【正文】 主編 .汽車?yán)碚摚ǖ谌妫本?： 機(jī)械工業(yè)出版社 ， 2021. [2] 王望予主編 .汽車設(shè)計(jì) [M].機(jī)械工業(yè)出版社 ,2021,8. [3]《汽車工程手冊》編輯委員會(huì) ． 北京：人民交通出版社， 2021. [4] 范成建，熊光明，周明飛編著 .虛擬樣 機(jī)軟件 應(yīng)用與提高 . 北京 ：機(jī)械工業(yè)出版社 ， 2021. [5] 陳立平，張?jiān)魄?，任衛(wèi)群，等 .機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析及 ADAMS 應(yīng)用教程 .北京 ： 清華大學(xué)出版社， 2021. [6] 李軍，刑俊文，覃文潔 .ADAMS 實(shí)例教程 .北京 :北京理工大學(xué)出版社， 2021. [7] 石博強(qiáng)，申焱華，寧曉斌，等 . ADAMS 基礎(chǔ)與工程范例教程 .北京 ：中國鐵道 出版社 ， 2021. [8] 黃承修 . 基于虛擬樣機(jī)技術(shù)的汽車行駛平順性仿真研究： [碩士學(xué)位論文 ]. 浙江 :浙江大學(xué)， 2021. [9] 李莉 . 基于 ADAMS/Car 的某轎車平順性仿真分析與改進(jìn)： [碩士學(xué)位論文 ]. 吉林 :吉林大學(xué) ， 2021. [10] 沈曉安 . 汽車行駛平順性建模及其仿真研究： [碩士學(xué)位論文 ].浙江 :浙江工業(yè)大學(xué)， 2021. 3．進(jìn)度安排 設(shè)計(jì)（論文）各階段名稱 起 止 日 期 1 收集、學(xué)習(xí)本課題有關(guān)資料 2 月 28 日 — 3月 14 日 2 建立虛擬樣機(jī)整車模型 3 月 15 日 — 4月 4日 3 進(jìn)行平順性仿真及道路試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理 4 月 5 日 — 5月 9日 4 完成畢業(yè)論文編寫 ，提交畢業(yè)設(shè)計(jì)相關(guān)資料 5 月 10 日 — 5月 23 日 5 畢業(yè)設(shè)計(jì)資料審核、整 改及答辯 5 月 24 日 — 5月 30 日 摘 要 隨著人們生活的水平不斷提高，對轎車乘坐環(huán)境舒適性的需求也越來越高。運(yùn)用 MATLAB 軟件編制平順性數(shù)據(jù)處理程序， 并按照 GB49/701996《汽車平順性隨機(jī)輸入行駛試驗(yàn)方法》計(jì)算出轎車駕駛員座椅方向上的加權(quán)加速度均方根值與加權(quán)振級(jí)。 model。 本課題的研究現(xiàn)狀 汽車的平順性主要是保持汽車在行駛的過程中產(chǎn)生的振動(dòng) 和沖擊環(huán)境對乘員舒適性的影響在一定界限之內(nèi)，因而汽車平順性主要是根據(jù)乘員主觀感覺的舒適性來評價(jià)，對于載貨汽車還包括保持貨物完好的性能，它是現(xiàn)代高速汽車的主要性能之一。通過試驗(yàn)表明，保持汽車具有良好的行駛平順性，就需要車身振動(dòng)的固有頻率為人體所習(xí)慣的步行時(shí)，身體上、下運(yùn)動(dòng)的頻率 。所以，加速度的極限值應(yīng)該低于 ～ 。 本課題的研究意 汽車平順性是衡量汽車性能優(yōu)良的重要指標(biāo)之一， 良好的平順性可以保證駕駛員在復(fù)雜的行駛環(huán)境和操縱條件下具有良好的心理狀態(tài)和準(zhǔn)確靈敏的反映，而且還會(huì)影響汽車的操縱穩(wěn)定性，完全性，對于乘員則需要保證乘坐的舒適性和身體健康。建立路面譜，模擬實(shí)車道路行駛工況。本課題以虛擬樣機(jī)技術(shù)為手段，開展汽車平順性仿真技術(shù)研究，研究成果可促進(jìn)整車產(chǎn)品使用性能的提升，具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。 1. 利用 ADAMS/Car 建立起某輕型乘用車前后懸架等各子系統(tǒng)。 5. 進(jìn)行 試驗(yàn)結(jié)果與仿真結(jié)果對比， 以 驗(yàn)證所建立 模型的準(zhǔn)確性 。目前總加權(quán)值評價(jià)方法及其評價(jià)指標(biāo)被普遍采用 [2]。根據(jù)振動(dòng)的反應(yīng)結(jié)果可分為以下幾類：健康狀況、舒適程度、工作效能、主觀感覺、暈車反應(yīng)等。