基于ADAMS的双叉臂式独立前悬架仿真分析

悬架系统性能的好坏直接影响着汽车的平顺性、操纵稳定性及安全性,而悬架定位参数影响着悬架的运动特性。本文应用ADAMS/Car建立了某型汽车双叉臂式独立前悬架模型,并对模型进行了同向双轮跳动仿真分析,通过仿真分析得出了前轮外倾角、前轮前束角、主销内倾角和主销外倾角随车轮跳动的变化规律特性曲线图。根据仿真结果,客观的评价了悬架设计的合理性,为汽车悬架系统开发提供了一种有效的手段。     

基于ADAMS/CAR的麦弗逊式悬架的建模与仿真

欲对某一紧凑型三厢轿车的麦弗逊式前悬架系统总成的一些主要性能进行事先的预测和评估,在ADAMS/CAR中,对其麦弗逊式前悬架系统总成进行了建模,对所建的麦弗逊式前悬架系统总成进行双轮同向激振仿真实验。仿真结果表明,车轮在-50 mm～50 mm范围跳动变化时,主销后倾角的变化范围为2.36°～2.73°,主销内倾角的变化范围为7.21°～8.31°,前轮外倾角的变化范围为1.12°～-0.37°,前轮前束角的变化范围为-0.82°～0.75°,从仿真结果来看此车型的前轮定位参数符合设计要求。仿真分析结果为进一步改善悬架系统的性能、缩短产品的开发周期提供了参考。     

Development of a simulation tool for the cornering performance analysis of 6WD/6WS vehicles

In this study, a simulation tool is developed to investigate non steady-state cornering performance of 6WD/6WS special-purpose vehicles. 6WD vehicles are believed to have good performance in off-the-road maneuvering and to have fail-safe capabilities. But the cornering performance of 6WS vehicles are not yet well understood in the relevant literature. In this paper, 6WD/6WS vehicles are modeled as an 18 DOF system that considers non-linear vehicle dynamics, tire models, and kinematic effects. The vehicle model is constructed as a simulation tool using MATLAB/SIMULINK so that input/output and vehicle parameters can be changed easily with the modulated approach. Cornering performance of 6WS vehicles is analyzed for brake steering and pivoting, respectively. Simulation results show that cornering performance depends on the middle-wheel steering as well as front/rear wheel steering. In addition, a new 6WS control law is proposed in order to minimize the sideslip angle. Lane change simulation results demonstrate the advantage of 6WS vehicles with the proposed control law. KIA Motors, R&D Center     

无人车独立悬挂系统设计与仿真

悬挂系统是车辆底盘系统结构中最重要的一部分,其运动性能严重影响着车辆运动的优越性。文章针对无人车提出了一种新型的独立悬挂系统：首先利用PRO／E强大的三维参数化设计功能,设计出满足无人车性能要求的悬挂系统;然后在ADAMS／VIEW环境下利用参数化点建立仿真模型;最后在仿真曲线中分析轮胎侧向位移、外倾角、拉杆系各向位移变化,验证了无人车独立悬挂系统满足底盘系统结构以及运动性能的要求。     

基于Recurdyn的某无人平台悬架系统优化设计

应用多体动力学仿真软件Recurdyn研究悬架系统对无人平台的操纵稳定性的影响,选取某种6X6轮式无人平台双横臂独立悬架为研究对象,使用Recurdyn进行参数建模,再对悬架进行运动学仿真分析,选取筛选后的参数点作为优化变量,使用Recurdyn/AutoDesign模块,对定位参数进行优化设计,根据仿真结果对悬架结构进行优化,使前束角与侧倾角的振动幅度减小30%左右,以便拥有更好的运动性能,最终达到改善其操纵稳定性的目的。利用现有理论与仿真平台克服了传统悬架优化设计难,效率低等问题,减少大量的设计成本,经过适当改进可适用于其他类型悬架优化。     

