開(kāi)題報(bào)告--基于adams的fsae賽車動(dòng)力學(xué)仿真

1、<p>　　本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）</p><p><b>　　開(kāi) 題 報(bào) 告</b></p><p>　論文題目基于Adams的FSAE賽車動(dòng)力學(xué)仿真 </p><p>　班 級(jí)</p><p>　姓 名</p><p>　院（系）汽車工程學(xué)院 &

2、lt;/p><p>　導(dǎo) 師</p><p>　開(kāi)題時(shí)間</p><p>　　1．課題研究的目的和意義</p><p><b>　　課題研究目的</b></p><p>　　本文是基于 SAE 方程式賽車(Formula SAE)基礎(chǔ)上所開(kāi)展的動(dòng)力學(xué)研究。</p><p>

3、;　　汽車是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，整車的操縱穩(wěn)定性受到輪胎、懸架、轉(zhuǎn)向等多方面因素的影響，基于賽車性能要求和普通車輛的差異，本文將從賽車性能要求實(shí)際出發(fā)，考慮懸架系統(tǒng)參數(shù)對(duì)整車動(dòng)力學(xué)性能的影響，在保證一定平順性的基礎(chǔ)上對(duì)操控性進(jìn)行仿真優(yōu)化，達(dá)到提高賽車操縱穩(wěn)定性的目的。并且最終在該款 FSAE 賽車的基礎(chǔ)上，通過(guò)多體動(dòng)力學(xué)仿真，來(lái)檢驗(yàn)和研究底盤參數(shù)對(duì)整車操縱穩(wěn)定性的影響。</p><p><b>　　課題研究

4、意義</b></p><p>　　本文應(yīng)用動(dòng)力學(xué)仿真軟件ADAMS建立較為精確的 FSAE 虛擬樣機(jī)，實(shí)現(xiàn)賽車底盤的參數(shù)化優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以迅速建立相近車型的整車模型，結(jié)合賽車其他系統(tǒng)的虛擬樣機(jī)，對(duì)該 FSAE 賽車進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析，對(duì)賽車的操縱穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)估和優(yōu)化，為以后的賽車設(shè)計(jì)提供了有效的參考。</p><p><b>　　2．國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀</b><

5、;/p><p>　　國(guó)內(nèi)數(shù)年前就開(kāi)始相繼有學(xué)校專項(xiàng)針對(duì)大學(xué)生方程式賽車進(jìn)行性能研究，湖南大學(xué)作為國(guó)內(nèi)最早參加FSAE的大學(xué)，在2008年[1] [2],湖南大學(xué)的張武用ADAMS建立了湖南大學(xué)FSAE賽車的整車虛擬樣機(jī)，并運(yùn)用國(guó)標(biāo)進(jìn)行整車操縱穩(wěn)定性的動(dòng)力學(xué)仿真和評(píng)價(jià)，改變參數(shù)變量,分析其對(duì)賽車操縱穩(wěn)定性的影響規(guī)律，并提出改進(jìn)意見(jiàn)。同年湖南大學(xué)的劉美燕針對(duì)FSAE懸架進(jìn)行了仿真分析，并運(yùn)用了多目標(biāo)優(yōu)化的方法對(duì)前懸架的主

6、銷內(nèi)傾角、主銷后傾角、車輪外傾角和車輪前束角變化進(jìn)行了優(yōu)化分析，并以穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)試驗(yàn)為例,探討了后懸架輪胎傾角與輪胎束角對(duì) FSAE 賽車整車操縱穩(wěn)定性的影響,并對(duì)其進(jìn)行了改進(jìn)。2009[3]年湖南大學(xué)的柴天結(jié)合FSAE賽車比賽規(guī)則和賽道的布置特點(diǎn),從賽車底盤角度出發(fā)，提出了FSAE賽車設(shè)計(jì)參數(shù)制定的基本思路,確定了 FSAE賽車設(shè)計(jì)工作的基本方向和目標(biāo)。在2011年，北京理工大學(xué)的倪俊[4]對(duì)和華南理工大學(xué)的吳健瑜[5]都對(duì)雙橫臂前懸架的

7、運(yùn)動(dòng)學(xué)進(jìn)行了的仿真及優(yōu)化，研究了懸架參數(shù)中的敏感參數(shù)，獲得了動(dòng)態(tài)性能優(yōu)越的懸架幾何，改善了操控穩(wěn)定性。同年，西華大學(xué)的廖小亮[6]利用ADAMS 軟件建立FSA</p><p>　　國(guó)內(nèi)從七十年代初,長(zhǎng)春汽車研究所和清華大學(xué)都同時(shí)致力于車輛動(dòng)力學(xué)的研究，研究工作主要集中在汽車操縱穩(wěn)定性、平順性性能指標(biāo)的評(píng)價(jià)法、汽車力學(xué)模型的建立、車輛的性能預(yù)測(cè)和優(yōu)化設(shè)計(jì)方法等[13] [14]。1992年，清華大學(xué)的張海芩運(yùn)用牛

8、頓-歐拉法，建立了包含懸架系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、輪胎模型和制動(dòng)系統(tǒng)的非線性模型[15]，對(duì)汽車操縱穩(wěn)定性和制動(dòng)性進(jìn)行了更進(jìn)一步的研究。車輛動(dòng)力學(xué)發(fā)展到了一個(gè)很高的水平。</p><p>　　1973年[16]，美國(guó)Michigan大學(xué)教授等人研制出了ADAMS軟件，國(guó)外車輛動(dòng)力學(xué)中的操縱穩(wěn)定性研究經(jīng)歷了由試驗(yàn)到理論，開(kāi)環(huán)到閉環(huán)的研究過(guò)程。仿真計(jì)算也是由穩(wěn)態(tài)到瞬態(tài)的響應(yīng)仿真，力學(xué)模型由線性發(fā)展到非線性的多體系統(tǒng)模型。&l

