基于虚拟样机技术的汽车动力学仿真研究

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近年来,汽车安全事故频发,严重威胁到了人们的生命安全。其中造成人员伤亡的交通事故当中,侧翻事故占了很大比重。美国公路安全局(NHTSA)公布的统计数据显示,越野车发生侧翻事故的概率是最大的,造成的损失也是最严重的。因此研究抗侧翻液压互联悬架对汽车动力学特性的影响意义重大。本论文研究来源于国家自然科学基金项目“按需主动互联悬架的车辆防侧翻控制研究(项目编号:51175157)”,以研究抗侧翻液压互联悬架对汽车操控稳定性和平顺性的影响为出发点,首先介绍了液压互联悬架提出的背景、发展历史和研究现状,并详细说明了抗侧翻液压互联悬架的构造和工作原理。其次,基于跌落实验测得的车身转动惯量和其他已知的参数,在ADAMS/CAR中建立了某越野车的各个子系统。把各个子系统组装成整车模型并做整车频域响应分析,测得车身垂向跳动、俯仰、侧倾三个模态的固有频率,验证所建立整车模型的准确性。然后,分别对标准越野车模型和装有抗侧翻液压互联悬架的越野车模型进行转向盘角阶跃输入、转向盘角脉冲输入、随机不平路面激励、单边凸块激励等工况下的仿真分析,对比这些工况下两个模型的侧倾角、横摆角速度、侧向加速度、垂向加速度等响应的差别。试验仿真结果表明装有抗侧翻液压互联悬架越野车的抗侧翻性能得到了显著提高,同时其平顺性并未受到大的影响。最后,进一步分析了抗侧翻液压互联悬架的结构参数对其等效刚度和阻尼的影响。建立了装有抗侧倾液压互联悬架的越野车在侧倾平面内的频域振动半车模型,推导了系统的等效刚度和阻尼的表达式,得到了由系统参数求解悬架等效刚度和阻尼的仿真分析方法,并分析了液压缸上下腔的面积、液压缸的直径、储能器的预充压力等参数对系统的等效刚度和阻尼的影响,从而为液压互联悬架的优化设计提供了可靠的理论依据。
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