基于刚柔耦合的非线性悬架汽车的平顺性研究

论文摘要

悬架系统的主要任务是传递作用在车轮与车架之间的一切力和力矩,并且缓和由路面传给车架的冲击载荷,衰减由此引起的承载系统的振动,以保证汽车平顺地行驶,因此,悬架构件的非线性因素和柔性变形不应被忽略。在车辆系统动力学研究中,开展对构件非线性处理和柔性体振动的研究,以及悬架构件非线性和柔性化处理后对系统动力学性能影响的研究是很必要的。在ADAMS/View中建立1/4汽车悬架模型,对模型进行了动力学分析。将悬架弹簧刚度和减振器阻尼在一定范围内作了非线性化处理,改变弹簧刚度非线性系数大小和减振器阻尼非线性系数大小,通过仿真得到这些非线性系数对车身垂直加速度、悬架变形和车轮动载荷的影响,同时也得到这些非线性系数的变化趋势和适当的取值范围。在ADAMS/View中根据某型号越野车悬架系统参数,建立汽车前后悬架仿真模型、人-椅系统模型、轮胎模型和随机路面模型,并在以上模型的基础上建立整车系统多刚体动力学仿真模型。应用MSC.Patran和MSC.Nastran软件,建立悬架横向稳定杆、前悬架下横臂、后悬架纵摆臂柔性体模型;在ADAMS/View中建立基于刚柔耦合的整车非线性模型,并在相同的仿真环境下,对比研究多刚体线性整车模型和刚柔耦合的非线性悬架整车模型这两种模型的整车平顺性。仿真研究结果表明:刚柔耦合的非线性模型的平顺性优于多刚体线性模型,说明在研究整车的平顺性时,建立刚柔耦合的非线性悬架模型是有必要的。通过本文的研究,为悬架系统的设计提供了比较重要的参考依据,对现代的汽车悬架的设计、开发和性能评价有重要的指导意义,从而可以有效地缩短悬架系统的开发周期,节省研制经费。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 汽车悬架系统简介
• 1.1.1 非独立悬架
• 1.1.2 独立悬架
• 1.1.3 复合式悬架
• 1.2 多体系统动力学在汽车动力学研究中的应用
• 1.3 刚柔耦合系统在汽车悬架研究中的应用
• 1.4 非线性动力学在汽车悬架研究中的应用
• 1.5 论文的主要内容及构成
• 第2章 多体系统动力学及ADAMS 软件简介
• 2.1 引言
• 2.2 多体系统动力学简介
• 2.2.1 多刚体系统动力学的研究方法
• 2.2.2 多柔体系统动力学的研究方法
• 2.3 多体系统动力学分析软件ADAMS 的介绍
• 2.3.1 ADAMS 软件简介
• 2.3.2 ADAMS 动力学仿真计算原理分析
• 2.4 本章小结
• 第3章 1/4 汽车悬架的非线性动力学建模仿真及分析
• 3.1 引言
• 3.2 非线性因素
• 3.3 1/4 悬架的数学模型
• 3.4 ADAMS 中建立1/4 汽车悬架模型
• 3.5 1/4 汽车悬架模型在ADAMS/View 环境中仿真分析
• 3.5.1 二自由度简化模型的仿真分析
• 3.5.2 麦弗逊模型的仿真分析
• 3.5.3 简化模型和麦弗逊模型的仿真结果比较分析
• 3.6 本章小结
• 第4章 整车多体动力学模型的建立
• 4.1 引言
• 4.2 建模假设
• 4.3 整车模型的建立
• 4.3.1 汽车前悬架及转向系统模型
• 4.3.2 横向稳定杆模型
• 4.3.3 后悬架系统模型
• 4.4 人－椅系统模型的建立
• 4.5 轮胎模型的选用
• 4.5.1 轮胎模型概述
• 4.5.2 轮胎文件的生成
• 4.6 路面模型的建立
• 4.6.1 随机路面生成的理论
• 4.6.2 ADAMS 中随机路面的生成
• 4.7 整车模型
• 第5章 刚柔耦合的非线性悬架整车模型的建立和仿真分析
• 5.1 引言
• 5.2 非线性模型的建立
• 5.3 柔性体部件模型的建立
• 5.3.1 模态综合法的简介
• 5.3.2 模态中性文件的生成
• 5.3.3 横向稳定杆的柔体模型
• 5.3.4 前悬架下横臂的柔体模型
• 5.3.5 后悬架纵摆臂的柔体模型
• 5.3.6 悬架中的橡胶衬套模型
• 5.4 刚柔耦合的非线性悬架整车模型的建立
• 5.5 整车平顺性分析
• 5.5.1 整车平顺性仿真评价标准
• 5.5.2 整车平顺性仿真及结果分析
• 5.6 本章小结
• 全文总结及展望
• 1 全文总结
• 2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A（攻读学位期间所发表的学术论文目录）