文档包括:
说明书一份,75页,24500字左右.
开题报告一份.
任务书一份.
中期检查一份.
答辩记录表一份.
毕业论文
题 目 基于ADAMS东风微型车操纵稳定性分析
南京航空航天大学金城学院
本科毕业设计（论文）诚信承诺书
本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文）（题目： 基于ADAMS东风某微型车操纵稳定性分析 ）是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。尽本人所知，除了毕业设计（论文）中特别加以标注引用的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
基于ADAMS东风某微型车操纵稳定性分析
摘 要
随着汽车的普及，人们对汽车的要求也越来越高，在获得良好的经济性和动力性的同时，还要求有良好的操纵稳定性。汽车的操纵稳定性是影响汽车主动安全性的重要性能之一，因此，如何研究和评价汽车的操纵稳定性，以获得良好的汽车主动安全性能一直是汽车研究的一个重要课题。车辆操纵稳定性的理论研究主要以车辆模型的研究为主，工程中则通过动力学仿真软件对汽车的虚拟样机进行仿真分析。
本文首先详细介绍了操纵稳定性的概念、评价指标和评价方法以及该领域国内外的研究情况。其次，以多体动力学理论及虚拟样机技术为基础，应用机械仿真分析软件ADAMS，创建了汽车的前悬架、后悬架和转向系等多体动力学模型，并在此基础上建立了包括发动机、车身、前后轮胎等在内的整车模型。然后按照国家标准GB/T6323.1-94~GB/T6323.6-94《汽车操纵稳定性试验方法》中的要求，编写了整车操纵稳定性仿真分析的驱动控制文件。对整车模型进行了操纵稳定性仿真试验，并参照QC/T480-1999《汽车操纵稳定性指标限值与评价方法》对仿真结果进行评价计分。
整个研究工作以汽车产品的虚拟设计、虚拟分析为核心，对于减少产品开发过程中物理样机的制造成本和工作量、缩短开发时间具有现实意义。
关键词 汽车，操纵稳定性，ADAMS，仿真
The Handling and Stability Analysis of Dong Feng Micro-car base on ADAMS
Abstract
Along with the popularization of the vehicle, the requirement for the vehicle becomes higher and higher. The favorable handling stability performance is required as well as the favorable economical performance and power performance. The handling stability of the vehicle is one of important characters that have effect on the active safety performance of vehicle, therefore, it is always an important subject how to the handling stability performance is researched and evaluated to gain a favorable active safety performance.
First, the concept of handling stability is introduced, index and method of the evaluation and the domestic and international research situation of this field in detail. Secondly, based on the theory of Multi Body System Dynamics, multi-body system dynamics models of front and rear suspension model were built in the Mechanical System simulation software ADAMS, and dynamic simulation of front and rear suspension system dynamics were performed and the modifying strategies were put forward, the vehicle model including engine, steering system, front and rear tire etc based on the analysis of front and rear suspension. Then the Driver Control Files for the simulation analyses of handling stability of full vehicle were defined based on GB/T6323.1-94~GB/T6323.6-94 handling and stability test procedure for automobiles. The simulation results were evaluated for the full vehicle model based on QC/T480-1999 Criterion thresholds and evaluated of handling stability for automobiles.
The whole research work concentrates on the exploration and application of virtual design and analysis. This is of great significance to reduce the manufacture time and the cost of real prototyping.
