硕士论文-基于虚拟样机技术的汽车行驶平顺性仿真研究

浙江大学硕士学位论文基于虚拟样机技术的汽车行驶平顺性仿真研究姓名：黄承修申请学位级别：硕士专业：动力机械及工程指导教师：许沧粟20060101基于虚拟样机技术的汽车行驶平顺性仿真研究作者：黄承修学位授予单位：浙江大学相似文献(10条)1.学位论文雷良育基于虚拟现实的汽车平顺性仿真试验系统及其关键技术研究2005汽车平顺性是现代高速度、高舒适性车辆的一个主要性能指标。为了高效地评价汽车的平顺性能，本文依托浙江大学院长基金项目“基于虚拟现实与虚拟仪器的测试与诊断技术研究”，借助现代计算机技术，构建了基于虚拟现实的汽车性能仿真试验系统框架，围绕着汽车平顺性虚拟试验若干关键问题展开探索性研究。具体研究内容如下：第一章为绪论。阐述了课题研究的背景并从路面特性、试验评价方法、汽车平顺性的改进等三个方面回顾了汽车平顺性的国内外研究现状；分析了虚拟现实技术在汽车工业中尤其在汽车试验中的研究现状；引入了课题的主要研究内容。第二章为基于虚拟现实的汽车仿真试验系统设计。本章基于开放、重用和集成的原则，对能够融合汽车诸多性能试验并能够进行综合性能评价的一体化系统进行了研究，它是汽车平顺性虚拟试验研究的基础。在概述汽车试验技术的发展和传统的试验方法的基础上，阐明了汽车虚拟试验方法产生的必然，并重新定义了虚拟试验方法的概念和应用特点；基于相似理论和虚拟现实技术，采用面向对象的仿真技术、软件复用技术、分布交互仿真技术等先进的软件设计思想和方法，对汽车虚拟试验系统进行了分析和设计，构建了汽车虚拟试验系统的一体化集成仿真平台。第三章进行了随机路面模型研究。在介绍路面频域模型和几种时域路面模型的基础上，研究了随机路面的ARMA模型，建立了路面的AR(p)模型，根据某D级路面的标准路面谱，模拟再现了其路面位移功率谱；在对非平稳随机过程广义谱密度分析的基础上，导出了非平稳随机过程功率谱密度存在的充要条件，计算了Wiener·过程的功率谱密度，并用Wiener过程模拟生成了非平稳随机路面；基于小波理论，对非平稳随机过程的路面激励进行了一维离散二进小波分解，有效地把路面激励信号中的平稳成分与非平稳成分、低频成分与高频成分等分离开。第四章，汽车平顺性建模分析与研究。针对汽车行驶平顺性进行了振源分析，分析了车体的振动形式以及人体对振动的反应，介绍了汽车平顺性评价方法。在综合考虑在路面、发动机和动力传动系统的联合激励下，建立了某汽车的九自由度整车简化振动模型和动力传动系模型，导出了有关数学模型、系统激励谱矩阵和系统振动响应等，并建立Simulink仿真模型，进行了平顺性分析，得出了汽车相关位置的加速度信号的功率谱密度，验证了所建模型的正确性。第五章进行了汽车平顺性仿真试验的虚拟样机技术研究。首先介绍了ADAMS软件模块及其分析和计算方法、虚拟样机建模仿真的基本过程和建立参数化多体模型的基本步骤。在ADAMS／View环境下，创建了某小汽车的整车97自由度虚拟样机模型；研究了汽车在随机路面的激励下，垂直方向的激励、改变载荷、改变弹簧的刚度和前悬架结构参数优化等对整车平顺性的影响。通过组装ADAMS／Car模块里现成的一些子模块构建了某小汽车虚拟样机模型，在随机路面和发动机的联合激励下，对整车虚拟样机模型进行了平顺性仿真试验，试验结果表明，发动机激励对汽车(尤其对高速行驶汽车)的平顺性有一定的影响。第六章是基于虚拟现实的汽车平顺性仿真试验系统开发。首先介绍了系统结构和仿真流程，对汽车平顺性虚拟试验场景进行了层次化虚拟场景结构设计和汽车平顺性虚拟试验系统对象类设计。研究了汽车平顺性虚拟试验环境建模和交互、数据接口等问题。开发了面向视景仿真的汽车平顺性虚拟试验的桌面VR原型系统，划分了系统层次结构，介绍了系统的软硬件基本配置，设计了系统用户操作界面，实现了汽车平顺性虚拟试验要求。第七章对全文的工作进行了总结，对下一步待开展的工作作了展望。2.期刊论文吴大林.马吉胜.蔡树新.