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《吉林大学》 2004年
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动力学仿真技术在悬架和整车开发中的应用研究

蔡章林  
【摘要】:本文以多体系统动力学理论为基础,应用机械系统仿真分析软件ADAMS/CAR,建立了前、后悬架多体系统动力学模型,对前、后悬架系统运动学动力学进行了动态仿真,提出改进设计方案;在前、后悬架分析的基础上建立包括发动机、转向系、前后轮胎等在内的整车模型,并对转向回正、阶跃输入、脉冲输入和稳态回转进行了试验验证,最后对影响整车操纵稳定性的若干因素进行了详细的探讨。 全文共分五章: 第一章详细总结回顾了汽车系统动力学建模的发展历史、现状以及发展趋势。简要描述了本文的研究内容和意义。系统动力学模型正经历着由简单到复杂,由线性到非线性,由少数零部件到复杂总成的发展历程, 通用的多体仿真代码逐渐被应用。如:ADAMS,MEDYNA,NEWEUL,DADS,AUTOSIM和 SIMPACK等。结合某SUV升级车型开发项目, 阐述了动态仿真在悬架和整车开发中的重要意义。 第二章介绍了本文的研究方法——多体系统动力学理论。对目前得到广泛应用的典型多体软件ADAMS的各种模块以及理论基础作了全面的介绍。 第三章主要分为两部分。分别阐述了ADAMS/CAR在前悬架和后悬架设计开发中的应用。悬架是汽车的主要总成之一,其对操纵稳定性和平顺性的影响至关重要。传统设计一般采用经验设计、数学计算法以及几何作图等方法,设计虽然可以满足要求,但精度和效率不高,很难满足日益加速的设计需求,为缩短开发周期,降低开发成本,有必要采用新的设计方法。ADAMS/CAR模块内有悬架运动学动力学分析的专门模板,可以方便地建立各种结构形式的悬架,迅速得出悬架的多达三十多种参数的性能曲线。本章针对某升级SUV车的前后悬架进行了运动学动力学仿真分析,揭示了各自的运动规律。针对前双横臂独立悬架抗点/抬头性能较差以及悬架刚度和侧倾角刚度曲线随车轮的上跳迅速下降的变化趋势,在尽量少改动零部件的前提下,将下控制臂与车架前安装点向下调整20mm,结果表明悬架刚度和侧倾角刚度曲线降低趋 WP=86 势得到改善,点/抬头量明显减小。对四连杆非独立悬架的刚度以及车轮中心位移量等重要参数进行了计算,并以车轮中心横向和纵向位移量为优化目标对关键点的位置进行了优化分析并最终提出改进意见。 第四章为整车操纵稳定性分析。在前一章悬架分析的基础上建立包括前后悬架、横向稳定杆、转向系、减震器、发动机、驾驶室、车架、轮胎等在内的整车模型。进行多项操纵稳定性仿真分析并与试验结果进行验证,在此基础上对影响整车操纵稳定性的若干因素进行了初步探讨。为评价该该车的操纵稳定性,课题组将汽车作为开路控制系统,依据国标GB/T 6323—1994《汽车操纵稳定性试验方法》,对整车进行蛇形试验、转向瞬态响应试验(转向盘转角阶跃输入)、转向瞬态响应试验(转向盘转角脉冲输入)、转向回正性能试验、转向轻便性试验、稳态回转试验。求出汽车曲线行驶的时域响应与频域响应,根据试验结果,从客观上评价车辆的操纵稳定性能。利用建立的仿真模型对转向盘转角阶跃输入、转向盘转角脉冲输入、转向回正性能试验、稳态回转试验进行仿真分析,与试验进行验证表明模型具有较高的准确度,可以作为改进设计的依据。在此基础上对影响整车性能的若干因素进行了探讨,包括:横向稳定杆刚度、扭杆弹簧刚度、前悬架几何定位参数、轮胎参数、质心位置、载荷。为悬架的改进设计提供保证,对整车的性能起到预测。 第五章是全文的总结。叙述了本文的主要工作与研究成果,以及今后的研究方向。本文成功地将动态仿真运用到悬架和整车开发中来,结合试验对悬架和整车产品开发提出求解策略。但要做到动态仿真与实际的完美吻合还有很多工作需要进一步的解决,比如:人-车-路闭环系统对操纵稳定性有很大的影响,因此在进行操纵稳定性分析时有必要考虑人的因素;轮胎与道路的接触问题等等。另外,汽车产品中的控制系统日益成熟,如何在多体模型中建立准确的控制模型依然没有很好的解决。 总之,动态仿真是进行汽车悬架及整车 产品开发的有效方法。多体系统动力学的相关软件为汽车悬架及整车动力学研究提供了功能强大、行之有效的研究工具。随着计算机和软件技术的不断发展,以多体系统动力学为核心的动态仿真技术在悬架和整车的产品开发中一定会发挥更大的作用。
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:U463

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前4条
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1 蔡章林;基于VPD技术的悬架设计及整车试验优化[D];吉林大学;2007年
