文档介绍：年第期农业装备与车辆工程
总第期农业装备与车辆工程年第期
【设计与研究】
车辆多体动力学模型的动态仿真
余慧杰韩平畴
复旦大学力学与工程科学系上海
摘要利用多体动力学分析软件对某国产轿车的动力学特性进行仿真。首先建立了包含前后悬架系统、转向系统以
及轮胎的整车模型并对与整车性能影响最大的悬架系统进行模拟测试和优化修改从而提高车辆的操作稳定性
和平顺性。最后用频率正弦扫描的方法测试了整车模型的动力学特性。仿真结果显示该车辆模型具有转向不足的
特性同时平顺性能也比较理想。用频率扫描仿真方法可以简单快速地获得车辆的整体模态特性避免了随机振动
分析方法要考虑随机振动信号的不确定性为分析车辆动态特性提供了一种快速便捷的方法。
关键词多体动力学仿真运动学和动力学特性频率扫描平顺性
中图分类号文献标识码文章编号

随着汽车工业的发展人们对汽车安全性、行驶低开发成本、提高产品设计和制造质量的重要途径。
平顺性、操纵稳定性、乘坐舒适性的要求越来越高。对汽车而言车辆动力学性能尤为重要为了降低产
然而汽车本身是一个复杂的多体系统集合外界载品开发风险在制造出样车之前利用数字化样机对
荷的作用更加复杂、多变人、车、环境三位一体的相车辆的动力学性能进行计算机仿真并优化其参数
互作用致使汽车动力学模型的建立、分析、求解始就显得十分必要了。目前国外许多汽车企业都已经
终是一个难题。传统的设计方法需经过多轮样车大规模应用多体动力学分析程序来进行车辆动力学
试制反复的道路模拟试验和整车性能试验不仅花仿真并且利用系统仿真的概念从设计—试验—改
费大量的人力、物力延长设计周期而且有些试验进设计—再试验—再设计的设计理念转为设计—仿
因其危险性而难以进行。真—试验使设计中的主要问题利用数字化样机技
数字化虚拟样机技术是缩短车辆研发周期、降术在设计初期得以解决。
本文利用多体动力学分析软件对某国产轿车的
动力学特性进行仿真。首先建立了包括悬架系统、转
收稿日期向系统以及轮胎的整车模型并重点优化了前悬架
作者简介余慧杰男博士生。主要从事多体动力学建模分系统的动态特性最后用频率正弦扫描的方法测试
析数码人建模及运动控制方面的研究。
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年月余慧杰等车辆多体动力学模型的动态仿真
了整车模型的动力学特性。间为固定铰转向轴与转向传动轴间为万向节铰链
转向轴与车身之间、转向传动轴与车身间都为转动
整车多体仿真模型
铰链转向轴与车身间转动铰与转向传动轴与车身
悬架模型间转动铰链为复合铰链齿条与转向横拉杆之间为
该车的前悬架为典型的麦克弗逊式撑杆式悬万向节铰链转向横拉杆与羊角之间为球铰齿条与
架其结构由下摆臂、羊角、减振器上端构成简图如车身之间为移动铰链。
图前悬架三维造型所示各部件质轮胎和路面模型
量、惯量信息由给出下摆臂与车身间轮胎模型在车辆动力学分析中具有举足轻重的
由两个弹性衬套相连下摆臂与羊角由球铰相连减意义。因为组成轮胎的材料具有非线性、非压缩性、
振器上端与羊角由圆柱铰相连减振器上端与车身各向异性和粘弹性这使轮胎在使用中具有许多特
间用万向节铰链相连减