荣威750FCV底盘系统虚拟样机建模与仿真研究

摘要

在本文中以荣威750燃料电池轿车(Fuel Cell Vehicle)结构参数为基础,在ADAMS/Car软件环境下建立了该车动力学模型,并进行操纵稳定性仿真与相关操纵稳定性的国家标准评价,在这个过程中重点开发了针对荣威750燃料电池轿车的双横臂一纵臂式多连杆后独立悬架,丰富了ADAMS/Car悬架模板库。根据多体系统动力学理论,在分析荣威750双横臂一纵臂式多连杆后独立悬架结构和力学关系的基础上,开发了针对荣威750燃料电池轿车双横臂一纵臂式多连杆后独立悬架结构形式的悬架通用模板,继而应用相关参数,例如硬点坐标、构件质量属性、弹簧特性、减振器特性和衬套特性,创建后悬架子系统,并组装成虚拟悬架试验台,完成了双轮同向跳动悬架动力学特性仿真试验,根据仿真结果分析后轮前束、车轮外倾角及侧倾中心位置等随轮跳的变化规律。同时,依据荣威750燃料电池轿车前悬架参数,应用ADAMS/Car提供的麦弗逊式前独立悬架模板,建立了荣威750燃料电池轿车前独立悬架子系统。随后将所建子系统与悬架试验台组装,完成双轮同向跳动仿真试验;根据仿真结果分析前轮定位参数随前轮跳动的变化规律。在建立荣威750燃料电池轿车前后悬架模型的基础上,创建了车身、前后轮及柔性体前后横向稳定杆等子系统的动力学模型,并组装获得荣威750燃料电池轿车的整车动力学模型。利用建立的整车动力学模型,依据GB/T6323-94汽车操纵稳定性试验方法和ISO汽车双移线试验方法,完成对荣威750燃料电池轿车稳态回转、角阶跃、角脉冲、以及双移线等操纵稳定性仿真,获得了荣威750燃料电池轿车操纵稳定性性能。最后,依据QC/T480-1999汽车操纵稳定性指标限值与评价方法,计算了该车操纵稳定性指标限值并评价计分。在本文的最后,针对荣威750燃料电池轿车比原车增重导致汽车离地间隙减少、操纵稳定性发生改变的问题,对该车进行了悬架的匹配研究,从而使得改装后的荣威750燃料电池轿车,具有适当的离地间隙;并且对悬架匹配后的整车模型进行了依据国家标准的操纵稳定性仿真和评价,证明悬架匹配后的整车具有良好的操纵稳定性。随后针对新能源汽车底盘轻量化的课题,对荣威750燃料电池轿车前横向稳定杆提出了结构上的轻量化设计,并且对该轻量化设计进行了强度、扭转刚度和疲劳的验证,同时将轻量化的前横向稳定杆装配到整车模型上进行整车的操纵稳定性仿真,将仿真结果与原车仿真结果进行对比分析,证明了轻量化的方法对整车的操纵稳定性影响不大。

目录

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 车辆动力学与虚拟样机技术

1.2.1 车辆动力学仿真技术

1.2.2 虚拟样机技术的基本概念与内容

1.2.3 虚拟样机技术设计方法特点与研究范围

1.2.4 虚拟样机技术的实现以及相关技术

1.2.5 虚拟样机技术研究的意义

1.3 本文主要研究内容

1.4 本文研究意义

1.5 本章小结

第二章 荣威750 悬架系统虚拟样机建模与仿真

2.1 ADAMS/Car 模块概述

2.1.1 ADAMS/Car 的模型结构

2.1.2 ADAMS/Car 建模的基本过程

2.2 荣威750 麦弗逊前独立悬架的建模与仿真

2.2.1 荣威750 麦弗逊式前独立悬架结构及特点分析

2.2.2 荣威750 麦弗逊前独立悬架子系统建模

2.2.3 荣威750 麦弗逊前独立悬架总成仿真

2.3 荣威750 多连杆式后独立悬架的建模与仿真

2.3.1 荣威750 双横臂后独立悬架结构及特点分析

2.3.2 多连杆式后独立悬架ADAMS/Car 通用模块的创建

2.3.3 荣威750 双横臂后独立悬架子系统建模

2.3.4 荣威750 双横臂后独立悬架总成仿真

2.4 本章小结

第三章 荣威750FCV 整车虚拟样机建模与仿真

3.1 荣威750FCV 整车虚拟样机模型的建立

3.1.1 车身子系统模型的建立

3.1.2 齿轮齿条转向子系统模型的建立

3.1.3 动力子系统模型的建立

3.1.4 车轮子系统模型的建立

3.1.5 横向稳定杆子系统模型的建立

3.1.6 荣威750 整车模型的组装

3.2 荣威750FCV 整车虚拟样机模型的操纵稳定性仿真

3.2.1 转向盘转角阶跃输入仿真

3.2.2 转向盘转角脉冲输入仿真

3.2.3 双移线仿真

3.2.4 稳态回转仿真

3.3 荣威750FCV 整车虚拟样机模型操纵稳定性仿真评价

3.3.1 转向盘转角阶跃输入仿真结果评价

3.3.2 转向盘转角脉冲输入仿真结果评价

3.3.3 稳态回转仿真结果评价

3.4 本章小结

第四章 悬架匹配与前横向稳定杆结构轻量化

4.1 悬架匹配设计

4.2 悬架匹配后的整车操纵稳定性分析

4.3 荣威750FCV 前横向稳定杆结构轻量化

4.3.1 轻量化设计方案

4.3.2 有限元分析验证

4.3.3 扭转刚度分析

4.3.4 疲劳校核

4.4 轻量化前后仿真结果的对比分析

4.4.1 转向盘角阶跃输入仿真对比分析

4.4.2 转向盘角脉冲输入仿真对比分析

4.5 本章小结

第五章 全文总结

5.1 总结与完成的主要工作

5.2 下一步工作展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间已发表或录用的论文