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原文传递基于虚拟现实的汽车平顺性仿真试验系统及其关键技术研究

论文题名：	基于虚拟现实的汽车平顺性仿真试验系统及其关键技术研究
关键词：	虚拟现实;虚拟样机;虚拟环境;虚拟试验;汽车平顺性;路面谱;随机激励;小波分析
摘要：	汽车平顺性是现代高速度、高舒适性车辆的一个主要性能指标。为了高效地评价汽车的平顺性能，本文依托浙江大学院长基金项目“基于虚拟现实与虚拟仪器的测试与诊断技术研究”，借助现代计算机技术，构建了基于虚拟现实的汽车性能仿真试验系统框架，围绕着汽车平顺性虚拟试验若干关键问题展开探索性研究。具体研究内容如下：第一章为绪论。阐述了课题研究的背景并从路面特性、试验评价方法、汽车平顺性的改进等三个方面回顾了汽车平顺性的国内外研究现状；分析了虚拟现实技术在汽车工业中尤其在汽车试验中的研究现状；引入了课题的主要研究内容。第二章为基于虚拟现实的汽车仿真试验系统设计。本章基于开放、重用和集成的原则，对能够融合汽车诸多性能试验并能够进行综合性能评价的一体化系统进行了研究，它是汽车平顺性虚拟试验研究的基础。在概述汽车试验技术的发展和传统的试验方法的基础上，阐明了汽车虚拟试验方法产生的必然，并重新定义了虚拟试验方法的概念和应用特点；基于相似理论和虚拟现实技术，采用面向对象的仿真技术、软件复用技术、分布交互仿真技术等先进的软件设计思想和方法，对汽车虚拟试验系统进行了分析和设计，构建了汽车虚拟试验系统的一体化集成仿真平台。第三章进行了随机路面模型研究。在介绍路面频域模型和几种时域路面模型的基础上，研究了随机路面的ARMA模型，建立了路面的AR(p)模型，根据某D级路面的标准路面谱，模拟再现了其路面位移功率谱；在对非平稳随机过程广义谱密度分析的基础上，导出了非平稳随机过程功率谱密度存在的充要条件，计算了Wiener·过程的功率谱密度，并用Wiener过程模拟生成了非平稳随机路面；基于小波理论，对非平稳随机过程的路面激励进行了一维离散二进小波分解，有效地把路面激励信号中的平稳成分与非平稳成分、低频成分与高频成分等分离开。第四章，汽车平顺性建模分析与研究。针对汽车行驶平顺性进行了振源分析，分析了车体的振动形式以及人体对振动的反应，介绍了汽车平顺性评价方法。在综合考虑在路面、发动机和动力传动系统的联合激励下，建立了某汽车的九自由度整车简化振动模型和动力传动系模型，导出了有关数学模型、系统激励谱矩阵和系统振动响应等，并建立Simulink仿真模型，进行了平顺性分析，得出了汽车相关位置的加速度信号的功率谱密度，验证了所建模型的正确性。第五章进行了汽车平顺性仿真试验的虚拟样机技术研究。首先介绍了ADAMS软件模块及其分析和计算方法、虚拟样机建模仿真的基本过程和建立参数化多体模型的基本步骤。在ADAMS／View环境下，创建了某小汽车的整车97自由度虚拟样机模型；研究了汽车在随机路面的激励下，垂直方向的激励、改变载荷、改变弹簧的刚度和前悬架结构参数优化等对整车平顺性的影响。通过组装ADAMS／Car模块里现成的一些子模块构建了某小汽车虚拟样机模型，在随机路面和发动机的联合激励下，对整车虚拟样机模型进行了平顺性仿真试验，试验结果表明，发动机激励对汽车(尤其对高速行驶汽车)的平顺性有一定的影响。第六章是基于虚拟现实的汽车平顺性仿真试验系统开发。首先介绍了系统结构和仿真流程，对汽车平顺性虚拟试验场景进行了层次化虚拟场景结构设计和汽车平顺性虚拟试验系统对象类设计。研究了汽车平顺性虚拟试验环境建模和交互、数据接口等问题。开发了面向视景仿真的汽车平顺性虚拟试验的桌面VR原型系统，划分了系统层次结构，介绍了系统的软硬件基本配置，设计了系统用户操作界面，实现了汽车平顺性虚拟试验要求。第七章对全文的工作进行了总结，对下一步待开展的工作作了展望。
作者：	雷良育
专业：	机械制造及其自动化
导师：	周晓军
授予学位：	博士
授予学位单位：	浙江大学
学位年度：	2005
正文语种：	中文