Key words vehicle，handling stability，ADAMS，simulation
目 录
摘 要 i
Abstract ii
目 录 iii
第一章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 车辆动力学研究历史及国内外研究情况 2
1.2.1 车辆动力学发展历史 2
1.2.2 车辆动力学国内外研究现状 3
1.2.3 课题研究意义及主要任务 4
第二章 操纵稳定性概述及软件简介 6
2.1操纵稳定性的基本概念 6
2.2 操纵稳定性研究的历史和现状 6
2.3 操纵稳定性的评价方法 8
2.4 论文涉及软件简介 9
2.4.1 系统动力学软件ADAMS简介 9
2.4.2 有限元分析软件Hypermesh简介 9
2.4.3 控制软件MATLAB简介 10
第三章 整车模型的建立 12
3.1 整车模型的简化 12
3.1.1 模型的简化原则 12
3.1.2 整车各子系统的简化 12
3.2 各关键点位置的确定 17
3.2.1 前悬架系统 17
3.2.2 后悬架系统 17
3.2.3 转向系统 18
3.2.4 车身系统 18
3.2.5 制动系统 18
3.2.6 动力系统 18
3.2.7 横向稳定杆系统 19
3.2.8 轮胎系统 19
3.3 连接端口的建立 19
3.3.1 前悬架系统 19
3.3.2 后悬架系统 20
3.3.3 转向系统 21
3.3.4 车身系统 22
3.3.5 制动系统 23
3.3.6动力系统 24
3.3.7横向稳定杆系统 25
3.3.8轮胎系统 25
3.4 整车参数的确定以及特性文件的编辑和输入 25
3.4.1 整车参数的确定 25
3.4.2 特性文件的编辑和输入 28
3.5 整车模型的装配 36
第四章 B级路面的建立及板簧刚度调节 38
4.1 B级路面的建模 38
4.1.1 B级路面建立的意义 38
4.1.2 随机路面不平度理论 38
4.1.3 MATLAB/simulink中随机路面生成 40
4.2 板簧模型建立 42
4.2.1 钢板弹簧的功能及作用 42
4.2.2 模态综合法 42
4.2.3 模态综合法对钢板弹簧建模 44
4.2.4钢板弹簧的刚度 45
第五章 操纵稳定性仿真分析 47
5.1 蛇形试验 47
5.1.1 蛇形试验研究的目的和意义 47
5.1.2 蛇形试验的条件及方法 47
5.1.3 试验数据处理和试验结果表达 48
5.1.4 试验结果说明 51
5.2 转向盘转角阶跃输入 51
5.2.1试验研究的目的和意义 51
5.2.2试验条件和方法 51
5.2.2 试验数据处理 52
5.2.4 试验结果说明 53
5.3 转向盘转角脉冲输入 54
5.3.1 试验研究的目的和意义 54
5.3.2 试验条件和方法 54
5.3.3 试验数据处理 55
5.3.4 试验结果说明 57
5.4.2 试验条件和方法 58
5.4.3 试验结果处理 58
5.4.4 试验结果说明 59
5.5 转向轻便性试验 59
5.5.1试验的研究目的和意义 59
5.5.2 试验条件及方法 60
5.5.3 试验结果处理 60
5.5.4 试验结果说明 61
5.6 稳态回转试验 61
5.6.1 试验研究的目的和意义 61
5.6.2 试验条件和方法 61
5.6.3 试验数据处理 62
5.6.4 试验数据说明 63
5.7 整车操纵稳定性综合评价计分 63
5.7.1 整车操纵稳定性能分数量化 63
5.7.2 整车操纵稳定性评价说明 63
第六章 总结与展望 65
参考文献 66
致谢 67
毕业设计（论文）开题报告
题 目 基于ADAMS东风微型车操纵稳定
年 月 日
1. 结合毕业设计（论文）课题任务情况，根据所查阅的文献资料，撰写1500～2000字左右的文献综述：
一、 课题背景
