多刚体系统动力学在汽车独立悬架运动分析中的应用

多刚体系统动力学是近二十年发展起来的力学新分支。本文利用该领域中的R-W方法来建立一种适用于各式独立悬架空间运动分析的通用方法。全文分两部分:第(一)部分对可简化为树形多体系统的单臂悬架,推导出了运动学关系式并给出了相应的计算程序及计算实例;第(二)部分对可简化为闭环多体系统的双横臂、滑柱摆臂式等悬架,采用假想切除铰链的方法将其化为树形系统,然后补充约束方程得到运动学封闭解。应用的实际结果表明,用此程序进行汽车悬架运动分析,所得结果精确、计算迅速,可方便地进行悬架设计方案的比较和参数的选择。     

基于ADAMS的麦弗逊悬架的动力学仿真和优化

本文以多刚体系统动力学为理论基础,应用多体运动学与动力学仿真软件ADAMS 中的Car专业模块建立了麦弗逊悬架多刚体模型。在对该悬架模型进行了两侧车轮同向跳动的仿真分析后,研究了前束角（Toe Angle）、车轮外倾角（Camber Angle）、主销后倾角（Caster Angle）、主销内倾角（Kingpin Inclination Angle）及车轮转向角（Steer Angle）五个悬架运动特性参数,同时研究了这五个运动特性参数对汽车的稳态响应特性、直线行驶的稳定性、操纵稳定性等众多性能的影响。此外,以改善悬架的性能为目标,从ADAMS/Car模块中导入ADAMS／Insight模块,对麦弗逊悬架五个运动特性参数进行了优化。最后,对优化前后的悬架运动特性参数曲线进行了比较,并从比较中得到较好的运动特性参数,从而对悬架进行了优化。     

汽车碰撞过程人体响应的研究

本文在多刚体动力学Kane方法的基础上,推导了二维多刚体系统矩阵形式的动力学方程。用于一个具体的汽车乘员/座椅系统模型,计算了汽车正碰过程中人体的运动姿态、加速度、速度和位移响应,以及安全带的受力等特性。与试验结果比较,证明了理论计算的正确性。本文在实例计算的基础上,分析研究了系统参数变化对人体响应的影响以及安全带在汽车碰撞过程中对人体的保护作用。     

人体跳跃过程中的动力学模型研究

跳跃是人类最基本的运动形式,也是人类的基本活动技能之一,是人体运用自身的能力或借助一定的器材,通过一定的运动形式,使人体腾越尽可能的高度或远度的运动。文中通过爱捷运动图像测量系统对运动员运动过程进行解析,得到图片、相关参数以及分析结果,在总结人体跳跃过程特点的基础上,建立三段式多刚体（弹簧-质量）人体跳跃模型,并推导出其运动方程。     

欧拉参数在汽车动力学分析中的应用

本文介绍了用欧拉角表示变换矩阵的方法,并推导出计算公式。进而,又在欧拉定理的基础上推导出用欧拉参数表示变换矩阵的方法。在这种方法中,用欧拉参数代替欧拉角来建立系统动力学模型,进行动力学分析。文中例举了由悬挂质量、非悬挂质量及联接两者的钢板弹簧构成的系统的动力学分析实例。     

商用车驾驶室悬置隔振仿真研究

采用多刚体系统动力学理论研究商用车驾驶室悬置隔振系统的平顺性问题，提出了基于多刚体动力学的现代虚拟样机技术进行驾驶室悬置隔振系统设计和计算分析方法，运用ADAMS软件建立了整车系统的参数化振动模型，结合实际参数对典型货车进行了随机振动分析，以驾驶室座椅处加速度均方根值为评价对象对原车驾驶室悬置系统和底盘主悬架系统进行了参数匹配和改进设计，解决了原车隔振效果差的问题。     

基于Motion的摩托车多体动力学建模和仿真

为了从整体上研究摩托车的振动特性,采用Virtuallab／motion软件建立摩托车多刚体动力学仿真模型,并在施加外部激励（发动机激励和路面激励）的条件下对其进行动力学仿真。通过对模型施加不同工况下的发动机激励来比较车架质心处的加速度;通过Virtuallab／motion仿真摩托车通过凸块的运动过程,计算得到车架质心处的加速度。计算结果表明,该摩托车的振动特性良好。     

基于质量线法的汽车动力总成刚体惯性参数的研究与辨识

提出了一种基于模态试验(锤击法)来辨识汽车动力总成各刚体惯性参数的方法(质量线法).该方法首先利用模态试验获得振动加速度的传递函数,然后通过运动学和动力学方程来求出动力总成的质量矩阵及质心位置,进而求出各惯性参数.论述了对动力总成进行模态试验的方法及注意事项.通过与三线扭摆法试验所得结果进行对比,表明了该质量线法辨识动力总成刚体惯性参数的精确性.     

