车辆平顺性的虚拟仿真及试验

运用多体动力学软件建立了包含前后悬架系统、转向系统和轮胎的整车模型,开发了偏频测试及随机路面输入测试的虚拟仿真试验台。利用该试验台对所建立的整车模型进行了偏频及随机路面输入的虚拟仿真测试,并对样车进行了相应的实车试验。仿真与试验的对比结果表明,该车平顺性能比较理想,平顺性仿真模型较为精确,所开发的虚拟仿真试验台是可行的,为分析车辆平顺性提供了一种快速便捷的方法。     

基于负刚度理论的悬架系统设计及整车平顺性仿真分析

应用负刚度理论,建立新的汽车悬架系统,来降低悬架系统的固有频率,在系统动力学分析软件ADAMS／Car中建立整车虚拟样机模型。在研究整车平顺性时,对有无负刚度悬架系统整车模型进行了随机路面输入下的平顺性仿真试验,通过对比仿真结果可以知,仿真结果与MATLAB仿真结果一致,即负刚度悬架系统可以减小系统的固有频率,降低系统的振动传递,能够较好的改善汽车平顺性。     

基于虚拟样车的整车平顺性分析

针对某城市越野车型,根据其设计参数,利用Adams/car建立了整车多体动力学模型。依据路面不平度位移功率谱密度与Sayers经验模型的转换,由路面轮廓发生器产生仿真所需的随机路面。参照汽车平顺性试验方法,进行了随机路面输入下的平顺性仿真试验。用座椅面处3个方向(垂向、纵向、横向)总加权加速度均方根值对平顺性进行评价。比较了各轴向振动加权加速度均方根值在不同车速下对总加权加速度均方根值的贡献量,发现在常用车速段汽车的纵向振动贡献量比较大,分析其原因并提出了改进方案,为实际车辆的平顺性及其他设计分析提供依据。     

基于ADAMS的汽车平顺性建模与仿真分析

以某SUV汽车为研究对象,运用机械系统多体动力学仿真软件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;根据谐波叠加法建立B、C级随机输入路面,按照国家标准建立三角形凸块脉冲输入路面,并分别进行汽车平顺性仿真.通过计算随机输入下汽车总加权加速度均方根值和脉冲输入下车身最大垂向加速度,对汽车平顺性进行评价,研究了悬架弹簧刚度对汽车平顺性的影响.结果表明:B、C级随机输入路面下该车具有较好的平顺性,脉冲输入路面下对乘员的健康不会产生危害;降低悬架弹簧刚度可以改善汽车的行驶平顺性.     

基于ADAMS的汽车平顺性建模仿真及优化

针对某型轿车,在Adams/Car中建立整车仿真模型,并进行平顺性仿真,对整车底盘垂直方向的加速度和功率谱进行了分析。通过Adams/Insight进行整车的优化设计,对整车的前后悬架的参数进行了优化分析,使得整车平顺性得到提高,从而验证了该方法在汽车行驶平顺性优化中的可行性。     

电动轮自卸车的行驶平顺性研究

本文以某型号电动轮自卸车为研究对象,应用多体动力学仿真软件SIMPACK建立整车虚拟样机模型,并采用谐波叠加法原理构建C级路面,建立了整车动力学行驶的仿真平台。为验证仿真模型的正确性,在神华集团（新疆）准东露天煤矿利用DH5902数据采集分析系统对自卸车进行行驶性能试验,测量了驾驶员座椅处的振动加速度。结果表明：试验结果与仿真计算结果比较接近,该型号电动轮自卸车平顺性研究中所采用的数学模型较为准确,且精度较高。     