我國對相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了修訂，公布了 GB/T49701996《汽車平順性隨機(jī)輸入行駛試驗(yàn)方法》。 其中 ISO2631 用加速度均方根值給出了人體在 1～ 80Hz振動(dòng)頻率范圍內(nèi)對四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 振動(dòng)反應(yīng)的三個(gè)不同感覺界限：舒適－降低界限、疲勞－工效降低界 限和暴露極限 [4]。 圖 22 IS02631給出的暴露界限、疲勞．工效降低界限及舒適性降低界限 由圖 22 可知，三個(gè)界限只是振動(dòng)加速度容許值不同。 第三章 基于 ADAMS 整車虛擬樣機(jī)模型建立 6 圖 23 人體坐姿受振模型 規(guī)定了人體對不同頻率振動(dòng)的敏感程度不同，在圖 24 上給出了各軸向 的頻率加權(quán)函數(shù) (漸進(jìn)線 )，又考慮不同輸入點(diǎn)、不同軸向的振動(dòng)對人體影響的差異，還給出了各軸向振動(dòng)的軸加權(quán)系數(shù) k。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定座椅靠背水平軸向 bx 、 by 可以由椅面 sx 、 sy ，水平軸向代替，此時(shí)軸加權(quán)系數(shù)取 k =。因此，我國在修訂的相應(yīng) GB/T49701996《汽車平順 性隨機(jī)輸入行駛試驗(yàn)方法》時(shí)，評價(jià)汽車平順性就考慮椅面 sx 、 sy 、 sz 這三個(gè)軸向 [2][3][4]。 表 22 和 wa awL 與人的主觀感覺之間的關(guān)系 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 本章小結(jié) 本章 根據(jù)人體對振動(dòng)的反應(yīng)和人體內(nèi)部器官在汽車振動(dòng)環(huán)境內(nèi)可能發(fā)生共振的現(xiàn)象， 結(jié)合國內(nèi)外汽車平順性評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，介紹了汽車平順性的評價(jià)指標(biāo)及其評價(jià)方法，重點(diǎn)介紹了總加權(quán)值評價(jià)方法，首先計(jì)算出各軸向加權(quán)加速度均方根值，再 計(jì)算出總加權(quán)加速度均方根值，然后根據(jù)加權(quán)加速度均方根值和加權(quán)振級(jí)來評價(jià)汽車的平順性。 2021 年 以 億美金收購了 MDI 著名虛擬樣機(jī)仿真軟件公司。中國一汽、二汽、上海通用、長安、奇瑞等汽車公司都采用 ADAMS 技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)研究，國內(nèi)許多著名高校也將 ADAMS 虛擬樣機(jī)仿真軟件作為機(jī)械類專業(yè)學(xué)生必須掌握的工具軟件，并開設(shè)了相關(guān)課程 [6]。ADAMS 中提供了進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究、設(shè)計(jì)試驗(yàn)和優(yōu)化分析的工具，同時(shí)，ADAMS 根據(jù)其開發(fā)性的程序結(jié)構(gòu)和 多種接口，可以成為特殊行業(yè)用戶進(jìn)行 特殊四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 類型 虛擬樣機(jī)分析的二次開發(fā)平臺(tái)。它將簡單的圖標(biāo)、菜單、鼠標(biāo)點(diǎn)取操作與交互式圖形建模、仿真計(jì)算、動(dòng)畫演示、 XY曲線圖處理、結(jié)果分析和數(shù)據(jù)打印等功能完美地集成在一起。 另外， ADAMS/View 還提供多種位移函數(shù)、速度函數(shù)、加速度函數(shù)、接觸函數(shù)、樣條函數(shù)、力和 力矩函數(shù)、用戶子程序函數(shù)等多種函數(shù)。 ADAMS/Solver可以對剛體和彈性體進(jìn)行仿真研究，除了輸出力、位移、速度、加速度外，用戶還可以輸出自定義的數(shù)據(jù)以便進(jìn)行有限元分析。