毕业设计PPT答辩基于ADAMS的汽车操纵稳定性仿真研究.ppt

基于ADAMS的汽车操纵稳定性仿真研究班级：班级：1111车辆三班车辆三班学号：学号：1155806411558064姓名：姓名： 指导老师：指导老师：ADAMS/Car软件简介 • 整车模型的装配生成整车模型的装配生成汽车操纵稳定性仿真研究及影响因素分析汽车操纵稳定性仿真研究及影响因素分析 1.1 车速为120km/h下的转向盘转角阶跃输入仿真试验 角阶跃输入试验是汽车瞬态闭环响应特性的一种重要试验方法，可综合评价汽车的稳定性及乘坐舒适性，在一定程度上可综合表现出转向运动的综合性能根据国标规定：试验车速为试验汽车最高车速的70%，且四舍五入为10的整数倍汽车以试验车速直线行驶，先按输入方向靠紧转向盘，消除转向盘的自由行程并记录各测量变量的零线，经过0.2-0.5s,以最快的速度转动转向盘，使其达到预先选好的位置，并固定转向盘数秒，同时保持车速不变，待所测变量过渡到新的稳态值，停止记录汽车在满载状态下以120km/h的速度直线行驶，转向盘在0.1s的时间内从0变为90，接着固定转向盘不动，直至再次变为稳定状态，研究方向盘转角、侧向加速度、质心侧偏角和横摆角速度等随着时间的变化曲线，仿真只按向左转进行一次。

 方向盘转角方向盘转角侧向加速度侧向加速度 质心侧偏角质心侧偏角横摆角速度横摆角速度 根据以上几图可知，横摆角速度和侧向加速度响应时间都很短，且质心侧偏角也小，表明该车瞬态响应性能良好 1.2 不同速度下转向盘转角阶跃输入仿真试验 汽车分别以40、60、80、100、120km/h的车速匀速行驶，方向盘尽快地从0度转到90度，分别进行仿真试验不同车速下侧向加速度不同车速下侧向加速度（由上往下分别为（由上往下分别为40、、60、、80、、100、、120km/h) ) 不同车速下横摆角速度不同车速下横摆角速度（由上往下分别为（由上往下分别为60、、80、、40、、100、、120km/h）） 不同车速下质心侧偏角不同车速下质心侧偏角（由上往下分别为（由上往下分别为40、、60、、80、、100、、 分析上图可知:当车速为40km/h时，汽车的横摆角速度很快地达到稳态值，横摆角速度在车速为100km/h时达到最大，随着汽车车速的提高，横摆角速度响应时间越来越短，稳定性因数变化小，其他参数却越来越大，由此可知该车具有不足转向特性。

 汽车以70km/h的车速匀速行驶，方向盘在极短的时间内从0度转到90度且固定下来，把汽车质心高度分别上升降低6cm，分别进行仿真，并与原质心高度下的仿真结果进行对比不同质心高度下的横向加速度不同质心高度下的横向加速度（从上往下分别为质心下降（从上往下分别为质心下降60mm、原质心高度、原质心高度和质心上升和质心上升60mm下的曲线）下的曲线） 不同质心高度下的横摆角速度不同质心高度下的横摆角速度（从上往下分别为质心下降（从上往下分别为质心下降60mm、原质心高度、原质心高度和质心上升和质心上升60mm下的曲线）下的曲线）不同质心高度下的质心侧偏角不同质心高度下的质心侧偏角（从上往下分别为质心下降（从上往下分别为质心下降60mm、原质心高度和质心上升、原质心高度和质心上升60mm下的曲线）下的曲线） 分析上图可知：不同质心高度情况下，汽车的瞬态响应性能受到一定的影响汽车的横摆角速度和侧向加速度峰值和稳定值随着质心高度升高略微变大，响应时间也延长，同时质心侧偏角也明显变大了而当质心高度降低时，汽车的横摆角速度和侧向加速度峰值和稳定值略微变小，响应时间变短，质心侧偏角也明显变小了。

