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2011 届毕业设计（论文）中期检查表 （学生用表） 学生姓名 路军凯 学 号 2007011710 专 业 机械工程与自动化 指导教师 姓 名 王宏涛 题目名称 基于 风某微型车的操纵稳定性分析 学 生 精力 投入 日平均工 作时数 3 周平均 工作时数 15 备注 教 师 辅导情况 每周指导 次 数 1 每次指导 时 数 4 备注 毕业设计（论文） 工作进度 已完成的主要内容 待完成的主要内容 查阅资料，了解汽车操纵稳定性试验条件和评价标准 查阅资料， 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等 对微型车的关键部件进行柔性化处理 撰写开题报告 翻译英文文献 熟悉 件 熟悉 件 运用 单仿真验证整车模型的准确性 熟悉 件 运用 编辑操纵稳定性各试验工况文件 已完成的内容占总任务的 70 % 操纵稳定性的仿真试验，对该车的操纵稳定性进行评价计分 论文工作内容完善，论文初稿的撰写 修改论文 完成论文，制作 备答辩。 存在的问题和解 决办 法 本次论文 由于没有汽车各个部件连接处的橡胶衬套、弹簧、阻尼以及钢板弹簧的刚度和阻尼的参数曲线从而导致整车模型建立成功之后不能够真实确切的仿真汽车现实当中的各种工况。 由于获得以上参数曲线需做大量的实验和大量的实验经费。所以本次论文准备借鉴上汽通用五菱荣光整车的一些参数文件。 学生签字： 年 月 日 指导教师意见： 工作态度积极，具有钻研精神。工作计划详细，目标明确。具有较强的独立工作能力。开题报告内容论述较详实，英文翻译语句较通顺、流畅。 希望在后续毕设工作中继续保持良好表现，对遇到的问题能逐一解决和完善。 指导教师签名： 年 月 日 指导教师评价 毕业设计 (论文 )原计划内容 有无调整 无 学生是否按计划进度完成工作任务 是 学生是否按计划独立完成工作任务 是 学生工作态度 认真 其他 ： 指导教师签名： 年 月 日 南京航空航天大学金城学院 毕业设计（论文） 任务书 题 目 基于 风某微型车操纵稳定性分析 系 部 机电系 专 业 机械工程与自动化 学生姓名 路军凯 学号 2007011710 指导教师 王宏涛 职称 副教授 毕设 地点 上海律成车辆研发 年 月 日 毕业设计（论文）课题任务书 学生姓名 路军凯 学号 2007011710 系部 机电系 题 目 基于 风某微型车操纵稳定性分析 题目来源 东风汽车 题目性质 工程 分析 类 别 毕业设计 团 队 单篇 1 内容及要求： 为东风某微型车建立准确的 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。 2 主要技术指标： 基于 件完成东风某微型车动力学仿真分析； 翻译英文科技文献 2 万字符左右； 撰写毕业论文 50 页左右。 3 进度安排： (包括 起迄日期 、主要 工作内容 等 ) 第一周：查阅资料，了解汽车操纵稳定性试验条件和评价标准 第二周：查阅 资料，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等 第三周：对微型车的关键部件进行柔性化处理 第四周：撰写开题报告 第五周：翻译英文文献 第六周：熟悉 件 第七周：熟悉 件 第八周：运用 单仿真验证整车模型的准确性 第九周：熟悉 件 第十周：运用 辑仿真试验中路面对汽车轮胎的激励条件 第十一周：编辑操纵稳定性各试验工况文件 第十二周：操纵稳定性的仿真试验，对该车的操纵稳定性进行评价计分 第十三周：论文工作内容完善，论文初稿的撰写 第 十四周：修改论文 第十五周：完成论文，制作 备答辩。 4 参考文献 ： 1 余志生 M械工业出版社 ,2009. 2 陈军 M国水利水电出版社 ,2008. 3 宗长富，郭孔辉 等 S2000. 4 陈家瑞 三版） M1989. 5 郭孔辉 M吉林科学技术出版社 ,1991. 6 汽车整车试验方法标准大全 S 7 郑建荣 M2003. 8 李军、覃文洁 等 M2002. 9 陈荫三译 卷（第二版） M人民交通出版社 10 杨黎辉 M2001. 11 张永林、钟毅芳 等 J2004. 12 郭孔辉、王德宝、伦景光 S 13 郑安文、宋健 C车工程 14 尤瑞金 转向系统运动学分析中的应用 C001年中国用户论文集 15 张云清、陈立平、任为群等 C. 美国 001年中国用户论文集 . 2001. 16 金睿臣、宋健 D华大学 17 倪佑民 M华大学出版社， 1978. 18 a o., 005 19 蔡世芳 分析方法 J1995. 