它的主要特點(diǎn) 有如下幾點(diǎn)： 1） 快速的顯示高質(zhì)量的動(dòng)畫，有利于從每個(gè)角度深入理解分析設(shè)計(jì)方案的第三章 基于 ADAMS 整車虛擬樣機(jī)模型建立 12 有效性； 2） 能夠清晰分層次的顯示樹狀數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，快速檢索到對象； 3） 具有數(shù)據(jù)作圖、數(shù)據(jù)處理及文件輸出功能； 4） 窗口 靈活多變，能夠分割窗口畫面及多頁面儲(chǔ)存； 5） 能夠同步顯示多視窗動(dòng)畫與曲線結(jié)果，且可將其錄制成電影文件； 6） 具有完備的曲線數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)功能：求平均值、極值、和、乘積及斜率等； 7） 含有豐富的數(shù)據(jù)處理功能：曲線的代數(shù)計(jì)算、縮放、偏置、編輯、 FFT變換、濾波等。 ADAMS/Insight 是選裝模塊既可以在ADAMS/View, 也能在 ADAMS 軟件中獨(dú)立運(yùn)行。 在 ADAMS 軟件中，還含有概念化懸架模塊、駕駛員模塊、動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)模塊、發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)模塊、經(jīng)驗(yàn)動(dòng)力學(xué)模塊及振動(dòng)分析模塊等。 2) 在建模過程中最重要的部分就是建立模板，在 template builder 下建立各子系統(tǒng)的 template 文件，定義各子系統(tǒng)之間的 municator，此時(shí)則需要知道各子系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，而不用知道各子系統(tǒng)的詳細(xì)參數(shù)。 6) 針對整車研究的不同方面，進(jìn)行不同工況的仿真文件進(jìn)行整車平順性仿真。 ADAMS 建?；A(chǔ) ADAMS軟件根據(jù)笛卡爾坐標(biāo)和歐拉角參數(shù)來描述物體的空間位置，然后采用吉爾（ Gear）的剛性積分來解決稀疏矩陣的求解問題， ADAMS/Solver中提供許多種功能成熟的求解器，可以對所建模型進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)、靜力學(xué)、動(dòng)力學(xué)分析。 ADAMS 中自由度（ DOF）的計(jì)算公式為： ???? i innDOF )1(6 （ 31） 式中 n—— 系統(tǒng)的部件數(shù)目（包括地面）； in —— 系統(tǒng)中各約束所限制的自由度數(shù)目。 當(dāng) DOF＝ 0時(shí)，對機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，即僅考慮系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，而不用考慮產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的外力。 表 31 一般約束所限制的自由度 平動(dòng) 轉(zhuǎn) 動(dòng) 0 1 2 3 0 固定副 旋轉(zhuǎn)副 萬向副 球鉸副 1 滑移 副 圓柱副 2 平面副 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 （ 2） ADAMS多剛體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程的建立 建立動(dòng)力學(xué)方程，其求解的速度很大程度上取決于廣義坐標(biāo)的選擇。一種方法是用方向余弦矩陣本身的元素作為轉(zhuǎn)動(dòng)廣義坐標(biāo)，但是它的變量太多，同時(shí)還要附加六個(gè)約束方程；另一種方法是使用歐拉角或卡爾登角作為轉(zhuǎn)動(dòng)坐 標(biāo)，它的算法規(guī)范，缺點(diǎn)是在逆問題中存在奇點(diǎn)，在奇點(diǎn)位置豎直計(jì)算容易出現(xiàn)困難；最后一種方法是用歐拉參數(shù)作為轉(zhuǎn)動(dòng)廣義坐標(biāo)，由于它的變量不太多，方向余弦計(jì)算歐拉角時(shí)不存在奇點(diǎn)，所以通常情況下采用第三種方法來確定轉(zhuǎn)動(dòng)廣義坐標(biāo) [6][7]。 