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10 姚艳;汽车独立悬架刚柔耦合建模及性能仿真研究[D];西北工业大学;2007年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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10 曹明柱;冯能莲;夏传超;何彩青;吴加伟;;电动汽车的建模与仿真[J];安徽农业大学学报;2006年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
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4 魏道高;乔明侠;周福庚;吕召全;;汽车转向轮主销内倾角设计计算[A];2004“安徽制造业发展”博士科技论坛论文集[C];2004年
5 周福庚;吕召全;;先进分析方法在重卡前轴结构设计中的应用[A];安徽省第五届“兴皖之光”青年学术年会论文集(工科卷)[C];2005年
6 严思炜;郝世强;;浅谈离合器分泵支架优化设计[A];“2011西部汽车产业·学术论坛”暨四川省汽车工程学会四届第九次学术年会论文集[C];2011年
7 石勇;;传动系的优化设计[A];“2011西部汽车产业·学术论坛”暨四川省汽车工程学会四届第九次学术年会论文集[C];2011年
8 刘相;;汽车车速的计算及优化[A];“2011西部汽车产业·学术论坛”暨四川省汽车工程学会四届第九次学术年会论文集[C];2011年
9 黄睿;;主副一体整体式车架的改进[A];“2011西部汽车产业·学术论坛”暨四川省汽车工程学会四届第九次学术年会论文集[C];2011年
10 吴东平;涂万堂;何冬梅;;高速公路上车辆爆胎事故的动力学分析及对策[A];中国公路学会高速公路运营管理分会2011年度年会暨第十八次全国高速公路运营管理工作研讨会论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 查云飞;类菱形车转向系统研究与分析[D];湖南大学;2010年
2 张永林;车辆道路数值模拟与仿真研究[D];华中科技大学;2010年
3 陈海卫;波轮式全自动洗衣机脱水振动与抑制机理的研究[D];江南大学;2010年
4 罗石;线控转向系统主动安全预测控制策略的研究[D];江苏大学;2010年
5 童伟;整体耦合式消扭悬架系统原理及其运动学和动力学研究[D];华南理工大学;2010年
6 陈平录;气动燃油混合动力车混合效能分析及其电控气动发动机的研究[D];浙江大学;2010年
7 姚廷强;球轴承多体接触动力学研究[D];昆明理工大学;2009年
8 常亮;基于胎/路纹理耦合的轮胎振动发声研究[D];武汉理工大学;2010年
9 车勇;轮胎噪声的预测方法与试验研究及优化设计[D];武汉理工大学;2010年
10 任彬;精密塑料注射成型装备产品数字化设计关键技术及平台构建[D];浙江大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李鹏;基于MSP430的汽车轮胎压力监测系统[D];山东科技大学;2010年
2 梁鹏飞;基于数字化功能样机的炸药破碎机性能分析[D];长春理工大学;2010年
3 史永伟;轮式装载机驱动桥多体动力学仿真分析[D];浙江理工大学;2010年
4 沈启敏;舰炮发射动力学及减小后坐力研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 崔栋良;三轴摇摆台动力学仿真与复合控制研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 匡小红;某单缸柴油机曲轴系统动态特性研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 宋鲁涛;精密卧式加工中心的动态特性分析[D];大连理工大学;2010年
8 李春雪;基于ADAMS的岸边集装箱起重机拉杆系统动力学仿真与分析[D];辽宁工程技术大学;2010年
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10 邵洪涛;高方平筛瞬态过程分析及其虚拟样机仿真研究[D];河南工业大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈朝阳;邵仁玉;韩星;樊剑;;汽车平顺性研究中“人—椅”系统模型再探[J];安徽工学院学报;1992年01期
2 尹万建;杨绍普;申永军;郭京波;;空气弹簧悬架的振动模型和刚度特性研究[J];北京交通大学学报;2006年01期
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6 李军,张洪康,孟红,唐锐;履带车辆行驶平顺性仿真分析研究[J];车辆与动力技术;2003年04期
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10 刘福水,葛蕴珊,唐志伟,郭良平;半主动控制液力悬置的模拟和实验研究[J];北京理工大学学报;2000年05期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 常胜;半挂汽车列车动态特性分析与鲁棒控制[D];吉林大学;2011年
