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基于虚拟样机的悬架优化设计及整车仿真

作　者: 郑重
导　师: 田韶鹏
学　校: 武汉理工大学
专　业: 动力机械及工程
关键词: 多体系统动力学虚拟样机技术 ADAMS软件操纵稳定性
分类号: U463.33
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 315次
引　用: 8次
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内容摘要

悬架是车架(或承载式车身)与车桥(或车轮)之间的一切传力连接装置的总称。它的功用是把路面作用于车轮上的垂直反力(支承力)、纵向反力(驱动力和制动力)和侧向反力以及这些反力所造成的力矩都要传递到车架(或承载式车身)上,以保证汽车的正常行驶,其对汽车的操纵稳定性和行驶平顺性有着重要的影响。本文首先介绍了对于车辆操纵稳定性的研究、发展和评价方法;简述了多体系统动力学的研究内容、ADAMS软件利用多体动力学进行静力学、运动学和动力学分析的理论模型,以及汽车动力学方面的应用及数字化建模参数准备。根据某微型车前悬架的实际结构,在ADAMS中建立了前悬架运动学模型,并测量了对原车车轮定位参数随车轮跳动变化曲线,提出了原始悬架模型在结构方面存在的问题。双横臂独立悬架是一种比较复杂的空间四连杆机构,利用ADAMS软件,选择合理的参数变化曲线是双横臂独立悬架设计的必要手段。通过对原始悬架模型进行参数化处理,结合影响汽车操纵稳定性的理论知识,本文通过使用ADAMS软件的优化设计的功能,对原始悬架的包括主销、上横臂、下横臂的相关结构参数进行了优化改进,并对改进后悬架运动的结果与改进前的结果进行对比,确定改进的方案。最后,通过建立整车模型(底盘、前后悬架、转向系、轮胎和路面),将经过优化的悬架结构参数运用到整车模型的前悬架中。通过参照汽车操纵稳定性试验方法的国家标准,通过模拟整车模型路上试验的实际工况,对整车模型进行操纵稳定性的大量仿真试验,从而验证了优化后的模型的合理性。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-7
目录  7-9
第1章绪论  9-11
  1.1 课题的研究背景  9-10
  1.2 课题的意义和研究内容  10-11
第2章操纵稳定性的发展及研究方法  11-17
  2.1 操纵稳定性的国外研究情况  11-14
  2.2 操纵稳定性的国内研究情况  14-15
  2.3 操纵稳定性的评价方法  15-16
  2.4 本章小结  16-17
第3章悬架仿真的理论基础及其软件ADAMS  17-28
  3.1 多体系统动力学理论  17-20
  3.2 多体系统软件ADAMS简介  20-27
    3.2.1 ADAMS动力学分析的计算方法  21-24
    3.2.2 ADAMS静力学分析的计算方法  24
    3.2.3 ADAMS运动学分析的计算方法  24-25
    3.2.4 ADAMS初始条件分析的计算方法  25-27
  3.3 本章小结  27-28
第4章前悬架模型的建立及其优化  28-53
  4.1 建模前的准备  28-30
    4.1.1 已知的参数  28
    4.1.2 设置建模工作环境  28-29
    4.1.3 创建设计点  29-30
  4.2 建立悬架模型  30-32
    4.2.1 悬架结构的建立  30-31
    4.2.2 添加约束  31-32
    4.2.3 添加驱动  32
  4.3 测试悬架模型  32-37
    4.3.1 测量主销内倾角  32-33
    4.3.2 测量主销后倾角  33-34
    4.3.3 测量车轮外倾角  34-35
    4.3.4 测量车轮前束角  35-36
    4.3.5 测量车轮侧向滑移量  36-37
  4.4 优化悬架模型  37-52
    4.4.1 悬架几何参数对汽车操纵稳定性的影响  37-38
    4.4.2 创建设计变量  38-39
    4.4.3 参数化模型  39-42
    4.4.4 制作参数修改界面  42-45
    4.4.5 定义目标函数  45
    4.4.6 优化模型  45-48
    4.4.7 优化结果后处理  48-52
  4.5 本章小结  52-53
第5章整车的操纵稳定性仿真  53-70
  5.1 整车建模过程分析  53-58
    5.1.1 整车各个系统简化的考虑  53
    5.1.2 前悬架模型的建立  53-54
    5.1.2 转向机构模型的建立  54-56
    5.1.3 后悬架模型的建立  56
    5.1.4 轮胎和地面模型的建立  56-58
    5.1.5 整车模型的建立  58
  5.2 整车操纵稳定性仿真  58-69
    5.2.1 稳态转向特性试验  58-61
    5.2.2 瞬态横摆响应试验  61-63
    5.2.3 转向盘角脉冲试验  63-66
    5.2.4 转向盘中间位置操纵稳定性试验  66-68
    5.2.5 总结  68-69
  5.3 本章小结  69-70
第6章结论与展望  70-72
  6.1 主要工作和结论  70
  6.2 研究中的不足之处  70-71
  6.3 下一步要进行的工作  71-72
参考文献  72-75
致谢  75-76
附录攻读硕士学位期间发表的论文及申请的专利  76

基于虚拟样机的悬架优化设计及整车仿真

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