開題報告--基于adams的fsae賽車動力學仿真

1、<p>　　本科畢業(yè)論文（設計）</p><p><b>　　開 題 報 告</b></p><p>　論文題目基于Adams的FSAE賽車動力學仿真 </p><p>　班 級</p><p>　姓 名</p><p>　院（系）汽車工程學院 &

2、lt;/p><p>　導 師</p><p>　開題時間</p><p>　　1．課題研究的目的和意義</p><p><b>　　課題研究目的</b></p><p>　　本文是基于 SAE 方程式賽車(Formula SAE)基礎上所開展的動力學研究。</p><p>

3、;　　汽車是一個復雜的系統(tǒng)，整車的操縱穩(wěn)定性受到輪胎、懸架、轉向等多方面因素的影響，基于賽車性能要求和普通車輛的差異，本文將從賽車性能要求實際出發(fā)，考慮懸架系統(tǒng)參數(shù)對整車動力學性能的影響，在保證一定平順性的基礎上對操控性進行仿真優(yōu)化，達到提高賽車操縱穩(wěn)定性的目的。并且最終在該款 FSAE 賽車的基礎上，通過多體動力學仿真，來檢驗和研究底盤參數(shù)對整車操縱穩(wěn)定性的影響。</p><p><b>　　課題研究

4、意義</b></p><p>　　本文應用動力學仿真軟件ADAMS建立較為精確的 FSAE 虛擬樣機，實現(xiàn)賽車底盤的參數(shù)化優(yōu)化設計，可以迅速建立相近車型的整車模型，結合賽車其他系統(tǒng)的虛擬樣機，對該 FSAE 賽車進行動力學分析，對賽車的操縱穩(wěn)定性進行評估和優(yōu)化，為以后的賽車設計提供了有效的參考。</p><p><b>　　2．國內(nèi)外研究現(xiàn)狀</b><

5、;/p><p>　　國內(nèi)數(shù)年前就開始相繼有學校專項針對大學生方程式賽車進行性能研究，湖南大學作為國內(nèi)最早參加FSAE的大學，在2008年[1] [2],湖南大學的張武用ADAMS建立了湖南大學FSAE賽車的整車虛擬樣機，并運用國標進行整車操縱穩(wěn)定性的動力學仿真和評價，改變參數(shù)變量,分析其對賽車操縱穩(wěn)定性的影響規(guī)律，并提出改進意見。同年湖南大學的劉美燕針對FSAE懸架進行了仿真分析，并運用了多目標優(yōu)化的方法對前懸架的主

6、銷內(nèi)傾角、主銷后傾角、車輪外傾角和車輪前束角變化進行了優(yōu)化分析，并以穩(wěn)態(tài)回轉試驗為例,探討了后懸架輪胎傾角與輪胎束角對 FSAE 賽車整車操縱穩(wěn)定性的影響,并對其進行了改進。2009[3]年湖南大學的柴天結合FSAE賽車比賽規(guī)則和賽道的布置特點,從賽車底盤角度出發(fā)，提出了FSAE賽車設計參數(shù)制定的基本思路,確定了 FSAE賽車設計工作的基本方向和目標。在2011年，北京理工大學的倪俊[4]對和華南理工大學的吳健瑜[5]都對雙橫臂前懸架的

7、運動學進行了的仿真及優(yōu)化，研究了懸架參數(shù)中的敏感參數(shù)，獲得了動態(tài)性能優(yōu)越的懸架幾何，改善了操控穩(wěn)定性。同年，西華大學的廖小亮[6]利用ADAMS 軟件建立FSA</p><p>　　國內(nèi)從七十年代初,長春汽車研究所和清華大學都同時致力于車輛動力學的研究，研究工作主要集中在汽車操縱穩(wěn)定性、平順性性能指標的評價法、汽車力學模型的建立、車輛的性能預測和優(yōu)化設計方法等[13] [14]。1992年，清華大學的張海芩運用牛