基于自适应FFRLS的汽车前后轴侧偏刚度估计

汽车前、后轴侧偏刚度与汽车的操纵特性紧密联系,是汽车动力学控制中的重要参数。受轮胎特性变化的影响,在汽车使用中线性侧偏刚度发生变化。针对传统估计方法不利于在量产汽车上应用的问题,在车载传感器配置的基础上,提出应用自适应遗忘因子递推最小二乘方法(Forgetting-factor recursive least square method,FFRLS)的前、后轴线性侧偏刚度估计方法。设计出在制动工况下对轮胎特性变化具有鲁棒特性的侧向速度观测方法,由此计算估计模型中的前、后轴侧偏角。提出并应用最大侧向力计算估计模型中的前、后轴侧向力。通过设定合适的估计触发条件实现基于工况的在线参数估计。基于veDYNA的仿真结果表明在轮胎侧偏刚度突变时自适应FFRLS方法相比普通FFRLS方法参数能够更快地收敛。最后在驾驶员在环混合仿真平台环境下,针对触发条件受限的工况通过实时仿真验证了估计算法的有效性。     

基于PDJI-MOPSO算法的多连杆悬架硬点优化

基于刚体运动学理论建立了多连杆悬架的数学模型,并通过运用多体系统动力学理论建立的仿真模型对其进行了验证。采用扰动法对影响悬架K&C特性较大的关键硬点进行了多因素灵敏度分析。结合加入比例分布及跳数操作的多目标粒子群优化(PDJI-MOPSO)算法对硬点进行多目标优化,获得硬点的Pareto最优解集。结果表明,优化后的多连杆悬架在车轮跳动过程中,车轮前束角、外倾角和轮距变化范围更小,有利于减小轮胎磨损,提高汽车操纵稳定性。     

装有液压互联悬架的某型SUV车辆动力学分析及路试验证

提出一种新型油气互联悬架,用于替代传统车辆所使用的稳定杆,在基本不影响车辆其他性能的前提下有助于提高抗侧翻性能。为研究该悬架对某型SUV车辆操纵稳定性的影响,搭建了基于CarSim/Simulink/AMESim的联合仿真平台,建立了液压互联悬架的整车机液耦合的多体动力学模型。仿真结果表明,装有液压互联悬架的整车在操纵稳定性评价中得分较高。为了验证该仿真平台的正确性和进一步研究该油气互联悬架对车辆性能的影响,基于某型SUV车辆开发了整套油气互联悬架样车,并进行了路试。实验结果与仿真结果吻合较好,从而验证了仿真平台的正确性,为后续该类悬架的设计和优化提供一种新的计算机仿真方法。实验和仿真结果表明,在不影响车辆舒适性的前提下,液压互联悬架能提供较大的侧倾刚度,增强高速转弯时车辆的安全性,提高车辆的操纵稳定性。     

橡胶衬套刚度对悬架弹性运动影响的研究

通过ADAMS/CAR建立一麦弗逊前悬架刚弹耦合模型,运用ADAMS/insight对悬架橡胶衬套刚度进行了灵敏度分析。选取对车轮定位参数影响较大的衬套刚度作为设计变量,以车轮外倾角、前束角、主销内倾角、主销后倾角的变动量最小为目标函数,应用试验设计和多目标优化方法来改进车轮定位参数。研究结果表明,改变下控制臂轴上的前衬套轴向刚度、扭转刚度,后衬套径向刚度、轴向刚度、扭转刚度能有效改进悬架的运动学特性。经过优化设计后,悬架性能较原方案明显改善。     

