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营运客车侧倾稳定性试验仿真评价研究

作　者: 张海南
导　师: 申福林
学　校: 长安大学
专　业: 车辆工程
关键词: 营运客车侧倾稳定性虚拟仿真 ADAMS 二次开发最大侧倾稳定角
分类号: U461.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

近年来,高等级公路的快速发展和相关法规的出台为客车制造业发展提供了良好机遇,在客车保有量大幅度递增的同时,客车安全问题不断显现并越来越受到社会关注。侧倾稳定性是客车行驶安全的主要性能,也是评价客车安全性能的主要指标之一。国内外标准GB 13094-2007《客车结构安全要求》、GB 7258-2004《机动车运行安全技术条件》、ECER66《客车上部强度》等都对客车侧倾稳定性作出了相关要求和规定,我国近年颁布的GB/T 14172-2009《汽车静侧翻稳定性台架试验方法》对静侧翻稳定性试验作出了细致、明确的规定。多年来国内外针对车辆的侧倾稳定性进行了大量的研究。然而,目前对客车侧倾稳定性虚拟仿真试验方面的研究还处于起步阶段,存在的主要问题是没有专门用于客车侧倾稳定性试验的仿真软件、通用化的仿真建模方法和开展对影响侧翻稳定性因素中客车尺寸和布置等设计参数的研究等。本文根据国内外相关标准对侧倾稳定性试验的要求和规定,参照整车侧倾数学模型,结合客车的结构和总布置特点,进行了营运客车侧倾稳定性试验仿真评价方面的研究,并以仿真软件ADAMS为二次开发平台,结合VC++设计开发了客车侧倾稳定性试验仿真评价软件,提出了一种快速确定客车最大侧倾稳定角的方法(目前该软件只适用于9-12m的大客车)。同时,以部分具体车型为例,利用该软件进行侧倾稳定性试验仿真,通过仿真计算值与实车试验值的对比,验证了软件仿真试验结果的准确性。此外,还研究分析了客车设计参数对侧倾稳定性影响的敏感程度,提出了将对客车侧倾稳定性影响较大的悬架侧倾角刚度(也可以用线刚度来代替)、轮胎垂直方向刚度、轮距、通道地板高、高地板高、座椅高、乘客数等作为建模时的主要考虑参数,并在此基础上讨论分析了客车侧倾稳定性的通用化仿真建模方法。本论文的研究内容和成果不仅为评价客车侧倾稳定性提供了一种快捷、方便的方法,而且可以通过分析客车尺寸和布置等设计参数对侧倾稳定性的影响程度,找出最优方案,为设计和制造具有高侧倾稳定性的客车产品提供参考。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第一章绪论  10-15
  1.1 研究背景和课题来源  10
  1.2 国内外与课题相关技术的研究现状  10-13
    1.2.1 国外研究现状  11-12
    1.2.2 国内研究现状  12-13
  1.3 课题研究目的和意义  13-14
    1.3.1 研究目的  13
    1.3.2 研究意义  13-14
  1.4 课题研究的主要内容  14-15
第二章车辆虚拟样机基本理论及ADAMS 二次开发  15-25
  2.1 虚拟样机技术概述  15
  2.2 多体系统动力学理论  15-16
  2.3 车辆系统动力学建模与仿真  16-17
  2.4 ADAMS软件介绍  17-19
  2.5 ADAMS多体系统建模基础  19-21
    2.5.1 ADAMS多体系统模型的组成  19
    2.5.2 ADAMS多体系统模型的自由度  19-20
    2.5.3 参考标架及坐标系  20-21
  2.6 ADAMS二次开发  21-24
    2.6.1 定制用户界面  21-22
    2.6.2 宏命令的应用  22-23
    2.6.3 条件循环命令的应用  23-24
  2.7 小结  24-25
第三章整车侧倾模型的建立  25-29
  3.1 整车侧倾数学模型  25-27
  3.2 整车侧倾模型  27-29
    3.2.1 悬架组合角刚度  27-28
    3.2.2 整车侧倾模型的建立和简化  28-29
第四章客车侧倾稳定性试验仿真评价软件设计及应用  29-70
  4.1 软件设计原理  29
  4.2 用户界面设计  29-40
    4.2.1 软件功能结构及文件组织  29-31
    4.2.2 软件启动界面  31
    4.2.3 软件工作界面  31-33
    4.2.4 软件菜单  33-36
    4.2.5 整车建模主对话框  36-40
  4.3 悬架结构的确定  40-43
    4.3.1 钢板弹簧悬架  40-41
    4.3.2 空气弹簧悬架  41-43
    4.3.3 横向稳定杆  43
  4.4 客车各总成部件质量及质心位置的确定  43-67
    4.4.1 相关假设及简化处理  43-45
    4.4.2 各总成部件质量及质心位置的确定  45-67
  4.5 其他操作过程  67-69
    4.5.1 添加试验侧倾平台  67
    4.5.2 添加约束  67-68
    4.5.3 添加力测量和角度测量  68
    4.5.4 添加仿真传感器  68-69
    4.5.5 侧倾试验仿真  69
    4.5.6 仿真后处理  69
  4.6 小结  69-70
第五章客车静态侧倾试验仿真实例分析  70-81
  5.1 某6120FS型客车试验仿真分析  70-76
    5.1.1 整车参数  70-71
    5.1.2 静态侧倾试验仿真  71-76
    5.1.3 仿真结果精度验证  76
  5.2 某6940型客车试验仿真分析  76-80
    5.2.1 整车参数  76-78
    5.2.2 仿真计算及结果分析  78-79
    5.2.3 仿真结果精度验证  79-80
  5.3 小结  80-81
第六章客车侧倾稳定性的影响因素分析及通用化仿真建模方法讨论  81-84
  6.1 影响客车侧倾稳定性的有关参数  81-82
  6.2 通用化客车侧倾试验仿真建模方法讨论  82-84
总结与展望  84-86
  全文总结  84
  工作展望  84-86
参考文献  86-89
攻读硕士学位期间参与的科研项目及论文发表情况  89-90
致谢  90

营运客车侧倾稳定性试验仿真评价研究

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