8、頓-歐拉法，建立了包含懸架系統(tǒng)、轉向系統(tǒng)、輪胎模型和制動系統(tǒng)的非線性模型[15]，對汽車操縱穩(wěn)定性和制動性進行了更進一步的研究。車輛動力學發(fā)展到了一個很高的水平。</p><p>　　1973年[16]，美國Michigan大學教授等人研制出了ADAMS軟件，國外車輛動力學中的操縱穩(wěn)定性研究經(jīng)歷了由試驗到理論，開環(huán)到閉環(huán)的研究過程。仿真計算也是由穩(wěn)態(tài)到瞬態(tài)的響應仿真，力學模型由線性發(fā)展到非線性的多體系統(tǒng)模型。&l

9、t;/p><p>　　縱觀國內(nèi)國外，雖然動力學的建模和仿真在乘用車領域發(fā)展的很成熟，然而國內(nèi)的大學生方程式賽車領域，相關研究比較少，所以這個題目還是很有研究意義的。</p><p>　　3. 本課題的研究內(nèi)容及技術方案</p><p>　　本文的主要內(nèi)容是運用虛擬樣機技術，系統(tǒng)地完成以哈爾濱工業(yè)大學（威海）FSAE 賽車的操縱穩(wěn)定性為研究目的的虛擬樣機設計流程。利用虛擬

10、樣機技術建立賽車的整車動力學模型，參照國家標準試驗和比賽項目對整車進行了操縱穩(wěn)定性仿真研究。通過仿真，分析對影響操縱穩(wěn)定性的因數(shù)及其規(guī)律，提出改進意見，為以后的 FSAE 賽車設計提供參考。</p><p>　　主要研究內(nèi)容及技術方案包括以下四個方面：</p><p>　?。?）根據(jù)哈爾濱工業(yè)大學（威海） FSAE 賽車的所有結構參數(shù)，利用 ADAMS/Car 軟件建立了整車的動力學模型，

11、包括前后懸架系統(tǒng)、前后輪胎、轉向系統(tǒng)及車身結構。從而將虛擬樣機技術引入到 FSAE 賽車性能研究領域。</p><p>　?。?）根據(jù) ADAMS 的仿真控制原理，參照普通汽車的操縱穩(wěn)定性道路試驗方法和國家標準 GB/T6323-1994 汽車操縱穩(wěn)定性試驗方法，并根據(jù)比賽項目適當修改實驗參數(shù)，進行操縱穩(wěn)定性試驗仿真，包括：蛇形試驗、轉向盤轉角階躍輸入試驗、轉向盤轉角脈沖輸入試驗、轉向回正性能試驗、轉向輕便性試驗

12、和穩(wěn)態(tài)回轉試驗。并根據(jù)實驗調(diào)試數(shù)據(jù)和賽事經(jīng)驗適當調(diào)整性能評價指標，使實驗更有效。</p><p>　?。?）選擇賽車的主要結構參數(shù)，根據(jù)參數(shù)變化設計出幾種變形車型。對所有的變形車型進行操縱穩(wěn)定性試驗仿真，將結果與原型車相比較，研究不同參數(shù)對賽車操縱穩(wěn)定性的影響規(guī)律。</p><p>　　（4）根據(jù)參數(shù)影響規(guī)律，對 FSAE 賽車就操縱穩(wěn)定性方面提出改進意見，對今后的設計工作具有重要的指導意

13、義。</p><p><b>　　4. 本設計的特色</b></p><p>　　本文特色是將國家標準 GB/T6323-1994 汽車操縱穩(wěn)定性試驗方法運用到FSAE賽車的性能的評價，根據(jù)實際調(diào)試數(shù)據(jù)和經(jīng)驗對標準實驗參數(shù)做相應的調(diào)整，使之更加適合FSAE的賽車性能評價，形成具有特色的評價方法，為以后車隊賽車動力學評價提供科學良好的基準。</p><

14、;p><b>　　5. 進度安排</b></p><p>　　1-3周：查閱資料，包括相關動力學仿真相關論文，操控性仿真評體系文獻，動力學相關書籍，并學習Adams軟件。</p><p>　　4-5周：繼續(xù)學習Adams軟件及其模型機理。</p><p>　　6周：收集整車與各個總成詳細參數(shù)。</p><p>　　

15、7-9周：逐步完成各個總成Adams虛擬樣機模型的建立，包括輪胎、轉向、懸架、動力系統(tǒng)、車身系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)建模。</p><p>　　10-11周：完成Adams整車組裝及參數(shù)模型的調(diào)試，根據(jù)國家標準進行動力學仿真，得出仿真結果。</p><p>　　12-14周：完成變種車的仿真，得出仿真結果。</p><p>　　15-18周：整理運算實驗成果，按照要求撰寫論文