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6 苏小平;依维柯汽车多体动力学仿真分析、优化研究及工程实现[D];南京理工大学;2004年
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8 刘照;汽车电动助力转向系统动力学分析与控制方法研究[D];华中科技大学;2004年
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10 钱德猛;汽车空气悬架系统的参数化建模、分析及设计理论和方法研究[D];合肥工业大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 于鹏晓;微型客车运动学/动力学仿真研究[D];南京理工大学;2002年
2 李岩;多体运动学在双横臂独立悬架分析与设计中的应用[D];合肥工业大学;2002年
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5 杨孝剑;汽车电动助力转向系统的动力学分析与控制研究[D];合肥工业大学;2003年
6 杨英;大客车操纵稳定性动力学模型研究[D];长安大学;2002年
7 刘喜东;典型工况大客车高速操纵稳定性研究[D];长安大学;2003年
8 赵礼东;重型汽车多轴平衡悬架运动分析及仿真[D];武汉理工大学;2004年
9 潘立;基于人椅系统三向振动的汽车平顺性建模与仿真[D];浙江工业大学;2004年
10 王晓娟;半主动悬架的自适应模糊控制研究[D];西北工业大学;2004年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 巴兴强;糟文博;;林区筑路施工车辆悬架系统仿真试验与优化[J];东北林业大学学报;2012年12期
2 阚萍;石琴;祝安定;;基于ADAMS的双横臂式前悬架K&C特性的仿真分析[J];合肥工业大学学报(自然科学版);2012年06期
3 宁国琛;宁晓斌;王来钱;;汽车自激馈能式减振器的仿真研究[J];机电工程;2011年07期
4 邱斌斌;薛兴雨;陈旭;计黄健;宁晓斌;;汽车底盘平台悬架性能仿真模块的开发与应用[J];机电工程;2011年12期
5 刘成武;陈智强;;基于ADAMS的轿车操纵稳定性仿真分析[J];机电技术;2012年01期
6 齐朝晖;方慧青;;刚体单元及其在多体系统动力学中的应用[J];计算力学学报;2011年04期
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中国重要会议论文全文数据库 前1条
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中国博士学位论文全文数据库 前9条
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6 宋桂霞;水陆两栖车辆减阻增速关键问题研究[D];南京航空航天大学;2008年
7 高晋;基于虚拟样机技术的悬架K&C特性及其对整车影响的研究[D];吉林大学;2010年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 宋海峰;基于GPS的汽车电动助力转向控制器的研究与设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 庞运;基于虚拟样机技术的整车建模及操纵稳定性研究[D];西安电子科技大学;2011年
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5 崔丽楠;重型载货汽车建模、仿真及总成特性对性能影响的分析[D];吉林大学;2011年
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8 张绍龙;汽车悬架系统特性建模方法研究[D];吉林大学;2011年
9 张晗;载重汽车操纵稳定性仿真研究[D];武汉理工大学;2011年
10 周亮;多轴汽车平衡悬架有限元结构研究分析[D];武汉理工大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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6 郭孔辉;预瞄跟随理论与人-车闭环系统大角度操纵运动仿真[J];汽车工程;1992年01期
7 张越今,陈奎元,林逸;多刚体系统动力学在汽车转向和悬架系统运动分析中的应用[J];汽车工程;1995年05期
8 张景骞,毛明;轮式车辆双横臂独立悬架的运动优化设计[J];汽车工程;1997年03期
9 赵又群,郭孔辉;具有随机道路输入的人-车-路闭环操纵系统的响应分析与操纵安全性评价[J];汽车工程;1997年05期
