评价宏命令流程

5．3 宏命令Macro_Op

5．4 命令Macro_Cal_Fq

5．4．1 自功率谱密度的计算

5．4．2 加速度均方根值RMS的计算

5．4．3 加权加速度均方根值的计算

5．5 用户自定义函数

5．5．1 ADAMS／View函数介绍

5．5．2 用户自定义函数编写

5．5．3 用户自定义函数的编译

5．5．4 用户自定义函数的调用

5．6 平顺性评价用户界面定制

5．6．1 定制平顺性评价对话框

5．6．2 定制用户菜单

5．7 本章小结

第六章 平顺性分析与优化

6．1 影响平顺性的主要参数分析

6．1．1 前后悬架刚度匹配对平顺性的影响

6．1．2 前悬架刚度与阻尼匹配对平顺性的影响

6．1．3 驾驶室悬置刚度与阻尼匹配对平顺性影响

6．2 平顺性优化仿真分析

6．2．1 目标函数的确定

6．2．2 设计变量的选取

6．2．3 约束条件的确定

6．2．4 优化仿真计算

6．3 优化结果分析

6．4 本章小结

第七章 结论与展望

7．1 结论

7．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文

附录A 宏命令Macro_Op代码

附录B 宏命令Macro_Cal_Fq代码

附录C 用户自定义函数C代码