车辆悬架动力学优化研究ADAMS 1.ppt

1 1.1 车辆动力学的研究背景 背景： 现代汽车对乘坐的舒适性和行驶安全 性的要求越来越高，而悬架性能是影响汽 车行驶平顺性、操纵稳定性和乘坐舒适性 的重要因素，设计一个具有良好综合性能 的悬架成为现代汽车研究的一个重要课题。 ASR(Acceleration Spin Regulation )防滑转控制系统 DSC (Dynamic Stability Control)动态稳定性控制 VDC (Vehicle Dynamic Control)车辆动力学控制 近年来，随着计算机技术及应用软件的开发， 使建模的复杂程度不断提高。尤其是多体系 统(Muti-Body System)动力分析软件(如DADS，ADAMS)的应用，使一些复杂模型得以表达 和求解。 1.4 车辆系统动力学的研究方法 物理建模与编程计算。建立与实物的物理本 质相同的物理系统，通过试验手段，准确测试 物理系统的性能和各种参数之间的关系，得到 系统模型及各种性能； 数学建模与编程计算。建立车辆运动的微分 方程组采用数值积分方法用MATLAB，VB，FORTRA 等计算机语言编写相应程序，求解微分方程组； 基于多体动力学的虚拟样机软件建模和计算。 较真实地反映车辆动力学特性，得到精确的模 拟结果。 车辆是一个复杂的多体系统集合，若考虑 了更加复杂、多变的外界载荷的作用，“人—车 —路”三位一体的相互作用，致使车辆动力学模 型的建立、分析、求解成为一个难题。 传统研究方法： 经过多轮样车试制，反复的道路模拟试验 和整车性能试验来研究车辆动力学。 缺陷： 花费大量的人力、物力，设计周期长，而 且有些试验因危险性而难以进行。 4.1 ADAMS/Car模块 尽管ADAMS/View是个开放式建模环境， 但ADAMS/Car的shared database几乎提供了 所有现成的template，可进一步提高了汽车 说的动力学研究的效率，缩短了汽车设计 的周期。其仿真工况包括：方向盘角阶跃、 斜坡和脉冲输入蛇行穿越试验、漂移试验、 加速试验、制动试验和稳态转向试验等。 4.9.1 脉冲输入典型路面平顺性仿真试验 本文根据GB5901-86《汽车平顺性脉冲输入行驶试验方法》中的规定建立脉冲典型路面。 使汽车分别以10 km/h、20 km/h、30 km/h、40 km/h、50 km/h、60 km/h车速直线行驶通过凸块，进行脉冲输入路面平顺性仿真试验。 车身质心的垂直加速度随车速增加而增加，但随车速增加而变化缓慢。 仿真试验结果 车身垂直位移随车速增加变化的幅度变小，但变化速度要快一些。 车身垂直速度随车速增加而变化剧烈一些，但速度变化变得平缓，这说明车辆在高速情况下有较好的平顺性。 车辆在低速通过凸块时，前后减振器阻尼力变化较小，在高速通过凸块时，阻尼增大。 车辆在低速通过凸块时，前后轮胎力变化较小，在高速通过凸块时，会产生动载荷，轮胎受力增大，造成轮胎的很大冲击。 4.9.2 随机输入路面平顺性仿真试验 工况： C级路面(GB/T4970-1996) 保持车速80 km/h 样车直线行驶, 转向盘转 角不变 随机路面下的平顺性评价指标和方法 分别计算各轴向加速度均方根值aw 。对记录的加速度时间历程a(t)，在整个振动分析时间T内，通过时域积分方法可由下式求出加速度均方根值： 在得到垂向(Z)、纵向(Y)、横向(X)方向加速均方根值后，用下式算得汽车总加权加速度均方根值: (4-1) (4-3) 经计算得到汽车车身的垂向、纵向、横向加速度均方值分别为0.37212 m·s-2、0.16205 m·s-2、0.36212 m·s-2 ，得到车体总加权加速度均方根值av＝0.3721m·s-2 。 评价：该样车以车速80km/h直线行驶时，人的感受是“有一些不舒服”，汽车的平顺性一般。 仿真结果及评价 可见，ADAMS软件在物理建模和动态 仿真中有很强的优势，但它本身的控 制工具箱功能比较简单，对于具有复 杂控制装置的机械系统，控制子系统 的设计必须借助外部控制系统设计软 件才能进行，如MATALAB， MATRIX, EASYS等。 5.1 主动悬架系统模型的建立 图5-4 两个自由度1/4车模型 取状态向量： 分别代表轮胎变形、轮胎相对速度、 悬架的