【導讀】本文的重點是利用虛擬樣機技術建立實際車輛的整車動力學模型，在此基礎上。根據(jù)汽車操縱穩(wěn)定性標準試驗進行了操縱穩(wěn)定性仿真研究。汽車操縱穩(wěn)定性的研究和評價方法進行詳細分類。介紹了論文將要使用的ADAMS軟件。的主要模塊和軟件的理論基礎。其次，根據(jù)汽車操縱穩(wěn)定性試驗分析的要求和特點，參照某款國產(chǎn)車的結構參數(shù)，懸架系統(tǒng)、轉向系統(tǒng)、輪胎及車身等結構，完成虛擬樣機建模。盤轉角階躍輸入、轉向盤轉角脈沖輸入和轉向輕便性實驗。性影響的相關規(guī)律。該研究對在車輛產(chǎn)品開發(fā)設計過程中改進汽車的性能、提高汽車的主動安。全性、降低開發(fā)和制造成本及縮短產(chǎn)品開發(fā)周期有著一定的現(xiàn)實意義。

　　

【正文】 ）、側向加速度（見圖 417）的圖形。按國標規(guī)定計算各測量值得到表 45。 圖 411 轉向盤角脈沖輸入仿真質心運動軌跡 圖 412 轉向盤角脈沖輸入仿真轉角輸入曲線 天津職業(yè)技術師范大學 2020 屆本科生畢業(yè)論文 25 圖 413 轉向盤角脈沖輸入仿真試驗汽車行駛車速曲線 圖 414 轉向盤角脈沖輸入仿真橫擺角速度響應曲線 圖 415 轉向盤角脈沖輸入仿真幅頻特性圖 天津職業(yè)技術師范大學 2020 屆本科生畢業(yè)論文 26 圖 416 轉向盤角脈沖輸入仿真相頻特性圖 圖 417 轉向盤角脈沖輸入仿真?zhèn)认蚣铀俣鹊臅r間響應曲線 根據(jù)國標《 QC/T 480— 1999（汽車操縱穩(wěn)定性指標限值與評價方法）》，對此次轉向盤角脈沖輸入仿真試驗計分評價： 1. 振頻率 f 的評價記分值 (分 ) 式中： 100f —— 諧振頻率的上限值，取 ，見表 46。 60f —— 諧振頻率的下限值，取 Hz，見表 46 。 pf —— 幅頻特性諧振峰對應的頻率， 。 D 的評價計分值 ? ? 6060100 ?????? ffffN pf天津職業(yè)技術師范大學 2020 屆本科生畢業(yè)論文 27 (分 ) DN 大于 100 分，按 100 分計。 式中： D60—— 諧振峰水平的評價計分值，取 dB，見表 46。 D100—— 諧振水平的上限值，取 dB，見表 46。 D—— 諧振水平的試驗值， 。 表 45 轉向盤角脈沖輸入仿真結果數(shù)據(jù) 參數(shù) 數(shù)值 諧振頻率 fP ， Hz , 相位滯后角α，（176。） 諧振峰水平 D 表 46 國標規(guī)定查詢數(shù)據(jù) 指 標 車 型 60f 10f 60D 10D 60? 100? 備 注 Hz Hz dB dB （176。） （176。） 轎車 按輸入頻率為1Hz 處的α 值計算 客車和貨車最大總質量≤ 客車和貨車 最大總質量≤ 6t 客車和貨車 6t≤最大總質量15t 按輸入頻率為 處的α 值計算 客車和貨車 最大總質量 15t ? ? 1 0 0 74060 6010060 ??????? DDDDN D天津職業(yè)技術師范大學 2020 屆本科生畢業(yè)論文 28 α 的評價計分值 (分 ) 式中 :α 60—— 相位滯后角的下限值，取 60176。，見表 46。 α 100—— 相位滯后角的上限值，取 40176。，見表 46。 α —— 在響應頻率下相位滯后角的試驗值， 176。 4. 轉向盤轉角脈沖輸入試驗的綜合評價計分值 ???? ?NNNN pfm (分 ) 從以上分析結果可以看出，仿真車輛在受到外界擾動下，能迅速達到穩(wěn)態(tài)狀態(tài)，有較好的抗干擾能力。同時，幅頻特性曲線較平，共振頻率點適中，在不同工況下失真度較小，都有滿意的操縱性能。最終評分 分。符合國標要求。 轉向輕便性試驗仿真分析 駕駛員通過方向盤控制汽車的行駛方向，如果駕駛員操縱方向盤感到過重，便不能敏捷地轉動方向盤，并且會因為勞動強度大而容易疲勞；如果駕駛員操縱方向盤感到過輕，會感覺“發(fā)飄”而失去“路感”，難于控制方向 。因此操縱方向盤應當有個適宜的輕重感覺，這是一輛操縱穩(wěn)定性良好的汽車必備的條件之一。