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悬架k&c特性对操纵稳定性影响分析及前悬架结构优化

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悬架K&C特性对操纵稳定性影响分析及前悬架结构优化

作者：高金良江苏大学

学位级别：硕士

底盘系统的设计与开发是汽车正向开发的重要内容,悬架k&c特性作为整车性能与底盘关键零部件的桥梁,对悬架k&c特性的研究以及悬架系统的正向开发已经成为底盘研究的重要课题。本文以某款国产车的前麦弗逊悬架为研究对象,从以下几个方面... 详细信息

底盘系统的设计与开发是汽车正向开发的重要内容,悬架k&c特性作为整车性能与底盘关键零部件的桥梁,对悬架k&c特性的研究以及悬架系统的正向开发已经成为底盘研究的重要课题。本文以某款国产车的前麦弗逊悬架为研究对象,从以下几个方面进行研究工作:首先,介绍了悬架k&c特性的国内外研究现状,详细阐述了悬架k&c特性的定义及评价悬架k&c特性的基本参数,定性分析悬架k特性和c特性对整车性能的影响。介绍虚拟样机技术在悬架仿真上的应用,以及悬架k&c试验台架的发展情况。其次,建立考虑侧倾转向和侧倾外倾的转向盘输入下的三自由度车辆模型,分析侧倾转向和侧倾外倾对稳态转向的影响。阐述carSim软件整车建模流程,通过carSim建立整车参数化模型,探明悬架k&c特性对瞬态操纵稳定性的影响并进行效果分析。最后,本文针对底盘正向开发流程采用分段设计思路,即优化悬架特性和悬架结构。在优化悬架特性方面,运用Isight集成carSim和Matlab,以操纵稳定性客观评价指标为目标对汽车悬架k&c特性进行优化,获取目标k&c特性,为下文的悬架结构优化奠定基础。在优化悬架结构方面,采用ADAMS/Insight对硬点坐标进行灵敏度分析,选取适当的设计变量以提高优化效率,运用多体动力学ADAMS/car建立前悬架模型进行仿真分析以获取样本,采用广义回归神经网络模型(GRNN)对硬点坐标与悬架k&c特性之间的非线性关系进行数学建模,结合非支配排序遗传算法(NSGA2),对悬架结构进行优化。结果表明,优化后的悬架k&c特性变动范围明显减小,且更加贴近目标k&c特性。

关键词：悬架k&c特性操纵稳定性广义回归神经网络非支配排序遗传算法

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悬架k&c特性参数的测试与解算方法研究

悬架K&C特性参数的测试与解算方法研究

作者：徐鹏举华中科技大学

学位级别：硕士

悬架k&c特性是影响汽车动力学的重要因素,悬架k&c特性试验台是研究和测试悬架k&c特性参数必不可少的试验装备,在汽车设计开发的各个阶段都发挥着重要的作用。目前悬架k&c特性测试技术逐渐成熟,但测试方法有待改进,试验数据的解算方法也... 详细信息

悬架k&c特性是影响汽车动力学的重要因素,悬架k&c特性试验台是研究和测试悬架k&c特性参数必不可少的试验装备,在汽车设计开发的各个阶段都发挥着重要的作用。目前悬架k&c特性测试技术逐渐成熟,但测试方法有待改进,试验数据的解算方法也没有公开。本文以商用车悬架k&c特性试验装备为研究对象,主要包括以下几个方面的内容:(1)分析了三种典型的车轮定位参数测量装置及测量方法,采用了一种双目视觉非接触式同步测量方案,提高了测试精度和试验效率。(2)研究了悬架k&c特性试验数据的解算过程与方法,将传感器测量数据作为输入,分三个阶段推导了试验解算数据和悬架k&c特性参数的解算公式。(3)应用本文的方法解算Adams/car悬架k&c特性仿真试验数据与参数,与软件计算结果对比验证了本文算法的准确度。(4)根据提出的悬架k&c特性试验车轮定位参数测量方案开发了测量仪控制系统,根据推导的悬架k&c特性参数解算公式开发了数据处理系统,可集成到悬架k&c特性试验装备的测控系统中进行实车测试。

