整车刚柔耦合动力学模型及平顺性优化

为了研究车身的弹性变形对整车行驶平顺性的影响,在ADAMS/Car模块中建立整车刚柔耦合模型,依据相关试验法规,进行了随机路面输入下的平顺性仿真试验,并通过实车道路试验对比验证模型的正确性和合理性.利用验证后的整车刚柔耦合模型和试验设计技术,对悬架的弹簧刚度系数、减震器阻尼系数进行优化.优化后车身质心处垂向振动加权加速度均方根值降低了12.6％,表明悬架系统参数的合理匹配可以明显改善车辆的行驶平顺性.     

基于人车耦合动力学模型的重型卡车平顺性仿真与优化

以某三轴重型卡车为研究对象,建立了考虑人车耦合作用的23自由度动力学模型,应用谐波叠加法建立了路面激励模型作为振动系统的输入,根据拉格朗日方程推导了人车耦合模型的动力学方程并通过Newmark算法实现动力学方程的求解,研究了人车耦合作用对车辆和人体振动响应的影响;根据ISO2631-1:1997(E)中的车辆平顺性评价方法,考虑人体大腿的垂向振动和背部的垂向振动、前后振动,以人体综合振动加权加速度均方根值为指标对重型卡车的平顺性进行评价,探究了车辆悬架、驾驶室悬置和座椅悬架的刚度阻尼参数对重型卡车平顺性的影响,并采用带有收缩因子的粒子群算法对车辆的平顺性进行了优化.研究结果表明:考虑人车耦合作用会改变车辆座椅、人体大腿和背部等部位的振动响应,车速较低时人车耦合作用对平顺性仿真结果的影响较大,在进行车辆平顺性仿真研究时需要考虑人车耦合的作用;在人车耦合条件下,车辆悬架、驾驶室悬置以及座椅悬架的刚度阻尼参数均对车辆平顺性产生影响,且在不同参数区间范围内影响程度有所不同;综合考虑车辆悬架、驾驶室悬置以及座椅悬架的刚度阻尼参数的匹配,实现了整车平顺性优化,在不同车速下人体综合振动加权加速度均方根值与优化前相比降幅均超过38%,考虑多参数匹配的平顺性优化效果显著.     

11自由度非线性车辆平顺性模型的研究及应用

在分析车辆平顺性的基础上,建立了11自由度平顺性分析的模型,在传统模型的基础上增加了座椅,同时考虑了悬架的非线性因素.所建立的模型考虑了车身的俯仰及侧倾,以及座椅对车辆平顺性的影响,使分析模型更加详细和完整.利用变步长积分法得到车身的垂向振动、俯仰振动和侧倾振动加速度,以及4个座椅振动加速度,分析了不同路面、不同行驶速度和不同乘坐位置对车辆平顺性的影响.结果表明,考虑座椅的11自由度平顺性模型的分析结果更符合实际,比直接用车身来衡量平顺性的结果更精确.     

基于虚拟样机技术的汽车平顺性仿真研究

以某双横臂悬架汽车为研究对象,运用虚拟样机技术,建立前悬架虚拟样机模型.通过虚拟仿真,得到其前轮定位参数,揭示其运动学规律.基于ADAMS/Car建立整车仿真模型;建立粗糙水泥路面随机激励及脉冲路面激励,并分别进行汽车平顺性仿真.得到相应的人体振动加权加速度均方根值和座椅处的最大垂向加速度,分别对随机路面激励和脉冲路面激励下的汽车平顺性进行评价.结果表明:随机路面激励下汽车具有较好的平顺性,脉冲路面激励下对乘员健康无危害.     

轨道高低不平顺激励下的车体振动仿真

为了得到轨道高低不平顺激励下的车体振动响应,并对车体振动情况做出评价,进而分析车辆的乘坐平稳性等级,首先建立了车体的垂向振动力学模型并列出运动微分方程,然后对轨道垂向不平顺进行了描述,并将轨道不平顺的垂向空间域功率谱转换为时频域功率谱,计算出轨道不平顺的位移时间序列,再利用Pro/E软件建立了车厢的三维模型,用动力学仿...     

减振器示功图面积对车辆平顺性的影响

为了研究减振器示功特性与车辆平顺性之间的影响机理,基于流体力学原理建立了液压双筒式减振器数学模型,并对其进行了台架试验.在此基础上,根据减振器外特性仿真曲线,提出了示功图总面积量化指标.结合车辆系统振动原理,建立了示功图总面积与簧上质量垂向振动加速度、悬架动行程以及轮胎动载荷之间的数学关系.基于整车振动模型,定量分析了示功图总面积对簧上质量垂向振动加速度、悬架动行程以及轮胎动载荷的影响规律.结果表明:当示功图总面积较小时,车辆平顺性和行驶安全性均出现明显恶化现象,但示功图总面积过大也会引起振动加速度和轮胎动载荷的增大,同时还会影响二者振动能量在频域内的分布.     

改善摩托车平顺性的悬架系统优化设计

本文提出了一个考虑实车悬架结构形式摩托车的人车系统五自由度线性振动模型,用复频响函数矩阵法计算了实车在随机激励时座垫上的加速度响应,并通过振动试验与另外两种模型对比,证明,本文所建模型是适合于摩托车平顺性研究的.本文在模拟道路随机激励下,以改善行驶平顺性为目的,对两种不同型号的摩托车悬架参数进行了优化设计,并取得满意结果.     