轉向操縱輕便性，是指汽車駕駛時操縱轉向盤轉動的輕便程度。一般是用轉彎時施加于轉向盤外緣的切向力來衡量。如這個切向力小，就是轉向輕便。否則，就是轉向沉重。轉向沉重的汽車往往容易使駕駛員疲勞，或使汽車操縱失控，從而導致交通事故的發(fā)生。其試驗結果不但取決于車輛本身的特性，而且取決于駕駛員自身的特性和駕駛技術。本次仿真是參照《國標 GB/》進行的。 試驗汽車從雙扭線中 點處的切線方向做直線滑行，并停車后注意觀察車輪是否處于直線位置，否則應轉動轉向盤進行調整。然后雙手松開轉向盤，記錄轉向盤中間位置和作用力力矩的零線。試驗時，駕駛員操縱轉向盤，使汽車以（ 10 士 2） km/h 的車速沿雙紐線路徑行駛，待車速穩(wěn)定后，開始記錄轉向盤轉角和作用力矩，并記錄行駛車速為監(jiān)督參數(shù)。汽車沿雙紐線繞行一周至記錄起始位置，即完成一次試驗，行駛路徑如圖 418 所示。 雙紐線軌跡的極坐標方程為： ?2cosdl ?? ? 6010060 ?????? ?????N天津職業(yè)技術師范大學 2020 屆本科生畢業(yè)論文 29 圖 418 轉向輕便性仿真汽車行駛路徑 軌跡任意點的曲率半徑 R 為 ： 當φ =0 時，雙紐線頂點的曲率半徑為最小值，即： 雙紐線的曲率半徑按試驗汽車前外輪的最小轉彎半徑乘以 倍，由轉向特性得到最小轉彎半徑為 , R min = 179。 =，由上面公式計算得d=，由次得到本次試驗雙紐線的極坐標方程為： 根據(jù)國標試驗方法的要求設置基準車速為 10 km/h 相應的駕駛員控制文件；擬合雙紐線的軌跡，設置相應 坐標的駕駛員控制文件。 仿真后得到的質心運動軌跡見圖 419 所示。分別提取汽車行駛車速（見圖 420）、轉向盤轉角（見圖 421）、轉向盤作用力矩曲線（見圖 422）、轉向盤作用力曲線（見圖 423）的圖形。仿真結果數(shù)據(jù)見表 47。 ?2cos3 ?R?2co ?l3m in dR ??2cos3 dR ?天津職業(yè)技術師范大學 2020 屆本科生畢業(yè)論文 30 圖 419 轉向輕便性仿真試驗質心運動軌跡 圖 420 轉向輕便性仿真試驗汽車行駛車速曲線 圖 421 轉向輕便性仿真試驗方向盤轉角輸入曲線 天津職業(yè)技術師范大學 2020 屆本科生畢業(yè)論文 31 圖 422 轉向輕便性仿真試驗方向盤作用力矩曲線 圖 423 轉向輕便性仿真試驗方向盤作用力曲線 表 47 轉 向輕便性仿真試驗結果數(shù)據(jù) 轉向盤最大作用力矩 M max (N ?m) 轉向盤最大作 用力 Fmax( ) 轉向盤平均作 用力 F (N) 轉向盤右轉最 大轉角θ max (176。 ) 轉向盤左轉最 大轉角θ max (176。 ) 平均車速km/h 10 根據(jù)國標《 QC/T 480— 1999（汽車操縱穩(wěn)定性指標限值與評價方法）》，對此次轉向輕便性仿真計分評價： 天津職業(yè)技術師范大學 2020 屆本科生畢業(yè)論文 32 Fs 的評分值 (分 ) 式中： Fs60—— 轉向盤平均操舵力下限值，取 ，見表 48。 Fs100—— 轉向盤平均操舵力上限值，取 ，見表 48。 Fs —— 轉向盤平均操舵力的試驗值， 。 Fm 的評分值 (分 ) 式中： Fm60—— 轉向盤最大操舵力下限值，取 ，見表 48。 Fm100—— 轉向盤最大操舵力上限值，取 ，見表 48。 Fm —— 轉向盤最大操舵力的試驗值， 。 轉向輕便性試驗的綜合評價計分值 (分 ) 式中：η F 為與汽車最大總質量 Ga （單位噸）有關的加權系數(shù)。 Ga ＝ η F =+ = 由以上分析可以得出，該車操縱轉向盤反應敏捷，易于控制方向，方向操縱輕便性， 穩(wěn)定性良好。據(jù)國標其計分值為 分，符合國標要求。 ? ? 6010060?????? mmmmFmFFFFN? ? 601 0 060?????? ssssFsFFFFN ?? ??? F FmFFsQ NNN ??