发动机运转噪声的动力学分析及试验研究

建立了活塞系统工作过程的动力学方程和油膜润滑方程,并根据实测的解放CA6102汽油机的气缸压力对活塞二阶运动进行了计算。通过分析不同情况下活塞的无量纲横向位移和无量纲横向加速度随曲轴转角的变化关系,得出了影响发动机运转噪声的实质性因素。     

多刚体系统动力学在车辆平顺性建模中的应用

本文在多刚体系统动力学Ｓｃｈｉｅｈｌｅｎ－Ｋｒｅｕｚｅｒ方法和Ｒｏｂｅｒｓｏｎ－Ｗｉｔｔｅｎｂｕｒｇ方法的基础上，推导了三维车辆多刚体系统矩阵形式的动力学方程，为开发通用的车辆平顺性分析软件提供了理论基础。     

商用车驾驶室悬置隔振系统设计开发

介绍了几种驾驶室悬置的功能特征及其设计流程.建立了某重型商用车驾驶室悬置多刚体ADAMS模型和驾驶室悬置刚弹耦合模型,并将两模犁计算结果与道路试验结果进行了时域对比分析.结果表明,两模型时域加速度信号与试验结果十分相近;频率小于20 Hz时刚弹耦合系统动力学仿真模型的计算结果与试验结果最接近,但频率大于20 Hz后弹性体模型的精度接近于多刚体模型,从而验证了经验悬置参数计算方法的正确性.采用虚拟DOE正交试验技术对驾驶室悬置进行了系统参数优化.     

基于RBF网络高速避让汽车操纵逆动力学研究

给出3自由度角输入避让转向驾驶员-汽车闭环模型,采用均匀设计方法安排汽车在高速下进行双移线避让试验,通过组合驾驶员模型中三个不同参数对闭环模型进行正解得到用于RBF网络的训练样本,建立汽车横摆角速度、侧向加速度及车身侧倾角与转向盘转角及角速度的映射关系。所建立的RBF网络能以汽车横摆角速度、侧向加速度及车身侧倾角共同识别转向盘转角及角速度,仿真结果表明该方法具有运算速度快、识别精度高等优点。     

车辆悬架多刚体动力学分析及九点控制研究

借助多刚体系统动力学的拉格朗日方法对车辆悬架进行研究分析,建立了基于多刚体系统动力学的主动悬架系统模型,并采用九点控制策略进行理论分析和计算机仿真。仿真结果表明,以多刚体动力学方法同九点控制策略相结合的车辆悬架系统性能良好。     

汽车悬架多刚体动力学分析及九点控制

汽车机械系统的建模、分析与求解始终是动力学的关键问题,为快速准确地求解分析,文章借助多刚体系统动力学的拉格朗日法对汽车悬架进行分析,建立了基于多刚体系统动力学的主动悬架系统模型,并采用九点控制策略进行了理论分析和计算机仿真。仿真结果表明,以多刚体动力学方法同九点控制策略相结合的汽车悬架系统性能良好。     

路段交通流无超车换道的动力学模型及其仿真

通过对交通流参数的微分分析，建立路段交通流的运动微分方程和欧拉方程，与流体力学对比，根据牛顿第二定律，提出计算简便的交通压力和粘性阻力系数及粘性阻力，定义来自下游交通波的干扰为交通流的粘性。波速与最大波速之差定义为沿程粘性阻力系数。沿程粘性阻力与车道长度、流量沿车流方向的变化率和沿程粘性阻力系数成正比。模型能够得出交通流参数之间的关系。仿真实例表明，模型能够反映交通流的基本特性．     