9、t;/p><p>　　縱觀國(guó)內(nèi)國(guó)外，雖然動(dòng)力學(xué)的建模和仿真在乘用車領(lǐng)域發(fā)展的很成熟，然而國(guó)內(nèi)的大學(xué)生方程式賽車領(lǐng)域，相關(guān)研究比較少，所以這個(gè)題目還是很有研究意義的。</p><p>　　3. 本課題的研究?jī)?nèi)容及技術(shù)方案</p><p>　　本文的主要內(nèi)容是運(yùn)用虛擬樣機(jī)技術(shù)，系統(tǒng)地完成以哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）FSAE 賽車的操縱穩(wěn)定性為研究目的的虛擬樣機(jī)設(shè)計(jì)流程。利用虛擬

10、樣機(jī)技術(shù)建立賽車的整車動(dòng)力學(xué)模型，參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)和比賽項(xiàng)目對(duì)整車進(jìn)行了操縱穩(wěn)定性仿真研究。通過(guò)仿真，分析對(duì)影響操縱穩(wěn)定性的因數(shù)及其規(guī)律，提出改進(jìn)意見(jiàn)，為以后的 FSAE 賽車設(shè)計(jì)提供參考。</p><p>　　主要研究?jī)?nèi)容及技術(shù)方案包括以下四個(gè)方面：</p><p>　　（1）根據(jù)哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海） FSAE 賽車的所有結(jié)構(gòu)參數(shù)，利用 ADAMS/Car 軟件建立了整車的動(dòng)力學(xué)模型，

11、包括前后懸架系統(tǒng)、前后輪胎、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及車身結(jié)構(gòu)。從而將虛擬樣機(jī)技術(shù)引入到 FSAE 賽車性能研究領(lǐng)域。</p><p>　?。?）根據(jù) ADAMS 的仿真控制原理，參照普通汽車的操縱穩(wěn)定性道路試驗(yàn)方法和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB/T6323-1994 汽車操縱穩(wěn)定性試驗(yàn)方法，并根據(jù)比賽項(xiàng)目適當(dāng)修改實(shí)驗(yàn)參數(shù)，進(jìn)行操縱穩(wěn)定性試驗(yàn)仿真，包括：蛇形試驗(yàn)、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角階躍輸入試驗(yàn)、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角脈沖輸入試驗(yàn)、轉(zhuǎn)向回正性能試驗(yàn)、轉(zhuǎn)向輕便性試驗(yàn)

12、和穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)試驗(yàn)。并根據(jù)實(shí)驗(yàn)調(diào)試數(shù)據(jù)和賽事經(jīng)驗(yàn)適當(dāng)調(diào)整性能評(píng)價(jià)指標(biāo)，使實(shí)驗(yàn)更有效。</p><p>　　（3）選擇賽車的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)，根據(jù)參數(shù)變化設(shè)計(jì)出幾種變形車型。對(duì)所有的變形車型進(jìn)行操縱穩(wěn)定性試驗(yàn)仿真，將結(jié)果與原型車相比較，研究不同參數(shù)對(duì)賽車操縱穩(wěn)定性的影響規(guī)律。</p><p>　?。?）根據(jù)參數(shù)影響規(guī)律，對(duì) FSAE 賽車就操縱穩(wěn)定性方面提出改進(jìn)意見(jiàn)，對(duì)今后的設(shè)計(jì)工作具有重要的指導(dǎo)意

13、義。</p><p><b>　　4. 本設(shè)計(jì)的特色</b></p><p>　　本文特色是將國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB/T6323-1994 汽車操縱穩(wěn)定性試驗(yàn)方法運(yùn)用到FSAE賽車的性能的評(píng)價(jià)，根據(jù)實(shí)際調(diào)試數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)參數(shù)做相應(yīng)的調(diào)整，使之更加適合FSAE的賽車性能評(píng)價(jià)，形成具有特色的評(píng)價(jià)方法，為以后車隊(duì)賽車動(dòng)力學(xué)評(píng)價(jià)提供科學(xué)良好的基準(zhǔn)。</p><

14、;p><b>　　5. 進(jìn)度安排</b></p><p>　　1-3周：查閱資料，包括相關(guān)動(dòng)力學(xué)仿真相關(guān)論文，操控性仿真評(píng)體系文獻(xiàn)，動(dòng)力學(xué)相關(guān)書(shū)籍，并學(xué)習(xí)Adams軟件。</p><p>　　4-5周：繼續(xù)學(xué)習(xí)Adams軟件及其模型機(jī)理。</p><p>　　6周：收集整車與各個(gè)總成詳細(xì)參數(shù)。</p><p>　　

15、7-9周：逐步完成各個(gè)總成Adams虛擬樣機(jī)模型的建立，包括輪胎、轉(zhuǎn)向、懸架、動(dòng)力系統(tǒng)、車身系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)建模。</p><p>　　10-11周：完成Adams整車組裝及參數(shù)模型的調(diào)試，根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真，得出仿真結(jié)果。</p><p>　　12-14周：完成變種車的仿真，得出仿真結(jié)果。</p><p>　　15-18周：整理運(yùn)算實(shí)驗(yàn)成果，按照要求撰寫(xiě)論文

16、各章內(nèi)容，并準(zhǔn)備答辯。</p><p><b>　　6. 參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　張武. FSAE賽車操縱穩(wěn)定性的仿真研究[D]. 湖南大學(xué),2008.</p><p>　　劉美燕. FSAE賽車懸架仿真分析及操縱穩(wěn)定性虛擬試驗(yàn)[D]. 湖南大學(xué),2008.</p><p>　　柴天. FSAE 賽車整車性

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