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虚拟样机技术变的日益重要,它能够使用计算机代码和方程准确的模拟真实的机械系统,避免了传统的产品开发过程中零部件和样机的反复制造实验过程,加速了开发设计过程。本文正是在这种背景下,由于新开发车型课题的要求,为加速开发速度,运用多体动力学理论,借助软件ADAMS/Car,建立了整车模型,并对此进行操纵稳定性与平顺性仿真,针对车辆的不足,运用实验设计(DOE)优化技术,改进了车辆性能。同时,仿真试验结果的数据可为评估、改进、优化同类型车辆提供重要的理论参考。
本文的研究内容主要有以下几个方面:
首先,阐述了多体动力学的理论和ADAMS/Car的建模方法,介绍了模型参数获得的途径、方法,并在ADAMS/Car环境下建立课题开发车型的前麦弗逊悬架、后钢板弹簧悬架、横向稳定杆、轮胎和动力模块等。
其次,通过前悬架运动学仿真,详细考察运动学特性、车轮定位参数、垂直刚度变化规律,并针对前悬架前束角过大的设计不足,运用实验设计优化技术,对前悬架进行结构优化,取得比较好的效果;通过后钢板弹簧静载仿真,以验证钢板弹簧的刚度,对模型进行反复修正,使其刚度接近设计值,保证模型精度。
再次,进行操纵稳定性试验,包括转向盘转角阶跃输入转向瞬态响应试验、稳态回转仿真试验和蛇行仿真试验,验证整车操纵稳定性;进行平顺性随机输入行驶仿真试验,测试车辆的行驶平顺性。车辆在稳态回转试验和蛇行试验中,性能良好,满足国家标准。但就操纵稳定性和平顺性的综合性能上,都有比较大的提升空间。
最后,针对操纵稳定性和行驶平顺性上的不足,选择实验设计(DOE)优化技术,实现对操纵稳定性和平顺性的优化。在ADAMS/Insight中建立设计变量和评价指标,并确定转向盘转角阶跃输入转向瞬态响应试验和平顺性随机输入行驶仿真试验为设计试验,对比优化结果,优化效果比较理想。
整个研究过程以虚拟样机技术为核心,实现了在计算机上对整车的操纵稳定性和平顺性的仿真研究,并探讨了针对整车的实验优化设计方法。该研究结论和方法对在车辆产品开发设计、改进汽车的性能有一定的指导和参考意义。