汽车操纵稳定性仿真分析研究(附件)【字数：13499】
摘 要 近年来随着汽车工业生产技术的提高和居民经济收入的增加，汽车成为了十分普及的一个交通工具，大多数中国家庭买车主要看重汽车的安全性，鉴定汽车安全性的一项重要标准就是车辆的操稳性。所以怎样设计好汽车操纵稳定性来获取优越的安全性能始终是从事汽车行业研发人员关心的热门问题。本文首先根据对比各种悬架的优劣，对本文所要研究的悬架做出选择，选择使用麦弗逊式独立悬架。而后明白车轮定位参数的含义及其作用，明确四个参数的数值，决定悬架建模且用来计算的四个参数。在ADAMS/CAR模块中搭建前悬挂模型和悬挂组件。再开始双轮平行轮跳仿真模拟，获得开始时确立的车轮定位参数与轮胎跳动发生相关改变的曲线。采取翻阅中外各种参照资料和文献综述来获取四个车轮定位参数变化幅度各自的合理区间。分析每个曲线，发现不在合理区间的参数值。 再用ADAMS/CAR模块建立整车及各子系统虚拟样机模型，在建立好的模型基础上开展五项操稳性相关试验，并且按照现阶段我们国家主要依据的GB/T6323-94国标展开对这五项操稳试验结果的分析与评价。 虚拟样机技术是本课题仿真试验的技术支撑，通过先进的电脑仿真技术实现了对汽车操纵稳定性的试验与评价。本次研究对提高汽车操纵安全性和汽车设计生产工艺水平，降低车辆生产周期有一定的积极作用。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题研究背景 1
1.2国内外研究现状 1
1.2.1国外研究现状 1
1.2.2国内研究现状 2
1.3本课题主要研究内容和思路 2
第二章 虚拟样机技术ADAMS软件 4
2.1ADAMS简介 4
2.2虚拟样机技术简介 4
2.3ADAMS/CAR模块介绍 5
第三章 汽车悬架与汽车操稳性的关系 6
3.1悬架概述 6
3.2麦弗逊式悬架简介 6
3.3汽车操纵稳定性的概述 7
3.3.1车辆操纵稳定性的概念 7
3.3.2悬架系统参数对汽车操稳性的影响 7
第四章 麦弗逊式独立悬架仿真分析 10
4.1悬架模型的建立 10
4.2前悬架运动仿真分析 1 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
1
4.2.1前束角仿真试验 11
4.2.2内倾角仿真试验 12
4.2.3后倾角仿真试验 12
4.2.4外倾角仿真试验 13
第五章 整车操纵稳定性仿真分析 14
5.1整车及各子系统模型的建立 14
5.1.1前悬架系统模型的建立 14
5.1.2后悬架系统模型的建立 14
5.1.3转向系统模型的建立 15
5.1.4轮胎模型的建立 15
5.1.5动力系统模型的建立 16
5.1.6整车模型的装配 16
5.2转向盘转角脉冲输入瞬态响应试验 17
5.2.1试验方法及仿真设置 17
5.2.2仿真结果及试验评价 18
5.3稳态转向特性试验 19
5.3.1试验方法及仿真设置 19
5.3.2仿真结果及试验评价 20
5.4汽车转向回正能力试验 20
5.4.1试验方法及仿真设置 21
5.4.2仿真结果及试验评价 21
5.5转向轻便性试验 22
5.5.1试验方法及仿真设置 22
5.5.2仿真结果及试验评价 23
5.6瞬态横摆响应试验 24
5.6.1试验方法及仿真设置 24
5.6.2仿真结果及试验评价 25
结束语 27
致 谢 28
参考文献 29
第一章 绪论
1.1课题研究背景
汽车产业的技术升级和居民生活水平的不断提高，汽车走进了千家万户，成为人们出门代步新时尚。但由于汽车不是一个简单的系统，它涉及到车内的驾驶员和乘客以及车外的人员环境，所以车辆驾乘安全性能成为消费者购车的首要考虑因素，而本文重点讨论的汽车操纵稳定性便是衡量汽车驾乘安全的重要指标，它影响着驾驶员和乘客的舒适感和安全保护。因此，全球各大车企及科研机构都投入大量资源开展对汽车操稳和悬架系统的研究。
