基于整车平顺性的某电动车后悬架优化设计

论文摘要

汽车行驶平顺性是影响成员乘坐舒适性的重要因素，因此有关改善汽车行驶平顺性的工作越来越受到人们的重视。本文介绍了多体系统动力学的相关理论，对ADAMS软件的计算分析原理进行了探讨。对于仿真分析时可能出现的仿真失败，研究了运算不收敛的原因，也提出了一些解决方法。本文为了评价某电动导览车的平顺性，以多体动力学理论作为基础，应用ADAMS/Car建立了包括前悬架系统、后悬架系统、转向系统、轮胎系统和车身系统的整车动力学模型。参考阅读相关文献，找出了生成路面文件的方法，按照ADAMS路面文件的要求，建立相关的仿真路面。首先对电动车的整车模型进行了随机路面的平顺性仿真，得出一定车速下汽车质心三个方向的振动加速度曲线以及加速度功率谱密度曲线，并将三个方向的加权加速度求出来，设定相应的加权系数，求出总的加权加速度值，这样可以方便对比；然后对整车模型进行脉冲路面的平顺性仿真，得到质心位置的垂直方向上的最大加速度曲线。依据得出的结果评价该车的平顺性。利用MATLAB的遗传算法优化工具箱，对后悬架的钢板弹簧进行优化。将优化后的悬架代入整车模型进行平顺性仿真分析，通过对比发现该车的平顺性得到一定的改善，尤其是对于脉冲路面输入的仿真，优化后的平顺性的改善效果较为明显。本课题具有很强的实际工程应用价值，整个研究工作以汽车产品的虚拟设计、虚拟分析为核心，初步实现了在计算机上对整车动力学的重要性能的仿真分析，减少汽车产品开发过程中的物理样机的制造和物理试验的工作量，缩短设计周期，降低生产成本，从而取得市场竞争优势。都有很强的现实意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 车辆平顺性研究的概况
• 1.3 汽车行驶平顺性研究的意义
• 1.4 本文的主要研究内容
• 第2章 多体动力学理论概述及 ADAMS 简介
• 2.1 多体动力学理论
• 2.1.1 多刚体系统动力学的研究方法
• 2.1.2 多刚体系统动力学理论的特点
• 2.2 ADAMS 软件介绍
• 2.2.1 ADAMS 的仿真分析流程
• 2.2.2 ADAMS 软件的特点
• 2.3 ADAMS 分析计算方法
• 2.3.1 广义坐标选择
• 2.3.2 动力学方程的建立
• 2.3.3 动力学方程的求解
• 2.3.4 运动学分析
• 2.4 计算分析过程综述
• 2.4.1 数值发散的原因
• 2.4.2 解决数值发散的技巧
• 2.5 本章小结
• 第3章 钢板弹簧后悬架模型的建立
• 3.1 ADAMS 中钢板弹簧的建模方法
• 3.2 用 MNF 导入法建立两片板簧后悬架模型
• 3.2.1 建立板簧的有限元模型
• 3.2.2 添加约束
• 3.2.3 创建通讯器
• 3.3 钢板弹簧悬架的仿真分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 整车动力学模型的建立
• 4.1 ADAMS/CAR 的建模原理
• 4.2 确定整车参数及建模方法
• 4.3 前悬架系统的建模
• 4.4 转向系统的建模
• 4.5 前后轮胎系统的建模
• 4.6 车身系统的建模
• 4.7 整车动力学模型的建立
• 4.8 本章小结
• 第5章 整车平顺性仿真
• 5.1 车辆平顺性的评价方法
• 5.1.1 人体对振动的反应
• 5.1.2 车辆平顺性的评价方法
• 5.1.3 本文的采用的评价方法
• 5.2 平顺性仿真模型的建立
• 5.3 随机路面平顺性仿真
• 5.3.1 生成随机路面文件
• 5.3.2 随机路面的平顺性仿真
• 5.4 脉冲路面平顺性仿真
• 5.4.1 生成脉冲输入路面文件
• 5.4.2 脉冲输入平顺性试验的评价指标
• 5.4.3 脉冲路面的平顺性仿真
• 5.5 本章小结
• 第6章 后悬架遗传优化设计
• 6.1 优化数学模型的建立
• 6.1.1 钢板弹簧截面形状设计
• 6.1.2 建立主簧单独起作用时的数学模型
• 6.1.3 建立主簧和副簧共同作用的数学模型
• 6.2 基于遗传算法的板簧系统参数优化
• 6.2.1 遗传算法介绍
• 6.2.2 设计变量
• 6.2.3 目标函数
• 6.2.4 约束条件
• 6.2.5 构造适应度函数
• 6.2.6 遗传终止条件
• 6.2.7 优化与仿真结果及验证分析
• 6.3 优化后的平顺性仿真
• 6.3.1 随机路面仿真
• 6.3.2 脉冲路面仿真
• 6.4 本章小结
• 全文总结与展望
• 参考文献
• 致谢