基于多刚体系统动力学载货汽车平顺性建模与仿真

摘要

随着载货汽车的不断普及，人们对载货汽车的要求越来越高，对平顺性也提出了更高的要求。然而，现有的商业化动力学仿真软件，无论是动力学建模的便利性，还是仿真优化的效率都难以满足工程实际的要求，而这些已经成为了汽车平顺性仿真、优化和控制的技术瓶颈。因此，本文的研究目的是基于MATLAB的GUI模块开发一款操作简单、使用方便的载货汽车平顺性仿真分析系统，并且能够实现真正意义上的参数化建模。主要研究内容如下：
　　1.建立了载货汽车平顺性动力学模型。根据载货汽车的特点对模型进行了合理的简化，建立了11自由度的多刚体系统动力学模型。以卡尔丹角来描述载货汽车多刚体系统的姿态，搭建起各个刚体之间的运动学关系，运用多刚体系统动力学建模方法，建立了载货汽车11自由度平顺性动力学模型及其动力学方程。
　　2.建立了四轮相关路面随机输入时域模型。为了给载货汽车平顺性时域分析奠定基础，采用逆快速傅里叶变换法（IFFT法）建立四轮相关路面随机输入的时域模型，通过与标准的路面谱进行对比，其吻合程度高，验证了时域模型的正确性。
　　3.开发并验证了载货汽车平顺性时域仿真系统。为便于工程技术人员的操作与使用，基于MATLAB的GUI模块开发了载货汽车平顺性时域仿真系统，并以某型号载货汽车为例进行了平顺性时域仿真。从软件与实验两个方面，验证了该系统仿真模型与仿真结果的正确性。
　　4.进行了载货汽车非线性稳定性仿真分析。针对载货汽车平顺性突变现象，利用数值方法进行了非线性稳定性仿真分析。数值仿真表明的确存在非线性不稳定现象，且出现不稳定的区域与实际情况大体相符，由此解释了载货汽车平顺性不稳定现象。同时，数值仿真结果表明适当地增大阻尼系数不仅能消除非线性不稳定现象，还能降低响应的幅值。

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第一章 绪论

§1.1载货汽车平顺性研究背景

§1.2汽车平顺性国内外研究现状

§1.3载货汽车平顺性仿真存在的问题

§1.4研究目的及意义

§1.5论文的主要课题来源及主要研究内容

§1.6本章小结

第二章 基于多刚体系统动力学载货汽车平顺性建模

§2.1引言

§2.2多刚体系统动力学

§2.3载货汽车平顺性主要部件分析

§2.4载货汽车多刚体系统动力学模型

§2.5载货汽车11自由度多刚体系统动力学方程的建立

§2.6 本章小结

第三章 载货汽车的平顺性与激励的时域模型

§3.1 引言

§3.2 汽车平顺性

§3.3轮胎激励分析

§3.4路面不平度的统计特性

§3.5基于IFFT法建立路面不平度的时域模型

§3.6 本章小节

第四章 载货汽车平顺性时域仿真系统开发与验证

§4.1 引言

§4.2载货汽车平顺性时域仿真系统开发

§4.3载货汽车平顺性时域仿真实例

§4.4载货汽车平顺性仿真模型与仿真结果验证

§4.5 本章小节

第五章 载货汽车非线性稳定性仿真分析

§5.1 引言

§5.2 非线性振动理论

§5.3 载货汽车非线性振动稳定性仿真分析

§5.4 非线性振动稳定性仿真分析实例

§5.5 本章小结

第六章 总结与展望

§6.1 全文总结

§6.2 研究展望

参考文献

致谢

作者在攻读硕士期间主要研究成果