20 毛金明 D硕士学位论文 21 原田宏 关于汽车操纵稳定性定量评价的探讨 M1995. 指导教师 签字 ： 年 月 日 上级 审查意见： 负责人签字： 年 月 日 毕业设计（论文）开题报告 题 目 基于 系 部 机电系 专 业 机械工程与自动化 学生姓名 学号 指导教师 职称 毕设地点 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 仿真技术，即在计算机上利用 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 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 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 件。 件由美国 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。 前 司与奥迪 马 诺 沃尔沃 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 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 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 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 1 余志生 M械工业出版社 ,2 陈军 M国水利水电出版社 ,2008 3 宗长富， 郭孔辉等 S2000 4 陈家瑞 三版） M1989 5 郭孔辉 M吉林科学技术出版社 ,1991 6 汽车整车试验方法标准大全 S1 7 郑建荣 M2003 8 李军、覃文洁等 M2002 9 陈荫三译 卷（第二版 ） M人民交通出版社 10 杨黎辉 M2001 11 张永林、钟毅芳等 J12 郭孔辉、王德宝、伦景光 S 13 郑安文、宋健 C车工程 14 尤瑞金 转向系统运动学分析中的应用 C001年中国用户论文集 15 张云清、陈立平、任为群等 C. 美国 001年中国用户论文集 . 2001 16 金睿臣、宋健 D华大学 17 倪佑民 M华大学出版社， 1978. 18 a o., 005 19 蔡世芳 J1995 20 毛金明 D硕士学位论文 21 原田宏 关于汽车操纵稳定性定量评价的探讨 M1995 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 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 模打好基础。 (3) 从该微型车 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 学模型中将主要部件通过 维软件转化导入到 。 (4) 对微型车的关键部件进行柔性化处理，生成 件。如：横向稳定杆（ 板簧（ 车身（ (5) 在 建立前悬架（ 后悬架（ 转向（ 动力（ 制动（ 轮胎（ 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 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 建立钢板弹簧的刚度测试模型，利用 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 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 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 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 行仿真模拟汽车的各个操纵稳定性的试验工况，然后在 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 B/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。 