关键词：悬架k&c特性车轮定位参数测量参数解算系统开发

悬架k＆c特性对自动驾驶观光车轨迹跟踪性能的影响研究

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悬架K＆C特性对自动驾驶观光车轨迹跟踪性能的影响研究

作者：陈昭翔西华大学

学位级别：硕士

自动驾驶是未来汽车发展趋势,轨迹跟踪性能是自动驾驶汽车重要性能之一,操纵稳定性动力学模型在其中起到重要作用。现有自动驾驶算法多选用不同自由度数学模型进行算法开发,但大多忽略悬架结构,认为其轮胎力学特性为线性,导致模型与实... 详细信息

自动驾驶是未来汽车发展趋势,轨迹跟踪性能是自动驾驶汽车重要性能之一,操纵稳定性动力学模型在其中起到重要作用。现有自动驾驶算法多选用不同自由度数学模型进行算法开发,但大多忽略悬架结构,认为其轮胎力学特性为线性,导致模型与实车误差较大。为从理论角度提高轨迹跟踪精度,本文通过定量表达车轮定位参数及轮胎力学特性的变化,分析悬架k＆c特性对汽车运动轨迹影响,实现仿真模型对实际轨迹有较好的跟踪性能。首先介绍考虑侧倾、侧向、横摆的三自由度操纵稳定性数学模型理论,给出运动方程并在MATLAB中建立对应仿真模型。介绍悬架k＆c特性分析特点及主要工况,对前束角、外倾角、主销参数等如何影响整车性能进行阐述。针对某型自动驾驶观光车,设计实验测量其前后悬架硬点及整车参数。在ADAMS/car中建立其前后悬架及整车动力学模型。进行悬架k＆c特性仿真分析,得到前束角、外倾角、主销参数等随轮载荷变化梯度值。通过魔术公式获得轮胎侧偏刚度及外倾刚度随垂向载荷变化曲线。依据国标进行实车角阶跃、角脉冲及稳态回转试验,并将实车转角拟合输入模型,对三自由度模型及ADAMS模型进行仿真,对比结果曲线及定量评价参数,验证所建ADAMS多体动力学模型准确性,保证通过ADAMS仿真获取到的k＆c特性参数具有一定的准确性。从不足转向度入手,分析悬架对整车操纵稳定性影响,得出将前束角及外倾角变化梯度值引入模型的结论。将悬架k＆c特性参数及轮荷转移量影响加入三自由度数学模型,并在MATLAB中建立仿真模型。对比蛇行及双移线工况下考虑悬架k＆c特性前后仿真模型与实车轨迹偏差值,以此研究悬架k＆c特性对汽车轨迹跟踪性能影响。

关键词：悬架k&c特性汽车操纵稳定性轮胎载荷转移 ADAMS\cAR

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某MPV车前悬架k&c特性稳健性优化

上海理工大学学报 2020年第1期42卷 50-56页

作者：蒋涛郑松林石永金姚谢钧王非上海理工大学机械工程学院上海200093 上海汽车集团股份有限公司商用车技术中心上海200438 机械工业汽车底盘机械零部件强度与可靠性评价重点实验室上海200093

针对传统的悬架k&c特性优化设计时没有考虑悬架衬套和横向稳定杆中存在的不确定因素的问题,提出了一种便于工程实践的悬架k&c特性的稳健性设计方法。将悬架硬点作为可控因素,衬套和横向稳定杆刚度作为不确定性因素,借助ADAMS/Insight软... 详细信息

针对传统的悬架k&c特性优化设计时没有考虑悬架衬套和横向稳定杆中存在的不确定因素的问题,提出了一种便于工程实践的悬架k&c特性的稳健性设计方法。将悬架硬点作为可控因素,衬套和横向稳定杆刚度作为不确定性因素,借助ADAMS/Insight软件,通过拉丁超立方抽样建立悬架k&c特性的响应面方程。然后利用Isight软件的6σ优化方法,利用蒙特卡罗模拟对硬点进行优化。结果表明,优化后前束角、外倾角、主销内倾角和主销后倾角特性得到提升,且悬架k&c特性的多目标响应函数标准差降低26%。优化后的悬架系统主要k&c特性性能得到提升,衬套和横向稳定杆刚度对悬架系统的影响程度降低,悬架k&c特性的稳健性得到提升。

