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基于人机动力学耦合的微型汽车侧倾稳定性仿真研究
| 论文题名： | 基于人机动力学耦合的微型汽车侧倾稳定性仿真研究 |
| 关键词： | 微型电动汽车;侧倾稳定性;多体系统动力学;人机动力学耦合;虚拟样机 |
| 摘要： | 汽车电动化已成为汽车发展的主要趋势,而电动汽车微型化又将成为电动汽车发展的重要分支。微型化的电动汽车具有体积小、重量轻、结构简单、制造成本低、节能环保等一系列优势,是未来缓解城市拥堵、环境污染、能源危机的理想交通工具之一。 伴随着汽车的微型化,与其行驶安全性紧密相关的操稳性又暴露出新的问题来。汽车微型化后,车身纵向与横向尺寸与传统汽车相比有了极大的缩减,而垂向尺寸由于乘坐舒适性的需要与之相当——这势必降低整车的“稳定裕度”,使得微型汽车行驶稳定性更容易受到外界因素的影响。同时,微型汽车整备质量减小后,驾驶员及乘客的质量占整车质量的比重显著提高——人体质量及其运动将对整车操稳性产生更加强烈的影响。因此,研究微型汽车侧倾稳定性需要考虑人体与汽车之间的人机动力学耦合。 针对微型汽车侧倾稳定性与人机动力学耦合,本文进行了比较细致而深入的研究,主要工作如下: ①探讨了人机动力学耦合的力学机理;针对汽车侧倾运动,开发建立了人机动力学耦合力学模型;计算分析了人车耦合模型的振动模态。 ②基于多体系统动力学理论与 ADAMS/View软件,建立了微型汽车的整车虚拟样机模型;参照以往有关人体动力学的研究,开发建立了针对汽车侧倾稳定性的驾驶员人体多体系统模型。 ③针对汽车车身侧倾运动的特点,参照汽车操稳性道路试验的相关理论与方法,设计进行了多项瞬态激励输入转向仿真与连续激励输入转向仿真。 ④对比分析了考虑人机动力学耦合前后微车侧倾动力学响应的差异;分析论述了人机动力学耦合对微车侧倾稳定性的影响;探讨了部分外界因素对人机动力学耦合作用效果的影响。 通过仿真计算与分析,本文发现: ①考虑人机动力学耦合后:整车系统拥有更多的自由,车身侧倾振动模态出现了更多的阶次和振型,第一阶侧倾共振频率略有减小。 ②考虑人机动力学耦合后:瞬态转向激励下,车身侧倾响应反应时间与稳定时间更长,侧倾角稳态值与超调量更高;连续转向激励下,车身侧倾共振频率更低、共振增幅比更大、低频时相位滞后角更大——高频时则更小。 ③人机动力学耦合影响微车侧倾稳定性的效果与人体质量、道路附着系数等外界因素有关:人体质量越大,或者附着系数越低,人机动力学耦合对微车侧倾稳定性的影响越明显。 综上所述:在研究微型汽车的侧倾稳定性时应考虑人车间的动力学耦合作用;在设计开发微型汽车时应注重于提高其操稳性与侧倾稳定性。 |
| 作者： | 银登华 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 舒红宇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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