汽车操纵稳定性虚拟仿真研究

论文摘要

随着汽车技术的飞速发展和道路条件的不断改善,车辆行驶车速大幅度提高,汽车的安全性能倍受重视,与汽车主动安全性能密切相关的操纵稳定性的研究日渐重要。传统的研究方法主要采用实车试验法,不仅需要耗费巨大成本,而且有些试验因其危险性而难以进行。近十多年来,由于计算机技术的飞速发展及对汽车动力学模型和轮胎模型的精确构建,以计算机仿真技术为手段来研究汽车的操纵稳定性成为必要和可能。本文基于汽车操纵动力学理论和虚拟现实技术,以Visual C++为平台开发了汽车操纵稳定性虚拟仿真系统。其主要内容如下:1.探讨当前汽车操纵稳定性研究的现状、方法和适用于操纵稳定性分析的九自由度整车动力学模型及轮胎理论力学模型,给出了动力学微分方程的求解方法及编程实现技术。2.总结出基于MultiGen Creator软件建模的关键技术,探讨车辆模型的创建方法与技巧,建立小轿车、货车和客车的三维实体虚拟模型。3.介绍MultiGen Vega应用程序的基本框架,研究基于Vega的视景仿真中车辆运动控制、碰撞检测技术、自定义运动模型、运动状态信息实时显示等关键技术。4.完成了汽车操纵稳定性虚拟仿真系统的开发。并应用该系统对ZK6100H客车进行了转向盘角阶跃输入试验、转向盘角脉冲试验、稳态转向特性试验和单移线试验等试验的虚拟仿真分析,获得各试验特性曲线和评价指标。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 本研究的目的和意义
• 1.1.1 问题的提出
• 1.1.2 本研究的目的和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文的主要内容及技术路线
• 1.3.1 本文的主要内容
• 1.3.2 本文的技术路线
• 第二章 汽车操稳性动力学模型
• 2.1 汽车操纵稳定性模型概述
• 2.2 轮胎理论力学模型
• 2.2.1 轮胎参数的计算公式
• 2.2.2 轮胎模型力学特性
• 2.3 九自由度汽车操稳性动力学模型
• 2.3.1 模型的简化原则
• 2.3.2 车轮运动模型
• 2.3.3 汽车合外力的计算
• 2.3.4 动力学方程组
• 2.4 动力学方程组的求解
• 第三章 车辆及试验场景构建技术研究
• 3.1 Multigen Creator 简介
• 3.2 建模关键技术
• 3.2.1 模型优化技术
• 3.2.2 车辆自由度的设置
• 3.2.3 玻璃的制作
• 3.3 三维实体虚拟汽车模型
• 3.3.1 建模方法的选择
• 3.3.2 车辆模型的创建
• 3.4 虚拟试验场模型
• 3.4.1 道路模型构建
• 3.4.2 交通工程设施建模
• 3.4.3 辅助设施建模
• 3.4.4 生成场景
• 第四章 基于Vega 的视景仿真技术研究
• 4.1 Vega 简介
• 4.2 Vega 应用程序的基本框架
• 4.3 场景驱动的关键技术研究
• 4.3.1 固定路径漫游
• 4.3.2 碰撞检测技术
• 4.3.3 Vega 环境下的汉字显示技术
• 4.3.4 自定义运动模型的实现
• 4.3.5 车辆运动的实现
• 第五章 汽车操纵稳定性虚拟仿真系统设计
• 5.1 系统开发环境
• 5.2 系统实现功能及模块开发
• 5.3 系统实现的关键技术介绍
• 5.3.1 基于MFC 的Vega 编程
• 5.3.2 观察者视点的改变
• 5.3.3 运动状态信息的实时显示
• 5.3.4 全屏显示
• 5.3.5 车辆漫游模式
• 5.4 系统界面
• 第六章 客车操纵稳定性仿真分析
• 6.1 试验方法介绍
• 6.2 虚拟试验
• 6.3 试验结果分析
• 6.3.1 转向盘角阶跃输入试验结果分析
• 6.3.2 转向盘角脉冲试验结果分析
• 6.3.3 稳态转向特性试验结果分析
• 6.3.4 单移线试验结果分析
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果
• 致谢