基于外挂减振器整车平顺性联合仿真方法

针对传统Adams模型平顺性分析对减振器摩擦考虑不全的问题,基于减振器摩擦原理建立了数学拟合模型,依据不同工况下的试验曲线对外挂减振器模型进行参数同定,通过参数优化使得拟合曲线与试验曲线具有很好的一致性;运用ADAMS与MATLAB_Simulink模块建立了联合仿真模型;并在不同特征路面上分别对ADAMS模型减振器与外挂减振器所体现的振动特性进行对比分析.研究表明,与ADAMS中只体现阻尼力-速度(F-V)特性的减振器相比,外挂减振器所体现的摩擦特性对整车垂向加速度振动峰值抑制效果更接近实际情况:脉冲路面,驾驶员侧地板垂向加速度振幅减小9.57％;随机路面根据特征的激励的不同,也会使驾驶员侧地板振动加速度振动峰值下降5％ ～10％.研究结果为平顺性仿真精度的提高提供了一种全新的方法.     

轮毂电机驱动电动汽车机电耦合垂向动力学特性

电动车用轮毂电机受路面激励和车重的双重作用,定转子相对偏心进而产生不平衡磁拉力,其垂向分量与车辆悬架系统的垂向振动相耦合,影响电动汽车的平顺性、舒适性等性能。针对这一机电耦合问题,以一台永磁式轮毂电机为研究对象,利用磁场叠加法获得负载气隙磁密分布,引入复数相对磁导和偏心磁导修正系数,建立考虑定子开槽效应的电机偏心磁场和不平衡磁拉力解析模型,并通过有限元仿真和样机试验验证了解析模型的有效性。根据悬架系统的垂向振动与电机偏心不平衡磁拉力的实时耦合关系,利用拉格朗日法求解车辆动力学方程,建立1/4车身垂向耦合振动模型。以轮毂电机定子垂向振动加速度、车身垂向振动加速度、悬架动挠度和轮胎动载荷为主要指标,研究机电耦合效应对车辆垂向动力学特性的影响,揭示不平衡磁拉力输出特性与车辆动力学响应之间的机电耦合机理。研究结果表明,机电耦合效应使电动汽车的平顺性、操稳性和安全性等性能总体下降。     

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...     

基于车-椅耦合的转向架垂向悬挂系统阻尼比协同优化

针对高速列车转向架垂向悬挂系统中存在的阻尼匹配问题,根据1/4车体-座椅垂向行驶振动模型,利用Matlab/Simulink建立了转向架垂向悬挂系统阻尼比协同优化设计仿真模型.以人体振动舒适性最佳为目标,建立了转向架一系和二系垂向悬挂系统阻尼比协同优化设计数学模型.以轨道高低不平顺作为输入激励,以一系及二系悬挂垂向行程和一系悬挂动静态力之比为约束条件,建立了基于转向架车体-座椅耦合的转向架垂向悬挂系统阻尼比协同优化设计方法.通过设计实例及仿真验证可知,优化后高速列车的乘坐舒适性显著提高,座椅垂向振动加权加速度均方根值降低了21.7%,表明所建立的优化设计方法是正确的.     

基于ADAMS／Car微型观光电动汽车典型路面平顺性仿真

基于国内以传统汽车底盘为基础进行改装设计所研制的电动汽车出现平顺性差等缺点,以唐山市电动汽车重点实验室前期研制的微型观光旅游电动汽车为基础,建立整车ADAMS／Car虚拟样机模型。使此微型电动汽车以一定车速驶过长坡形凸块路面和三角形凸块路面进行典型路面的平顺性仿真分析。在后处理模块中绘制汽车质心垂向加速度特性曲线,进而评价此车平顺性能。为今后改善电动汽车各方面性能提供一定的理论数据基础。     

一种新型动力吸振式轮边驱动系统仿真分析

针对一种基于电机摆动式动力吸振原理的新型轮边驱动系统,推导其振动力学微分方程,在MATLAB与ADAMS仿真软件中建立三自由度振动模型,进行车身加速度和车轮动载功率谱密度的仿真分析,验证了理论公式及仿真模型的准确性;并以车身加速度与车轮动载为指标,将该系统与一般轮毂电机驱动系统对比研究其改善车辆平顺性和车轮接地性的效果.结果表明,这种新型轮边驱动系统可有效降低车身加速度和车轮动载,从而显著改善车辆平顺性和车轮接地性.     

基于广义路谱与常规车速的轿车平顺性评价研究

为了研究基于一定路面谱下常规车速对轿车平顺性的影响,在ADAMS/CAR多体系统下,基于实际车型的主要特性参数建立包含悬架等子系统的多体整车模型,参照相关车辆平顺性道路试验方法,探讨了路面谱的建立方法,对3种常规车速工况进行平顺性仿真分析,分别获取各车速下的三轴向加速度时间历程,利用MAT-LAB编制程序计算各车速下三轴向总加权加速度均方根值;在类同于B级路面谱的某机场路进行3种稳速工况下道路试验,同样可获取各车速工况下三轴向总加权加速度均方根值.对比研究发现,总加权加速度均方根值随车速的变化趋势基本一致,且车速变大时平顺性降低,表明仿真试验与道路试验的一致性较好.     

基于垂向振动负效应的新型轮毂电机电动汽车平顺性影响研究

为解决轮毂电机电动汽车非簧载质量过大导致的垂向振动负效应问题,提高车辆行驶平顺性和安全性能。本文以一种定子悬置的新型轮毂电机电动轮为研究对象,建立考虑吸振器效应的1/4车辆垂向动力学模型,研究定子质量转移构型对电动轮垂向振动特性及整车平顺性响应的影响;在此基础上,基于电动轮系统的振动传递路径特性,以电机定子和整车质心位置的加速度响应值为优化目标函数,通过Patternsearch理论方法对橡胶衬套的刚度和阻尼进行优化设计与分析。结果表明,该电动轮结构形式及参数优化设计能有效改善轮毂电机电动汽车行驶平顺性能,为新型电动轮结构及整车动力学特性进一步优化提供了参考。