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二十二自由度车辆动力学建模与仿真分析研究
| 论文题名： | 二十二自由度车辆动力学建模与仿真分析研究 |
| 关键词： | 车辆动力学;二十二自由度;车轮定位;悬架模型;K&C特性 |
| 摘要： | 汽车虚拟样机技术是缩短汽车产品设计周期，节约新车研发资金，降低开发风险的核心技术。虚拟样机技术在汽车整车研发流程中应用的关键取决于车辆动力学模型仿真的逼真度、实时性以及对仿真工况的适应性。目前，国内各大汽车厂商已经开始在产品设计过程中使用国际上流行的车辆动力学仿真软件如MSC.Adams、Carsim等。但由于设计人员无法掌握软件的核心理论，给整车设计及道路试验阶段的调试带来诸多困难。因此，本文在分析多体系统动力学建模方法的基础上，致力于建立一种基于总成特性的车辆动力学仿真模型，并对操纵稳定性的影响因素进行研究。 首先，为了方便研究，对车辆的结构和自由度进行了适当的简化；在此基础上建立了四组不同的坐标系以及车轮单位矢量来描述各个刚体之间的相对位置、姿态角以及力的传递关系。不同的坐标系之间借助方向余弦矩阵进行转换。然后，建立了PAC2002 Magic Formula轮胎模型来模拟计算轮胎与地面产生的力与力矩，并引入一阶松驰长度以描述轮胎力的瞬态特性。引入悬架K&C特性修正模型对车轮定位参数进行修正，基于“侧倾中心”的建模方法建立悬架模型，利用多体系统动力学的知识分析车轮、悬架以及车身运动状态之间的关系，对各个刚体进行受力、运动学及动力学分析，最终在车身坐标系下建立了整车的二十二个动力学方程。 采用Adams-Bashforth线性多步法进行数值积分，并利用MATLAB编写了整车多体动力学仿真程序，进行包括整车直线加速、减速、方向盘角阶跃输入及稳态回转仿真。将仿真结果与Adams模型、Carsim模型仿真结果进行对比，分析结果表明本文所建动力学模型计算精度较高，运行效率满足实时计算的要求。利用所建整车模型，采用模糊灰色关联分析方法研究各悬架K&C特性对于整车操纵稳定性的影响程度。所建整车模型是研究汽车动力学的有效工具，可为工程设计人员在汽车底盘系统设计开发、总成调试等方面提供理论指导，也为各种电控系统的设计、开发提供平台。 |
| 作者： | 魏天将 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 郭孔辉 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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