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BRT客车铰接装置逆向设计及其整车虚拟样机仿真的研究
作 者: 徐斌
导 师: 郭世永
学 校: 青岛理工大学
专 业: 车辆工程
关键词: 铰接装置 BRT客车 逆向设计 参数化 多体动力学 操纵稳定性
分类号: U469.13
类 型: 硕士论文
年 份: 2009年
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内容摘要
快速公交(BRT)客车的发展是顺应了现在不断成长中的大中型城市的要求,这就要求BRT客车有高的运作效率,即拥有大的承载量和较高的运行速度,因此,用铰接装置连接前、后车身的大长度BRT客车满足了大承载量的要求,较高的运行速度又对铰接装置的结构强度提出了更高的要求。由此可见,铰接装置是BRT客车发展中的最为关键的技术,其结构和强度设计的好坏决定着客车行驶的安全和操纵稳定性。本文内容分为两大部分:第一部分,针对后推式低地板城市BRT客车的铰接装置进行设计。首先,对其重要的参数进行了理论核算;其次,根据逆向设计的方法制定了铰接装置参数化建模的流程,根据流程对铰接装置的结构进行参数化建模;最后,并用多柔性体动力学的方法对铰接装置进行强度分析。通过分析可知,在极限载荷工况下,铰接装置能工作在安全状态下,铰接装置在结构设计方面不存在大的缺陷。第二部分,由于BRT客车连接前、后车身的铰接装置的存在和发动机后置的原因,其在行驶过程中铰接装置能否有效地限制前、后车身的相对运动,使客车行驶在相对稳定、安全的工况下成为一个重要问题。针对这个问题,本文通过多体动力学软件MSC.Adams/Car建立了整车多体动力学模型。然后,依照国家标准对客车进行了操纵稳定性的仿真分析,并进行了仿真评价。通过仿真分析,综合各项指标评价出BRT客车操纵稳定性较好,前、后车身的相对运动被铰接装置限制在允许的范围以内。由此进一步验证了铰接装置在结构上的有效性和安全性。综上所述,本文分别从理论和实际建模方面对铰接装置进行了设计,从多体动力学方面对铰接装置和整车操纵稳定性进行了分析。说明所设计的铰接装置自身结构拥有较好的结构强度和安全性,在BRT客车的行驶过程中有效的限制了车身的相对运动,一定程度上提高客车的操纵稳定性。在本文的研究基础上,对已经实现参数化的铰接装置,可以针对不同车型继续进行二次开发,并对修改后的铰接装置按照文中步骤进行多柔性体动力学分析。另外,整车操纵稳定性还有进一步研究的空间,例如空气弹簧变刚度的影响等。
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全文目录
摘要 8-9 Abstract 9-11 第1章 绪论 11-21 1.1 BRT发展历史及现状 11-13 1.1.1 BRT交通发展现状 11-12 1.1.2 BRT车辆发展概况 12-13 1.2 铰接装置的研究现状 13-14 1.3 逆向工程的概念及应用 14-15 1.4 多体动力学的发展概况及研究方法 15-18 1.4.1 多体动力学的发展概况 15-16 1.4.2 多体动力学的研究方法 16-17 1.4.3 多体系统动力学在汽车动力学研究中的作用 17-18 1.5 操纵稳定性评价方法简介 18-19 1.6 本文研究的主要意义和内容 19-20 1.7 本文研究的主要内容 20-21 第2章 铰接装置最大转角的理论核算 21-26 2.1 引言 21-22 2.2 前、后车身最大夹角的理论分析 22-24 2.3 本课题车辆最大夹角的计算 24-25 2.4 本章小结 25-26 第3章 逆向特征建模概述及CATIA V5逆向模块 26-33 3.1 逆向工程概述 26 3.2 逆向工程基于特征的参数化建模方法 26-28 3.3 数据测量原理及设备 28-29 3.4 CATIA V5逆向造型模块 29-31 3.5 铰接装置逆向参数化设计的基本步骤 31-32 3.6 本章小结 32-33 第4章 铰接装置的逆向参数化设计 33-43 4.1 云点数据的测量 33 4.2 云点数据预处理 33-37 4.2.1 云点简化 33 4.2.2 多视图拼合 33-34 4.2.3 铰接装置前件及后件云点的处理过程 34-37 4.3 模型的反求及参数化 37-41 4.3.1 模型轮廓曲线提取及处理 38-39 4.3.2 模型参数化 39-41 4.3.3 模型特征细化 41 4.4 铰接装置完整模型的建立 41-42 4.5 本章小结 42-43 第5章 ADAMS软件简介及其计算方法 43-54 5.1 ADAMS软件简介 43-46 5.1.1 引言 43-44 5.1.2 ADAMS软件的特点 44 5.1.3 ADAMS软件模块简介 44-46 5.2 ADAM软件的分析、计算方法 46-52 5.2.1 广义坐标选择 46 5.2.2 动力学方程的建立 46 5.2.3 动力学方程的求解过程 46-49 5.2.4 静力学分析、运动学分析、初始条件分析 49-52 5.3 ADAMS软件应用中解决数值发散的技巧 52-53 5.3.1 数值发散的原因 52-53 5.3.2 解决数值发散的技巧 53 5.4 本章小结 53-54 第6章 铰接装置多柔性体动力学分析 54-60 6.1 引言 54 6.2 铰接装置多柔性体模型的建立 54-55 6.3 铰接装置计算及结果分析 55-59 6.3.1 铰接系统约束及加载 55-56 6.3.2 铰接系统求解及后处理 56-59 6.4 本章小结 59-60 第7章 整车多体系统动力学仿真模型的建立 60-73 7.1 引言 60 7.2 整车特征参数的获取 60-61 7.3 车身仿真模型的建立 61-62 7.4 前悬架仿真模型的建立 62-64 7.5 中悬架仿真模型的建立 64-66 7.6 后悬架仿真模型的建立 66-68 7.7 转向系仿真模型的建立 68-69 7.8 轮胎仿真模型的建立 69-70 7.9 整车仿真模型的建立 70-72 7.10 本章小结 72-73 第8章 BRT公交客车的操纵稳定性分析 73-89 8.1 引言 73 8.2 操纵稳定性仿真分析 73-86 8.2.1 稳态回转仿真分析 73-78 8.2.2 蛇行试验仿真分析 78-86 8.3 操纵稳定性仿真计分评价 86-88 8.3.1 稳态回转计分评价 86-87 8.3.2 蛇形试验仿真计分评价 87-88 8.4 本章小结 88-89 第9章 全文总结 89-91 参考文献 91-95 致谢 95
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中图分类: > 交通运输 > 公路运输 > 汽车工程 > 各种汽车 > 客车 > 公共汽车
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