santana轿车前悬架弹性运动学特性的adams建模与仿真设计毕业论文

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1、硕士学位论文Santana轿车前悬架弹性运动学特性的ADAMS建模与仿真Elasto-kineticModelingandSimulatingofSantanaFrontSuspensionwithADAMS提要本文探索了用ADAMS/CARTemplateBuilder进行悬架建模的方法介绍了衬套缓冲块等元件的原理和使用方法用该软件对Santana轿车前悬架建立多种模型进行了平行轮跳试验和静态加载试验将车轮定位参数仿真结果与实车试验进行了比较与传统的刚性约束模型相比衬套的使用改善了仿真结果与试验结果的一致性而包含缓冲块的模型结果更好因此传统上经常忽略的缓冲块实际上对考虑柔性约束的悬架系统有相

2、当大的影响在有左右不对称因素如侧向力作用时转向系等效刚度对悬架特性参数也有较大的影响仿真结果能够反映与实车试验相同的变化趋势柔性模型比刚性模型效果好但仍有一定误差尤其是侧向力试验综合考虑轮胎变形和转向系统变形才能得到更好的结果应用以上模型本文还研究了应用非实时的多体动力学建模方法来获得基于侧倾中心的实时建模方法所需的各种非线性系数的方法并绘制了它们的变化场图第一章绪论1.1有关汽车动力学仿真和悬架运动学/弹性运动学的国内外研究现状悬架是现代汽车上的重要总成之一它把车架或车身与车轴或车轮弹性的连接起来其主要任务是传递作用在车轮与车架或车身之间的一切力和力矩规定车轴或车轮与车架或车身之间的相对运动

3、并且缓和由不平路面传给车架或车身的冲击载荷衰减由此引起的承载系统的振动以保证汽车平顺的行驶汽车悬架的设计的好坏直接影响到操纵稳定性[1][2]制动安全性乘坐舒适性和动力加速性等汽车动力学性能的优劣[3][4][5][6]对轮胎的磨损和使用寿命也有一定的影响由于悬架的重要作用国内外众多的学者和研究人员提出了许多方法并建立了大量数学模型用来仿真悬架的运动学和动力学特性目前在汽车悬架建模理论中最为典型的是基于侧倾中心或力矩中心的建模方法[2][7][8]和基于多体动力学的建模方法[9][10]基于侧倾中心或力矩中心的建模方法其主要思路是由试验测定整车的侧倾中心通过做实车实验确定悬架机构对车身的六种作

4、用力及悬架变形从而确定这二者之间非线性系数的数据库再将之用于整车动力学仿真分析悬架系统对整车动力学的影响[11]作用于车身的六种作用力分别为弹簧力阻尼力附加侧倾刚度力抗俯仰力抗侧倾力和举升力[12][13][14][15]弹簧力与阻尼力是由于汽车悬架减振器运动产生的其弹性系数和阻尼系数都是非线性函数附加侧倾刚度力是由于车身相对于路面侧倾时前后悬架安装的横向稳定杆的扭转效应产生的其前后悬架附加侧倾刚度系数也是非线性的抗俯仰力和抗侧倾力是当车轮受到驱动或制动力矩以及侧向力作用时由于悬架导向机构的布置而产生的其抗俯仰效应系数和抗侧倾效应系数也是非线性的举升力是当车轮受到驱动或制动力以及侧向力作用时车

5、轮产生举升效应引起的其举升力系数也是非线性的这种理论实际上是对悬架作了大量的简化较少考虑悬架各构件的具体结构和尺寸而是从悬架整体上从车轮与车身的相互作用效果的角度进行研究它最大的优点就是所建立的模型计算速度快具有良好的实时性能够满足要求实时仿真的情况尤其是有驾驶员作用的整车驾驶模拟器对实时性的要求所以得到了广泛的应用当然这种分析方法也存在有很大的弊端1这些非线性系数的测定与确定非常不方便并且由于以上数据的测量是在悬架系统静态下得到的没有考虑到在实际驾驶情况下整车的运动也会对悬架系统产生影响因而造成得到的这些数据库非常不可靠2由于这种方法建立的模型做了大量的简化而且不直接面对具体结构参数使模型对

6、悬架的具体尺寸弹性件的弹性特性等参数的分析很不方便对于准确的计算动态下的悬架特性参数也不方便3这种方法建立的悬架模型不适用于大位移运动的汽车动力学仿真应用多体系统动力学方法对悬架系统建立动力学模型发展到目前已比较成熟它包括两种方法一种是多刚体系统动力学理论[16]另一种是多柔体系统动力学理论[10]在对悬架系统进行实际建模分析过程中对刚体特点明显的构件应用多刚体系统动力学理论建立模型对柔性特点明显的构件应用多柔体系统动力学理论建立模型而对刚性和柔性这两者特征都有但都不很明显的构件往往是这两种方法联合应用对其建立模型[17][18]多体系统动力学方法的优点是能够直接面向具体的结构针对不同的杆件和

7、弹性元件建立高度接近实际结构的模型可以方便的对不同尺寸参数弹性元件特性甚至柔性体进行分析与比较但这种理论有一个致命的缺点就是多体动力学模型在计算过程中需要求解大量的微分方程组或微分代数混合方程组很难达到实时性的要求在有大量刚体的整车建模和考虑柔性体的柔体建模中实时性更是极端的恶化目前应用多刚体系统动力学理论对悬架系统进行建模与分析已经形成了比较系统的研究方法一般有以下方法经典力学方法以牛顿欧拉方程