天津職業(yè)技術師范大學 2020 屆本科生畢業(yè)論文 33 表 48 國標規(guī)定查詢數(shù)據(jù) 指標 車型 Fs60 Fs100 Fm 60 Fm100 N N N N 轎車、客車和貨車， 最大總質量≤ 客車和貨車， 最大總質量≤6t 客車和貨車， 6t最大總質量≤15t 客車和貨車， 最大總質量 15t 操縱穩(wěn)定性總體評價 根據(jù)汽車操縱穩(wěn)定性指標限值與評價法，整體汽車操縱穩(wěn)定性由多個試驗綜合得到。本文通過四個試驗對樣車進行操縱穩(wěn)定性的評價，總評價計分值按下式計算： 分 綜合上述分析得出總評價分數(shù)為 分，表明仿真結果符合國家相關法規(guī)的要求，該車具有良好的操縱穩(wěn)定性。 本章小結 在上一章建立的整車動力學模型的基礎上，按照國標要求分別對車輛模型進行了蛇形，角階躍和角脈沖，轉向輕便性等四個試驗的仿真分析，整理和計算出仿真的結果，結合《 汽車操縱穩(wěn)定性指標限值與評價方法》可以得出對應的評分值。最后得出操縱穩(wěn)定性總體評價分數(shù)為 ，從理論上說明了該車具有良好的操縱穩(wěn)定性。 ????? SJMQ NNNNN天津職業(yè)技術師范大學 2020 屆本科生畢業(yè)論文 34 5 結論與展望 結論 本文系統(tǒng)闡述了多體系統(tǒng)動力學和車輛操縱穩(wěn)定性的基本理論和方法，對機械系統(tǒng)虛擬分析軟件 ADAMS 的應用和計算方法進行了詳細介紹。以某款實車為原型，應用ADAMS/Car 模塊建立了整車動力學仿真模型，并依據(jù)國標 GB/T 63231994《汽車操縱穩(wěn)定性試驗方法》對其操縱穩(wěn)定性進行了四個試驗仿真。仿真結束再根據(jù)國標 QC/T 4801999《汽車操縱穩(wěn)定性指標限值與評價方法》對其仿真結果進行評分。 本文主要研究結論歸納為以下幾點： 1. 根據(jù) ADAMS 的閉環(huán)仿真控制原理，參照汽車操縱穩(wěn)定性道路試驗方法和國家相關標準，在進行蛇形試驗仿真和轉向輕便性試驗仿真時，嘗試了使用驅動樣機，通過標準駕駛員接口 (SDI）分別編制相應的駕駛員控制文件（ *.dcf）和駕駛員控制數(shù)據(jù)文件（ *.dcd）來完成試驗仿真。仿真結果與預期的一致性較好。由于汽車的操縱穩(wěn)定性與駕駛員的操縱特性緊密相關，考慮駕駛員控制信息進行閉環(huán)仿真驗 證更加接近實際車輛行駛狀況，從而使虛擬樣機能更精確、高效的進行仿真研究。 2. 結合汽車操縱穩(wěn)定性仿真分析的結果，對整車虛擬樣機的操縱穩(wěn)性定性性能參數(shù)進行研究分析，按照國家標準中的規(guī)定進行評價及評分，符合國家標準，表明了樣車具有良好的操縱穩(wěn)定性，從而驗證了整車虛擬樣機的建模及操縱穩(wěn)定性試驗仿真的正確性與合理性，也使得在虛擬試驗平臺上分析汽車的操縱穩(wěn)定性成為可能。這對于汽車開發(fā)和改進中減少物理樣機的試制和物理試驗都具有重要的應用價值。 3. 對于汽車操縱穩(wěn)定性在虛擬試驗平臺中的研究 —— 從試驗標 準、評價指標和方法及主觀和客觀評價作出了初步的探索。為汽車操縱穩(wěn)定性及汽車其他性能的仿真分析及研究提供了參考。 正確地將 ADAMS 軟件運用在汽車操縱穩(wěn)定性試驗仿真過程中，充分發(fā)揮它的實時動力學仿真分析，通過在計算機上反復進行試驗和動畫回放，可以大大降低試驗成本、縮短試驗時間，對汽車操縱穩(wěn)定性的研究和汽車設計工作具有一定的指導意義。 論文展望 本文是利用 ADAMS 軟件對汽車操縱穩(wěn)定性研究進行的初步探索，未來的工作，任重而道遠，本人認為應該著重于以下幾點： 1. 汽車是個極其復雜的系統(tǒng)，整 車虛擬樣機建模過程中還存在許多的理想化簡化和假設，需要花更多的時間用于模型的改進和優(yōu)化。虛擬樣機試驗雖然有很多優(yōu)點天津職業(yè)技術師范大學 2020 屆本科生畢業(yè)論文 35 但仍不能完全取代實際的車輛道路試驗，仿真試驗分析的結果還需要進一步的實車試驗來驗證。 2. 對于汽車的性能的仿真試驗，應該通過實車試驗來驗證，