指导教师签字 ： 年 月 日 上级审查意见： 负责人签字： 年 月 日 毕业 论文 报告纸 - i - 毕业 论文 题 目 基于 风微型车操纵稳定性分析 学生姓名 学 号 系 部 机电工程系 专 业 机械工程及自动化 班 级 指导教师 二 一一 年六月 毕业 论文 报告纸 - 基于 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 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 B/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 480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， 真 毕业 论文 报告纸 - of is as as of is of on of it is an to is to a of is of of in on of in of on of of of B/B/C/of on of is of to of 毕业 论文 报告纸 - 目 录 摘 要 . 录 . 一章 绪论 . 1 言 . 1 辆动力学研究历史及国内外研究情况 . 2 辆动力学发展历史 . 2 辆动力学国内外研究现状 . 3 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 . 6 纵稳定性研究的历史和现状 . 6 纵稳定性的评价方法 . 8 文涉及软件简介 . 8 统动力学软件 . 8 限元分析软件 介 . 9 制软件 . 10 第三章 整车模型的建立 . 12 车模型的简化 . 12 型 的简化原则 . 12 车各子系统的简化 . 12 关键点位置的确定 . 16 悬架系统 . 17 悬架系统 . 17 向系统 . 18 身系统 . 18 动系统 . 18 毕业 论文 报告纸 - v - 力系统 . 18 向稳定杆系统 . 19 胎系统 . 19 接端口的建立 . 19 悬架系统 . 19 悬架系统 . 20 向系统 . 21 身系统 . 22 动系统 . 23 . 24 . 26 . 26 车参数的确定以及特性文件的编辑和输入 . 26 车参数的确定 . 26 性文件的编辑和输入 . 29 车模型的装配 . 37 第四章 . 39 级路面的建模 . 39 级路面建立的意义 . 39 机路面不平度理论 . 39 随机路面生成 . 41 簧模型建立 . 43 板弹簧的功能及作用 . 43 态综合法 . 43 态综合法对钢板弹簧建模 . 45 . 46 第五章 操纵稳定性仿真分析 . 48 形试验 . 48 形试验研究的目的和意义 . 48 毕业 论文 报告纸 - 形试验的条件及方法 . 48 验数据处理和试验结果表达 . 49 验结果说明 . 51 向盘转角阶跃输入 . 52 . 52 . 52 验数据处理 . 53 验结果说明 . 54 向盘转角脉冲输入 . 55 验研究的目的和意义 . 55 验条件和方法 . 55 验数据处理 . 56 验结果说明 . 58 验条件和方法 . 59 验结果处理 . 59 验结果说明 . 60 向轻便性试验 . 60 . 60 验条件及方法 . 61 验结果 处理 . 61 验结果说明 . 62 态回转试验 . 62 验研究的目的和意义 . 62 验条件和方法 . 62 验数据处理 . 63 验数据说明 . 64 车操纵稳定性综合评价计分 . 64 车操纵稳定性能分数量化 . 64 车操纵稳定性评价说明 . 64 毕业 论文 报告纸 - 第六章 总结与展望 . 65 参考文献 . 66 致谢 . 67 毕业 论文 报告纸 - 1 - 第一章 绪论 言 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，系统生产等方法调整。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。汽车操纵稳定性能是指在驾驶员不感到过分紧张、疲劳的条件下，汽车能够遵循驾驶者通过转向系以及转向轮胎给定 的方向行驶，且当遭遇外界干扰时，汽车能够抵抗干扰而保持稳定的行驶性能。 图 辆坐标系与汽车的主要运动形 毕业 论文 报告纸 - 2 - 辆动力学研究历史及国内外研究情况 辆动力学发展历史 1993 年 于车辆舒适性和操纵稳定性的机械工程师学会）会议上统的回顾了车辆动力学的发展： 第一阶段：汽车的产生到 20世界 30年代初人们对车辆的仅限于动态性能经验性观察，注意到车辆摆振的问题，同时认识到乘坐舒适性是车辆性能的一个重要指标。 第二阶段：车辆动力学发展从 20 世纪 30 年代发展到 1952 年，应经有了简单的轮胎力学，不足转向和过度转向对车辆动力学的影响，也已经建立了简单的两自由度操纵动力学方程，并且已经引入了独立前悬架。 图 自由度汽车模型 第三阶段：自 1952 年以后车辆动力学得到了长足的发展，建立了考虑车身侧倾的三自由度操纵动力学方程多元化稳健发展，同时车辆稳定性和转向响应特性的分析也得以在汽车研发中应用。 