张亚欧.WUDa-lin.MAJi-sheng.CAIShu-xin.ZHANGYa-ou基于虚拟样机的自行火炮行驶平顺性仿真研究-兵工学报2006,27(6)对某型自行火炮结构组成进行分析,利用ATV模块在ADAMS软件平台上建立该火炮的虚拟样机;利用谐波叠加法构建了随机不平路面,实现了自行火炮的仿真行驶.选择总的加速度加权均方根值评价法作为自行火炮行驶平顺性的评价标准,并对不同路面上的行驶平顺性进行仿真计算,得到了评价平顺性的参考值.结果表明,通过建立虚拟样机对自行火炮进行平顺性分析是可行的,为自行火炮的行军试验仿真提供了参考.3.学位论文商俊敏基于虚拟现实与虚拟样机的汽车平顺性研究2005本文基于虚拟现实的计算机整车仿真分析技术与系统的基础研究，进行在虚拟现实环境下的汽车的平顺性的研究。论文的内容安排如下：第一章为绪论，介绍了项目的背景和要求。阐述了汽车平顺性研究的现状，重点介绍了本课题使用的两大技术，虚拟现实技术和虚拟样机技术的意义和研究现状。最后给出了本研究的主要要求和内容。第二章介绍了建立汽车模型和汽车动力学分析中用到的关键性技术：虚拟样机技术的基础理论和基本内容，同时详细介绍了业界使用最广泛的虚拟样机软件ADAMS，这一章内容是后面汽车平顺性仿真分析的动力学基础。第三章在前面的基础上，使用两种方法建立了汽车的动力学模型：第一种方法是使用传统方法，把整车简化为两个自由度的模型，建立其微分方程，结合各级路面激励的时域模型，使用Matlab求解动力学方程，得到汽车的前后轮轴中心在各个方位上随时间历程的运动位移；第二种方法是用ADAMS软件建立汽车模型，使用根据实测数据编写的路面文件，实现了在随机输入激励下，车辆振动模型的时域仿真求解，并把仿真结果输出为文本文件，用作以后驱动虚拟环境中汽车模型。第四章在分析实际需求的情况下，建立了本研究所用到的虚拟现实试验平台，比较详细的阐述了该平台软、硬件设备的使用情况。同时介绍了虚拟现实中最关键的立体成像的原理以及在本研究中的实现方法。第五章在虚拟试验平台上，建立了虚拟试验使用的虚拟环境和运动学模型，使用WTK调用和管理虚拟环境和运动学模型，利用动力学仿真分析的数据驱动虚拟环境里的汽车模型，实现了虚拟环境下的汽车平顺性试验，汽车在虚拟环境下的运动由第一种动力学模型的仿真分析结果驱动。第六章对自己的工作进行了总结和回顾，提出了项目中还需要进一步需要完善的地方。4.期刊论文狄长春.杜中华.吴大林.DIChang-chun.DUZhong-hua.WUDa-lin基于座椅系统虚拟样机的自行火炮行驶平顺性统计评估-兵工学报2009,30(4)由于路面不平度、行驶速度以及车辆的结构参数存在离散性,车辆的行驶平顺性指标表现为显著的不确定性.为了描述自行火炮行驶平顺性的显著不确定性,以自行火炮的座椅系统为例,计及座椅系统参数及输入激振信号的随机性,结合虚拟样机技术和MonteCarlo随机模拟技术,开发了座椅系统的虚拟随机试验平台.基于开发的随机虚拟试验平台,实现了行驶状态下自行火炮座椅系统的随机振动仿真,获得了自行火炮行驶平顺性指标δwz的随机数列.借助统计检验的方法,探讨了行驶平顺性的随机分布特征及参数估计,最终实现了自行火炮平顺性的统计评估,进而为平顺性的检验验收提供了手段.基于通过将随机变量引入系统动力学方程、将MonteCarlo模拟技术与虚拟试验技术相结合,为开展装备的虚拟随机试验及实现其行驶平顺性的统计评估提供了可行的方法.5.学位论文刘斌基于虚拟样机航空食品车行驶平顺性与举升工作安全性分析2009航空食品车是结构复杂，安全性要求较高的大型机场地面车辆。为了保证该产品的使用性能，降低设计费用，本文基于虚拟样机技术和多体动力学理论对航空食品车进行了行驶平顺性分析和举升工作安全性分析。为飞机食品车的开发设计提供了必要的设计依据。同时，论文概述了虚拟样机技术与多体动力学的基本理论，并介绍了多体动力学软件ADAMS的主要模块和软件的特点。