十七自由度車輛動(dòng)力學(xué)仿真模型的研究.pdf

1、車輛動(dòng)力學(xué)的研究隨著汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展而快速發(fā)展，適用于各種工況的車輛動(dòng)力學(xué)模型被開發(fā)出來，例如車輛平順性七自由度整車模型，用于研究在路面輸入下車身的垂向振動(dòng)加速度，評(píng)價(jià)車輛的行駛平順性；車輛三自由度操穩(wěn)模型，用于研究在方向盤角輸入下車輛運(yùn)動(dòng)軌跡，橫擺角速度等，評(píng)價(jià)車輛的操縱穩(wěn)定性。然而車輛實(shí)際行駛工況中往往同時(shí)有方向盤角輸入和路面的不平度輸入，某一單獨(dú)工況下的車輛模型已經(jīng)不能滿足仿真要求。因此開發(fā)一種適用于復(fù)雜行駛工況的整車模型顯得非常必

2、要。
　　 本文首先敘述了車輛動(dòng)力學(xué)的發(fā)展歷史，簡單介紹了一些車輛基礎(chǔ)模型的推導(dǎo)，然后推導(dǎo)了十七自由度整車動(dòng)力學(xué)實(shí)時(shí)仿真模型。由于車輛運(yùn)動(dòng)是一種空間運(yùn)動(dòng)，同時(shí)有平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，通常在非慣性參考系中建立動(dòng)力學(xué)模型。此時(shí)質(zhì)量塊不僅受到輪胎力、空氣阻力和自身重力等外力，還要考慮慣性力的作用，如科里奧利力和離心力。由于自由度數(shù)較多，若用普遍的多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法來推導(dǎo)將會(huì)非常復(fù)雜。
　　 本文采用達(dá)朗貝爾慣性力原理推導(dǎo)動(dòng)力學(xué)方程，引入

3、了廣義加速度的概念來求解各個(gè)質(zhì)量塊的慣性力和慣性力矩，使得各個(gè)質(zhì)量塊的動(dòng)力學(xué)方程均具有統(tǒng)一的形式，比一般多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)推導(dǎo)方法簡便，快捷。
　　 推導(dǎo)出來的車輛動(dòng)力學(xué)模型是一組狀態(tài)變量較多，且相互耦合的微分方程組，用普通的數(shù)值計(jì)算方法求解方程組不能滿足實(shí)時(shí)仿真的要求，本文參考?xì)W拉法的思想，提出了一種迭代算法來求解微分方程。即將上一時(shí)間步長的位移量和速度量代入微分方程作為已知量，應(yīng)用簡單的運(yùn)算求解加速度量，然后根據(jù)加速度量和時(shí)間步