汽車懸架系統(tǒng)仿真分析開發(fā)平臺(tái)的構(gòu)建.pdf

1、懸架系統(tǒng)是汽車重要的總成之一，其性能直接影響到汽車平順性、操縱性和安全性。路面不平度是汽車行駛時(shí)最主要的激勵(lì)之一，對(duì)汽車的行駛性能有著直接的影響。在用車輛模型模擬實(shí)際駕駛條件下車輛性能的仿真分析中，如何獲取車輛行駛的路面信息，準(zhǔn)確地反映實(shí)際路面，建立合理的路面輸入模型，在軟件中真實(shí)地再現(xiàn)三維虛擬道路模型就成為仿真分析的關(guān)鍵。
　　懸架系統(tǒng)集成開發(fā)涉及到試驗(yàn)、數(shù)據(jù)庫、CAD/CAE、多體系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)、優(yōu)化算法以及軟件開發(fā)等多個(gè)

2、學(xué)科和技術(shù)領(lǐng)域，是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。為提高懸架系統(tǒng)的設(shè)計(jì)質(zhì)量、縮短開發(fā)周期、降低開發(fā)成本，本文針對(duì)懸架系統(tǒng)開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究。以建立懸架仿真分析與開發(fā)平臺(tái)為目標(biāo)，主要開展了以下幾個(gè)方面的研究工作:
　　平臺(tái)的懸架運(yùn)動(dòng)學(xué)分析系統(tǒng)集成了麥弗遜和雙橫臂兩種常用懸架，系統(tǒng)的快速參數(shù)化設(shè)計(jì)模塊可實(shí)現(xiàn)懸架前輪外傾角與前束角的匹配設(shè)計(jì)，懸架運(yùn)動(dòng)仿真模型的結(jié)構(gòu)參數(shù)、幾何參數(shù)和車輪定位參數(shù)的修改;系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真分析模塊通過調(diào)用RecurD

3、yn求解器來獲取仿真分析結(jié)果，通過集成開源ZedGraph控件實(shí)現(xiàn)仿真結(jié)果的輸出查看，對(duì)比ADAMS的仿真結(jié)果表明系統(tǒng)是正確的;以前輪定位參數(shù)的變化量最小、車輪側(cè)向滑移量最小為目標(biāo)，采用遺傳算法構(gòu)建了系統(tǒng)的懸架結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化模塊，通過對(duì)比初始設(shè)計(jì)與優(yōu)化設(shè)計(jì)的仿真結(jié)果，驗(yàn)證了優(yōu)化方法的有效性。分析結(jié)果顯示，麥弗遜前懸架擺臂前后點(diǎn)坐標(biāo)的變化，對(duì)前輪定位參數(shù)及車輪接地點(diǎn)滑移量隨車輪跳動(dòng)量的變化曲線都有影響。
　　基于二自由主副彈簧懸架動(dòng)力

4、學(xué)模型，構(gòu)建了二自由度主副彈簧懸架動(dòng)力學(xué)分析系統(tǒng);系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)模型主要設(shè)計(jì)參數(shù)的修改及基于諧波疊加法各種標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)時(shí)域路面不平度的模擬生成;系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化模塊以整個(gè)載荷范圍內(nèi)懸掛質(zhì)量加速度均方根值最小為目標(biāo)函數(shù)，可對(duì)懸架的阻尼系數(shù)、主副彈簧剛度比和臨界載荷比進(jìn)行優(yōu)化。實(shí)例驗(yàn)證結(jié)果顯示，該方法相對(duì)比例中項(xiàng)法和平均載荷法效果更好。
　　通過研究AR數(shù)學(xué)模型，對(duì)比分析了L-D和Burg兩種模型參數(shù)估計(jì)算法，研究結(jié)果顯示在對(duì)時(shí)間序列的AR

5、模型進(jìn)行參數(shù)估計(jì)時(shí)，兩種算法效果基本相同，但Burg算法整體精度好于L-D算法;通過研究二維AR模型的參數(shù)估計(jì)算法，使用將雙自變量路面不平度AR模型轉(zhuǎn)換為兩個(gè)單自變量AR模型的方法，以及在μ和v兩個(gè)方向上先后進(jìn)行兩次一維低通濾波分離出二維低頻信號(hào)，簡(jiǎn)化了路面二維AR模型的重構(gòu);基于AR模型所構(gòu)建的路面不平度重構(gòu)系統(tǒng)采用小波分析的方法對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪、濾波處理，可輸出RecurDyn和ADAMS兩種應(yīng)用軟件的路面文件。
　　基于少

6、片鋼板彈簧動(dòng)力學(xué)模型等效模擬多片模型的思想，采用離散梁法在RecurDyn中建立了鋼板彈簧多體動(dòng)力學(xué)模型;在彈簧片間定義的三向力采用用戶定義子程序的方法，可有效模擬彈簧片間的接觸力，使得模型能夠有效兼顧板簧的剛度特性和遲滯特性;DOE分析表明，梁?jiǎn)卧穸认禂?shù)T、彈性模量E、剪切模量G和阻尼比ξ對(duì)板簧模型特性的影響效果較為顯著;基于遺傳優(yōu)化算法，開發(fā)了板簧模型參數(shù)辨識(shí)系統(tǒng)，可對(duì)模型的參數(shù)進(jìn)行有效辨識(shí)，使得模型能夠較真實(shí)的反映鋼板彈簧的實(shí)際

7、特性;對(duì)比研究了元模型和遺傳算法兩種優(yōu)化方法，結(jié)果表明元模型方法的優(yōu)化效率較高，但在獲得更好的優(yōu)化結(jié)果方面遺傳算法比元模型方法要好。
　　進(jìn)行了某廂式貨車整車平順性試驗(yàn)，并在RecurDyn中，建立了包含前懸架、后懸架、駕駛室等子系統(tǒng)的該廂式貨車的整車動(dòng)力學(xué)模型，仿真結(jié)果與實(shí)車試驗(yàn)結(jié)果表明模型與實(shí)車性能相符;采用DOE方法分析了懸架參數(shù)及駕駛室懸置參數(shù)對(duì)平順性的影響，為平順性優(yōu)化時(shí)變量范圍的選取提供了依據(jù);選擇前、后懸架剛度、前減

8、震器阻尼、駕駛室懸置剛度和阻尼為設(shè)計(jì)變量，以駕駛員腳部地板處總加權(quán)加速度均方根值為目標(biāo)函數(shù)，對(duì)整車平順性進(jìn)行了優(yōu)化;為方便整車仿真結(jié)果的查看和平順性參數(shù)優(yōu)化，開發(fā)了由仿真分析與參數(shù)優(yōu)化兩個(gè)功能模塊組成的廂式貨車平順性分析系統(tǒng)。
　　從體系結(jié)構(gòu)的定義出發(fā)，提出了懸架系統(tǒng)仿真分析開發(fā)平臺(tái)的系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，劃分了平臺(tái)的功能模塊;提出了基于數(shù)據(jù)庫的懸架系統(tǒng)集成產(chǎn)品模型方法來保證平臺(tái)數(shù)據(jù)的一致性，建立了相應(yīng)組織模型和產(chǎn)品模型;詳細(xì)論述了平臺(tái)中