基于虚拟样机技术的轿车悬架总成开发、建模及性能仿真

论文摘要

本文所研究的问题涉及如何对悬架性能好坏进行评价,即采用哪些设计参数、试验方法以及评价指标对独立悬架运动学和动力学特性进行合理地评价,保证汽车具有较好的平顺性和操纵稳定性。论文以多体系统动力学理论为依据,通过ADAMS软件,建立了数十种典型悬架系统的虚拟样机模型库;利用该模型库可以方便地构建特定形式、特定参数的悬架模型,并为各种不同结构形式的悬架,以及同一结构形式不同参数的悬架提供对比分析平台;在对悬架系统提出较为全面的性能评价指标基础上,分别提出了反映车轮定位、顺从转向、车身纵倾和侧倾、车轮回正性、转向轻便性和轮胎磨损等独立悬架运动学特性的参数指标,给出定义并详细阐述这些参数对汽车操纵稳定性等重要性能的影响及其合理的变化趋势或范围,形成了集仿真、试验、评价于一体的悬架总成开发思想。以悬架模型库为基础,以新车型开发中悬架系统选型为实例,挑选麦弗逊式、双横臂式、多连杆式和单斜臂式四种悬架型式进行轿车前后悬架的匹配,分别进行左右车轮平行跳动仿真试验,分析前后悬架运动学规律以及悬架系统对整车操纵稳定性的影响,初步评估悬架性能;最后建立包括转向系、动力系统、轮胎等其他部件的模型,装配建立整车仿真模型,通过操稳性和平顺性仿真试验,进一步验证了模型的正确性,同时揭示了悬架系统对行驶平顺性的影响。本文建立的多连杆式后独立悬架丰富了ADAMS/CAR软件的悬架模板库。利用ADAMS/CAR提供的动态仿真环境所建立的参数模型和性能评估,为整车及悬架开发拓展了空间,为开展乘用车底盘性能匹配提供了参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 轿车悬架系统总成开发研究概况
• 1.2.1 悬架系统的研究概况
• 1.2.2 虚拟样机技术概述
• 1.2.3 悬架总成的设计要点与处理原则
• 1.3 课题研究的目的及意义
• 1.4 本课题研究拟采用的技术路线
• 1.5 课题研究的主要内容
• 第二章 基于虚拟样机的悬架总成开发研究
• 2.1 虚拟样机技术的实现——ADAMS 软件介绍
• 2.2 悬架运动学的研究方法
• 2.3 典型悬架系统运动分析
• 2.4 悬架虚拟样机建模及仿真
• 2.4.1 悬架虚拟样机库的建立
• 2.4.2 悬架运动学及弹性运动学仿真
• 2.5 悬架运动台架试验方法
• 2.6 悬架运动学评价指标
• 2.7 本章小结
• 第三章 基于 ADAMS/CAR 的仿真模型建立
• 3.1 ADAMS/CAR 的模型结构及建模步骤
• 3.1.1 模型结构
• 3.1.2 建模过程
• 3.2 仿真车型的结构分析
• 3.3 整车虚拟样机模型的建立
• 3.3.1 前悬架模型的建立
• 3.3.2 后悬架模型的建立
• 3.3.3 转向系统模型的建立
• 3.3.4 动力系统模型的建立
• 3.3.5 横向稳定杆模型的建立
• 3.3.6 减振器模型的建立
• 3.3.7 弹簧模型的建立
• 3.3.8 悬架试验台及轮胎仿真模型的建立
• 3.3.9 盘式制动子系统模型的建立
• 3.3.10 车架和车身模型的建立
• 3.3.11 整车装配
• 3.4 本章小结
• 第四章 与操纵稳定性有关的悬架运动学和动力学仿真
• 4.1 悬架系统与操稳性的关系
• 4.2 悬架仿真分析准备
• 4.3 前悬架运动学和动力学仿真
• 4.3.1 前轮定位参数
• 4.3.2 侧倾特性
• 4.3.3 制动点头/抗点头量和加速抬头/抗抬头量
• 4.3.4 轮跳产生的转向角和轮距变化量
• 4.3.5 前悬架设计的初步评价
• 4.4 后悬架运动学和动力学仿真
• 4.4.1 后轮定位参数
• 4.4.2 侧倾特性
• 4.4.3 制动点头量和加速抬头量
• 4.4.4 轮跳产生的转向角和轮距变化量
• 4.4.5 后悬架设计的初步评价
• 4.5 侧向力引起的各种转向比较仿真
• 4.6 本章小结
• 第五章 基于 ADAMS 整车虚拟样机模型的仿真验证
• 5.1 整车模型的操稳性验证
• 5.1.1 汽车操纵稳定性试验评价方法
• 5.1.2 整车操稳性仿真
• 5.2 整车模型的平顺性验证
• 5.2.1 平顺性的评价方法
• 5.2.2 路面轮廓构造
• 5.2.3 整车平顺性仿真
• 5.3 本章小结
• 总结与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