基于虚拟样机技术的轿车平顺性分析与改进

论文摘要

NVH(Noise, Vibration, Harshness)是反映汽车动态特性的一个综合性指标。汽车平顺性是汽车NVH性能的评价指标之一,它着重于解决NHV中的振动对乘员造成不舒适感觉的问题。针对某轿车需要进一步提高其平顺性的要求,本文利用ADAMS/Car建立了用于平顺性分析的虚拟样机和仿真所用的路面模型;按照相关标准进行了仿真计算,并对结果进行了分析与评价,在此基础上提出了改进平顺性可行的方案。首先,在总结国际标准ISO2631和我国平顺性评价的国家标准的基础上,确定了用于本文平顺性分析的综合评价指标,包括不舒适参数、悬架动行程和轮胎动载荷。其次,利用ADAMS/Car建立用于仿真分析的某轿车虚拟样机。为使所建立的虚拟样机的动态特性最大程度地接近物理样机,对其关键参数进行了重新设置,特别是前后悬架的弹性元件特性曲线和减振器阻尼的特性曲线,以及车轮定位参数等。通过静平衡仿真试验验证了模型的正确性。再者,进行不同车速、不同道路下的平顺性仿真试验,得到车身底板座椅处三个轴向振动的加速度、悬架动行程和轮胎动载荷,并求出加权加速度均方根的值,最终得到评价平顺性的三个参数的值。将所得的结果与相关标准进行比较,从而得出平顺性优劣的结论。最后,从悬架参数匹配出发,提出平顺性改进的多种方案,并分析了各方案的可行性。总之,本文的研究工作确定了一种基于虚拟样机技术的车辆平顺性分析评价方法,通过仿真试验评价了汽车的平顺性,进而探讨了平顺性的改进方案。评价结论表明:该车在中、低速下平顺性较好,而高速下则有待改进,这与实际情况相符;对改进方案的研究结果表明采用空气悬架能较明显地改善整车平顺性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 虚拟样机技术概述
• 1.2.1 虚拟样机的内容与关键技术
• 1.2.2 虚拟样机技术的优越性和局限性
• 1.2.3 虚拟样机技术的应用
• 1.3 汽车平顺性概述
• 1.3.1 汽车平顺性研究的目的和意义
• 1.3.2 汽车平顺性主要内容和研究概况
• 1.4 本文研究意义及主要内容
• 第二章 多体系统动力学理论与ADAMS 算法原理
• 2.1 多体系统动力学基本理论
• 2.1.1 多体系统动力学建模
• 2.1.2 多体系统动力学方程
• 2.1.3 多体系统动力学方程的求解
• 2.1.4 多体系统动力学中的刚性问题
• 2.2 ADAMS 的算法原理
• 2.2.1 广义坐标选择
• 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、运动学分析和初始条件分析
• 2.3 ADAMS 计算分析过程
• 2.4 ADAMS 在汽车平顺性分析中的应用
• 2.5 本章小结
• 第三章 空气悬架及其特性分析
• 3.1 空气悬架的分类
• 3.1.1 独立悬架
• 3.1.2 非独立悬架
• 3.1.3 浮动桥悬架
• 3.2 空气悬架系统的组成与工作原理
• 3.3 空气悬架的优缺点
• 3.3.1 空气悬架的优点
• 3.3.2 空气悬架的缺点
• 3.4 空气悬架的特性分析
• 3.4.1 空气弹簧的特性分析
• 3.4.2 减振器的特性分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 整车虚拟样机的建立
• 4.1 ADAMS/Car 建模基本规则和步骤
• 4.1.1 ADAMS/Car 建模的基本规则
• 4.1.2 ADAMS/Car 建模的步骤
• 4.2 悬架模板的建立
• 4.2.1 双A 臂式独立悬架结构分析
• 4.2.2 双A 臂式独立悬架约束简化
• 4.2.3 双A 臂式独立悬架自由度计算
• 4.2.4 悬架参数设定
• 4.2.5 设定悬架与各子系统及试验台之间的连接
• 4.2.6 通讯器匹配测试
• 4.3 悬架特性文件的获取
• 4.3.1 弹簧特性文件的获得
• 4.3.2 减振器特性文件的获得
• 4.4 轮胎模板的修改
• 4.5 其它模板的修改
• 4.6 子系统的建立
• 4.7 整车的装配
• 4.8 模型的验证
• 4.9 本章小结
• 第五章 整车平顺性仿真分析
• 5.1 汽车振动的传递
• 5.2 路面输入模型
• 5.3 路面模型的生成
• 5.3.1 随机路面的生成
• 5.3.2 典型路面的生成
• 5.4 平顺性的评价方法
• 5.4.1 ISO2631 标准
• 5.4.2 吸收功率法
• 5.5 本文采用的评价指标
• 5.5.1 随机路面输入下平顺性评价指标
• 5.5.2 脉冲输入下平顺性评价指标
• 5.6 平顺性随机输入仿真
• 5.6.1 沥青路面上的仿真
• 5.6.2 水泥路面上的仿真
• 5.7 平顺性脉冲输入仿真
• 5.8 整车振动仿真分析
• 5.8.1 车身垂向共振分析
• 5.8.2 车身俯仰共振分析
• 5.8.3 车身侧倾共振分析
• 5.9 本章小结
• 第六章 平顺性影响因素分析及平顺性改进的研究
• 6.1 悬架参数对平顺性的影响
• 6.1.1 弹性元件刚度
• 6.1.2 减振器阻尼
• 6.1.3 车轮定位参数
• 6.2 整车平顺性改进
• 6.2.1 平顺性改进方案的提出
• 6.2.2 平顺性改进方案的实施
• 6.3 本章小结
• 第七章 全文总结与展望
• 参考文献
• 攻读学位期间本人出版或公开发表的论著、论文
• 致谢