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基于ADAMS的汽车悬架系统的仿真分析与参数优化设计

作　者: 李文胜
导　师: 勾志践
学　校: 长春工业大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 多体动力学 平顺性 操纵稳定性 仿真优化
分类号: TP391.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 133次
引　用: 1次
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内容摘要


随着社会的不断发展和人民生活水平的提高,人们不仅对于汽车行驶的平顺性越来越重视,而且对于汽车的操纵稳定性和行驶的安全性也提出了更高要求。汽车悬架系统是影响汽车行驶平顺性和操纵稳定性的重要因素,通过调节悬架系统的性能参数,就可以有效地改善汽车的行驶性能。随着虚拟样机技术在汽车工业领域中的应用,人们通过虚拟样机软件建立起了汽车的动力学仿真模型,从而更好地实现了对汽车的平顺性和操纵稳定性研究及其悬架系统的优化设计,从而为汽车的开发和设计提供了一个新的途径。首先本文介绍了多体动力学理论及动力学仿真软件ADAMS的相关基本理论。其次以某车型为研究对象,利用ADAMS/CAR Ride建立了基于四柱虚拟试验台的整车动力学仿真模型,包括前后悬架、车身、轮胎、转向系统6个子系统,考虑到复杂路面对整车性能的影响,建立了左右不同轮辙的随机路面谱,从而使仿真的结果更能接近实际情况。综合考虑了汽车行驶的平顺性和操纵稳定性,建立以前后悬架的弹簧刚度及减震器阻尼为设计变量,以车身垂向加速度均方根值和前后4个车轮动载荷均方根值为目标函数的多目标函数,同时建立合理约束条件；采用线性加权和法把多目标优化转换为单目标优化求解,求解的关键是确定权系数,这里采用排序法求解。在随机路面下对此动力学模型进行仿真优化,优化前后的结果表明：车身垂向加速度和车轮动载荷的均方根值均有不同程度的降低,整车的行驶性能得到了提高,从而验证了此多目标优化方法的有效性。本文所采用的方法为悬架性能参数的匹配设计提供了重要依据,能够有效地缩短车辆开发周期,减少开发成本,同时对于其它机械产品设计也具有一定的参考价值。

全文目录


摘要  2-3
Abstract  3-6
第一章 绪论  6-10
  1.1 课题背景及意义  6-7
  1.2 该领域内的国内、国外研究现状  7-9
  1.3 本课题研究的内容  9-10
第二章 ADAMS理论基础  10-14
  2.1 概述  10
  2.2 建模方法  10
  2.3 计算多体系统动力学建模与求解一般过程  10-11
  2.4 静力学分析  11-12
  2.5 初始条件分析  12
  2.6 运动学分析  12-13
  2.7 动力学分析  13
  2.8 本章小结  13-14
第三章 整车多体模型  14-22
  3.1 汽车悬架系统概述  14-15
    3.1.1 汽车悬架的组成  14
    3.1.2 汽车悬架的分类  14-15
  3.2 ADAMS/CAR概述  15
  3.3 ADAMS/CAR模板建模过程  15-16
  3.4 车辆多体动力学模型的建立  16-21
    3.4.1 前悬架  16-17
    3.4.2 后悬架  17
    3.4.3 转向系统  17-18
    3.4.4 轮胎  18-19
    3.4.5 车身  19
    3.4.6 路面模型  19-20
    3.4.7 整车装配  20-21
  3.5 本章小结  21-22
第四章 悬架特性参数的动力学仿真分析  22-28
  4.1 悬架系统的性能要求  22
  4.2 悬架性能评价指标选择  22
  4.3 影响悬架性能的悬架特性参数的仿真分析  22-27
    4.3.1 前悬架刚度变化对车身垂直加速度均方根值的影响规律  22-23
    4.3.2 前悬架刚度变化对前悬架轮胎动载荷均方根值的影响规律  23-24
    4.3.3 前悬架刚度变化对前悬架动挠度均方根值的影响规律  24
    4.3.4 前悬架阻尼变化对车身垂直加速度均方根值的影响规律  24-25
    4.3.5 前悬架阻尼变化对前悬架轮胎动载荷均方根值的影响规律  25-26
    4.3.6 前悬架阻尼变化对前悬架动挠度均方根值的影响规律  26-27
  4.4 本章小结  27-28
第五章 汽车悬架系统的多目标仿真优化  28-40
  5.1 多目标优化设计理论  28-31
    5.1.1 多目标优化设计的概念和特点  28
    5.1.2 多目标优化方法概述  28-31
  5.2 悬架系统的多目标优化设计  31-33
    5.2.1 目标函数的确立  31-32
    5.2.2 设计变量的选取  32-33
    5.2.3 约束条件的建立  33
  5.3 仿真优化及结果分析  33-39
    5.3.1 权系数的确立  33-34
    5.3.2 仿真结果及分析  34-39
  5.4 本章小结  39-40
第六章 总结与展望  40-41
  6.1 主要工作及结论  40
  6.2 工作展望  40-41
参考文献  41-43
致谢  43-44
作者简介  44
攻读硕士学位期间研究成果  44-45

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 计算机仿真
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