基于Adams-Car的FSAE賽車操縱穩(wěn)定性的仿真與優(yōu)化

萬方數(shù)據(jù)萬方數(shù)據(jù)目錄目錄11．1課題研究背景?????????????????????????一1．2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀????????????????????????一21．3課題研究內(nèi)容和意義????．．：??????????????????32．1汽車操縱穩(wěn)定性的研究?????????????????????一42．1．1汽車操縱穩(wěn)定性的研究歷程??????????????????42．1．2汽車操穩(wěn)定性的影響因素???????????????????52．2汽車操縱穩(wěn)定性的評價方法???????????????????一72．3本章小結(jié)???????????????????????????一8第三章多體系統(tǒng)動力學(xué)理論及ADAMS軟件介紹?????????????一93．1多體系統(tǒng)動力學(xué)研究歷程????????????????????一93．2多體系統(tǒng)動力學(xué)理論??????????????????????一93．2．1理論基礎(chǔ)?????????????????????????．．103．2．2多剛體動力學(xué)方程?????????????????????．．113．2．3多剛體的算法???????????????????????．．133．3多體系統(tǒng)動力學(xué)的建模與求解??????????????????153．4ADAMS軟件介紹????????????????????????16???????????????????????????17第四章建立整車虛擬樣機??????????????????????184．1ADAMS／CAR模塊簡介??????????????????????184．2整車虛擬樣機的建模過程????????????????????184．2．1整車建模的方法??????????????????????．．14．2．2汽車平臺化開發(fā)建模????????????????????．．194．3賽車虛擬樣機的建模過程????????????????????204．3．1整車參數(shù)?????????????????????????．．204．3．2建立懸架子系統(tǒng)模板????????????????????．204．3．3建立轉(zhuǎn)向子系統(tǒng)模板??????????j??????????．224．3．4建立車架子系統(tǒng)模板????????????????????．．234．3．5建立動力子系統(tǒng)模板????????????????????．．244．3．6建立制動子系統(tǒng)模塊????????????????????．．254．3．7建立輪胎子系統(tǒng)模塊????????????????????．．264．4各子統(tǒng)的連接關(guān)系???????????????????????28IV4．5本章小結(jié)???????????????????????????29第五章懸架系統(tǒng)的仿真與優(yōu)化????????????????????304．5本章小結(jié)???????????????????????????29第五章懸架系統(tǒng)的仿真與優(yōu)化????????????????????30??????????????????????305．2前懸架的仿真優(yōu)化???????????????????????315．2．1前懸架物理的樣機的調(diào)試??????????????????．．325．2．2前懸架的設(shè)計參數(shù)?????????????????????．．325．2．3前懸架的運動學(xué)仿真????????????????????．．335．2．4前懸架系統(tǒng)多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計?????????????????．．365．3本章小結(jié)???????????????????????????406．1蛇形試驗仿真?????????????????????????416．1．1試驗內(nèi)容?????????????????????????．．416．1．2試驗結(jié)果處理???????????????????????．．436．2轉(zhuǎn)向輕便性試驗????????????????????????436．2．1試驗內(nèi)容?????????????????????????．．446．2．2試驗結(jié)果處理???????????????????????．．476．3穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)試驗?????????????????????????476．3．1試驗內(nèi)容?????????????????????????．．486．3．2試驗結(jié)果處理???????????????????????．．516．4影響賽車操縱穩(wěn)定性的因素???????????????????52?????????????．．526．4．2質(zhì)心變化對賽車操縱穩(wěn)定性的影響6．4．3橫向穩(wěn)定桿對賽車操縱穩(wěn)定性的影響?????????????．．586．5整車虛擬樣機的驗證??????????????????????606．5．2 8字繞環(huán)測試???????????????????????626．5．3耐久測試?????????????????????????62???????????????????????????64第七章總結(jié)與展望?????????????????????????657．1主要工作與總結(jié)????????????????????????65??????????????????????????65?????????????????????????????．．67???????????????．．69V插圖清單圖1．1比賽項目與分值??????????????????????．1圖2．1輪胎坐標(biāo)系????????????????????????．3圖2．2環(huán)境因素?????????????????????????．4插圖清單圖1．1比賽項目與分值??????????????????????．1圖2．1輪胎坐標(biāo)系????????????????????????．3圖2．2環(huán)境因素?????????????????????????．4圖3．1Adams數(shù)據(jù)流程圖?????????????????????12圖3．2積分算法流程???????????????????????13圖3．3多體系統(tǒng)動力學(xué)的建模與求解????????????????14圖4．