16、各章內(nèi)容，并準備答辯。</p><p><b>　　6. 參考文獻</b></p><p>　　張武. FSAE賽車操縱穩(wěn)定性的仿真研究[D]. 湖南大學,2008.</p><p>　　劉美燕. FSAE賽車懸架仿真分析及操縱穩(wěn)定性虛擬試驗[D]. 湖南大學,2008.</p><p>　　柴天. FSAE 賽車整車性

17、能分析與研究[D]. 湖南大學, 2009.</p><p>　　倪俊,徐彬. FSAE賽車雙橫臂前懸架運動學仿真及優(yōu)化[J]. 車輛與動力技術, 2011, (4):51-54.</p><p>　　吳健瑜. 大學生方程式賽車懸架設計及優(yōu)化研究[D]. 華南理工大學, 2011.</p><p>　　倪俊, 徐彬. 基于ADAMS的FSAE賽車建模與操縱穩(wěn)定性仿真

18、[J]. 工程設計學報, 2011, (5):354-358.</p><p>　　廖小亮, 孫澤海. 基于ADAMS的FSAE賽車轉向梯形機構的優(yōu)化設計[J]. 湖北汽車工業(yè)學院學報, 2011, (4):39-42.</p><p>　　倪俊. FSAE賽車動力學仿真中輪胎模型應用[J]. 汽車工程學報, 2012, 02(5). DOI:10.3969/j.issn.2095-146

19、9.2012.05.08.</p><p>　　倪俊. FSAE賽車彎道競賽動態(tài)轉向特性研究[J]. 車輛與動力技術, 2012, (2).</p><p>　　周東玉. FSAE賽車總布置、懸架設計及整車操穩(wěn)性分析[D]. 長安大學, 2013. DOI:10.7666/d.D408865.</p><p>　　王行. 方程式賽車操縱穩(wěn)定性研究[D]. 廣東工業(yè)大

20、學, 2013.</p><p>　　姚一珂. 懸架特性對FSC賽車操縱穩(wěn)定性影響的分析[D]. 中北大學, 2014.</p><p>　　喻凡, 林逸編著.汽車系統(tǒng)動力學[M]. 北京：機械工業(yè)出版社, 2005</p><p>　　郭寬友.汽車操縱穩(wěn)定性的影響閃素及評價方法研究[J].重慶工學院學院學報(自然科學版),2007:07: 53-56.</p

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22、　　GB/T 6323.6-1994. 汽車操縱穩(wěn)定性試驗方法 穩(wěn)態(tài)回轉試驗[S]. 1994</p><p>　　GB/T 6323.5-1994. 汽車操縱穩(wěn)定性試驗方法 轉向輕便性試驗[S]. 1994</p><p>　　GB/T 6323.4-1994. 汽車操縱穩(wěn)定性試驗方法 轉向回正性能試驗[S]. 1994</p><p>　　GB/T 6323.1

23、-1994. 汽車操縱穩(wěn)定性試驗方法 蛇行試驗 [S].1994</p><p>　　GB/T 6323.3-1994. 汽車操縱穩(wěn)定性試驗方法 轉向瞬態(tài)響應試驗(轉向盤轉角脈沖輸入) [S].1994</p><p>　　GB/T 6323.2-1994. 汽車操縱穩(wěn)定性試驗方法 轉向瞬態(tài)響應試驗(轉向盤轉角階躍輸入) [S].1994</p><p>　　郭孔輝

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26、</p><p>　　(美)拉賈馬尼. 車輛動力學及控制[M]. 北京：機械工業(yè)出版社,2010</p><p>　　(德)米奇克. 汽車動力學[M]. 清華大學出版社,2009</p><p>　　雷雨成. 汽車系統(tǒng)動力學及仿真[M].國防工業(yè)出版社,1997</p><p>　　安部正人. 車輛操縱動力學[M]. 機械工業(yè)出版社,2012

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36、/p><p>　　Edward M. Kasprzak,University at Buffalo,David Gentz. The Formula SAE Tire Test Consortium—Tire Testing and Data Handling, 2006.</p><p>　　開題報告檢查組意見：（以下空4~6行文字）</p><p><b>