关键词：悬架k&c特性响应面模型稳健性优化

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基于改进响应面模型的悬架k&c特性优化

广西大学学报（自然科学版） 2018年第5期43卷 1704-1712页

作者：高金良曾发林裴旭胡枫江苏大学汽车与交通工程学院江苏镇江212000

悬架运动学和弹性运动学特性是影响操纵稳定性的重要因素。为提高操纵稳定性,基于ADAMS/car建立某车型前麦弗逊悬架模型,并进行k&c特性仿真分析。在ADAMS/Insight中计算硬点坐标对k&c特性的灵敏度。利用切比雪夫多项式零点插值技术改进... 详细信息

悬架运动学和弹性运动学特性是影响操纵稳定性的重要因素。为提高操纵稳定性,基于ADAMS/car建立某车型前麦弗逊悬架模型,并进行k&c特性仿真分析。在ADAMS/Insight中计算硬点坐标对k&c特性的灵敏度。利用切比雪夫多项式零点插值技术改进响应面模型,并采用该模型描述悬架k&c特性变动范围与硬点坐标之间的关系,针对该模型采用双层嵌套的改进非支配排序遗传算法和粒子群算法进行多目标优化,结果表明,优化后的悬架k&c特性的变动范围均有不同程度的减小,汽车操纵稳定性得到了提高。

关键词： ADAMS/car 悬架k&c特性契比雪夫多项式改进非支配排序遗传算法

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某货车悬架k&c特性分析及优化

某货车悬架K&C特性分析及优化

作者：方稳辽宁工业大学

学位级别：硕士

汽车操纵稳定性是汽车重要性能之一，悬架k&c特性对汽车操纵稳定性能具有重要影响。汽车悬架系统设计以及调教是汽车底盘开发的重要内容，也是国内汽车自主研发需要掌握的核心技术。本文基于分段设计的思路，在汽车设计初期，利用carSi... 详细信息

汽车操纵稳定性是汽车重要性能之一，悬架k&c特性对汽车操纵稳定性能具有重要影响。汽车悬架系统设计以及调教是汽车底盘开发的重要内容，也是国内汽车自主研发需要掌握的核心技术。本文基于分段设计的思路，在汽车设计初期，利用carSim建立整车模型，研究汽车悬架系统的k&c特性对整车操纵稳定性的影响，并以操纵稳定性客观评价指标为评价标准对汽车悬架k&c特性进行优化。在优化过程中考虑车速、载荷以及汽车质心位置变化等因素的影响，运用稳健性设计理论，确保优化结果是最稳健的，并符合汽车的实际使用状态。第二阶段从悬架结构设计出发，运用多体动力学ADAMS/car建立前、后悬架的多体动力学模型，并通过调整悬架硬点、衬套刚度等因子来实现所需要的k&c特性。该阶段考虑到悬架k&c特性指标众多，并且某些参数之间相互矛盾，因此优化前将各项指标按重要程度进行排序，通过线性加权方法将多目标优化问题转化为单目标优化问题。依据整车悬架系统不同开发阶段的特点，本文应用面向系统性能建模的carSim;面向结构建模的ADAMS/car;确保稳健性设计优化的Isight等多种建模分析和优化分析手段解决了汽车悬架系统设计过程涉及的一系列问题，并取得满意的效果。

关键词：汽车操纵稳定性悬架k&c特性双横臂式独立悬架操纵稳定性客观评价体系稳健性优化

某SUV悬架k&c特性对车辆平顺性影响的基础研究

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某SUV悬架K&C特性对车辆平顺性影响的基础研究

作者：石冰吉林大学

学位级别：硕士

汽车轻量化和分布式驱动电动车的发展对车辆的平顺性和舒适性提出了更高的要求。目前对平顺性的研究主要集中在如何匹配及控制弹性元件和阻尼元件特性，使其兼顾车辆的综合性能;而对悬架k&c特性的研究主要集中在其对操纵稳定性的影响上... 详细信息