所以适当地降低汽车质心高度可以提高汽车的瞬态响应性能有利于汽车操纵稳定性的提高1.4 质心前后位置转向盘转角阶跃输入仿真试验 汽车以70km/h的车速匀速行驶，方向盘在极短的时间内从0度转到90度并固定下来，改变汽车质心位置分别相对原质心位置前后移动80mm分别进行仿真分析并与原质心位置下的仿真结果进行比较 不同质心位置下横摆角速度不同质心位置下横摆角速度（由上往下分别为质心后移（由上往下分别为质心后移80mm、原质心位置和质心前移、原质心位置和质心前移80mm））不同质心位置下横向加速度不同质心位置下横向加速度（由上往下分别为质心前移（由上往下分别为质心前移80mm、原质心位置和质心后移、原质心位置和质心后移80mm）） 不同质心位置下质心侧偏角不同质心位置下质心侧偏角（由上往下分别为质心前移（由上往下分别为质心前移80mm、原质心位置和质心后移、原质心位置和质心后移80mm）） 由以上各图分析可知:汽车的横摆角速度和侧向加速度峰值和稳态值在质心位置前移的情况下都明显减小，响应时间变短，同时质心侧偏角也明显地变小了，汽车的瞬态响应性能得到了提高。

在质心位置后移的情况下，汽车的侧向加速度和横摆角速度峰值、稳态值都明显变大，响应时间变长，同时质心侧偏角变大所以对于整车而言质心位置适当前移有利于整车操纵稳定性的提高1.5 不同载荷情况下转向盘转角阶跃输入仿真试验 汽车以70km/h的车速匀速前进，方向盘尽快地从0度转到90度，把汽车的质量分别设置为满载和空载情况下进行仿真并对比分析不同载荷情况下横向加速度不同载荷情况下横向加速度( (从上往下：第一条曲线为空载下曲线从上往下：第一条曲线为空载下曲线 第二条为满载下曲线）第二条为满载下曲线）不同载荷情况下质心侧偏角不同载荷情况下质心侧偏角( (从上往下：第一条曲线为空载下曲线从上往下：第一条曲线为空载下曲线 第二条为满载下曲线）第二条为满载下曲线）  不同载荷情况下横摆角速度不同载荷情况下横摆角速度( (从上往下：第一条曲线为满载下曲线从上往下：第一条曲线为满载下曲线 第二条为空载下曲线）第二条为空载下曲线） 从以上各图可知：在满载情况下，汽车的横摆角速度和侧向加速度峰值和稳态值都比空载时大，响应时间更长，从而使汽车转向灵敏度降低，反应变慢，同时满载时汽车的质心侧偏较大，不利于汽车的操纵稳定性。

 二. 转向盘转角脉冲输入仿真试验2.1 汽车在120km/h下的转向盘转角脉冲输入仿真试验 根据国标规定的方法，试验车速为汽车最高车速的70%，并四舍五入为10的整数倍，汽车按照试验车速直线行驶，稳定后给方向盘给方向盘一个三角脉冲转角输入，实验时向左或向右转动方向盘，并迅速回复到原处保持不动，记录整个过程，直到汽车回复到直线行驶位置输入脉冲宽为0.3-0.5s,最大转角应是本试验过渡过程中的最大侧向加速度，转动转向盘应该尽量使其转角的超调量达到最小汽车在满载状态下，以120km/h的车速直线行驶，在行驶3s时给转向盘输入一个三角脉冲转角，仿真只按向左进行一次仿真分析方向盘转角方向盘转角横摆角速度横摆角速度  横向加速度横向加速度 从转向盘转角脉冲输入试验图可以看出:在一定的误差允许范围内，可认为汽车横摆角速度和侧向加速度曲线对比结果是比较理想的 2.2 不同车速下转向盘转角脉冲输入仿真试验 汽车分别以20、40、60、80、100km/h的车速直线行驶，在2s时给施加一转角位40度宽度为0.3s的三角脉冲。

不同速度下横摆角速度不同速度下横摆角速度（自上而下分别为（自上而下分别为100、、80、、60、、40、、20km/h下曲线）下曲线） 不同速度下侧向加速度不同速度下侧向加速度（自上而下分别为（自上而下分别为100、、80、、60、、40、、20km/h下曲线）下曲线） 由图可知汽车的横摆角速度和侧向加速度的幅值随着车速的增加而变大，由横摆角速度图可知该车过渡时间短，所以该车响应转向操作能力很强，从侧向加速度图也可看出该车具有较好的瞬态转向特性三. 转向回正性能试验 试验分为低速回正性能试验和高速回正性能试验，在平坦的场地上进行对于低速回正性能试验让汽车沿半径15米的圆周行驶，调整车速，使侧向加速达到4m/s2,然后突然松开转向盘对于高速回正性能试验，汽车以100km/h的车速高速行驶，调整转向盘使侧向加速度为2m/s2,等到稳定后松开转向盘汽车运行轨迹汽车运行轨迹 方向盘转角方向盘转角横向加速度横向加速度 横摆角速度横摆角速度 由上面各图方向盘转角、横向加速度、横摆角速度曲线可知，当松开方向盘后，三条曲线均进入一个波行动中，振幅不断变小，一段时间后进入稳态，说明该车回正性能良好，即由曲线自行回复到直线行驶能力强。

