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基于前悬架刚柔耦合摩托车模型的操纵稳定性分析与优化
| 论文题名： | 基于前悬架刚柔耦合摩托车模型的操纵稳定性分析与优化 |
| 关键词： | 摩托车前悬架;刚柔耦合;操纵稳定性;多目标优化 |
| 摘要： | 目前，摩托车的操纵稳定性研究大部分都采用多刚体方法，导致整车操纵稳定性与实际情况有较大的出入。针对这一问题，以某400CC摩托车为研究对象，建立基于前悬架刚柔耦合摩托车动力学模型，进行操纵稳定性仿真分析与优化设计，并通过实车试验对优化方案进行验证。主要研究内容如下： （1）构建前减震有限元模型，利用计算模态方法分析其固有频率和振型，并通过实验模态方法验证仿真模型的正确性，生成MNF文件，构建前减震柔性体。然后根据获取的参数分别构建基于前悬架刚柔耦合摩托车动力学模型和多刚体模型，再利用实车试验验证两模型的准确性，结果表明：两模型准确可靠，均可用于操纵稳定性研究，但刚柔耦合模型的误差更小，与实车情况更符合。 （2）探究前悬架刚柔耦合对整车模型的操纵稳定性的影响，利用VI-Motorcycle模拟该车在蛇形工况、U形弯工况、稳态回转工况和移线工况下的动态特性，并引入操纵稳定性评价指标对其进行分析，结果表明前减震的柔性化对蛇形工况和U形弯工况下的整车操纵稳定性的影响比较小，对稳态回转工况和移线工况的影响相对要大。因此，选择在稳态回转工况和移线工况下对其进行优化，并通过蛇形工况和U形弯工况对优化结果进行验证。 （3）通过对刚柔耦合摩托车模型悬架系统参数的灵敏度分析，确定优化变量，选择NSGA-II遗传算法在稳态回转工况和移线工况下进行多目标优化，改善刚柔耦合摩托车模型的操纵稳定性。为了验证优化方案的有效性，对比蛇形工况、U形弯工况优化前后的操纵稳定性指标，结果表明：验证了该方案的有效性，并保证了整车在其他工况下操稳性能得到的提高。 （4）利用优化后的设计变量进行实车试制，借助专业设备进行实车试验，进一步验证优化方案的正确性。结果表明：优化后蛇形工况实车试验的侧倾传递函数、侧倾角速度和横摆角速度分别为0.552、112.10deg/s和85.48deg/s，与优化后的仿真误差分别为5.25%、4.84%和4.46%；U形弯工况实车试验的科赫指数、侧倾角速度和横摆角的速度分别为0.0235、31.08deg/s和56.24deg/s，与优化后的仿真误差分别为5.11%、6.69%和5.74%，证明了优化方案的可行性。 |
| 作者： | 刘兴君 |
| 专业： | 机械 |
| 导师： | 冉险生 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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