10 郭孔辉;人—车—路闭环操纵系统主动安全性的综合评价与优化设计[J];汽车技术;1993年04期
【相似文献】
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1 陈黎卿,王启瑞,陈无畏,时培成;基于ADAMS的双横臂扭杆独立悬架操纵稳定性分析[J];合肥工业大学学报(自然科学版);2005年04期
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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2 黄睿;吴俊刚;;汽车差速器模型对操纵稳定性仿真的影响[A];第七届中国CAE工程分析技术年会暨2011全国计算机辅助工程(CAE)技术与应用高级研讨会论文集[C];2011年
3 李言宝;;操纵稳定性客观评价国标与ISO的对比分析[A];科学发展与社会责任(A卷)——第五届沈阳科学学术年会文集[C];2008年
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5 滕万秀;;多车连挂系统动力学性能研究[A];中国铁道学会车辆委员会2004年度铁路机车车辆动态仿真学术会议论文集[C];2004年
6 张云清;项俊;陈立平;孙营;;整车多体动力学模型的建立及其试验验证[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集(下)[C];2005年
7 游彩霞;何雪松;刘晶郁;;加装电动助力转向系统汽车的操纵稳定性仿真研究[A];2004年中国客车行业发展论坛暨中国客车学术年会论文集[C];2004年
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中国重要报纸全文数据库 前10条
1 栏目主持 黄震;汽车的操纵稳定性(续)[N];当代汽车报;2006年
2 记者 管哲晖;节日出游享受更多体贴服务[N];浙江日报;2004年
3 栏目主持 黄震;汽车的操纵稳定性[N];当代汽车报;2006年
4 辛闻;安联资产管理业务大幅攀升[N];中国保险报;2002年
5 ;昆腾系列存储新品[N];网络世界;2002年
6 本报专稿 虞非凡;多体战舰成为海军新造舰焦点[N];世界报;2007年
7 本报记者 诚安;精彩在这里定格[N];计算机世界;2002年
8 记者 龚杰;AdAstrA集团明年加大在华投入[N];计算机世界;2002年
9 李柠;磁盘也可做备份[N];中国计算机报;2002年
10 中国一汽集团公司技术中心 李康;一汽集团的CAE应用之旅[N];计算机世界;2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张浩;客车操纵稳定性分析及其控制策略研究[D];吉林大学;2012年
2 孙丽;基于操纵稳定性的混合动力客车平顺性评价与优化[D];江苏大学;2012年
3 王树凤;汽车操纵稳定性虚拟试验系统的研究[D];中国农业大学;2002年
4 苏小平;依维柯汽车多体动力学仿真分析、优化研究及工程实现[D];南京理工大学;2004年
5 郑军;新概念车舒适性与操纵稳定性研究[D];湖南大学;2001年
6 尹念东;汽车—驾驶员—环境闭环系统操纵稳定性虚拟试验技术的研究[D];中国农业大学;2001年
7 陈双;基于电控空气悬架的轿车平顺性和操纵稳定性协调控制研究[D];吉林大学;2012年
8 肖峻;高精度垂直摆倾斜仪及其应用研究[D];中国科学院研究生院(测量与地球物理研究所);2002年
9 景立新;基于操纵稳定性的汽车悬架稳健性设计研究[D];吉林大学;2011年
10 吴碧磊;重型汽车动力学性能仿真研究与优化设计[D];吉林大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 蔡章林;动力学仿真技术在悬架和整车开发中的应用研究[D];吉林大学;2004年
2 张进;跃进轻型汽车制动性和操纵稳定性的研究[D];南京理工大学;2004年
3 高昱;水罐消防车操纵稳定性及平顺性仿真分析[D];太原理工大学;2011年
4 杨英;大客车操纵稳定性动力学模型研究[D];长安大学;2002年
5 唐先海;液力锁紧系数自调防滑差速器动态特性研究[D];武汉理工大学;2007年
6 付华强;基于某轿车前悬架特性的整车操纵稳定性仿真研究[D];西安理工大学;2010年
7 寇发荣;高速危险工况下大客车操纵稳定性仿真与试验研究[D];长安大学;2003年
8 梅奋永;基于虚拟样机技术的汽车操纵稳定性仿真研究[D];合肥工业大学;2005年
9 汪文龙;车辆操纵稳定性的虚拟仿真技术研究[D];合肥工业大学;2006年
10 陈蓉;转向盘转角阶跃输入下汽车操纵稳定性仿真分析[D];吉林大学;2006年
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