基于加速度变化率的轮胎等效侧偏刚度估计方法

等效侧偏刚度精确地反映了轮胎的侧偏特性,是汽车操纵稳定性研究中的重要参数。为此提出了基于加速度变化率的汽车轮胎等效侧偏刚度估计方法。采用三自由度汽车动力学模型,把前后轮侧向力的时间变化率表示为加速度变化率的函数。利用轮胎力学特性理论推导出瞬时等效侧偏刚度的估计公式,在汽车纵向加速度为稳态的条件下,利用轮胎侧向力的时间变化率和轮胎侧偏角的时间变化率来估算轮胎瞬时等效侧偏刚度。通过ADAMS软件的整车常半径转向虚拟试验对估计方法进行了验证。虚拟试验结果表明提出的方法具有较好的估计精度。     

麦弗逊前悬架硬点参数的灵敏度分析和优化

针对厂家反映的汽车前轮磨损严重的问题,以国产某轿车为例,应用ADAMS/Car建立该车的前悬架仿真模型,并以目标样车前轮前束角、前轮外倾角、轮距和轴距随轮跳的变化等K&C特性曲线的斜率为目标,在ADAMS/Insi曲t模块中对该前悬架硬点进行整体灵敏度分析.根据灵敏度分析结果,选择对前轮磨损程度影响较大的前束角、外倾角以及轮距和轴距4个参数为设计目标,选取较为灵敏的硬点进行优化.通过以最少的前悬架硬点参数的调整,达到使该车前悬架K&C特性曲线趋近于目标样车K强C特性曲线的目的.这样既解决了前轮磨损严重的问题,又提高了该车型的综合性能.     

基于超声电机的变弯度翼的驱动与集成

提出了一种分布式超声电机驱动的小型变弯度翼。分别对机翼的变形驱动方案和流场分布规律进行了仿真分析,研究了变弯度翼的变形驱动机构、高弹性伸缩蒙皮、分布式超声电机的协调控制等关键技术,并实现了小型变弯度翼的系统集成。风洞实验数据表明,分布式超声电机驱动的变弯度翼能够实现机翼在低速飞行状态下外形的智能变形驱动与控制,从而可以有效改善机翼的升阻气动特性。笔者研究的成功展开为压电精密驱动技术应用于流动控制探索了一条可行的技术途径。     

基于二阶响应面法的车辆转向机构稳健设计

综合考虑转向机构存在的不确定性运动误差,运用正交试验方法对某型车整体式转向机构进行了设计研究。以转向梯形臂长度、转向梯形底角为设计变量,以主销内倾角、主销后倾角、前轮外倾角和前轮前束为噪声因素,建立了基于二阶响应面的转向机构模型,并应用该模型对其进行了优化设计。通过与传统方法的结果对比,验证了本方法的先进性和有效性,为汽车转向机构的设计提供了新的方法。     

对接路面轮胎瞬态侧偏特性研究

对接路面轮胎瞬态侧偏特性对于车辆方向稳定性至关重要。通过仿真与试验的手段研究对接路面轮胎瞬态侧偏特性及其机理。建立用于对接路面轮胎瞬态侧偏特性仿真的轮胎模型,通过考虑胎体复杂弹性变形,并将印迹区域内胎面单元离散处理,得到轮胎滚动过程中胎面单元的变形特性,推导出基于胎面变形的轮胎力和力矩的一般表达式。利用高-低附对接路面台架试验数据对模型进行了验证。通过仿真研究对接路面轮胎瞬态侧向力和回正力矩特性,深入分析对接路面轮胎瞬态侧偏力学特性机理以及轮胎胎体弹性、轮胎侧偏角和摩擦因数阶跃幅值对这一特性的影响。分析结果表明,胎体侧向平移刚度对侧向力松弛特性影响很显著。胎体平移刚度越大,侧向力松弛长度越短。研究工作有助于对接路面工况轮胎瞬态特性半经验建模以及车辆在对接路面上的方向稳定性分析和相关控制策略开发。     

基于轮胎侧偏特性的汽车自适应前照灯转角修正方法及跟随效果研究

由于汽车前照灯转角和汽车的运动状态有关,而汽车的运动状态又受轮胎侧偏特性的影响,因此本文利用前后轮侧偏角的绝对值之差来修正前照灯理论转角;然后,在Simulink中建立步进电机仿真模型,在ADAMS中建立前照灯减速机构虚拟样机模型,再通过两者组合成前照灯转角开环控制系统.把前照灯理论转角输给该开环控制系统,通过MATLAB/Simulink和ADAMS的之间的软件通信接口,实现了2个软件的联合仿真,得出了前照灯的实际输出转角对需求理论转角的跟随曲线.     