定義系統(tǒng)的狀態(tài)矢量： , TT T Ty q u ???? ?? （ 310） 則式 (34)可寫成單一矩陣方程： ? ?, , 0g y y t ? （ 311） 在動(dòng)力學(xué)分析時(shí)， ADAMS通常采用兩種算法 [6][7]: 1）使用積分求解程序，采用坐標(biāo)分離算法來計(jì)算獨(dú)立坐標(biāo)的微分方程，使用這種方法主要用于模擬特征值經(jīng)歷突變的系統(tǒng)或高頻系統(tǒng)。 1 0 1 11kn n i n iiy h y y??? ? ? ??? ? ? ? (313) 式中： 1ny? —— ??yt在 1ntt?? 時(shí)的系數(shù)值； 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 0, i??—— Gear積分程序的系數(shù)值。 如果預(yù)估值與校正值的差值小于規(guī)定的積分誤差限，接受該解， htt ?? 則進(jìn)行下一時(shí)刻的求解；否則將拒絕該解，并減少積分步長，重新進(jìn)行預(yù)估一校正過程。如果 0iq 是準(zhǔn)確坐標(biāo)值， iW 則取大值；如果 0iq 是近似坐標(biāo)值， iW 則取小值；如果是程序指定的 0iq 坐標(biāo)值，則 iW 取零值。 分析初始速度，確定速度目標(biāo)函數(shù) 1L ： ? ? 2101112nm ji i i jij dL W q q dt??? ?? ? ???′ ＇ (325) 式中： 1L —— 用戶設(shè)置的準(zhǔn)確的或近似的初始速度值或程序設(shè)定的缺省速度值； iW′ —— 對應(yīng) 0iq 的加權(quán)系 數(shù)； 1 0nj j jkk kd qd t q t?? ?? ??? ? ????—— 速度約束方程； j?＇ —— 對應(yīng)速度約束方程的拉格朗日乘子。 分析初始加速度、初始拉格朗日乘子，可以 直接由系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程和系統(tǒng)約束方程的兩階導(dǎo)數(shù)來確定。 第三章 基于 ADAMS 整車虛擬樣機(jī)模型建立 22 基于 ADAMS/Car建立 整車虛擬樣機(jī)模型 建立汽車各子系統(tǒng)模型 （ 1） 建立前懸架動(dòng)力學(xué)模型 基于 ADAMS/Car 模塊對懸架系統(tǒng)進(jìn)行建模，通常要求模型要與實(shí)際情況一致。 將結(jié)構(gòu)簡化分析，然后建立前懸架動(dòng)力學(xué)模型子系統(tǒng)如圖 31所示。 圖 32 前減振器特性曲線 第三章 基于 ADAMS 整車虛擬樣機(jī)模型建立 24 2) 建立前彈簧模型 建立方法與建立減振器模型方法類似，這里將不再進(jìn)行介紹。力傳動(dòng)比 pi 指從輪胎接觸地面中心作用在兩個(gè)轉(zhuǎn)向輪上的合力 2 wF 與作用在轉(zhuǎn)向盤上的手力 hF 之比；角傳動(dòng)比 0wi 指轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角和駕駛員同側(cè) 的轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角之比。p? ；與同側(cè) 轉(zhuǎn)向節(jié)轉(zhuǎn)角增量 kB? 之比。 1) 建立后減振器模型 后減振器同前減振器一樣，是懸架的主要阻尼元件。 第三章 基于 ADAMS 整車虛擬樣機(jī)模型建立 26 表 32 后懸架模型的鉸鏈類型與數(shù)目 鉸鏈名稱 鉸鏈約束的自由度 約束鉸鏈數(shù)量 平動(dòng) 轉(zhuǎn)動(dòng) 拖曳式 固定鉸鏈 3 3 8 轉(zhuǎn)動(dòng)鉸鏈 3 2 4 平動(dòng)鉸鏈 2 3 2 萬向節(jié)鉸鏈 3 1 4 圓柱鉸鏈 2 2 3 球鉸鏈 3 0 0 等速萬向節(jié)鉸鏈 3 1 4 平面副 1 2 1 拖曳式后懸架 (不含轉(zhuǎn)向系 )的約束方程 3M ，為 : 1 2 6134468445254