基于ADAMS的汽车平顺性仿真毕业论文

安徽农业大学经济技术学院毕 业 论 文（设计）论文题目 基于 ADAMS 的汽车平顺性仿真 姓 名 学 号 11558022 院 系 经济技术学院 专 业 车辆工程 指导教师 职 称 讲师 中国合肥二一五年五月 本 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 页 共 页目录1 绪论 .12 汽车的平顺性 .12.1 平顺性评价指标 .22.1.1 路面不平度的功率谱密度 .22.1.2 对汽车的车身加速度的分析 .42.2 汽车平顺性的道路行驶实验 .62.2.1 随机输入行驶试验 .62.2.2 脉冲输入行驶试验 .62.3 道路模拟台架实验 .73 ADAMS/CAR 介绍 .74 基于 ADAMS 的虚拟样机模型的建立 .84.1 整车结构分析 .94.1.1 前后悬架模型 .104.1.2 转向系模型 .114.1.3 轮胎模型 .115 基于虚拟实验的平顺性仿真 .125.1 平顺性随机输入仿真结果 .125.2 平顺性仿真结果分析 .14结论 .15致谢 .15参考文献 .16 基于 ADAMS 的汽车平顺性仿真 第 1 页 共 16 页基于 ADAMS的汽车平顺性仿真(安徽农业大学经济技术学院 11 车辆工程 合肥 230036)摘要：本文利用动力学仿真软件 ADAMS/Car 建立了包括前后悬架，轮胎，车身和转向系等子系统在内的整车仿真模型。对整车模型的平顺性进行仿真分析，试验的仿真均按照国家标准中的规定进行，得出汽车平顺性试验的主要评价参量的曲线关系及汽车的主要性能参数。ADAMS/CAR 可简洁有效的进行整车平顺性仿真实验，实现了在设计阶段对汽车进行平顺性的预测与分析的目标，从而为车辆的前期开发提供设计依据，并对整车虚拟样机模型的平顺性在某些特征参数上进行综合评价。关键词：平顺性，ADAMS 仿真，虚拟样机1 绪论随着汽车产业的竞争越来越激烈,人们对汽车的要求从最初具有良好的动力性和经济性逐步发展到具有良好的行驶平顺性和操纵稳定性,因此,汽车系统的动力学性能越来越值得深入研究.汽车的行驶平顺性主要是指汽车对来自路面激励的振动响应程度,是汽车乘坐舒适性的一个重要指标,主要根据乘员主观感觉的舒适性来评价如何建立一个比较全面真实的汽车模型成为平顺性仿真的关键。以往的做法大多是将汽车进行不同程度的简化,建立汽车的空间状态方程,由于对汽车模型简化过多,得到的结果与真实情况相差甚远。随着计算机技术的发展,数字化虚拟样机技术得到越来越多的应用 ADAMS 软件可以模拟结构复杂的机械系统,真实地仿真其运动过程,因此在汽车行业得到越来越多的应用。利用多体动力学分析软件 ADAMS/CAR 建立某款汽车整车仿真模型,按照国家标准在 B 级随机路面进行汽车平顺性仿真,并对该车平顺性做出评价。2 汽车的平顺性汽车平顺性主要是保持汽车在行驶过程中产生的振动和冲击环境对乘员舒适性的影响在一定界限之内，因此平顺性主要根据乘员主观感觉的舒适性来评价，对于货物汽车还包括保持货物完好的性能，它是现代汽车的主要性能之一。汽车行驶时，由于路面不平等因素激起汽车的振动，影响人的舒适性，而且产生动载荷加速零件的磨损，甚至导致疲劳失效。保持汽车在行驶过程中乘员所处的振动环境具有一定的舒适度的性能就是汽车的平顺性。汽车的平顺性指标是汽车各项性能中一个很重要的指标，它的好坏不仅影响到驾驶员和乘员的疲 基于 ADAMS 的汽车平顺性仿真 第 2 页 共 16 页劳程度，舒适性及货物的安全性，而且也影响到汽车的燃油经济性和运输效率，乃至安全问题。由于供求关系不断变化和现代技术的发展，人们对汽车平顺性提出了更高的要求。2.1 平顺性评价指标对于一般的小轿车，在进行平顺性分析时，讨论的对象是“路面汽车人”构成的三维系统。同时，车辆的运动又具有一定的综合性，在行驶过程中不仅路面的高低不平会引起车体的振动，而且汽车车身车架及其它零部件，其固有频率也会严重影响汽车的平顺性。因此，在进行汽车平顺性分析时应充分考虑各种振源对汽车平顺性的影响。引起汽车振动的振源有发动机激励、传动轴不平衡激励、轮胎激励及路面不平度激励。前三者激励虽复杂，但峰值频率都具有一定的规律性，而后者是随机激励且对汽车平顺性影响最大。