从上世纪八九十年代起，计算机技术的出现，给人们的生活带来了日新月异的改变，同时也对机械行业带来了技术革新。以往都是通过大量生产样品汽车进行试验模拟，这样不仅产生了大量人力财力的浪费，而且生产周期长，产品不能满足市场的变化。虚拟样机技术是用计算机仿真模型，是一个数字化的模型，包含数字化物理样机、功能虚拟样机和虚拟工厂仿真，可以真实地反映出产品的操作性能。因为是虚拟的环境，所以可以对产品进行多次修改实验，挑选出最好的方案投入生产，这样成本低、时间短而且效率也高。所以建立于计算机技术的虚拟样机技术，凭借其省时、省钱和设计质量高等显著特点，在这个各大汽车企业抢占市场先机的激烈竞争年代成为了一种普遍运用的技术。其中，北美的MSC公司的代表作品ADAMS是车辆工程行业知名度和普及度最高的仿真软件。
现在运用ADAMS软件，把多种刺激信号输入已建成的虚拟样机中，进行仿真分析得出关于汽车操稳性以曲线与图表展示的响应数据。再对数据进行研究，对不符合设计初衷的进行修改参数再次仿真模拟，直到达到符合合理区间的研究标准。最后再进行样品车的研究生产，各种地形天气条件下的试验，试验结果与计算机仿真结果吻合就能投入生产了。
1.2国内外研究现状
因为汽车是多种复杂机构拼装而成的复杂结构体，所以建立车辆整车及各子系统模型并进行仿真试验和结果分析一直是该研究方向最关键且最棘手的问题，再加上行车的周边环境、车辆承载和驾驶技术等条件的改变，让研究变得更加复杂。曾经因为车辆理论知识的匮乏，计算机仿真模拟技术的不成熟，导致研究人员只能简化车辆结构，因此车辆大量性能得不到研究与分析，不是实现理想的设计精度。但是，如今伴随科研人员对多体动力学理论的研究深入，以及建立在计算机基础上的虚拟样机技术的提高，使越来越多的复杂问题迎刃而解，汽车行业借着这股东风迎来转机。
1.2.1国外研究现状
从上个世纪初开始，西方车辆方面的科研人员就着手汽车操稳性的探索研究，并取得了丰硕成果。选出代表意义的如下：
法国的Broulhelt改变了当时对轮胎力学的认知，填补了人们对此了解的空白，于1925年发表的文章里首次提出了有关侧偏现象和侧偏角的观点[10],这篇文章加深了业内对轮胎性能的认可。
北美大陆以Olley为领头人在大量的研究基础上顺利发明了首款独立悬架。并且，在他们研究过程中第一次提出不足与过多转向的观点[13]，为研究汽车操稳性打下夯实基础。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题研究背景 1
1.2国内外研究现状 1
1.2.1国外研究现状 1
1.2.2国内研究现状 2
1.3本课题主要研究内容和思路 2
第二章 虚拟样机技术ADAMS软件 4
2.1ADAMS简介 4
2.2虚拟样机技术简介 4
2.3ADAMS/CAR模块介绍 5
第三章 汽车悬架与汽车操稳性的关系 6
3.1悬架概述 6
3.2麦弗逊式悬架简介 6
3.3汽车操纵稳定性的概述 7
3.3.1车辆操纵稳定性的概念 7
3.3.2悬架系统参数对汽车操稳性的影响 7
第四章 麦弗逊式独立悬架仿真分析 10
4.1悬架模型的建立 10
4.2前悬架运动仿真分析 1 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
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4.2.1前束角仿真试验 11
4.2.2内倾角仿真试验 12
4.2.3后倾角仿真试验 12
4.2.4外倾角仿真试验 13
第五章 整车操纵稳定性仿真分析 14
5.1整车及各子系统模型的建立 14
5.1.1前悬架系统模型的建立 14
5.1.2后悬架系统模型的建立 14