双挂汽车列车操纵稳定性评价指标研究

为了确定双挂汽车操纵稳定性的评价指标并进行横向稳定性分析,在分析国外多挂汽车列车研究现状的基础上,分别总结了结构参数和使用参数以及各种主动控制策略对多挂汽车列车横向稳定性的影响。与中国汽车列车操纵稳定性评价方法相比,针对多挂汽车列车增加了后部放大系数(RWA)和轨迹偏移量(Off-tracking)2种横向稳定性评价指标;构建了横摆运动和侧向运动的双挂汽车列车动力学模型,仿真阶跃响应下各个车辆单元侧向速度、横摆角速度、侧向-横摆相轨迹、侧向加速度以及铰接角的变化,并分别计算以横摆角速度和侧向加速度为基准的RWA值,将计算结果与国外相关研究文献进行了比较。结果表明:当牵引车和一挂车的侧向速度最大值分别为1.15,0.89m·s~(-1)时,对应拖台和二挂车的侧向速度最大值分别为2.81,1.31m·s~(-1),证明其为双挂汽车列车发生失稳的主要影响因素;由横摆角速度、侧向加速度对应的RWA值分别为1.14和1.54可知,以侧向加速度为基准的RWA值更能反映车辆的后部放大状态;由牵引车与一挂车之间的铰接角为5.9°,拖台与二挂车之间的铰接角为9.6°,而一挂车与拖台之间的铰接角恢复到0可知,一挂车与拖台的链接形式比第5轮式的铰接形式更稳定,且恢复到稳定状态时间更短;研究结果可为双挂汽车列车操纵稳定性评价指标的确定及应用提供参考。     

基于ADAMS的麦弗逊前悬架优化设计

汽车悬架系统为一多体系统,部件之间的运动关系十分复杂,传统的人工计算很难将悬架的各种特性表述清楚。以多刚体系统动力学理论为基础,应用机械系统动力学仿真分析软件ADAMS中的Car专业模块建立该车的麦弗逊式前悬架多刚体模型,并采用ADAMS/Insight模块进行参数分析,同时进一步进行悬架布置的优化,在一定程度上提高了整车的行驶平顺性和操纵稳定性性能。     

基于ADAMS的某DCT驻车性能仿真与试验研究

为研究某双离合自动变速器(DCT)驻车机构驻车性能的主要影响因素,利用ADAMS建立了驻车机构多刚体动力学模型,实车驻车试验结果表明,驻车过程中的临界驻车速度、驻车时间、驻车最大加速度3个关键技术指标的仿真结果与试验结果误差均小于3.7%,验证了仿真模型的准确性。利用该模型实现了压簧刚度及预紧力、扭转弹簧刚度及预紧力矩、锥销锥角等关键因素对驻车性能的影响分析。     

基于频域积分的汽车动力总成运动姿态监测方法研究

动力总成的运动姿态直接影响着汽车振动性能和舒适性能,而常规的加速度信号特征往往无法有效表征出动总的低频运动特征。文章基于频域二次积分原理和多点运动合成方法,提出了一种汽车动力总成质心运动姿态监测算法。对加速度信号进行频域二次积分,同时对超低频成分置零处理,从而较好地消除传感器零漂和温漂的误差,提高了位移信号的获取精度;对多测点信号进行运动合成,获取了动总刚体六自由度运动特征信息。汽车加速窜动工况和静态点熄火工况的工程应用表明:所提算法能够有效并直观地合成出动力总成质心刚体的运动特征信息。     

吊挂设备对高速列车弹性车体垂向振动特性的影响

为了研究车下吊挂设备对高速列车车体弹性振动的影响,文章搭建了车体与吊挂设备的刚柔耦合垂向动力学模型,通过对比刚柔耦合模型和多刚体模型的加速度功率谱密度研究了车体柔性对车辆垂向振动特性的影响;通过控制变量法改变吊挂设备的悬挂参数,分析了不同的悬挂系统频率、悬挂系统阻尼比和悬挂质量对车体中心位置的加速度幅频特性的影响;最后,将吊挂设备视为动力吸振器,采用Jacquot动力吸振器参数优化理论对悬挂参数进行优化。结果表明,合理的选择吊挂设备的悬挂参数可以有效的抑制的车体弹性振动。