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1、载重汽车操纵稳定性仿真研究武汉理工大学硕士学位论文载重汽车操纵稳定性仿真研究姓名:张晗申请学位级别:硕士专业:车辆工程指导教师:何天明201105武汉理丁大学硕士学位论文摘要汽车操纵稳定性的研究一直是整车性能领域里的一个重要课题。传统的操纵稳定性研究需要对样车进行反复试制与试验,消耗巨大,周期漫长,并且部分极限工况试验难以开展。当今,虚拟仿真技术在汽车工程领域的广泛应用,为操纵稳定性的研究带来了极大的便利,操纵稳定性研究越来越多地使用计算机仿真技术与实车试验相结合的方法对汽车设计参数进行分析、优化与改进。本文首先对操纵稳定性研究的国内外发展历史、研究现状做出了简要阐述。然后运用多
2、体系统动力学的理论和研究方法,利用多体系统动力学软件.中的模块建立了包括前、后悬架系统、转向系统、动力系统、前、后钢板弹簧、车身、轮胎的某载重汽车多体动力学仿真模型,并对各个子系统的建模,特别是钢板弹簧、轮胎进行了详细的解释和分析。在建立模型的基础上,首先对该载重汽车的前悬架系统进行了仿真试验,研究分析了前悬架车轮定位参数、车轮中心滑移量、悬架刚度、侧倾角刚度等参数随左、右车轮反向跳动时的变化规律。仿真结果表明,该载重汽车在前轮反向跳动范围为.至时,前轮外倾角和主销内倾角变动较大,对车辆操纵稳定性能会造成一定的影响。然后,对后悬架进行了反向轮跳仿真试验,分析了车轮中心的纵向滑移量
3、、横向滑移量、后悬架刚度以及侧倾角刚度等。仿真结果表明,后轴车轮发生反向跳动时,车轮中心纵向、横向位移变化量处于合理范围之内;前、后悬架刚度变化范围在合理区间内;但是由侧倾角刚度的测试值来看,前悬侧倾角刚度小于后悬侧倾角刚度,这样就导致了整车在圆周行驶时,可能会呈现出过多转向特性。最后,对该载重汽车仿真模型进行了虚拟的转向盘角阶跃试验、转向盘角脉冲试验、转向回正性能试验和稳态回转试验。仿真结果显示,该载重汽车呈现明显的过多转向趋势,并且转向回正性能有一定欠缺,驾驶员在驾驶车辆过程中还会感觉到明显的转向沉重。这些结果和实车试验的结果相一致,进一步表明了仿真模型的正确性,该仿真模型可
4、以用作今后改进工作基础。关键词:操纵稳定性;载重汽车;仿真研究武汉理工大学硕士学位论文.,,..,.,,..?.,,,,.,.,,,,.,..,..,..¨武汉理工大学硕士学位论文:,.,.,.,.:;;武汉理工大学硕士学位论文第章绪论.研究背景在渐行渐远的“十五和即将过去的“十一五”规划期间我国的汽车产业取得了令人触目的优异成绩,国内汽车市场呈现出突飞猛进之势,产量由年的多万辆激增至年产销都超过万辆。随着汽车保有量的激增,国家交通与运输压力也急剧增大。随之产生的交通事故问题也变得越来越严重,在公安部交管局公布的年全国道路交通事故情况报告中显示:年,全国共发生道路交通事故起,造成
5、人死亡、人受伤,直接财产损失.亿元,因此交通安全逐渐受到越来越多的关注而成为一个社会热点问题。为了能够有效地抑制交通事故的发生,保证驾驶者以及行人的生命财产安全,要求汽车具备十分优良的主动安全性¨。汽车操纵稳定性能的好坏,直接影响着汽车的行驶交通安全,所以,汽车操纵稳定性的研究,一直是各大汽车生产企业、汽车科研机构以及高等院校研究工作的一个重点内容。计算机尚未广泛普及之前,在汽车的研发阶段,操纵稳定性的评价分析需要经过反反复复的样车试制、道路模拟试验和整车性能试验。如此不仅需要消耗大量的人力、物力、财力以及研发时间,而且有些涉及车辆极限行驶工况的试验因其具有一定的危险性而难以进行
6、开展。但是,伴随着计算机科学技术的迅猛发展,以及多体系统动力学在汽车动力学理论方面的应用日趋成熟,计算机辅助工程技术越来越多的用于汽车的设计、分析、生产等各种环节,极大地减少了样车制造的高额成本,节省了研发周期,并且利用虚拟样机技术可以对车辆的极限行驶工况进行模拟仿真。所以,虚拟样机技术得到了越来越多的关注,世界各汽车生产厂商、科研机构都在这一方面进行了探索和研究。武汉理工大学硕士学位论文.汽车操纵稳定性研究的国内外状况..国外研究状况汽车操纵稳定性的研究开始于世纪年代。最初的操稳性仅限于将汽车作为一个开路控制系统。这样,汽车的相关性能参数完全取决于整车的布置和构造。汽车开环系统
7、的时域响应可以通过数学分析建立起相应的数学模型从理论上进行分析研究;同时,也可以利用测试仪器进行实车试验获取其性能参数进而对其操纵稳定性能进行评价分析。但此时的数学模型多为简单的线性模型,测试方法与仪器的精度也极为有限。发展到现在,汽车操纵稳定性研究已经将驾驶员与汽车作为一个统一的整体,即人一车闭环系统,进行综合的研究分析。汽车理论模型也发展到非线性多体系统模型,整车模型的自由度越来越多,考虑的各种影响因素越来越全面,由稳态响应到瞬态响应,由局部结构到整车的研究,关系到汽车系统的
