基于操纵稳定性的客车前轮定位参数优化设计

论文摘要

随着计算机科学技术的发展,计算机虚拟仿真技术得到了快速发展,在机械产品的设计过程中应用虚拟样机技术,大大缩短了设计周期,降低了开发成本。因此,以多体系统动力学为理论基础的动力学虚拟仿真是进行汽车研究的一种有效方法,为汽车产品的研发提供了新途径。首先,介绍了汽车前轮定位参数研究的发展历史和发展趋势,前轮定位参数对操纵稳定性的影响。总结回顾了汽车操纵稳定性研究的发展及其评价方法。其次,以多体动力学理论及虚拟样机技术为基础,应用机械系统仿真分析软件ADAMS,创建了某大型空气悬架客车前悬架、后悬架及转向系等多体系统动力学模型,并在此基础上创建了包括发动机、车身、前后轮胎等在内的整车模型。对空气悬架客车进行了道路试验,以及在AMS软件中对整车虚拟模型进行相应的仿真试验,将试验数据和仿真数据进行对比,验证了所创建的整车模型的可靠性。然后,按照国家标准GB/T6323.1-94～GB/T6323.6-94《汽车操纵稳定性试验方法》中的要求,编写了整车操纵稳定性仿真分析的驱动控制文件,对整车模型进行了操纵稳定性仿真试验,并参照QC/T480—1999《汽车操纵稳定性指标限值与评价方法》对仿真结果进行评价计分,得到了该车辆的操纵稳定性能,找出了该车操纵稳定性方面需要改进的地方。最后,在同时考虑转向回正性与轻便性的基础上,对该车主销内倾角与后倾角进行优化设计,并对该车仿真模型优化前后操纵稳定性仿真试验进行对比;仿真对比结果表明,在不影响操纵稳定性其它性能的前提下,改善了该车的转向回正性能和转向轻便性能。总之,汽车前轮定位参数对整车的操纵稳定性和行驶安全性有着非常大的影响,可以通过合理的优化前轮定位参数得到合适的动态变化特征来改善汽车的操纵稳定性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 前轮定位参数研究的意义
• 1.2 前轮定位参数国内外研究现状
• 1.2.1 前轮外倾角与前束
• 1.2.2 主销后倾角与主销内倾角
• 1.3 前轮定位参数研究的发展趋势
• 1.4 汽车操纵稳定性的研究概述及评价
• 1.4.1 汽车操纵稳定性的研究及发展
• 1.4.2 汽车操纵稳定性评价
• 1.5 前轮定位参数对汽车操纵稳定性的影响
• 1.6 本文研究的主要内容
• 第二章 多体系统动力学及ADAMS软件的计算方法
• 2.1 多体系统动力学简介
• 2.1.1 多刚体系统动力学
• 2.1.2 多柔体系统动力学
• 2.2 ADAMS软件的计算方法
• 2.2.1 广义坐标的选择
• 2.2.2 动力学方程的建立
• 2.2.3 动力学方程的求解
• 2.2.4 静力学分析
• 2.2.5 运动学分析
• 2.2.6 初始条件分析
• 2.3 本章小结
• 第三章 整车仿真模型的建立及试验验证
• 3.1 整车建模准备
• 3.1.1 建模假设
• 3.1.2 整车建模相关参数的获取
• 3.2 前悬架模型的建立
• 3.3 后悬架模型的建立
• 3.4 转向系模型的建立
• 3.5 横向稳定杆模型的建立
• 3.6 车身模型的建立
• 3.7 空气弹簧模型的建立
• 3.8 发动机模型的建立
• 3.9 轮胎模型的建立
• 3.10 整车模型的建立
• 3.11 实车试验及模型验证
• 3.11.1 试验仪器及工况
• 3.11.2 虚拟测试系统
• 3.11.3 仿真结果与试验结果比较
• 3.12 本章小结
• 第四章 整车操纵稳定性仿真分析
• 4.1 ADAMS/CAR驱动控制文件的编写
• 4.2 整车操纵稳定性仿真分析
• 4.2.1 蛇形仿真试验
• 4.2.2 转向盘角阶跃输入仿真试验
• 4.2.3 转向盘角脉冲输入仿真试验
• 4.2.4 稳态回转仿真
• 4.2.5 转向轻便性仿真试验
• 4.2.6 转向回正仿真试验
• 4.3 本章小结
• 第五章 前轮定位参数优化设计
• 5.1 前轮定位参数优化设计理论
• 5.1.1 回正力矩的计算
• 5.1.2 回正阻力矩的计算
• 5.2 前轮定位参数优化
• 5.3 优化前后的整车操纵稳定性仿真对比
• 5.3.1 转向回正优化前后仿真对比
• 5.3.2 转向轻便性优化前后仿真对比
• 5.3.3 蛇行试验优化前后仿真对比
• 5.3.4 转向盘角阶跃输入优化前后仿真对比
• 5.3.5 转向盘角脉冲输入优化前后仿真对比
• 5.3.6 稳态回转优化前后仿真对比
• 5.4 本章小节
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文