二十二自由度車輛動(dòng)力學(xué)建模與仿真分析研究.pdf

1、汽車虛擬樣機(jī)技術(shù)是縮短汽車產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期，節(jié)約新車研發(fā)資金，降低開(kāi)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)的核心技術(shù)。虛擬樣機(jī)技術(shù)在汽車整車研發(fā)流程中應(yīng)用的關(guān)鍵取決于車輛動(dòng)力學(xué)模型仿真的逼真度、實(shí)時(shí)性以及對(duì)仿真工況的適應(yīng)性。目前，國(guó)內(nèi)各大汽車廠商已經(jīng)開(kāi)始在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中使用國(guó)際上流行的車輛動(dòng)力學(xué)仿真軟件如MSC.Adams、Carsim等。但由于設(shè)計(jì)人員無(wú)法掌握軟件的核心理論，給整車設(shè)計(jì)及道路試驗(yàn)階段的調(diào)試帶來(lái)諸多困難。因此，本文在分析多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模方法的基礎(chǔ)上，致力

2、于建立一種基于總成特性的車輛動(dòng)力學(xué)仿真模型，并對(duì)操縱穩(wěn)定性的影響因素進(jìn)行研究。
　　首先，為了方便研究，對(duì)車輛的結(jié)構(gòu)和自由度進(jìn)行了適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)化；在此基礎(chǔ)上建立了四組不同的坐標(biāo)系以及車輪單位矢量來(lái)描述各個(gè)剛體之間的相對(duì)位置、姿態(tài)角以及力的傳遞關(guān)系。不同的坐標(biāo)系之間借助方向余弦矩陣進(jìn)行轉(zhuǎn)換。然后，建立了PAC2002 Magic Formula輪胎模型來(lái)模擬計(jì)算輪胎與地面產(chǎn)生的力與力矩，并引入一階松馳長(zhǎng)度以描述輪胎力的瞬態(tài)特性。引入懸架

3、K&C特性修正模型對(duì)車輪定位參數(shù)進(jìn)行修正，基于“側(cè)傾中心”的建模方法建立懸架模型，利用多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的知識(shí)分析車輪、懸架以及車身運(yùn)動(dòng)狀態(tài)之間的關(guān)系，對(duì)各個(gè)剛體進(jìn)行受力、運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)分析，最終在車身坐標(biāo)系下建立了整車的二十二個(gè)動(dòng)力學(xué)方程。
　　采用Adams-Bashforth線性多步法進(jìn)行數(shù)值積分，并利用MATLAB編寫了整車多體動(dòng)力學(xué)仿真程序，進(jìn)行包括整車直線加速、減速、方向盤角階躍輸入及穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)仿真。將仿真結(jié)果與Adams模