汽车轻量化和分布式驱动电动车的发展对车辆的平顺性和舒适性提出了更高的要求。目前对平顺性的研究主要集中在如何匹配及控制弹性元件和阻尼元件特性，使其兼顾车辆的综合性能;而对悬架k&c特性的研究主要集中在其对操纵稳定性的影响上，关于其对平顺性的影响则很少被考虑，这使得优化得到的悬架k&c特性很难兼顾平顺性的要求。本文结合某SUV开发项目，从面向特性的车辆动力学模型的建立与验证、车辆平顺性评价方法的探究来研究悬架k&c特性对车辆平顺性影响，并基于稳健性优化方法对前悬架的轴距随纵向力变化特性进行了优化。其主要内容和结论具体如下：面向特性的车辆动力学模型的建立。首先根据悬架的硬点以及属性文件在Adams/car中建立面向结构的车辆动力学模型并进行模型的验证;然后从面向结构的车辆模型中获取数据在VI-carRealTime中建立面向特性的动力学模型。平顺性评价方法的建立。在平顺性评价方法ISO2631的基础上，本文将车辆振动的瞬态影响和驾驶员所受到的方向盘力矩的波动引入到评价方法中去，同时利用PTP和RMS值来评价车辆在脉冲路面上受到脉冲振动时的平顺性。探究悬架k&c特性对车辆平顺性的影响。为探索不同的悬架k&c特性对车辆平顺性的影响，本文进行了车速为70km/h的B级随机路面、车速为60km/h的c级随机路面以及车速为10、20和30km/h的单脉冲、斜脉冲和连续脉冲路面的仿真，并利用本文所建立的平顺性评价方法，研究了悬架k&c特性对车辆平顺性的影响。仿真研究表明：k特性中的Base/Dz特性和悬架c特性对车辆平顺性的影响较大，且主要体现在脉冲冲击路面上，在c特性中Base/Fx特性对平顺性的影响和速度有很大的关系，不同速度下的影响规律不同，其他c特性在单脉冲和连续脉冲路面上车速为20、30km/h时对平顺性基本没影响。面向特性的悬架特性优化。车辆是一个复杂的整体，其平顺性不仅受到车辆内部结构的影响，比如悬架的k&c特性，还会受到外界使用环境的影响，如车速和路面。因此要保证车辆的整体平顺性的提高，必须确保车辆在外部的干扰下，其鲁棒性要强，即车辆受外界干扰的能力要高，因此本文利用田口方法进行车辆平顺性的优化，以满足性能要求。

关键词：悬架k&c特性平顺性评价方法稳健性优化

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汽车悬架k&c特性分析及其EDBS实现

汽车悬架K&C特性分析及其EDBS实现

作者：邢天龙西南交通大学

学位级别：硕士

课题以某型SUV为研究对象,在对行业通行的整车操纵稳定性试验分析基础上,提取面向操纵稳定性评价的悬架特性参数(前束角、外倾角等)。为了有效反映车辆运行中悬架动态行为及其对相关整车性能的影响规律,引入“悬架k&c特性”替代传统的... 详细信息

