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汽车独立悬架刚柔耦合建模及性能仿真研究

作　者: 姚艳
导　师: 赵宁
学　校: 西北工业大学
专　业: 车辆工程
关键词: 独立悬架刚柔耦合运动学仿真性能
分类号: U463.33
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 457次
引　用: 8次
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内容摘要

悬架系统是汽车的一个重要组成部分，汽车悬架性能是影响汽车行驶平顺性、操纵稳定性和行驶速度的重要因素。随着轿车豪华化和高性能化，独立悬架得到了广泛的应用，因此，研究独立悬架的性能特性非常必要。本文以某车前双横臂独立悬架为研究对象，运用多体动力学理论和软件，从悬架系统运动学与弹性运动学的领域出发，对悬架进行仿真分析，分析评价其性能。根据双横臂独立悬架的实际系统，简化出与其原理一致的抽象几何模型，依据已有的悬架定位参数，基于Adams／Car模块建立悬架系统的多刚体模型。结合有限元分析软件ANSYS，利用它与ADAMS的接口，把受力较大的部件下横臂柔性化，建立悬架系统的刚柔耦合仿真模型，使仿真计算的结果更贴近实际。在Adams／Car模块下，对双横臂独立悬架系统进行运动学和弹性运动学仿真，包括左右车轮平行跳动仿真和静态加载仿真，整体分析悬架性能参数的变化，并比较多刚体模型和刚柔耦合模型得到的结果曲线，研究下横臂的柔性对性能参数的影响。按照双横臂独立悬架的数学描述，利用解析几何的方法编制程序计算前轮定位参数随轮跳变化的理论值，并与仿真值进行比较，验证模型的正确性。根据运动学仿真的结果，通过调整悬架导向机构的布置型式对结构进行改进，从而优化不符合设计要求的性能参数。最后讨论轮跳和外加载荷共同作用下悬架主要性能参数一前轮定位参数的变化情况，并绘制了三维曲面图，使仿真结果更加直观。通过本文的研究，为悬架系统的设计和试验提供了比较重要的参考依据，对现代的汽车悬架的设计、开发、性能评价有重要的指导意义，从而可以有效地缩短悬架系统的开发周期，节省研制经费。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-5
目录  5-7
第一章绪论  7-13
  1.1 论文选题及研究意义  7-9
    1.1.1 选题背景  7-8
    1.1.2 研究目的及意义  8-9
  1.2 国内外研究现状  9-11
  1.3 主要研究内容  11-13
第二章多体动力学仿真的理论基础  13-25
  2.1 多体系统概述  13
  2.2 多刚体系统动力学理论基础  13-19
    2.2.1 多刚体系统运动学  14-17
    2.2.2 多刚体系统动力学  17-19
  2.3 多柔体系统动力学基础理论  19-24
    2.3.1 离散化方法  19-20
    2.3.2 模态集成法  20-21
    2.3.3 集成有限元模型的多体理论分析  21-22
    2.3.4 柔性多体动力学方程的建立  22-24
  2.4 本章小结  24-25
第三章双横臂独立悬架仿真模型的建立  25-35
  3.1 ADAMS/Car模块简介  25
  3.2 应用 ADAMS/Car仿真建模简介  25-27
  3.3 ADAMS/Flex中的柔性体  27-28
  3.4 在 ANSYS中生成ADAMS专用的模态中性文件的方法  28-29
  3.5 悬架模型建立的基本参数  29-30
  3.6 双横臂式独立悬架系统模型的建立  30-33
    3.6.1 悬架多刚体模型  30-31
    3.6.2 悬架刚柔耦合模型  31-33
  3.7 本章小结  33-35
第四章双横臂独立悬架运动学仿真  35-53
  4.1 悬架性能参数介绍  35-39
    4.1.1 车轮外倾角(Camber Angle)  35
    4.1.2 车轮前束角(Toe Angle)  35-36
    4.1.3 主销后倾角(Caster Angle)  36-37
    4.1.4 主销内倾角(Kingpin Inclination Angle)  37
    4.1.5 制动点头量(Dive)和加速抬头量(Lift)  37
    4.1.6 轮距(Total Track)和悬架刚度(Ride Rate)  37-38
    4.1.7 顺从转向  38-39
  4.2 悬架左右车轮平行跳动的仿真分析  39-44
    4.2.1 前轮定位参数的变化曲线  39-41
    4.2.2 制动点头量和加速抬头量的变化曲线  41-42
    4.2.3 顺从转向的变化曲线  42-43
    4.2.4 悬架刚度和轮距的变化曲线  43-44
    4.2.5 悬架性能评价  44
  4.3 前轮定位参数的解析计算  44-48
    4.3.1 悬架摆臂的描述  44-46
    4.3.2 车轮轮轴及接地点位置的确定  46
    4.3.3 车轮定位参数的表达  46-47
    4.3.4 双横臂独立悬架前轮定位参数解析计算结果  47-48
  4.4 悬架结构的改进设计  48-52
    4.4.1 悬架改进的基本思想  48-49
    4.4.2 悬架导向机构改进设计方案  49
    4.4.3 悬架导向机构改进设计方案与原方案的比较  49-52
  4.5 本章小结  52-53
第五章双横臂独立悬架弹性运动学仿真  53-63
  5.1 车轮制动力作用下的悬架弹性运动学仿真分析  53-56
  5.2 车轮侧向力作用下的悬架弹性运动学仿真分析  56-58
  5.3 轮跳和制动力共同作用下前轮定位参数的变化  58-60
  5.4 轮跳和侧向力共同作用下前轮定位参数的变化  60-61
  5.5 本章小结  61-63
第六章论文总结与展望  63-65
  6.1 论文总结  63-64
  6.2 论文展望  64-65
参考文献  65-69
攻读硕士期间发表的论文  69-70
致谢  70-71

汽车独立悬架刚柔耦合建模及性能仿真研究

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