基于ADAMS/Car Ride负载隔离式电动车平顺性研究

针对新开发的负载隔离式电动车,本文利用多体系统动力学软件ADAMS/Car Ride,基于虚拟四柱试验台,建立了整车虚拟样机模型,同时按照《汽车平顺性试验方法》规定,建立随机输入路面和脉冲输入路面,对负载隔离式电动车进行不同车速下的平顺性仿真分析。仿真结果表明,当电动车分别以50,60,70,80,90km/h的车速在B级随机路面上行驶时,人体感受的加权加速度均方值分别为0.125,0.171,0.237,0.342,0.472m/s~2,乘客不会有不舒适感觉,当电动车以20,30,40km/h的车速行驶在脉冲输入路面时,座椅平面传递给乘客的最大加速度分别为8.04,8.40,8.74m/s~2,对乘客的健康没有危害。该方法可方便进行路面功率谱密度响应仿真试验,缩短了整车开发时间,改装后的负载隔离式电动车的平顺性满足要求。该研究为车辆的前期开发设计提供了理论依据。     

整车刚柔耦合建模及随机激励下的平顺性分析

基于多体动力学理论、有限元及模态综合法,建立了某轿车的整车刚柔耦合动力学模型,其中包括前悬架、转向系等刚体子系统及后悬架柔体子系统.建立B级随机路面模型,采用该数字化试验道路对整车的平顺性进行仿真计算,得到不同车速下的车身质心处垂向加速度以及驾驶员座椅坐垫上方、座椅靠背以及脚支撑面处的加权加速度均方根值.结果表明,所建的刚柔耦合整车模型正确,该轿车的平顺性良好.     

基于模糊PID的半主动悬架控制策略研究

针对传统被动悬架平顺性不足的问题，本文研究了基于模糊PID的半主动悬架控制策略。通过CarSim软件建立某C级轿车的整车模型，基于模糊PID控制原理在Simulink中设计控制器并配置相关参数，建立基于滤波白噪声的路面模型，并将其载入CarSim软件。通过在CarSim中设置数据输入、输出仿真端口，将车辆模型运行数据通过S-Function模块发送到Simulink中求解控制信号，再通过S-Function模块施加到CarSim中，形成闭环控制系统，最后进行联合仿真试验验证模糊PID控制算法的有效性。仿真结果表明，配置有模糊PID控制器的半主动悬架明显改善了车辆的平顺性。该研究具有广阔的应用前景。     

基于虚拟样机技术的CNG轿车平顺性仿真分析

针对某压缩天然气(CNG)轿车,建立了多体动力学仿真模型,简化了气罐模型,然后在随机路面输入下进行了汽车平顺性虚拟仿真分析,并对CNG轿车物理样车进行了平顺性试验,得到各自相应的加权振级值.将仿真与试验结论进行对比,结果表明所建立的平顺性仿真模型准确,并对影响平顺性的气罐位置进行了分析.     

基于十自由度车辆模型的汽车平顺性分析

通过建立十自由度车辆动力学模型,对汽车平顺性进行分析.运用振动理论分析了车辆的传递函数和振动特性,并通过讨论选择了车身质心加速度、悬架动挠度、车轮相对动载荷、车身俯仰角加速度等参量作为平顺性评价标准.通过Matlab/Simulink对车辆振动特性进行仿真,讨论了轮胎刚度和动力总成悬置刚度对平顺性的影响.结果表明,两者的增加均导致汽车平顺性变差.通过仿真实例可见,该动力学模型可利用设计初期的车辆参数对汽车平顺性进行预测和评估,从而减少样车开发成本.     

