基于ADAMS的汽车转向和悬架系统动力学分析与仿真研究

摘要

随着高速公路的发展，汽车的速度越来越高，人们对汽车转向和悬架系统要求也越来越高。由于汽车转向和悬架系统对整车行驶动力学(如操纵稳定性、行驶平顺性等)有举足轻重的影响，因此转向和悬架系统的动力学仿真分析在汽车转向和悬架系统的设计和开发中占有很重要的地位。 转向和悬架系统是汽车的重要组成部分，是一个复杂的多体系统，其构件之间的运动关系十分复杂，这就给通过传统的计算方法分析悬架的各种特性带来许多的困难。随着数学、力学和计算机信息科学技术等学科的发展而发展起来的多体系统动力学为解决汽车悬架的分析、设计和控制等问题提供了有力的工具。 基于ADAMS的虚拟样机技术，在汽车等领域中有着广泛的应用，在汽车行业中导入虚拟样机技术，是新型汽车开发的一个重要工具。 本文以某型号轿车为研究对象，运用多体系统动力学的理论和方法，采用ADAMS仿真软件，进行该型号轿车转向和悬架系统的优化设计研究和面向整车性能分析的动力学仿真。 本文利用ADAMS软件，在模型的建立过程中，根据一些简单的设计点，如车轮定位参数；通过计算获取其它参数，修改铰链、衬套、减振器阻尼特性、零部件的质量以及减振器的运动行程等，搭建出转向和悬架系统的多体动力学模型。该模型接近车辆的实际工况，在该模型中可以做各种仿真试验，检验模型的有效性，比如稳定性、平顺性试验等，还可以在模型上施加载荷分析其受力，检验连杆强度，为后续工作做准备。 本文以车轮前束和车轮外倾角作为评价曲线，在ADAMS中对搭建的多体动力学模型进行仿真计算，得到和实际轿车运动参数一致的优化结果；并在车轮跳动和转向时，对前束、外倾角、主销内倾角、主销后倾角和轮距等参数的变化进行仿真分析。本文还研究了该模型悬架系统动力学特性和其它参数随车轮中心跳动时的变化规律。通过道路试验与仿真结果对比，验证了模型的可信性，充分利用了ADAMS软件的特点，通过改变模型的有关参数，进行大量的动力学仿真计算，最后得出这些参数对汽车的影响规律。 通过该模型可以在新车开发阶段比较全面的了解转向和悬架系统的各项性能，为转向和悬架系统进一步工作提供相当有效的方法。为该车的改进设计或同类型汽车的设计提供了参考。

目录

文摘

英文文摘

独创性声明及学位论文版权使用授权书

第一章绪论

1.1国内、外悬架的研究和发展

1.1.1概述

1.1.2独立悬架

1.1.3非独立悬架

1.2车辆动力学仿真技术国内外研究现状

1.3课题研究目的及意义

1.4课题研究的内容

第二章车辆运动学及动力学仿真

2.1机械系统动态仿真技术

2.2机械系统动态仿真技术的相关技术

2.3多体系统动力学简介

2.3.1多体系统动力学的诞生

2.3.2多体系统动力学国内外发展概况

2.3.3多刚体系统动力学的几种研究方法

2.3.4多柔体系统动力学的几种研究方法

2.3.5多柔体系统与多刚体系统之间的关系

2.4多体系统动力学研究的通用软件

2.4.1适用于车辆动力学的多体系统动力学通用软件

2.4.2 ADAMS软件简介

第三章车辆动力学模型的基础理论

3.1车轮定位参数

3.1.1主销后倾角与主销后倾拖距

3.1.2主销内倾角与主销偏移距

3.1.3车轮外倾角

3.1.4车轮前束

3.1.5轮距

3.1.6轴距

3.2动力学仿真计算原理

3.2.1广义坐标的选择

3.2.2系统动力学方程的建立

3.2.3动力学方程的求解

3.2.4静力学分析、运动学分析和初始条件分析

3.2.5计算过程分析综述

第四章基于ADAMS的动力学模型的建立

4.1引言

4.2仿真模型的建立

4.2.1设置建模基本环境

4.2.2几何建模

4.2.3施加约束

4.2.4模型的构成及定义

4.2.5多连杆悬架结构简介

4.2.6几何属性和质量属性

4.2.7自由度的计算

4.3前轮定位参数优化分析

4.3.1同向跳动

4.4车轮反向跳动

4.5转向分析

4.6受力分析

4.6.1 Bushing

4.6.2 Joint

第五章仿真结果分析

5.1侧向力

5.2纵向力

5.3力矩

第六章结论

参考文献

致谢