基于ADAMS独立悬架汽车动力学及优化研究

论文摘要

汽车悬架是汽车中弹性的连接车架与车桥的装置。它一般由弹性元件、导向机构、减振装置等部件构成,主要任务是吸收和缓和行驶中因路面不平引起的车轮跳动而传给车架的冲击和振动,以提高汽车的操纵稳定性和乘座舒适性。在汽车高速发展的今天,由于汽车轻量化带来的构件变形已经不能忽视,在以往的整车系统研究中,悬架系统作为刚体处理来研究其特性对整车性能的影响已经不能满足当今的要求,悬架系统的柔性变形必须给予重视。因此,对悬架系统中柔性体的振动以及对其进行柔性化处理的研究显得尤为重要。本文以此作为研究对象进行了详细的研究。首先,详细阐述了悬架运动学与动力学特性的定义及其研究的主要内容,并分析了悬架运动学与动力学特性对整车性能的影响,简述了研究悬架运动学的研究方法。其次,利用ADAMS、CATIA和Hypermesh软件建立了多刚体与刚柔耦合双横臂前悬架和五连杆后悬架子系统模型,并组装整车,改善了以往整车多刚体模型的缺点与不足。再次,对建立的多刚体与刚柔耦合悬架进行了运动学仿真对比分析,详细的说明了柔性体对悬架定位参数的影响,并得出了对悬架系统进行改进的结论。然后,针对悬架的不足,运用试验设计、灵敏度分析及多目标优化方法对前后悬架进行了结构优化设计,优化效果理想,并详细介绍了优化方法。最后,对整车多刚体与刚柔耦合模型进行了平顺性仿真对比分析,着重研究柔性体对整车性能的影响。分析了质心加速度,悬架动行程,轮胎动载荷时域与频域响应。对汽车座椅加速度加权,得到时域加权加速度,对汽车平顺性进行了时域加权评价。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 本课题研究的目的和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 多体系统动力学理论
• 1.3.1 多体系统动力学方法
• 1.3.2 MSC.ADAMS分析软件概述
• 1.3.3 ADAMS软件的计算方法
• 第2章 悬架参数对整车性能的影响
• 2.1 悬架主要参数及其对整车性能的影响
• 2.1.1 主销内倾角和主销偏移距的变化
• 2.1.2 主销后倾角与主销后倾拖距的变化
• 2.1.3 车轮外倾角随轮跳的变化
• 2.1.4 车轮前束角随轮跳的变化
• 2.1.5 轮距和轴距随轮跳的变化
• 2.1.6 侧倾中心高度、侧倾角、侧倾角刚度和悬架刚度的变化
• 2.1.7 制动点头和加速上仰特性
• 2.2 研究悬架运动学的方法概述
• 2.3 本章小结
• 第3章 动力学仿真模型的建立
• 3.1 前悬架子系统模型的建立
• 3.1.1 多刚体模型
• 3.1.2 刚柔耦合模型
• 3.2 后悬架子系统模型的建立
• 3.2.1 后悬架多刚体模型
• 3.2.2 后悬架刚柔耦合模型
• 3.3 减震器及转向系模型
• 3.4 横向稳定杆模型
• 3.4.1 刚体模型
• 3.4.2 刚柔耦合模型
• 3.5 轮胎模型的建立
• 3.6 整车模型
• 3.7 本章小结
• 第4章 悬架运动学仿真分析
• 4.1 双横臂前悬架仿真分析
• 4.2 五连杆后悬架仿真分析
• 4.3 本章小结
• 第5章 悬架性能分析及结构优化
• 5.1 试验设计及灵敏度分析概述
• 5.1.1 实验设计分析的基本概念
• 5.1.2 灵敏度分析概念
• 5.2 双叉臂悬架导向机构的灵敏度分析
• 5.3 双叉臂前悬架性能的多目标优化
• 5.3.1 主要目标法简介
• 5.3.2 基于主要目标法悬架性能优化
• 5.4 五连杆悬架导向机构的灵敏度分析
• 5.5 五连杆后悬架性能多目标优化
• 5.5.1 统一目标法简介
• 5.5.2 基于统一目标法五连杆悬架性能优化
• 5.6 本章小结
• 第6章 悬架对整车平顺性的影响
• 6.1 平顺性仿真结果与分析
• 6.2 本章小结
• 第7章 总结与展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