毕业 论文 报告纸 - 3 - 随后几十年，汽车制造商为了缩短研发周期，降低研发成本，提高汽车质量开始将 技术，仿真技术先后引入。 同时汽车制造商意识到操纵稳定性在汽车产品竞争中的重要作用，对汽车非线性操纵响应的理解也逐步加深，使操纵动力学的研究逐步向非线性发展。计算机技术及应用软件的开发使建模的复杂程度不断增加，多刚体动力学分析软件的应用，使复杂的模型也得到了明确的表达和方便的求解。 辆动力学国内外研究现状 车辆动力学的发展在国外已有将近一百年的历史，随着理论研究的发展和计算机技术的进步，虚拟样机技术应用到了车辆动力学的发展当中，在欧洲、美国和日本等发达国家，车辆动力学的发展已经很先进。 1956 年美国康奈尔航空实验室的 表了“线性二自由度”和“线性三自由度”汽车模型； 1965 年， 提出了“线性四自由度”汽车模型。到目前为止已有 7 个自由度， 14 个自由度， 17 个自由度乃至更多的自由度的汽车数学模型。在日本，自从近藤提出了关于驾驶员车辆操纵动作的基本观点以来，藤井，井口和三川等人的研究采取了各种传递函数来描述驾驶员的操纵和汽车的运动。因为有精确的数学模型，能够得出精确的数字解，这些研究工作对车辆的设计、分析和车辆性能的评价就显得很有价值。 国外的虚拟样机软件的产品已处于领 先水平，有影响力的产品包含美国 利时 司的 及德国航天局的 国的 司开发出新一代多系统动力学仿真软件 用相对坐标系运动方程理论和完全递归算法，为工业界解决刚性、高速、接触问题提供了解决方案。美国的 司在 件的平台上开发的虚拟试验场 术应用于当前汽车产品开发中的前沿：整车系统疲劳、整车系统动力学、 车碰撞安全及成员保护等热门仿真问题。 虚拟样机技术融合于汽车研发的整个开发过程，同 其他虚拟技术之间有不断整合的趋势。使得汽车开发的造型、设计、计算、试验直至制模、冲压、焊接、总装等各个环节中的计算机模拟技术连为一体。例如：多体系统动力学软件 、 有限元软件或者 控制系统软件相结合。这些软件之间的协同工作，可以充分利用件强大的造型功能、多系统动力学软件的动力学计算功能、有限元分析软件 毕业 论文 报告纸 - 4 - 的柔性体计算功能、控制系统软件出众的控制系统设计分析的功能，达到提高计算可靠性和精度要求，拓 展了汽车虚拟开发技术。 同国外同行相比，国内的整车、零部件厂商在虚拟开发技术上尚处于初级阶段。这些厂商或者受到国外汽车巨头的控制，在技术开发上难有作为；或者自身的资本力量、技术力量有限，难以开展相关工作。 用广泛但是存在 台不统一，缺乏并行工程数据链，设计制造脱节， 析对象局限于零件和子总成等问题，虚拟技术没有得到足够的重视。随着我国汽车行业的蓬勃发展，在国家、企业和高校的联合努力下，以上局面不断得到改善。国家投入大量的人力、物力发展汽车工业，我国的车辆动力学也取得了长足的进步。 郭孔辉院 士开发的具有代表性的十二自由度汽车动力学仿真模型。该模型的建立是我国在非线性复合参数模型领域建模的一次突破，可以用于包括高速工况在内的汽车动力学仿真。 1989年，吉林工业大学的林逸教授利用 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 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。 题研究意义及主要 任务 本论文是上海律成车辆研发承接东风某微型车整车项目的一部分，主要是该车操纵稳定性分析与评价。汽车操纵稳定性是关系到汽车行驶安全的重要因素之一，研究操纵稳定性的目的在于改善汽车的运动性能，减少由此引发的交通事故。对操纵稳定性研究通常采用试验方法和仿真方法。由于仿真分析需要的时间短、成本低 毕业 论文 报告纸 - 5 - 且可重复进行，因此被广泛采用。不但可以缩短开发周期，而且设计质量和效率也能得到提高。 本文主要任务是 利用系统动力学软件 限元软件 及控制软件 合仿真汽车操纵稳定性试验。在 建立汽车的各个子系统：前悬架（ 后悬架（ 转向系（ 车身（ 前轮轮胎（ 后轮轮胎（ 制动系统（ 发动机系统（ 、横向稳定杆（ 后通过通讯器（ 各个子系统装配成整车，在 处理软件里面将板簧（ 横向稳定杆（ 性化并导入 ，然后在 编辑路面文件和轻便性试验的路面，模拟操纵稳定性试验的路面状况及试验环境。在虚拟样机建好之后，根据国标对虚拟样机进行操纵稳定性的六个试验分析与评价（ 得出东风某微型车操纵稳定性的综合得分及结论。 毕业 论文 报告纸 - 6 - 第二章 操纵稳定性概述及软件简介 纵稳定性的基本概念 汽车操纵稳定性是汽车的重要性能之一，它是指在驾驶员不感到过分紧张和疲劳的条件下，汽车能遵循驾驶者通过转向系及转向 车轮给定的方向行驶，且当遇到外界干扰时，汽车能抵抗干扰而保持稳定的行驶的能力。