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面向侧向风操稳性的客车动力学建模、仿真与优化研究

作　者: 于立
导　师: 秦东晨；徐一村
学　校: 郑州大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 高速客车侧风操稳性风压中心 ADAMS/Car 仿真分析
分类号: U461.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着我国高速公路的大量兴建,汽车的实际车速得以不断提高,侧风对汽车行驶操纵稳定性、安全性和舒适性的影响也日益重要起来,汽车的侧风稳定性日渐成为研究车辆主动安全所必须解决的关键问题之一。本文首先对作用于高速汽车车身的气动力进行了理论介绍。随后分析得出了影响汽车侧风操稳性的主要自然因素为阵风,并对自然阵风的分类和数学描述进行了介绍。最后依据郑州市2010年的风速资料,确定了文中侧风所属类型。文中选择某公司的空气悬架大客车为研究对象,以多体动力学理论和研究方法为基础,利用ADAMS/Car软件,分别建立了空气悬架、底盘、轮胎等子系统动力学模型,构建了该型号空气悬架大客车的整车多体动力学模型。通过考虑车身上7个离散的侧风作用点,建立了风压中心漂移的侧风模型。通过对美国ESV规范中规定的侧风敏感性试验标准的改进,进行了不同条件下的侧风仿真试验,并将仿真试验结果进行对比,风压中心漂移的仿真数据更为合理。随后研究了风压中心漂移下三种类型参数对客车侧风操稳性的影响,并利用ADAMS/Insight模块筛选出了一些重要参数。最后以分析结果为基础,对客车的前悬架进行了优化设计,并提出了一些改善整车侧风操稳性的措施,为客车的设计和研发提供了有价值的参考。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-6
目录  6-9
1 绪论  9-16
  1.1 课题研究的背景和意义  9-10
  1.2 国内外汽车侧风操稳性研究概况  10-13
    1.2.1 国外研究现状  10-12
    1.2.2 国内研究现状  12-13
  1.3 虚拟样机技术概述  13-14
  1.4 课题研究的主要内容  14-16
2 侧向风对汽车操纵稳定性影响的理论研究  16-26
  2.1 汽车空气动力学概述  16-17
  2.2 影响汽车操纵稳定性的六分力  17-19
    2.2.1 气动阻力  17
    2.2.2 气动升力与纵倾力矩  17-18
    2.2.3 侧倾力矩  18
    2.2.4 侧向力及横摆力矩  18-19
  2.3 现实中侧风对汽车操稳性的影响  19-21
  2.4 文中侧风类型的确定  21-25
    2.4.1 侧向风的类型  21-23
    2.4.2 自然匀速侧风下的气动力  23-25
  2.5 本章小结  25-26
3 基于ADAMS/Car的客车整车刚柔耦合模型  26-41
  3.1 多体系统动力学分析软件ADADMS的介绍  26-28
    3.1.1 多刚体系统动力学  26
    3.1.2 多柔体系统动力学  26-27
    3.1.3 ADAMS软件的简介  27
    3.1.4 Car模块的简介  27-28
  3.2 客车整车刚柔耦合模型的建立  28-40
    3.2.1 空气弹簧前悬架刚柔耦合模型  28-33
    3.2.2 空气弹簧后悬架模型  33-35
    3.2.3 转向系统的建立  35-36
    3.2.4 刚性底盘模型的建立  36-37
    3.2.5 轮胎模型的建立  37-39
    3.2.6 动力总成模型的建立  39
    3.2.7 整车模型的建立  39-40
  3.3 本章小结  40-41
4 侧风作用下的客车操纵稳定性仿真  41-51
  4.1 侧风敏感性试验方法描述  41-42
  4.2 汽车侧风操纵稳定性评价指标  42-43
  4.3 侧风模型的模拟  43-46
    4.3.1 风压中心模拟  43-44
    4.3.2 侧向风载荷模拟  44-46
  4.4 侧风敏感性仿真试验及结果分析  46-49
    4.4.1 仿真试验  46-49
    4.4.2 仿真结果分析  49
  4.5 本章小结  49-51
5 风压中心漂移下各种参数对客车侧风操稳性的影响  51-63
  5.1 ADAMS/insight模块简介  51
  5.2 空气动力学参数  51-54
    5.2.1 风压中心位置  51-53
    5.2.2 流入角ε  53-54
  5.3 客车结构参数  54-58
    5.3.1 客车质心位置  54-56
    5.3.2 悬架结构设计点位置  56-58
  5.4 客车性能参数  58-62
    5.4.1 悬架刚度和阻尼  59-60
    5.4.2 轮胎侧偏刚度  60-62
  5.5 本章小结  62-63
6 改善客车的侧风操稳性  63-69
  6.1 悬架结构关键设计参数的优化  63-67
  6.2 综合改善措施  67-68
  6.3 本章小结  68-69
7 结论与展望  69-71
  7.1 结论  69-70
  7.2 展望  70-71
参考文献  71-74
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果  74-75
致谢  75

面向侧向风操稳性的客车动力学建模、仿真与优化研究

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