FSAE赛车操纵稳定性的仿真研究

论文摘要

本文以多体系统动力学理论为基础,利用机械系统仿真软件ADAMS/Car工具,建立湖南大学FSAE赛车的整车虚拟样机,并进行整车操纵稳定性的动力学仿真和评价,同时以轴荷分配、质心高度、转向系统传动比、轮胎侧偏刚度以及轮胎宽度为变量,分析其对赛车操纵稳定性的影响规律,并提出改进意见。首先介绍了汽车操纵稳定性的研究内容、评价体系与多体系统动力学相关理论,对ADAMS计算分析机理进行了探讨。然后按照整车虚拟样机建模的基本流程,建立了FSAE赛车的整车虚拟样机。针对不同的操纵稳定性试验,根据要求采用不同的控制方法,编制相应的控制文件,定义控制参数,模拟试验状态,使虚拟样车按照实际试验国家标准运行。对于驾驶员—车—道路系统的闭环试验,采用ADAMS提供的闭环控制方法办法,模仿驾驶员根据车辆情况反馈而采取的操作。本文的重点是分析上述五个因素对每一项操纵稳定性试验的影响规律,最后进行操纵稳定性综合评价,并在此基础上为FSAE赛车提出改进意见。整个研究工作以汽车产品的虚拟设计、虚拟分析为核心,初步实现了在计算机上对FSAE赛车的整车动力学的操纵稳定性的仿真分析,获得了FSAE赛车的操纵稳定性能以及影响因素和规律,这对FSAE赛车的改进与设计具有现实意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 FSAE 赛事介绍
• 1.2 本课题内容
• 1.3 本课题意义
• 1.4 虚拟样机技术简介
• 1.4.1 ADAMS 简介
• 1.4.2 相关虚拟样机软件简介
• 第2章 汽车操纵稳定性研究内容与评价体系
• 2.1 汽车操纵稳定性包含的内容
• 2.2 汽车操纵稳定性研究的发展历程
• 2.3 汽车操纵稳定性的评价
• 2.3.1 车辆坐标系
• 2.3.2 汽车操纵稳定性开环评价
• 2.3.3 汽车操纵稳定性闭环评价
• 2.4 汽车试验的两种评价方法
• 2.5 本章小结
• 第3章 多体系统动力学理论及ADAMS 分析计算方法
• 3.1 多体系统动力学的发展
• 3.2 多体系统动力学的理论基础
• 3.2.1 多刚体系统动力学理论
• 3.2.2 多柔体系统动力学理论
• 3.3 ADAMS 分析计算方法
• 3.3.1 广义坐标选择
• 3.3.2 动力学方程的建立
• 3.3.3 动力学方程的求解
• 3.3.4 运动学分析
• 3.4 计算分析过程综述
• 3.5 本章小结
• 第4章 FSAE 赛车整车虚拟样机的建立
• 4.1 ADAMS/Car 建模流程简介
• 4.2 FSAE 赛车整车虚拟样机的建模过程
• 4.2.1 建立数字化模型的准备
• 4.2.2 各子系统模板的建立
• 4.2.3 整车虚拟样机的装配
• 4.3 整车虚拟样机的验证
• 4.4 本章小结
• 第5章 FSAE 赛车操纵稳定性评价及影响因素分析
• 5.1 赛车结构参数变形设计
• 5.2 稳态回转试验仿真分析
• 5.2.1 仿真标准与方法
• 5.2.2 结果分析
• 5.3 蛇行试验仿真分析
• 5.3.1 仿真标准与方法
• 5.3.2 结果分析
• 5.4 转向盘转角阶跃输入仿真分析
• 5.4.1 仿真标准与方法
• 5.4.2 结果分析
• 5.5 转向盘转角脉冲输入试验仿真分析
• 5.5.1 仿真标准与方法
• 5.5.2 结果分析
• 5.6 转向回正性能试验仿真分析
• 5.6.1 仿真标准与方法
• 5.6.2 结果分析
• 5.7 转向轻便性试验仿真分析
• 5.7.1 仿真标准与方法
• 5.7.2 结果分析
• 5.8 FSAE 赛车操纵稳定性总评分及改进意见
• 5.8.1 FSAE 赛车操纵稳定性总评分
• 5.8.2 FSAE 赛车操纵稳定性改进意见
• 5.9 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