进入新世纪以来，世界汽车工业迅速发展，人们的生活水平日益提高，汽车已成为人们生活和生产中不可或缺的重要工具。目前，汽车工业处于领先水平的是欧美和日本等国家，近几年来，我国的汽车工业也得到了迅猛发展，诸如比亚迪、吉利的国产汽车业的发展令世界瞩目。尽管我国汽车销量已稳居全球前列，但是汽车普及量在中国还是有很大潜力，在欧美和日本等国家，平均每个家庭都有两辆汽车，我国的汽车普及量还远不及此，所以我国的汽车发展还是有很大的潜力。机械工业是我们国家重要产业，而汽车工业确实拉动我国机械工业发展的重要力量，庞大的市场和经济的突飞猛进以及人们生活所需决定了未来几年汽车工业在我国将会得到长足的发展。汽车工业近几年在我国也发生了结构性的调整，开始从做汽车配件、销售慢慢开始向汽车研发，系统生产调整。但是不得不承认我国的汽车研发水平仍处于落后水平。汽车操纵稳定性是汽车的重要性能。因此，如何研究和评价汽车的操纵稳定性能，以获得良好的汽车驾驶性能是一个重要的课题。
汽车工业是世界上第一个全球化工业，在很多国家中汽车工业已成为了支柱产业。如今，汽车已经深深的融入进了社会的各个领域，成为现代社会的象征。近几年我国的汽车工业取得了巨大的飞跃，无论是产量、销量、自主开发、自主创新能力，都取得了巨大的成就。而随着道路的改善，特别是高速公路的发展，汽车高速行驶的情况是常见的。现代汽车设计的最高车速是200km/h,有的运动型赛车甚至更高速行驶。因此，汽车的操纵稳定性日益受到重视，被人们称为“高速车辆的生命线”，成为现代汽车的重要使用性能之一。
计算机辅助设计、制造技术于上世纪90年代初进入我国以来，已经被广泛的应用于汽车设计和加工的各个阶段，仿真技术也日益广泛的应用于操纵稳定性分析的研究之中。本课题主要采取的是基于ADAMS的仿真技术，即在计算机上利用CATIA建立整车数学模型，通过输入驾驶员对汽车的各种操纵信号，解算出系统的时域响应和频域响应，以此来表征汽车的操纵稳定性能，这样在完成仿真建模并验证其有效性之后，将设计参数进行修改重新进行仿真，最终达到最优的效果。
二、课题来源及研究意义
本课题来源于上海律成车辆研发有限公司承接东风某微型车的整车开发项目：基于ADAMS整车动力学仿真的研究。本论文作为该项目的一部分，主要目的是为该项目建立一个准确的动力学仿真模型，评估该车型的操纵稳定性。
通过本课题的研究，把多体动力学的理论和方法应用到整车开发项目的操纵稳定性分析当中，在ADAMS/CAR中建立精确的整车模型，模拟汽车在各种真实工况下的特征及所具有的响应，找出影响汽车操纵稳定性的关键因素，可以有效的掌握汽车性能的变化趋势，使所设计的微型车具有良好的操纵稳定性。
三、国内外相关研究情况
国外汽车动力学的研究经历由试验到理论的研究，由开环研究到闭环研究的发展过程。力学模型逐渐由线性模型发展到非线性多体系统模型，模拟计算也从稳态响应特性的模拟发展到瞬态响应的模拟。国外早期的汽车动力学分析中，大多采用的是面向目标设计的分析软件，该类型软件编写后的仿真模型不能修改，也不能添加其他特性。目前主要应用的是ADAMS（Automatic Dynamic Analysis of Mechanical System）软件。
ADAMS软件由美国MDI（Mechanical Dynamic Inc.）公司开发。现已广泛的应用于汽车、飞机、铁路、工程机械、一般机械、航天机械领域。ADAMS/CAR是前MDI公司与奥迪Audi、宝马BMW、雷诺Renault和沃尔沃VOLVO公司合作开发的轿车专用分析软件包，集成了他们在汽车设计、开发方面的专家经验，在ADAMS/CAR中融合了轮胎模块、解算器模块和后处理模块，输出表示操纵稳定性、制动性、乘坐舒适性和安全性的性能参数。
70年代初，长春汽车研究院和清华大学同时发展了汽车动力学的研究，研究工作主要集中在汽车平顺性、操纵稳定性等性能指标的评价方法、试验方法及操纵稳定性力学模型的建立、模型的计算方法、性能预测方法和优化设计方法等。力学模型从七十年代研究汽车侧偏和横摆运动的二自由度线性模型，发展到包括侧偏和转向系在内的三至五个自由度乃至十自由度的非线性模型，其功能也从对汽车稳态响应和瞬态响应的分析发展到汽车转弯制动性能的分析。
1989年，吉林工业大学的林逸教授利用R-W方法，建立了对汽车独立悬架中的单横臂及摆柱式悬架进行空间运动分析的通用计算程序。
1991年，第二汽车制造厂的上官文斌等人，采用自然坐标的概念，利用虚功原理建立汽车转向系统和悬架运动学分析方法。