本文依据无锡锡梅特种汽车有限公司的WXQ5110JSP型航空食品车，在ADAMS/car模块中，建立了包括车身、前后悬架、转向系统、轮胎、等系统在内的整车多体动力学模型。调用了ride四柱试验台，进行样车的平顺性仿真分析，并将油气悬架车辆的仿真数据和传统被动悬架车辆的仿真数据对比，得出采用油气悬架车辆相对于传统被动悬架车辆的平顺性改善程度。研究结果表明，采用油气悬架的车辆较传统被动悬架车辆具有更好的行驶平顺性。达到了预计的效果，为油气悬架的装车试验奠定了基础。本研究在ADAMS/view模块下，分析了剪刀液压举升机构的结构特点，建立了剪刀举升机构的ADAMS的仿真模型。通过剪刀机构的数学模型，进行机构运动与动力性分析，发现举升油缸的安装点位置影响机构的运动与受力，并且得到ADAMS中举升油缸模型的驱动函数，从而进行机构举升工作的仿真，得出机构举升过程中运动与受力情况，发现外剪刀梁工作过程受力最大，进而对剪刀机构关键参数的值(举升油缸安装点位置)进行优化。优化后的机构受力明显小于原模型，提升了举升工作的安全性与可靠性。在此基础上，利用ADAMS中得到的机构运动与受力情况，建立剪刀梁的有限元模型进行结构应力分析，对其安全性评价，并通过动态应力实验进行结构件的安全性与可靠性验证。6.期刊论文刘晋浩.舒庆.LIUJin-hao.SHUQing草方格铺设机器人虚拟样机建模及平顺性分析-北京林业大学学报2007,29(4)该文在基于Pro/E的草方格铺设机器人设计基础上,把Pro/E模型通过接口传到ADAMS软件中建立了草方格铺设机器人虚拟样机,讨论了虚拟样机建模中的流体系统建模、控制系统建模和工作环境建模问题,进行了机器人平顺性评价的虚拟试验,通过与相同实验情况下实际机器人道路试验相比较,验证了草方格铺设机器人虚拟样机具有较高的精度和可信度.7.学位论文桑璟如基于ADAMS多体动力学软件的轻型客车平顺性仿真2005平顺性是客车的重要性能，平顺性研究是车辆动力学性能研究的重要组成部分。本文采用基于多体系统动力学原理的ADAMS软件建立了东风轻型客车EQ6603L的整车多体动力学模型，按照国标平顺性试验规范要求，对虚拟样机进行了随机路面、脉冲输入路面的平顺性仿真以及悬架固有频率测量仿真研究，并对平顺性进行了评价，通过仿真计算分析了影响车辆平顺性的主要因素并提出改善措施。本文在模型建立过程中，采用三维软件PRO/E进行实体建模，获取了精确的几何定位参数、质量特性参数，并在试验特性参数的基础上，在ADAMS中成功实现了诸如减振器、变刚度弹簧等非线性特性元件的建模，使得模型仿真更接近实车工况。运用ADAMS软件建立了包括悬架、转向、横向稳定杆、车身、轮胎等系统的整车动力学模型。进行平顺性道路试验，通过道路试验与仿真结果的对比，验证了模型的可信性。通过改变悬架、轮胎有关参数，进行大量的动力学仿真计算，最后得出这些参数对车辆平顺性的影响规律及改善样车平顺性的措施。本课题具有实际工程应用价值，通过运用虚拟样机的动力学仿真技术对样车进行平顺性仿真，可以在设计阶段快速有效地预测和评估样车的平顺性，针对影响平顺性的因素不断改善设计，改变了以往只能凭经验确定影响行驶平顺性的设计参数的局面，可以避免设计缺陷，缩短设计周期，降低生产成本，从而取得市场竞争优势。8.期刊论文李双艳.秦芳.丁丰梅基于虚拟样机的整车平顺性仿真分析-甘肃科技2009,25(3)以多体系统动力学理论为基础,应用机械系统动力学仿真分析软件ADAMS/Car专业模块,建立了某整车虚拟样机模型.根据国标规定,建立了脉冲输入路面,并进行不同车速下的仿真试验,得到试验数据;对于随机路面输入试验,通过深入研究ADAMS/Car下随机路面文件的特点,规定相应的参数,进行平顺性仿真试验,并对汽车的平顺性输出结果做出评价.9.期刊论文朱志豪.华顺刚.张丽娜.于帅.ZHUZhi-hao.HUAShun-gang.ZHANGLi-na.YUShuai履带车辆行驶平顺性仿真及试验-光电技术应用2010,25(2)基于