为了提高仿真效率，在建立模型时主要考虑随机路面不平度激励。而路面不平度特性通常用功率谱密度函数来描述，并通过输入车速和路面不平度传至汽车各个部件，输出为车身加速度值。因此，我们不仅要对汽车固有频率及加速度进行分析，也要了解路面不平度的功率密度函数，便于描述路面不平度。2.1.1路面不平度的功率谱密度当 把 汽 车 近 似 作 为 线 性 系 统 处 理 时 ， 掌 握 了 输 入 的 路 面 不 平 度 功 率 谱 以 及车 辆 系 统 的 频 响 函 数 ， 就 可 以 求 出 各 响 应 物 理 量 的 功 率 谱 ， 用 来 分 析 振 动 系统 参 数 对 各 响 应 物 理 量 的 影 响 和 评 价 平 顺 性 。图 1通 常 把 路 面 相 对 基 准 平 面 的 高 度 q， 沿 道 路 走 向 长 度 I 的 变 化 q(I),称为 路 面 纵 断 面 曲 线 或 不 平 度 函 数 ， 如 图 1 所 示 。在 测 量 不 平 度 时 ， 可 以 用 水 准 仪 或 专 门 的 路 面 计 来 得 到 路 面 纵 断 面 上 的 不 基于 ADAMS 的汽车平顺性仿真 第 3 页 共 16 页平 度 值 。 作 为 车 辆 振 动 输 入 的 路 面 不 平 度 ， 主 要 采 用 路 面 功 率 谱 密 度 描 述 其统 计 特 性 。 这 反 映 在 1984 年 国 际 标 准 化 组 织 在 文 件 ISO/TC108/SC2N67 中 提出 的 “路 面 不 平 度 表 示 方 法 草 案 ”和 国 内 由 长 春 汽 车 研 究 所 起 草 制 定 的GB7031 车 辆 振 动 输 入 路 面 平 度 表 示 标 准 之 中 ， 两 个 文 件 均 建 议 路 面功 率 谱 密 度 Gq(n)用 下 式 作 为 拟 合 表 达 式（ 1）wqqnG)()(0式 中 ： n 为 空 间 频 率 (m-1),它 是 波 长 的 倒 数 ， 表 示 每 米 长 度 中 包 括 几 个 波长 ；n0为 参 考 空 间 频 率 ， n0=0.1m-1；Gq(n0)为 参 考 空 间 频 率 n0下 的 路 面 功 率 谱 密 度 值 ， 称 为 路 面 不 平 度 系数 ， 单 位 为 m2/m-1=m3； W 为 频 率 指 数 ， 为 双 对 数 坐 标 上 斜 线 的 斜 率 ，它 决 定 路 面 功 率 谱 密 度 的 频 率 结 构 。式 (1)在 双 对 数 坐 标 上 为 一 斜 线 ， 对 实 测 路 面 功 率 谱 密 度 拟 合 时 ， 为 了 减少 误 差 ， 在 不 同 空 间 频 率 范 围 可 以 选 用 不 同 的 拟 合 系 数 进 行 分 段 拟 合 ， 但 不应 超 过 4 段 。上 述 两 个 文 件 还 提 出 了 按 路 面 功 率 谱 密 度 把 路 面 的 不 平 程 度 分 为 8 级 。表 1 规 定 了 各 级 路 面 不 平 度 系 数 Gq(n0)的 几 何 平 均 值 ， 分 极 路 面 谱 的 频 率 指数 W=2。 表 上 还 同 时 列 出 了 0.011m-12.0 极不舒适表3 加权加速度均方根值a w与人的主观感觉之间的关系 基于 ADAMS 的汽车平顺性仿真 第 15 页 共 16 页车速/（kmh -1）axw/(ms-2) ayw/(ms-2) azw/(ms-2) aw0/(ms-2) 评价结果50 0.577603 0.056768 0.154785 0.1874632 没有不舒适60 0.62178 0.057382 0.187374 0.2174827 没有不舒适70 0.71634 0.058973 0.218793 0.2497893 没有不舒适80 0.73975 0.060121 0.229081 0.2649182 没有不舒适90 0.77492 0.063972 0.237906 0.2810403 没有不舒适表4 各车速下底盘处的加权加速度均方根值汇总表结 论本 文 通 过 ADAMS CAR 建 立 整 车 模 型 对 汽 车 的 平 顺 性 进 行 仿 真 实 验 ， 结 果 表明 在 B 级 随 机 路 面 输 入 下 最 大 加 权 加 速 度 均 方 根 值 为 均 小 于 0.315， 说 明 该汽 车 的 平 顺 性 较 好 。 