基于交替迭代的车辆主动悬架LQG控制器设计

针对主动悬架线性二次高斯控制(linear-quadratic-Gaussian control, LQG)控制器,提供一种快速确定其最佳控制加权系数及最优控制力的方法。 通过车辆行驶平顺性评价指标分析,利用无量纲归一化思想建立主动悬架最优控制目标函数,给出平顺性加权系数与控制加权系数间的关系;根据主动悬架力学模型,利用Newmark-β显式积分法,建立平顺性加权系数仿真分析模型。以路面不平度作为输入激励,以轮胎动位移和悬架动挠度为约束条件,借鉴交替迭代思想建立交替迭代优化算法,建立主动悬架LQG控制加权系数及控制力的优化方法。通过与现有LQG控制器设计方法的对比分析,对本设计方法的先进性和可靠性进行仿真验证,结果表明设计的LQG控制器能够显著改善车辆的乘坐舒适性。     

电动全地形车动力性及乘坐舒适性分析

传统全地形车的整车车体振动主要由发动机振动和路面激励引起.为了提高全地形车的乘坐舒适性,用无刷直流电机取代发动机设计了后轮电机驱动的电动全地形车（EATV）,并对其动力性和乘坐舒适性进行了分析.利用机械动力学仿真软件ADAMS建立了包含蓄电池、电机、电机控制器、车架等电动全地形车整车动力学模型;利用Simulink软件设计了车速与电流双闭环电机控制系统.通过ADAMS-Simulink联合仿真,测试了直线加速工况下电动全地形车后轮电机驱动的动力性,结果表明,所设计的电机控制系统能够满足全地形车的动力性需求.模拟了电动全地形车与传统全地形车在不平路面上的行驶状况,对其乘坐舒适性进行了对比分析,结果表明,电动全地形车的乘坐舒适性有显著提高.     

双激励下轮毂电机悬置构型对电动车平顺性的影响

为解决轮毂电机引入电动汽车使车辆垂向负效应加剧的问题,研究路面激励和电机垂向激励耦合下轮毂电机悬置构型对车辆垂向性能的影响. 综合分析国内外电动汽车构型影响规律,比较两种分别以电机定子和电机整体悬置作为动态吸振器车辆构型的平顺性,搭建双重激励计算模型选择优选方案,以车辆平顺性指标均方根值最小为优化目标,应用NSGA-Ⅱ算法对优选方案中动态吸振器的橡胶衬套刚度和阻尼进行优化设计,得到满足要求的构型和匹配参数,并对优化后的车辆构型进行仿真验证. 研究结果表明:两种悬置方案都缓和了由于轮毂电机引入带来的负面效应,而对择优选出的电机整体悬置方案优化后可使车身加速度降低38.53%,轮胎动载荷下降7.94%. 仿真结果证明,针对路面和电机双重激励提出的优化构型及参数,改善了轮毂电机驱动电动汽车的垂向负效应,提高了车辆平顺性和安全性.     

变形路面上越野汽车悬架优化的仿真分析

为了提高越野汽车的平顺性，研究了不同类型越野路面变形程度与悬架振动参数之间的关系.应用载荷沉陷理论建立了地面非线性离散模型.综合动态轮胎力、悬架动挠度、越野地面沉陷等因素建立了简化越野车辆模型的动力学方程.通过改变土壤类型和越野路况，对松软路面上悬架参数与车身垂向加速度的关系进行仿真.以平顺性为目标，分析了松软路面不同变形程度对优化的悬架阻尼值的影响.仿真结果表明，增大系统刚度比可以显著减小车身垂向加速度，但刚度比不宜超过临界值；在变形较大的路面上行驶时，应采用较大的悬架阻尼以改善平顺性.     

行车舒适性路面不平度评价标准

为了从舒适性的角度对路面不平度进行重新的分级,以十自由度整车模型为分析基础,以ISO2631-1:1997(E)《人体承受全身振动的评价标准》为依据,建立了行车舒适性评价系统.评价了在A、B、C三种等级的路面不平度下,丹东黄海DD-680大客车的行车舒适性情况.计算数据表明:路面不平度、车速和车辆自身性能对行车舒适性影响显著.通过已经建立的路面不平度与行车舒适性的关系,以人体全身振动的舒适性界限为基准,反算出路面不平度的界限值.初步地从行车舒适性的角度探讨了路面不平度的分级,克服了原路面分级与人体舒适性分级不一致的缺陷.