5.1.3转向系统模型的建立 15
5.1.4轮胎模型的建立 15
5.1.5动力系统模型的建立 16
5.1.6整车模型的装配 16
5.2转向盘转角脉冲输入瞬态响应试验 17
5.2.1试验方法及仿真设置 17
5.2.2仿真结果及试验评价 18
5.3稳态转向特性试验 19
5.3.1试验方法及仿真设置 19
5.3.2仿真结果及试验评价 20
5.4汽车转向回正能力试验 20
5.4.1试验方法及仿真设置 21
5.4.2仿真结果及试验评价 21
5.5转向轻便性试验 22
5.5.1试验方法及仿真设置 22
5.5.2仿真结果及试验评价 23
5.6瞬态横摆响应试验 24
5.6.1试验方法及仿真设置 24
5.6.2仿真结果及试验评价 25
结束语 27
致 谢 28
参考文献 29
第一章 绪论
1.1课题研究背景
汽车产业的技术升级和居民生活水平的不断提高，汽车走进了千家万户，成为人们出门代步新时尚。但由于汽车不是一个简单的系统，它涉及到车内的驾驶员和乘客以及车外的人员环境，所以车辆驾乘安全性能成为消费者购车的首要考虑因素，而本文重点讨论的汽车操纵稳定性便是衡量汽车驾乘安全的重要指标，它影响着驾驶员和乘客的舒适感和安全保护。因此，全球各大车企及科研机构都投入大量资源开展对汽车操稳和悬架系统的研究。
从上世纪八九十年代起，计算机技术的出现，给人们的生活带来了日新月异的改变，同时也对机械行业带来了技术革新。以往都是通过大量生产样品汽车进行试验模拟，这样不仅产生了大量人力财力的浪费，而且生产周期长，产品不能满足市场的变化。虚拟样机技术是用计算机仿真模型，是一个数字化的模型，包含数字化物理样机、功能虚拟样机和虚拟工厂仿真，可以真实地反映出产品的操作性能。因为是虚拟的环境，所以可以对产品进行多次修改实验，挑选出最好的方案投入生产，这样成本低、时间短而且效率也高。所以建立于计算机技术的虚拟样机技术，凭借其省时、省钱和设计质量高等显著特点，在这个各大汽车企业抢占市场先机的激烈竞争年代成为了一种普遍运用的技术。其中，北美的MSC公司的代表作品ADAMS是车辆工程行业知名度和普及度最高的仿真软件。
现在运用ADAMS软件，把多种刺激信号输入已建成的虚拟样机中，进行仿真分析得出关于汽车操稳性以曲线与图表展示的响应数据。再对数据进行研究，对不符合设计初衷的进行修改参数再次仿真模拟，直到达到符合合理区间的研究标准。最后再进行样品车的研究生产，各种地形天气条件下的试验，试验结果与计算机仿真结果吻合就能投入生产了。
1.2国内外研究现状
因为汽车是多种复杂机构拼装而成的复杂结构体，所以建立车辆整车及各子系统模型并进行仿真试验和结果分析一直是该研究方向最关键且最棘手的问题，再加上行车的周边环境、车辆承载和驾驶技术等条件的改变，让研究变得更加复杂。曾经因为车辆理论知识的匮乏，计算机仿真模拟技术的不成熟，导致研究人员只能简化车辆结构，因此车辆大量性能得不到研究与分析，不是实现理想的设计精度。但是，如今伴随科研人员对多体动力学理论的研究深入，以及建立在计算机基础上的虚拟样机技术的提高，使越来越多的复杂问题迎刃而解，汽车行业借着这股东风迎来转机。
1.2.1国外研究现状
从上个世纪初开始，西方车辆方面的科研人员就着手汽车操稳性的探索研究，并取得了丰硕成果。选出代表意义的如下：
法国的Broulhelt改变了当时对轮胎力学的认知，填补了人们对此了解的空白，于1925年发表的文章里首次提出了有关侧偏现象和侧偏角的观点[10],这篇文章加深了业内对轮胎性能的认可。
北美大陆以Olley为领头人在大量的研究基础上顺利发明了首款独立悬架。并且，在他们研究过程中第一次提出不足与过多转向的观点[13]，为研究汽车操稳性打下夯实基础。
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