 根据国标采用固定转向盘，连续加速的试验方法进行稳态回转试验，该试验在满载情况下进行，试验时先让汽车按照最低稳定车速沿所画圆周行驶，等到稳定后固定转向盘不动，逐渐连续且均匀地加速，直到汽车出现不稳定状态为止，记录整个过程，仿真只按向左转方向进行一次汽车运行轨迹汽车运行轨迹 行驶半径行驶半径 由上图可知，随着汽车行驶速度的增大，汽车行驶半径越来越大，说明该车具有不足转向特性五. 蛇行试验 蛇行试验属于驾驶员—汽车—外界环境组合而成的闭路系统性能试验方法之一，可评价汽车的随动性、收敛性、方向操纵轻便性和事故可避性等，是典型操纵稳定性行驶工况性能试验之一其试验结果不仅取决于汽车的本身特性，还取决于驾驶员的本身特性和驾驶技术，本试验采用国标进行，标桩间距为30m,标杆区设置如图36所示图图36 6 在ADAMS仿真试验中对汽车控制是通过驱动样机实现的，在ADAMS/Car里，驱动样机特性是通过标准驾驶员接口来进行具体的驱动分析与闭环控制有关的主要文件有驾驶员控制文件和驾驶员控制数据文件根据国标试验方法的要求设置基准车速为65km/h相应的驾驶员控制文件，拟合蛇行运动轨迹，设置相应坐标的驾驶员控制文件，本试验分别进行了30km/h、40km/h、50km/h速度下的试验。

仿真得到的质心运动轨迹如图37所示，分别提取转向盘转角、横摆角速度、车身侧倾角、侧向加速度、速度的图形 图图3737质心运动轨迹质心运动轨迹汽车行驶速度汽车行驶速度 方向盘转角（自左往右分别为50、40、30km/h下曲线） 横摆角速度（自左往右分别为50、40、30km/h下曲线） 侧向加速度（自左往右分别为50、40、30km/h下曲线） 质心侧偏角 （自左往右分别为50、40、30km/h下曲线） 从图中可以看出随着车速的提高，横摆角速度、侧向加速度、质心侧偏角峰值变大，通过标杆时间变短，从图中可以看出汽车在绕杆行驶时车速基本保持不变，且能够很好地按照标杆行驶，说明该车追随性能良好。

 结论结论 本文利用ADAMS/Car模块建立了该车的多体动力学仿真模型，根据国家要求对整车进行了一系列的仿真试验，并对影响操纵稳定性的若干因素进行了研究分析本文主要结论可归纳以下几点：1.根据ADAMS的闭环仿真控制原理，按照国家标准，在进行蛇行试验时，使用了驱动样机，通过标准驾驶员接口分别编制相应的驾驶员控制文件来进行仿真试验，仿真结果与预期一致性较好考虑驾驶员控制信息进行闭环仿真验证，更接近实际车辆行驶情况，从而使虚拟样机更高效准确地进行仿真分析2.对整车进行了转向盘转角阶跃输入仿真试验、转向盘转角脉冲输入仿真试验、转向回正性能试验、稳态回转性能试验、蛇行试验，仿真结果分析该车操纵稳定性良好同时通过改变质心高度、质心前后位置、整车载荷分析这些参数的变化对汽车操纵稳定性的影响，仿真结果表明，适当降低质心高度能够改善汽车的瞬态响应性能，质心位置略微前移有利于汽车的操纵稳定性，汽车空载时的响应性能优于满载 3.对汽车操纵稳定性的虚拟平台研究，从试验标准、评价指标和方法作出了初步探索，为汽车操纵稳定性和其它性能的仿真研究提供了参考。

它的实时动力学仿真分析，在计算机上反复进行试验和动画回放，降低了试验成本，缩短了试验时间，对汽车操纵稳定性的仿真研究和设计工作具有重大的意义。