1992年，清华大学的张海岑采用多刚体力学中的牛顿-欧拉方法，建立了汽车列车74个自由度的非线性数学模型，其中包括多种轮胎模型、悬架系统模型、转向系统模型及带有比例阀、防抱死装置及考虑制动热衰退的制动系统模型，深入研究了汽车列车操纵稳定性和制动性。
1994年，清华大学的刘红军用虚拟刚体结构方法和弹性子机构法把弹性问题纳入整车多体系统动力学的分析中，对汽车摆振系统进行了建模和计算。吉林工业大学的陈欣在博士论文中，着重研究汽车悬架中柔性体对悬架性能的影响。
1997年，清华大学的张越今在其博士论文中建立了含柔性元素的80自由度整车多体系统模型，并利用该模型对汽车动力学进行了全面的仿真分析和优化。
目前，我国在汽车操纵稳定性方面已经取得了重大的进展。国内汽车的研发也越来越重视汽车的操纵稳定性，汽车操纵稳定性能的研究在我国已呈现出蓬勃发展的趋势。
参考文献
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2. 毕业设计任务要研究或解决的问题和拟采用的方法：
本课题主要的任务是为东风某微型车建立准确的ADAMS仿真模型，进行动力学仿真分析，验证模型的准确性，研究该车的操纵稳定性性能，为汽车的优化和零部件的设计提供理论依据，使该车最终具有良好的操纵稳定性能。
? 具体研究内容如下：
(1) 研究汽车操纵稳定性试验的法规。包括试验场地，试验条件，试验结果的处理，试验最终的评价标准等。
(2) 深入了解汽车的整体结构以及各零部件间的连接关系，汽车零部件的材料属性，为论文前期整车ADAMS建模打好基础。
(3) 从该微型车CATIA数学模型中测量整车硬点，整车满载、半载、空载时的质量及转动惯量和质心位置；并从CATIA数学模型中将主要部件通过UG三维软件转化导入到ADAMS中。
(4) 对微型车的关键部件进行柔性化处理，生成mnf文件。如：横向稳定杆（ARB）、板簧（LEAF），车身（BODY）。
(5) 在ADAMS/CAR中建立前悬架（Front suspension）、后悬架（Rear suspension）、转向（Steering）、动力（Power trains）、制动（Brake）、轮胎（Tire）等子系统，然后用通讯器将各子系统装配成整车系统，通过简单的仿真验证整车模型的准确性。
(6) 本课题根据法规试验路面使用B级路面，在MATLAB/simulink中建立模型，根据拟合白噪声法编辑生成操纵稳定性试验中的B级路面，使软件中的仿真试验更加接近于现实中路面对汽车轮胎的激励。
(7) 利用模态综合法建立钢板弹簧的有限元模型，在ADAMS/VIEW中建立钢板弹簧的刚度测试模型，利用MATLAB控制软件进行数据处理，对钢板弹簧的有限元模型进行刚度调节，使所建整车的虚拟样机中的钢板弹簧真实的模拟。
(8) 根据法规编辑操纵稳定性各试验工况的dcf、dcd控制文件，使论文后期操纵稳定性试验工况能够顺利进行。
(9) 在ADAMS中进行操纵稳定性的仿真试验，对试验结果数据进行处理，并对该车的操纵稳定性进行评价计分。
? 本次论文采用的研究方法：
本次论文主要是以车辆动力学和多刚体动力学为理论基础，利用前处理Hyper mesh软件生成柔性体，然后再采用虚拟样机技术，在计算机中建立刚柔耦合模型，仿真汽车操纵稳定性试验的各个工况。
本论文主要是利用ADAMS进行仿真模拟汽车的各个操纵稳定性的试验工况，然后在ADAMS软件中输出汽车在操纵稳定性试验中各个子系统的响应曲线，然后依据国家标准GB/T6323.1-94~GB/T6323.6-94《汽车操纵稳定性试验方法》中的要求对输出的响应曲线进行数据处理，根据所得数值评价汽车的操纵稳定性能。
指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见和对毕业设计（论文）结果的预测）：
汽车的操纵稳定性是现代汽车的重要使用性能之一，课题拟运用动力学分析软件ADAMS实现东风某微型车操纵稳定性的分析，课题的深度、广度及工作量适中，毕设工作能够巩固和加深学生的机械结构与设计、计算机软件等的基础知识，培养独立工作能力，预计本论文的完成可以取得较好的结果。
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