通常认为由相互联系的两部分组成：一是操纵性，二是稳定性。操纵性是指汽车能够确切的响应驾驶员指令的能力；稳定性是指汽车受到外界干扰（路面激励和侧向风扰动）后恢复原来运动状态的能力。两者很难断然分开，稳定性的好坏直接影响操纵性的好坏，因此通常统称为操纵稳定性。 操纵稳定性不仅影响到汽车驾驶的操纵方便程度，而且也是决定高速汽车安全行驶的一个重要性能，所以称为“高速汽车的生命线”。随着道路条件的不断改善，汽车在公路上行驶的速度也越来越高， 因此汽车的高速操纵稳定性日益受到人们的重视，如何研究和评价汽车的操纵稳定性能也成为一个重要的课题。 纵稳定性研究的历史和现状 汽车操纵稳定性的研究，是与汽车车速的不断提高分不开的，最早提出汽车操纵稳定性问题是在较高车速的赛车上，后来，随着车速的不断提高，在轿车、大客车、载重车上页都不同程度的出现了类似的问题。操纵稳定性不好的汽车通常会“飘”、“反应迟钝”、“晃”、“丧失路感”和“市区控制”等现象。 在 20世纪 30 年代末，汽车操纵稳定性理论是重要的基本概念，如：不足转向，过度转向和临界车速等被汽车 工程师所熟悉。英国的 国的 对转向运动学和悬架运动学对车辆性能的影响进行了分析。并且此时的汽车工程师已经认识到了轮胎侧向力学的重要性。 20 世纪 60 年代以前，对操纵稳定性的研究主要以开环研究为主，所谓开环研究就是把汽车最为一个开环控制系统，求出汽车曲线行驶时的时域响应和频域响应的特性，对系统进行稳态和瞬态分析，用横摆角速度频域响应特性、方向盘转角阶跃输入下的稳态响应、方向盘转角阶跃输入下的瞬态响应、不足转向特性和过度转向特向来表征汽车的性能。 依据汽车的稳态和瞬态的分析，使用不足 表征汽车的操纵稳定性分析。 毕业 论文 报告纸 - 7 - 1967 年，通用公司的 文章中讨论了汽车参数设计和不足转向以及汽车特征车速的关系，并提出如何预测和实际测量车辆的不足转向特性。他指出特征车速是线性模型的产物，在正常行驶条件下（横向加速度小于 1/3g），车辆可由线性模型模拟，并且需要建立大直径侧滑试验场测量特征车速。 70年代中期以后，开始利用驾驶员对汽车直线 行驶性能，转弯性能和转向轻便性等特性感觉，进行主观评价。主观评价方法尽管没有经过理论推导，但是由于考虑了驾驶员因素和道路环境的特点，所以在一定程度上体现了闭环设计的思想。但由于对汽车的瞬态响应等特性的主、客观评价的不一致，难以有效的设计汽车的操纵稳定性。 80 年代初，汽车工程师从理论和试验两方面入手，重新开始深入研究人 理论方面，充分的考虑到人的学习性和适应性，建立了许多确定性驾驶员方向控制模型，有效的仿真了人 试验方面，考虑到驾驶员模型的进展程度不能满足主动 安全性闭环设计的要求以及安全试验设计方法，只能在样车试制后采用并受自然条件限制的缺陷，研制了开发性驾驶模拟器。缓和了理论发展程度和汽车闭环设计要求之间的矛盾。 90 年代初，利用开发型驾驶员模拟器进行人 进汽车运动性能是国际上近期主要的发展方向之一。 1991 年日本马自达汽车公司兴建了运动型开发型驾驶员模拟器。 1993年初，美国福特公司也研制了开发型驾驶员模拟器。我国吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室建设成功的开发型驾驶员模拟器也投入了使用，现属世界一流水平。 在我国，汽车操纵稳定性研究始 于七十年代。清华大学和长春汽车研究院都同 时系统的开展了这方面的工作。我国开展汽车操纵稳定性研究的历史虽不长，但吸取了国外的研究成果和经验，进展较快。其中，成果最突出的是吉林大学的郭孔辉 院士，郭孔辉院士在驾驶员模型、人 车系统的定量评价方面做了大量的工作。他在驾驶员 道路闭环操纵稳定性系统模型且考虑了影响汽车操纵性诸多因素的基础上，提出了物理意义明确的各个单项总方差评价指标，并应用频率统计分析方法提出了闭环系统操纵稳定性的综合评价和优化设计方法，在工程实际中得到了广泛的应用。 毕业 论文 报告纸 - 8 - 图 纵稳定性的评价方法 汽车操纵稳定性的评价有两类：开环评价和闭环评价。按照对控制系统操纵性、稳态品质和瞬态响应特征的一般性要求，分析和综合汽车运动特性的方法，称为开环评价。开环评价是把汽车本身看作一个控制系统，利用力学和自动控制原理，分析和研究汽车的运动特性，通过表征汽车特性的响应参数对汽车的操纵稳定性进行评价。这种方法是把操纵稳定性看作汽车本身的一种性能，是一种不包括驾驶员的汽车特性，一般是通过给方向盘一个规则输入，测量汽车的响应参数，并以此作为汽车评价的标准。 闭 环评价方法中，闭环实验是驾驶员操纵汽车完成一个特定的驾驶任务，如果这个任务从实际的汽车行驶中选取，这种评价就比较接近实际交通情况。