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基于某轿车前悬架特性的整车操纵稳定性仿真研究

作　者: 付华强
导　师: 刘凯；周春国
学　校: 西安理工大学
专　业: 车辆工程
关键词: 汽车悬架麦弗逊悬架优化设计操纵稳定性
分类号: U463.33
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 285次
引　用: 3次
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内容摘要

基于动力学理论和整车操纵稳定性对前麦弗逊悬架进行了运动学仿真分析,并应用Adams/Insight模块对其结构参数进行设计研究和优化。开发了拖曳臂扭力梁后悬架模板,此模板的开发丰富了Adams/Car软件悬架模板库。建立了整车虚拟样机模型,对其进行了整车操纵稳定性试验仿真,对比了前悬架优化前后的整车操纵稳定性能。首先,应用Catia建立了前麦弗逊悬架三维模型,继而使用Adams/Car建立了该悬架的参数化模型。应用Solidworks建立了拖曳臂扭力梁,并根据柔性体建模的原理,把该梁导入有限元分析软件Ansys中,进行网格划分。再通过MNF模态中性文件导入Adams/Car中,得到了后悬架拖曳臂扭力梁模板,建立了后悬架、转向系、前横向稳定杆和车轮子系统虚拟样机模型,搭建了前悬架和后悬架运动学仿真系统模型。其次,对前悬架进行运动学仿真分析,从运动学角度验证了模型正确性。根据前悬架的仿真结果,确定出影响汽车操纵稳定性的因素,并借助Adams/Insight模块对前悬架各关键硬点坐标进行设计研究,得到这些硬点坐标对车轮定位参数的影响程度及趋势。利用试验仿真方法采取多目标多因素优化方式,得出了最优的前悬架结构参数,优化了前悬架的运动学特性。最后,用Adams/Car建立了动力、车身和制动等子系统虚拟样机的模型,并将它们与建立的前后悬架仿真系统虚拟样机模型组装得到整车虚拟样机模型,接着对该模型进行了稳态回转、转向盘转角脉冲、转向盘转角阶跃、蛇行、转向轻便性和转向回正共6项整’车操纵稳定性试验仿真,对试验结果按照国标中规定的方法进行了处理,得到相应评价指标值。并对该轿车的操纵稳定性按照国标进行了评价计分,计分结果表明前悬架优化后较优化前轿车具有更好的操纵稳定性。本文从汽车操纵稳定性角度出发,研究了前悬架硬点坐标对车轮定位参数的影响程度和趋势,这对今后如何调整麦弗逊悬架硬点参数,选择参数作为设计变量,优化麦弗逊悬架运动学特性,以此提高整车操纵稳定性具有一定的参考价值。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
1 绪论  8-15
  1.1 引言  8
  1.2 汽车操纵稳定性与悬架几何参数  8-11
    1.2.1 汽车操纵稳定性研究历史概述  8-9
    1.2.2 悬架系统参数对汽车操纵稳定性的影响  9-11
  1.3 悬架运动学的研究现状  11
    1.3.1 国外悬架运动学研究状况  11
    1.3.2 国内悬架运动学研究状况  11
  1.4 虚拟样机技术  11-13
    1.4.1 虚拟样机技术概述  12
    1.4.2 虚拟样机技术的特点  12-13
    1.4.3 虚拟样机技术常用软件  13
  1.5 本课题研究意义及主要内容  13-15
    1.5.1 本课题的研究意义  14
    1.5.2 本课题的研究内容  14-15
2 悬架系统虚拟样机模型的建立  15-27
  2.1 引言  15
  2.2 ADAMS的动力学理论  15-17
  2.3 前悬架虚拟样机模型的建立  17-21
    2.3.1 前麦弗逊悬架导向机构分析  17-18
    2.3.2 前麦弗逊悬架CATIA建模  18-19
    2.3.3 前悬架参数化虚拟样机建模  19-21
  2.4 后悬架虚拟样机模型的建立  21-24
    2.4.1 拖曳臂扭力梁柔性体的生成  21-23
    2.4.2 扭力梁柔性体的校验及优化  23
    2.4.3 拖曳臂扭力梁后悬架Adams/Car建模  23-24
  2.5 转向系统虚拟样机建模  24
  2.6 悬架试验台及轮胎虚拟样机建模  24-25
  2.7 横向稳定杆虚拟样机建模  25
  2.8 悬架系统虚拟样机模型搭建  25-26
  2.9 本章小结  26-27
3 悬架运动学仿真及模型验证  27-35
  3.1 引言  27
  3.2 车轮定位参数  27-29
    3.2.1 车轮外倾角  27
    3.2.2 车轮前束角  27-28
    3.2.3 主销后倾角与主销后倾拖距  28
    3.2.4 主销内倾角和主销偏移距  28-29
    3.2.5 侧向滑移  29
  3.3 前悬架运动学仿真分析  29-32
    3.3.1 外倾角随轮跳的变化曲线  29-30
    3.3.2 前束角随轮跳的变化曲线  30
    3.3.3 主销后倾角和主销后倾拖距随轮跳的变化曲线  30-31
    3.3.4 主销内倾角和主销偏移距随轮跳的变化曲线  31-32
    3.3.5 侧向滑移随轮跳的变化曲线  32
  3.4 前麦弗逊悬架模型理论验证  32-34
    3.4.1 悬架运动学分析的空间解析法  32-33
    3.4.2 理论计算与仿真对比曲线  33-34
  3.5 本章小结  34-35
4 前麦弗逊悬架结构参数的优化设计  35-44
  4.1 引言  35
  4.2 ADAMS参数化分析简介  35-37
    4.2.1 设计研究  35
    4.2.2 设计试验  35-37
    4.2.3 优化分析  37
  4.3 前麦弗逊悬架关键硬点的设计研究  37-40
    4.3.1 下摆臂球硬点对前轮定位参数的影响  37-38
    4.3.2 转向横拉杆内硬点对前轮定位参数的影响  38-39
    4.3.3 下摆臂前硬点对前轮定位参数的影响  39
    4.3.4 各关键硬点对前轮定位参数的影响  39-40
  4.4 麦弗逊前悬架结构参数的优化  40-42
  4.5 本章小结  42-44
5 整车虚拟样机建模及操纵稳定性仿真评价  44-63
  5.1 引言  44
  5.2 整车虚拟样机建模  44-46
    5.2.1 动力子系统虚拟样机模型的建立  44
    5.2.2 盘式制动子系统虚拟样机模型的建立  44-45
    5.2.3 整车虚拟样机模型的装配  45-46
  5.3 整车虚拟样机模型操纵稳定性仿真  46-62
    5.3.1 操纵稳定性的评价指标  46
    5.3.2 稳态回转仿真  46-50
    5.3.3 转向盘角脉冲输入仿真  50-54
    5.3.4 转向盘转角阶跃输入仿真  54-56
    5.3.5 蛇行驾驶仿真  56-58
    5.3.6 转向轻便性仿真  58-60
    5.3.7 转向回正性仿真  60-62
  5.4 本章小结  62-63
6 总结与展望  63-65
  6.1 全文总结  63-64
  6.2 不足与展望  64-65
致谢  65-66
参考文献  66-69
附录  69

基于某轿车前悬架特性的整车操纵稳定性仿真研究

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