基于虛擬試驗(yàn)場的轎車操縱穩(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)車試驗(yàn)建立了針對某型轎車的虛擬動力學(xué)試驗(yàn)場，并以其為基礎(chǔ)對樣車操縱穩(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)分析樣車各相關(guān)總成結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，綜合運(yùn)用多體動力學(xué)理論和有限元方法，并通過組織試驗(yàn)獲得必要的整車參數(shù)，在ADAMS/CAR軟件里建立了包含前后懸架系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向、車身、動力傳動、輪胎等子模塊在內(nèi)的整車非線性剛?cè)狁詈蠑?shù)字化虛擬樣機(jī)；以所建整車虛擬樣

2、機(jī)模型為基礎(chǔ)，結(jié)合車輛動力學(xué)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，建立了相應(yīng)的樣車動力學(xué)虛擬試驗(yàn)場；
　　 (2)對實(shí)車組織實(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)；以樣車操縱穩(wěn)定性虛擬試驗(yàn)場為基礎(chǔ)進(jìn)行了相應(yīng)的操縱穩(wěn)定性虛擬試驗(yàn)；通過仿真與試驗(yàn)數(shù)據(jù)對比，對模型進(jìn)行調(diào)整，得到了可以替代實(shí)車進(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；
　　 (3)進(jìn)行了滿載下的虛擬操縱穩(wěn)定性試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了對該車型的操縱穩(wěn)定性評價(jià)。評價(jià)值顯示該車型操縱穩(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)對實(shí)車進(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)果對比，一方面驗(yàn)證了所建虛擬偏頻試驗(yàn)場及虛擬樣車前后懸架垂向振動特性的正確性，另一方面也發(fā)現(xiàn)前懸架偏頻值與按現(xiàn)有車輛理論偏頻公式所得值不同；通過仿真及理論研究發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)偏頻值與理論偏頻值的不同是由于該車前懇架的大阻尼特性所造成的，結(jié)合理論偏頻公式的假沒前提，分析出該理論偏頻公式不適用大阻尼懸架，并總結(jié)了樣車大阻尼懸架的一些特性

4、；
　　 (5)對實(shí)車進(jìn)行了不同車速下的隨機(jī)路面輸入試驗(yàn)；以樣車隨機(jī)路面輸入虛擬試驗(yàn)場為基礎(chǔ)進(jìn)行了相應(yīng)的虛擬試驗(yàn)；對仿真和試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比，表明該虛擬試驗(yàn)場可以進(jìn)行樣車平順性研究工作，所得平順性評價(jià)值說明該樣車在水泥路面上平順性能良好；
　　 (6)通過前懸架虛擬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。針對該問題，在進(jìn)行前懸架運(yùn)動學(xué)分析基礎(chǔ)上，通過前懸架設(shè)計(jì)點(diǎn)坐標(biāo)的靈敏度分析，對前懸架設(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)，保證了懸架其他評價(jià)值基本不變，并通過整車穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)及制動仿真試驗(yàn)驗(yàn)證了優(yōu)化的有效性；
　　 (7)通過后懸架運(yùn)動學(xué)簡圖分析，找到影響樣車扭轉(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)對樣車的影響，得到了該類懸架結(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)以整車剛?cè)狁詈夏Ｐ蜑榛A(chǔ)，通過靈敏度分析

6、選取對車輛操縱穩(wěn)定性影響較大的懸架性能參數(shù)為優(yōu)化參數(shù)，以樣車的操縱穩(wěn)定性客觀評價(jià)指標(biāo)為目標(biāo)函數(shù)值進(jìn)行正交優(yōu)化設(shè)計(jì)，在充分考慮車輛其他相關(guān)性能的基礎(chǔ)上對結(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)水平組合在改善車輛操縱穩(wěn)定性性能的基礎(chǔ)上，對車輛平順性的影響可以忽略不計(jì)。但通過對不同工況下正交優(yōu)化結(jié)果的方差分析及優(yōu)化后參數(shù)水平對比，發(fā)現(xiàn)正交優(yōu)化設(shè)計(jì)方法無法得到同時(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)針對車輛操縱穩(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)變動下車輛操縱穩(wěn)定性能的波動，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)方法對車輛操縱穩(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操縱穩(wěn)定性能，又保證了在噪聲因素影響下樣車操縱穩(wěn)定性能的穩(wěn)定，并且沒有降低平順性能，彌補(bǔ)了正