基于虚拟样机的ATV舒适性仿真分析

论文摘要

传统的产品设计过程是一个样机试制,到测试评估,再到反馈设计的循环反复过程。这其中的每次循环,都伴随着有物理样机的建造或修改,和伴之而来的产品开发周期的延长和开发成本的增长。随着多体动力学技术的发展和计算机应用水平的提高,使得利用多体动力学原理进行产品整机虚拟样机设计成为可能。行驶平顺性是全地域车最重要的使用性能之一。本文以多体动力学理论和有限元法为基础,以某公司生产的400型全地域车为研究对象,在UG中建立了该车的主要零部件三维实体模型和反映人体质量分布的人体模型,将人体模型和主要零部件进行了装配导入到ADAMS中,建立了该车的多刚体动力学模型。对全地域车车架进行有限元分析,将车架柔性文件导入到ADAMS中,替换刚性车架,建立了全地域车的刚柔耦合模型。在MATLAB中利用谐波叠加法计算了用来作平顺性仿真的B级路面。分析了发动机激励,在ADAMS中实现了发动机激振力的模拟。在同时作用路面激励和发动机激励的条件下对全地域车的刚体模型和柔体模型进行了整车平顺性仿真计算,对两种模型的仿真分析结果在频域内进行了对比,将仿真结果利用编制的平顺性评价程序进行了评价,并比较了两种模型的评价结果。按照国家标准对全地域车进行了平顺性道路试验,并将试验结果与仿真结果进行比较,结果表明仿真结果与试验结果有一定差异,但整体趋势保持一致。最终对比分析说明车架弹性效应对全地域车平顺性有一定影响,将车架处理为柔性体更加接近全地域车实际情况,但差别不大。与刚体模型相比,柔体模型的精度得到了进一步的提高,仿真计算结果具有更好的参考价值。采用正交试验法对全地域车柔体模型座椅、悬架特性参数在低频段进行了分析,结果表明全地域车前后悬阻尼对座位处和手把处振动影响很大,座椅的刚度阻尼对座位处振动影响较大大,前后悬架参数的相互作用也不容忽视。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 研究的背景目的及意义
• 1.2 虚拟样机技术研究现状
• 1.3 车辆乘坐舒适性研究现状
• 1.3.1 车辆乘坐舒适性研究方法
• 1.3.2 车辆乘坐舒适性的发展
• 1.3.3 车辆乘坐舒适性的评价方法
• 1.4 本文研究的主要内容
• 2 多体动力学概述及ADAMS 简介
• 2.1 多体动力学概述
• 2.1.1 多刚体动力学理论及研究方法
• 2.1.2 多柔体动力学理论及研究方法
• 2.2 ADAMS 简介
• 2.2.1 ADAMS 软件及其模块介绍
• 2.2.2 动力学分析
• 2.2.3 静力学、运动学和初始条件分析
• 2.3 本章小结
• 3 全地域车整车多体动力学模型的建立
• 3.1 模型参数的获取
• 3.2 多刚体动力学模型的建立
• 3.2.1 人体模型
• 3.2.2 前后悬架模型
• 3.2.3 转向系模型
• 3.2.4 轮胎模型
• 3.3 刚柔耦合多体动力学模型
• 3.3.1 柔性车架有限元模型的建立
• 3.3.2 刚柔耦合模型的建立
• 3.4 随机路面的生成
• 3.5 发动机激励的确定
• 3.5.1 激振力源
• 3.5.2 机体作用力
• 3.5.3 发动机激励在ADAMS 中的实现
• 3.6 本章小结
• 4 平顺性仿真与结果分析
• 4.1 平顺性评价方法
• 4.1.1 ISO2631 相关内容简介
• 4.1.2 ISO5349 相关内容简介
• 4.1.3 平顺性客观评价方法的建立
• 4.1.4 主客观评价指标的关系
• 4.1.5 平顺性客观评价软件的编制
• 4.2 平顺性仿真分析
• 4.2.1 车辆跑偏的控制
• 4.2.2 随机输入平顺性试验规范要求
• 4.2.3 平顺性仿真与评价
• 4.3 试验结果及分析
• 4.3.1 全地域车舒适性道路试验
• 4.3.2 仿真结果与试验结果对比
• 4.4 本章小结
• 5 基于正交试验的座椅、悬架特性参数分析
• 5.1 正交试验法简介
• 5.2 正交试验设计方案的确定
• 5.3 正交试验结果及分析
• 5.4 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 后续研究工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录