闭环系统即可由客观测量评价，又可进行主观评价，或者主观客观一起评价。汽车的操纵性总是包含人 务行驶正是人 此，以此为基础的评价更为合理、可信。具有代表性的有：移线实验（ 蛇形实验、方向盘转向阶跃输入、方向盘转向脉冲输入、转向回正性、轻便型试验（“ 8”字行驶试验）、稳态回转。另外还有路扰反应试验和风扰反应试验。 我国根据我们自己的 具体情况，由长春汽车研究院和郭孔辉院士制定了适合我国国情的汽车操纵稳定性试验方法包括：蛇形实验、方向盘转向阶跃输入、方向盘转向脉冲输入、转向回正性、轻便型试验（“ 8”字行驶试验）、稳态回转。 文涉及软件简介 统动力学软件 介 机械系统动力学自动分析（ 毕业 论文 报告纸 - 9 - 件，是美国 发的虚拟样机分析软件，该软件使用交互式图形环境和零件库，约束库， 力库，创建完全参数化的机械系统几何模型，其求解器采用多刚体系统动力学理论中的拉格朗日方程方法，建立系统动力学方程，对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析，输出位移，速度，加速度和反作用力曲线。它的仿真可用于预测机械系统的性能，运动范围，碰撞检测，峰值载荷以及计算有限元输入载荷等。根据 1999 年机械系统动态仿真分析软件国际市场份额的统计资料， 件的销售总额近八千万美元、占据了51%的市场份额。 方面是虚拟样机分析的应用软件，用户可以运用该软件非常方便地对虚拟机械系统进行静力学、运动 学和动力学分析。另一方面，又是虚拟样机分析开发工具，其开放性的程序结构和多种接口，可以成为特殊行业用户进行特殊类型虚拟样机分析的二次开发平台。 件可以在多个领域内应用： 1、航空航天。2、汽车工程。 3、铁路车辆及装备。 4、工业机械。 5、工程机械。 前 司和奥迪 马 诺 沃尔沃司开发的桥车专用分析软件包，集成了他们在汽车设计、开发方面的专家经验，在 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。 限元分析软件 介 件是美国 司的产品，是世界领先的、功能强大的 用软件包，也是一个创新、开放的企业级 台，它集成了设计与分析所需的各种工具，具有无与伦比的性能以及高度的开放性、灵活性和友好的用户界面。 在 域， 著名的特点是它所具有的强大的有限元网格前处理和后处理功能。一般来说， 程师 80%的时间都花费在了有限元模型的建立和修改上，而真正分析求解时间是消耗在计算机上的， 所以采用一个功能强大实用灵活方便，并能够与众多 统和有限元求解器进行方便的数据交换的有限元前后处理工具，对于提高有限元分析工作的质量和效率具有十分重要的意义。 一个高性能的有限元前后处理器，它能让 析工程师在高度交互及可视化的环境下进行仿真分析工作。与其他的有限元前后处理器比较，图形用户界面易于学习，特别是它支持直接输入已有的三维 何模型（ ）和已有的有限元模型，并且导入效率和模型质量都 毕业 论文 报告纸 - 10 - 很高，可以大大的减少很多重复性的工作， 使得 样， 具有先进的后处理功能，可以保证形象得表现各种各样的复杂的仿真结果，如云图，曲线坐标和动画等。在处理几何模型和有限元网格的效率和质量方面， 有很好的速度，适应性和可定制性，并且模型规模没有软件限制。 件与其他有限元分析软件比较所具有的优势： 通过高性能的有限元建模和后处理大大缩短工程分析的周期； 直观的图形用户界面和先进的特性减少学习的时间并提高效率； 直接输入 何模型及有限元 模型，减少用于有限元建模的重复工作和费用； 高速度、高质量的自动网格划分极大地简化了复杂几何的有限元建模过程； 一个集成的系统内支持范围广泛的求解器，确保在任何特定的情形下都能使用适用的求解器； 极高的性价比使您的软件投资得到最好的回报； 高度可定制性更进一步提高效率。 制软件 介 矩阵实验室（ 简称，是美国 司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包 括 大部分。 由美国 司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如： C、 编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。 成为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中数值计算方面首屈一指。 制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。 基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形