1標(biāo)準(zhǔn)賽車模型???????????????????????17圖4．2前懸子系統(tǒng)????????????????????????20圖4．3轉(zhuǎn)向子系統(tǒng)????????????????????????21圖4．4賽車車架?????????????????????????22圖4．5電機簡明特性圖??????????????????????23圖4．6制動子系統(tǒng)????????????????????????24圖4．7輪胎子系統(tǒng)????????????????????????26圖4．8賽車輪胎?????????????????????????26圖4．9整車虛擬樣機裝配圖??????????????????．?．．26圖5．1FSAE不等長雙橫臂前懸架?????????????????29圖5．2前輪前束角隨車輪跳動時的變化曲線?????????????31圖5．3車輪外傾角隨車輪跳動時的變化曲線?????????????32圖5．4主銷內(nèi)傾角隨車輪跳動時的變化曲線?????????????33圖5．5主銷后傾角隨車輪跳動時的變化曲線?????????????33圖5．6設(shè)計變量對前輪前束的影響?????????????????34圖5．7設(shè)計變量對車輪外傾的影響?????????????????35圖5．8設(shè)計變量對主銷內(nèi)傾的影響?????????????????35圖5．9設(shè)計變量對主銷后傾的影響?????????????????35圖5．10前懸架優(yōu)化結(jié)果?????????????????????．36圖5．11車輪前束角優(yōu)化結(jié)果???????????????????．36圖5．12車輪外傾角優(yōu)化結(jié)果???????????????????．37圖5．13主銷內(nèi)傾角優(yōu)化結(jié)果???????????????????．37圖5．14主銷后傾角優(yōu)化結(jié)果???????????????????．38圖6．1蛇形試驗行駛軌跡曲線???????????????????40圖6．2蛇形試驗橫擺角速度曲線??????????????????40V1圖6．3蛇形試驗方向盤轉(zhuǎn)角曲線??????????????????41圖6．4雙紐線路徑????????????????????????42圖6．5方向盤轉(zhuǎn)角曲線圖?????????????????????43圖6．6方向盤轉(zhuǎn)矩曲線圖?????????????????????43圖6．7方向盤轉(zhuǎn)角與力矩曲線圖??????????????????44圖6．3蛇形試驗方向盤轉(zhuǎn)角曲線??????????????????41圖6．4雙紐線路徑????????????????????????42圖6．5方向盤轉(zhuǎn)角曲線圖?????????????????????43圖6．6方向盤轉(zhuǎn)矩曲線圖?????????????????????43圖6．7方向盤轉(zhuǎn)角與力矩曲線圖??????????????????44圖6．8側(cè)向加速度與橫擺角速度曲線圖???????????????44圖6．9側(cè)向加速度與側(cè)傾角曲線圖?????????????????45圖6．108字繞環(huán)測試布局圖???????????????????46圖6．11穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)設(shè)置界面????????????????????．47圖6．12賽車速度曲線??????????????????????．48圖6．13賽車橫擺角速度曲線???????????????????．48圖6．14賽車側(cè)向加速度曲線???????????????????。49圖6．15轉(zhuǎn)彎半徑與側(cè)向加速度關(guān)系圖???????????????．50圖6．16賽車質(zhì)量簡化系統(tǒng)????????????????????．51圖6．17輕量化立柱???????????????????????．52圖6．18碳纖維懸架???????????????????????．52圖6．19賽車橫擺角速度曲線圖??????????????????．53圖6．20賽車側(cè)向加速度曲線圖??????????一????????54圖6．21賽車側(cè)傾角變化曲線圖??????????????????．55圖6．22賽車俯仰角變化曲線圖??????????????????．55圖6．23懸架側(cè)傾角剛度變化曲線?????????????????．57圖6．24賽車側(cè)傾角的變化曲線??????????????????．57圖6．25賽車前進(jìn)速度曲線圖???????????????????．58圖6．26直線加速距離與速度關(guān)系曲線???????????????．59圖6．27直線加速時間與速度關(guān)系曲線???????????????．59圖6．28質(zhì)心橫向位移與時間曲線圖????????????????．60圖6．29耐久測試最佳行駛路徑??????????????????．61VII表格清單表格清單5表3．1一般運動副????????????????????????10表3．2三種積分類型的對比????????????????????14表3．3Adams軟件在汽車工程領(lǐng)域的應(yīng)用??????????????15表4．1整車技術(shù)參數(shù)???????????????????????1表4．2懸架硬點參數(shù)???????????????????????19表4．3制動系統(tǒng)參數(shù)表??????????????????????23表4．4不同垂直載荷與不同外傾角下的峰值附著系數(shù)?????????25表5．1賽車車輪定位參數(shù)表????????????????????31表6．1蛇形試驗軌跡坐標(biāo)值????????????????????39表6．2輪輞重量參數(shù)???????????????????????53表6．3賽車質(zhì)心變化表??????????????????????55表6．4Sayers模型一瀝青路面不平度參數(shù)表?????????????．61VIII第一章緒論第一章緒論第一章緒論第一章緒論1．1課題研究背景FSAE由各國的汽車工程師協(xié)會(SAE：SocietyofAutomotiveEngineers)高在校大學(xué)本科學(xué)生或者研究生動手實踐以及運用本專業(yè)知識的能力，同時提高團隊協(xié)作能力的一項學(xué)生方程式賽車運動，比賽規(guī)定參賽的學(xué)生必須在一定的時間和規(guī)定的項目資金內(nèi)做出在加速、操縱穩(wěn)定性、剎車等高性能的賽車，同時要求賽車提供牢靠的安全性，保證駕駛?cè)藛T的安全性，能夠完成比賽規(guī)則中所有的比賽項目H1。自