由 试 验 得 出 的 数 据 可 知 ， 随 着 车 速 的 增 加 ， 传 递 到 人 体上 的 振 动 响 应 也 有 所 增 加 ， 也 就 是 说 ， 在 随 机 路 面 上 行 驶 时 ， 汽 车 的 平 顺 性随 着 车 速 的 增 加 而 有 所 降 低 。 用 ADAMS CAR 对 整 车 进 行 平 顺 性 仿 真 实 验 ， 可为 车 辆 平 顺 性 能 的 改 进 和 研 究 提 供 参 考 。致 谢首 先 诚 挚 的 感 谢 我 的 论 文 指 导 老 师 黄 莉 莉 。 她 在 忙 碌 的 教 学 工 作 中 挤 出 时间 来 审 查 、 修 改 我 的 论 文 。 还 有 教 过 我 的 所 有 老 师 们 ， 你 们 严 谨 细 致 、 一 丝不 苟 的 作 风 一 直 是 我 工 作 、 学 习 中 的 榜 样 ； 他 们 循 循 善 诱 的 教 导 和 不 拘 一 格的 思 路 给 予 我 无 尽 的 启 迪 。感 谢 思 念 中 陪 伴 在 我 身 边 的 同 学 、 朋 友 ， 感 谢 他 们 为 我 提 出 的 有 益 的 建 议和 意 见 ， 有 了 他 们 的 支 持 、 鼓 励 和 帮 助 ， 我 才 能 充 实 的 度 过 看 三 年 的 学 习 生活 。 基于 ADAMS 的汽车平顺性仿真 第 16 页 共 16 页参 考 文 献1余 志 生 .汽 车 理 论 .4 版 .北 京 机 械 工 业 出 版 社 .2007 2雷 良 玉 ， 周 小 军 .基 于 虚 拟 样 机 技 术 的 平 顺 性 仿 真 分 析 .20063徐 中 明 ， 张 志 飞 ， 贺 岩 松 .对 汽 车 平 顺 性 评 价 方 法 的 探 讨 与 建 议 .20104穆 国 宝 ， 何 凯 欣 ， 李 家 柱 .汽 车 行 驶 平 顺 性 评 价 方 法 研 究 及 仿 真 分 析 .20105尹 安 东 .汽 车 实 验 学 .合 肥 工 业 大 学 出 版 社 .20126卢 剑 伟 .汽 车 构 造 .合 肥 工 业 大 学 出 版 社 .20137 Montreal, Quebec. Vehicle System Dynamics.pr,20068 Loizos, Plati. International Journal of Pavement Engineering.pr,20079 Weichenthal Scott, Dufresne Andr, Infante-Rivard Claire, Journal of Exposure Science and Environmental Epidemiology, pr2010Title Simulation of ride comfort based on ADAMSAbstractIn this paper, the dynamics simulation software ADAMS / car including the establishment of front and rear suspension, tires, body and steering system and other subsystems, including the vehicle simulation model. Simulation analysis of ride comfort of the vehicle model, simulation tests were conducted in accordance with the provisions of national standards, it is concluded that the main performance parameters of the test of the main parameters for evaluating curve and automotive vehicle ride comfort. Adams / car can be simple an