基于虛擬試驗場的轎車操縱穩(wěn)定性分析、優(yōu)化及穩(wěn)健設計.pdf

1、論文利用虛擬樣機技術及實車試驗建立了針對某型轎車的虛擬動力學試驗場，并以其為基礎對樣車操縱穩(wěn)定性能進行全面深入研究，將穩(wěn)健優(yōu)化設計引入操縱穩(wěn)定性研究中。全文包含以下內容：
　　 (1)在詳細分析樣車各相關總成結構的基礎上，綜合運用多體動力學理論和有限元方法，并通過組織試驗獲得必要的整車參數(shù)，在ADAMS/CAR軟件里建立了包含前后懸架系統(tǒng)、轉向、車身、動力傳動、輪胎等子模塊在內的整車非線性剛柔耦合數(shù)字化虛擬樣機；以所建整車虛擬樣

2、機模型為基礎，結合車輛動力學試驗標準，建立了相應的樣車動力學虛擬試驗場；
　　 (2)對實車組織實施了穩(wěn)態(tài)回轉、蛇行線及雙移線三項操縱穩(wěn)定性試驗；以樣車操縱穩(wěn)定性虛擬試驗場為基礎進行了相應的操縱穩(wěn)定性虛擬試驗；通過仿真與試驗數(shù)據(jù)對比，對模型進行調整，得到了可以替代實車進行操縱穩(wěn)定性仿真研究的操縱穩(wěn)定性虛擬試驗場；
　　 (3)進行了滿載下的虛擬操縱穩(wěn)定性試驗，實現(xiàn)了對該車型的操縱穩(wěn)定性評價。評價值顯示該車型操縱穩(wěn)定性能較

3、好，且穩(wěn)態(tài)操縱性能較瞬態(tài)操縱性能更好；
　　 (4)對實車進行了前后偏頻試驗，將其試驗結果與虛擬偏頻試驗結果對比，一方面驗證了所建虛擬偏頻試驗場及虛擬樣車前后懸架垂向振動特性的正確性，另一方面也發(fā)現(xiàn)前懸架偏頻值與按現(xiàn)有車輛理論偏頻公式所得值不同；通過仿真及理論研究發(fā)現(xiàn)試驗偏頻值與理論偏頻值的不同是由于該車前懇架的大阻尼特性所造成的，結合理論偏頻公式的假沒前提，分析出該理論偏頻公式不適用大阻尼懸架，并總結了樣車大阻尼懸架的一些特性

4、；
　　 (5)對實車進行了不同車速下的隨機路面輸入試驗；以樣車隨機路面輸入虛擬試驗場為基礎進行了相應的虛擬試驗；對仿真和試驗結果進行對比，表明該虛擬試驗場可以進行樣車平順性研究工作，所得平順性評價值說明該樣車在水泥路面上平順性能良好；
　　 (6)通過前懸架虛擬K&C試驗，發(fā)現(xiàn)前懸架縱向穩(wěn)定性差以及輪距變化大的缺陷。針對該問題，在進行前懸架運動學分析基礎上，通過前懸架設計點坐標的靈敏度分析，對前懸架設計點坐標位置進行相

5、應的優(yōu)化調整，在減少輪距變化及改善縱向穩(wěn)定性同時，保證了懸架其他評價值基本不變，并通過整車穩(wěn)態(tài)回轉及制動仿真試驗驗證了優(yōu)化的有效性；
　　 (7)通過后懸架運動學簡圖分析，找到影響樣車扭轉梁式半獨立后懸架特性的懸架結構參數(shù)。然后通過懸架K&C虛擬仿真試驗，分別分析了這些結構參數(shù)對樣車的影響，得到了該類懸架結構設計的一些原則，積累了相關設計經(jīng)驗，以便指導以后的設計工作；
　　 (8)以整車剛柔耦合模型為基礎，通過靈敏度分析

6、選取對車輛操縱穩(wěn)定性影響較大的懸架性能參數(shù)為優(yōu)化參數(shù)，以樣車的操縱穩(wěn)定性客觀評價指標為目標函數(shù)值進行正交優(yōu)化設計，在充分考慮車輛其他相關性能的基礎上對結果進行分析后得到了較好的參數(shù)水平組合。所得參數(shù)水平組合在改善車輛操縱穩(wěn)定性性能的基礎上，對車輛平順性的影響可以忽略不計。但通過對不同工況下正交優(yōu)化結果的方差分析及優(yōu)化后參數(shù)水平對比，發(fā)現(xiàn)正交優(yōu)化設計方法無法得到同時滿足不同工況要求的最佳參數(shù)水平組合，為此提出穩(wěn)健設計方法；
　　

7、(9)針對車輛操縱穩(wěn)定性正交優(yōu)化在不同工況下優(yōu)化結果不同的情況，結合懸架零部件性能參數(shù)變動下車輛操縱穩(wěn)定性能的波動，引入穩(wěn)健設計的概念進行操縱穩(wěn)定性研究。采用Taguchi穩(wěn)健設計方法對車輛操縱穩(wěn)定性能進行穩(wěn)健設計，將得到的穩(wěn)健優(yōu)化參數(shù)水平組合與車輛原始參數(shù)水平組合及正交優(yōu)化所得參數(shù)水平組合進行了對比。結果表明穩(wěn)健設計所得參數(shù)水平組合即改善了樣車操縱穩(wěn)定性能，又保證了在噪聲因素影響下樣車操縱穩(wěn)定性能的穩(wěn)定，并且沒有降低平順性能，彌補了正