基于虛擬試驗(yàn)場(chǎng)的轎車(chē)操縱穩(wěn)定性分析、優(yōu)化及穩(wěn)健設(shè)計(jì).pdf

1、論文利用虛擬樣機(jī)技術(shù)及實(shí)車(chē)試驗(yàn)建立了針對(duì)某型轎車(chē)的虛擬動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)場(chǎng)，并以其為基礎(chǔ)對(duì)樣車(chē)操縱穩(wěn)定性能進(jìn)行全面深入研究，將穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計(jì)引入操縱穩(wěn)定性研究中。全文包含以下內(nèi)容：
　　 (1)在詳細(xì)分析樣車(chē)各相關(guān)總成結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，綜合運(yùn)用多體動(dòng)力學(xué)理論和有限元方法，并通過(guò)組織試驗(yàn)獲得必要的整車(chē)參數(shù)，在ADAMS/CAR軟件里建立了包含前后懸架系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向、車(chē)身、動(dòng)力傳動(dòng)、輪胎等子模塊在內(nèi)的整車(chē)非線性剛?cè)狁詈蠑?shù)字化虛擬樣機(jī)；以所建整車(chē)虛擬樣

2、機(jī)模型為基礎(chǔ)，結(jié)合車(chē)輛動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，建立了相應(yīng)的樣車(chē)動(dòng)力學(xué)虛擬試驗(yàn)場(chǎng)；
　　 (2)對(duì)實(shí)車(chē)組織實(shí)施了穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)、蛇行線及雙移線三項(xiàng)操縱穩(wěn)定性試驗(yàn)；以樣車(chē)操縱穩(wěn)定性虛擬試驗(yàn)場(chǎng)為基礎(chǔ)進(jìn)行了相應(yīng)的操縱穩(wěn)定性虛擬試驗(yàn)；通過(guò)仿真與試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比，對(duì)模型進(jìn)行調(diào)整，得到了可以替代實(shí)車(chē)進(jìn)行操縱穩(wěn)定性仿真研究的操縱穩(wěn)定性虛擬試驗(yàn)場(chǎng)；
　　 (3)進(jìn)行了滿載下的虛擬操縱穩(wěn)定性試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)該車(chē)型的操縱穩(wěn)定性評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)值顯示該車(chē)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(duì)實(shí)車(chē)進(jìn)行了前后偏頻試驗(yàn)，將其試驗(yàn)結(jié)果與虛擬偏頻試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，一方面驗(yàn)證了所建虛擬偏頻試驗(yàn)場(chǎng)及虛擬樣車(chē)前后懸架垂向振動(dòng)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(chē)輛理論偏頻公式所得值不同；通過(guò)仿真及理論研究發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)偏頻值與理論偏頻值的不同是由于該車(chē)前懇架的大阻尼特性所造成的，結(jié)合理論偏頻公式的假?zèng)]前提，分析出該理論偏頻公式不適用大阻尼懸架，并總結(jié)了樣車(chē)大阻尼懸架的一些特性

4、；
　　 (5)對(duì)實(shí)車(chē)進(jìn)行了不同車(chē)速下的隨機(jī)路面輸入試驗(yàn)；以樣車(chē)隨機(jī)路面輸入虛擬試驗(yàn)場(chǎng)為基礎(chǔ)進(jìn)行了相應(yīng)的虛擬試驗(yàn)；對(duì)仿真和試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，表明該虛擬試驗(yàn)場(chǎng)可以進(jìn)行樣車(chē)平順性研究工作，所得平順性評(píng)價(jià)值說(shuō)明該樣車(chē)在水泥路面上平順性能良好；
　　 (6)通過(guò)前懸架虛擬K&C試驗(yàn)，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(duì)該問(wèn)題，在進(jìn)行前懸架運(yùn)動(dòng)學(xué)分析基礎(chǔ)上，通過(guò)前懸架設(shè)計(jì)點(diǎn)坐標(biāo)的靈敏度分析，對(duì)前懸架設(shè)計(jì)點(diǎn)坐標(biāo)位置進(jìn)行相

5、應(yīng)的優(yōu)化調(diào)整，在減少輪距變化及改善縱向穩(wěn)定性同時(shí)，保證了懸架其他評(píng)價(jià)值基本不變，并通過(guò)整車(chē)穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)及制動(dòng)仿真試驗(yàn)驗(yàn)證了優(yōu)化的有效性；
　　 (7)通過(guò)后懸架運(yùn)動(dòng)學(xué)簡(jiǎn)圖分析，找到影響樣車(chē)扭轉(zhuǎn)梁式半獨(dú)立后懸架特性的懸架結(jié)構(gòu)參數(shù)。然后通過(guò)懸架K&C虛擬仿真試驗(yàn)，分別分析了這些結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)樣車(chē)的影響，得到了該類(lèi)懸架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一些原則，積累了相關(guān)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，以便指導(dǎo)以后的設(shè)計(jì)工作；
　　 (8)以整車(chē)剛?cè)狁詈夏Ｐ蜑榛A(chǔ)，通過(guò)靈敏度分析

6、選取對(duì)車(chē)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(chē)的操縱穩(wěn)定性客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)為目標(biāo)函數(shù)值進(jìn)行正交優(yōu)化設(shè)計(jì)，在充分考慮車(chē)輛其他相關(guān)性能的基礎(chǔ)上對(duì)結(jié)果進(jìn)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(chē)輛操縱穩(wěn)定性性能的基礎(chǔ)上，對(duì)車(chē)輛平順性的影響可以忽略不計(jì)。但通過(guò)對(duì)不同工況下正交優(yōu)化結(jié)果的方差分析及優(yōu)化后參數(shù)水平對(duì)比，發(fā)現(xiàn)正交優(yōu)化設(shè)計(jì)方法無(wú)法得到同時(shí)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(shè)計(jì)方法；
　　

7、(9)針對(duì)車(chē)輛操縱穩(wěn)定性正交優(yōu)化在不同工況下優(yōu)化結(jié)果不同的情況，結(jié)合懸架零部件性能參數(shù)變動(dòng)下車(chē)輛操縱穩(wěn)定性能的波動(dòng)，引入穩(wěn)健設(shè)計(jì)的概念進(jìn)行操縱穩(wěn)定性研究。采用Taguchi穩(wěn)健設(shè)計(jì)方法對(duì)車(chē)輛操縱穩(wěn)定性能進(jìn)行穩(wěn)健設(shè)計(jì)，將得到的穩(wěn)健優(yōu)化參數(shù)水平組合與車(chē)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(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果表明穩(wěn)健設(shè)計(jì)所得參數(shù)水平組合即改善了樣車(chē)操縱穩(wěn)定性能，又保證了在噪聲因素影響下樣車(chē)操縱穩(wěn)定性能的穩(wěn)定，并且沒(méi)有降低平順性能，彌補(bǔ)了正