面向机动性与操纵稳定性的轮边集成底盘系统设计

配备独立转向系统的分布式驱动电动汽车在底盘动力学控制及机动性能方面具有突出的优势,然而悬架几何运动学特性与车轮大转向角之间的矛盾使得常规悬架系统结构已经无法满足分布式驱动电动汽车操纵稳定性与高机动性的双重需求。论文提出轮边集成底盘系统新型悬架结构方案,对悬架系统进行刚度、几何运动学以及零部件结构设计,并为其匹配转向系统和轮内驱动系统。通过运动干涉检查验证轮边集成底盘系统能够满足高机动性需求。对照常规双横臂悬架,考察了新型悬架的几何运动学特性与整车的侧向动力学特性,仿真验证了轮边集成底盘系统能够满足操纵稳定性需求。     

基于虚拟样机技术的麦弗逊前悬架机构优化分析

以多刚体系统动力学理论为基础,借助虚拟样机技术,应用三维CAD设计软件CATIA建立逼真的某小型轿车麦弗逊前悬架模型,应用机械系统动力学仿真分析软件ADAMS对该模型进行仿真分析,找出影响其性能最大的原因所在,并对其结构进行优化设计,得出最优结构参数.     

轮胎力学特性试验台的运动学分析

对国内外采用较多的A字架轮胎试验台进行运动学分析,发现该试验台在复合姿态角下,侧偏角、侧倾角、轮胎印迹中心存在偏移的现象,依据ISO轮胎坐标系的定义,采用空间解析几何方法推导出偏移量计算公式,计算结果表明：在大的复合姿态角下,各偏移量不可忽略。为有效解决该问题,提出一种新型结构6自由度轮胎试验台：采用多体动力学欧拉角旋转的方法,对新型轮胎试验台在不同姿态下的6个电缸长度进行仿真;分析6个电缸姿态角下的控制精度,并对6自由度平台的电缸进行空间上重新布置。结果表明：新型结构6自由度轮胎试验台在复合姿态角下各物理量无偏移,能任意控制轮胎的姿态,同时该新型结构中6个电缸布置的新方案提高轮胎姿态角的控制精度。     

基于模糊PID的客车ABS转弯制动半实物仿真测试

车辆在弯道制动的条件下很容易失去稳定性,防抱死系统(ABS)在很大程度上提高了车辆转弯的稳定性。在低成本硬件条件下搭建起基于MATLAB/xPC的半实物仿真平台,通过MATLAB/Smulink建立8自由度仿真模型,采用控制鲁棒性较强的模糊PID的ABS控制策略,对客车在高低附着系数路面制动转弯的情况下进行了硬件在环测试。测试结果表明:该控制算法能有效提高汽车稳定性,使滑移率较好地控制在最佳值0.2附近,具有更好的鲁棒性和自适应能力。     

汽车共享底盘悬架仿真模块的开发与应用

为分析共享底盘对不同车型操纵稳定性的适应性,在Windows环境下,以VC++6.0和ADAMS/Car为平台,开发了共享底盘悬架专用分析模块,通过该模块能够快速建立前、后悬架以及整车的参数化模型并完成运动学和操稳性的分析,在较大程度上提升分析的效率。应用该模块,首先对两款采用共享底盘车型H1、C2的前、后悬架进行运动学仿真分析;然后建立该两款车型的整车仿真模型,并根据国家标准进行稳态回转仿真分析和计分评价。仿真结果表明,该两款车型都拥有良好的稳态回转特性。