课题以某型SUV为研究对象,在对行业通行的整车操纵稳定性试验分析基础上,提取面向操纵稳定性评价的悬架特性参数(前束角、外倾角等)。为了有效反映车辆运行中悬架动态行为及其对相关整车性能的影响规律,引入“悬架k&c特性”替代传统的前束角、外倾角等静态意义的评价参数,由此将轮跳与转向运动以及轮胎和路面作用关系纳入分析,进而与评价过程有机结合,为形成系统、完善的技术体系奠定了基础。为了揭示悬架k&c特性评价参数与整车操纵稳定性指标之间的关系,分别建立了该车型前后悬架系统的动力学模型和整车动力学模型。在悬架模型的校验过程中,由于硬点位置和衬套刚度等建模基础数据的缺失,不得不通过反求手段对其加以补偿,基于补偿后的模型进行全工况的仿真,将仿真结果与试验结果对比来验证补偿方法的合理性和可行性。为了提高模型调校效率,在对悬架k&c特性评价参数进行敏感度分析的基础上,提出了针对硬点坐标的“暴力补偿”方法,即通过选取合理的硬点坐标调整值,以缩小悬架k&c特性评价参数仿真值与试验值间的差距,达到改善悬架模型的目的。基于验证的整车动力学模型剖析了悬架k&c特性评价参数对整车不足转向度的影响灵敏度,并得出了满足该车型不足转向度的悬架衬套线刚度和弹簧刚度合理取值范围。在悬架k&c特性研究分析过程中,需要提取悬架k&c特性评价参数并确定评价参数的指标范围;需要为悬架k&c特性试验提供试验指导规范并对试验数据进行分析处理;还需要为悬架k&c特性仿真提供建模基础数据并对仿真模型进行校验等。整个过程涵盖了大量的数据,而且车型数量扩大以后会使得数据量剧增,如果不对这些数据进行有效整理将会出现数据间交互困难,数据利用效率低等问题。为了完整地存取和有效地利用这些数据,也为了给进一步研究分析提供数据支持,需要借助于实用的工具对这些数据进行管理。近年来,工程数据库技术的发展为问题的解决提供了有效手段。课题以关系型数据库MySQL作为基础开发环境,构建了支持悬架k&c特性研究分析的“悬架k&c工程数据库系统”,通过Python、Apache开发了基于网络的悬架k&c工程数据库管理平台,并已在国内汽车技术研发的核心机构中获得应用。课题的主要工作如下：(1)通过分析行业通行的整车操纵稳定性试验,结合郭孔辉院士对操纵稳定性客观评价指标的贡献度分析结果,提取面向操纵稳定性评价的悬架特性参数,引入“悬架k&c特性”替代传统的前束角、外倾角等静态意义的评价参数。以某型SUV悬架k&c试验结果为依据确立了该车型的悬架k&c特性评价指标。(2)用ADAMS/cAR建立该车型前后悬架系统的动力学模型和整车动力学模型,由于硬点位置和衬套刚度等建模基础数据的缺失,需要通过反求手段对其加以补偿,基于补偿后的模型进行全工况的仿真,将仿真结果与试验结果对比来验证补偿方法的合理性和可行性。在调整硬点坐标对该车型悬架系统的动力学模型进行改善时提出了一种较为便捷有效的方法,该方法通过比较处于指标范围外的悬架k&c特性评价参数所需要调整的硬点坐标值和处于指标范围内的参数还允许调整的硬点坐标值,选取合适的硬点调整值,得出相应的改进方案。在整个“验证—改进—验证”的过程中,采用ADAMS/cAR和MATLAB联合仿真的方式来提高工作效率。(3)根据正交设计表,基于验证的悬架系统的动力学模型和整车动力学模型得出每组硬点参数下的悬架k&c特性评价参数变化量和整车不足转向度变化量,用最小二乘法得出悬架k&c特性评价参数对于整车不足转向度的影响灵敏度。应用“广义逆推”算法得出满足该车型不足转向度的悬架衬套线刚度和弹簧刚度的合理取值范围。(4)以关系型数据库MySQL作为基础开发环境,构建支持悬架k&c特性研究分析的“悬架k&c工程数据库系统”,通过Python、Apache开发了基于网络的悬架k&c工程数据库管理平台。该数据库系统能够实现基本的增删改查功能,文件上传下载功能,试验结果比较、导出功能,权限管理功能等。课题具有如下创新点：(1)将汽车悬架k&c特性的研究分析与EDBS相结合,开发出了首个真正投入使用的悬架k&c工程数据库系统,使得悬架k&c特性评价、试验及仿真过程中的数据、相关文件等能够被有效管理,它大大增强了数据共享率,提高了工程数据的分析利用水平。(2)在模型校验过程中,由于硬点位置和衬套刚度等建模基础数据的缺失,需要通过反求手段对其加以补偿。将补偿后的模型仿真值与试验值进行对比验证了补偿方案的合理性。在对硬点坐标进行补偿时提出了“暴力补偿”方法,利用悬架硬点对悬架k&c特性评价参数的敏感度分析结果,得出处于指标范围外的悬架k&c特性评价参数所需要调整的硬点坐标值,通过与处于指标范围内的还允许调整的硬点坐标值进行比较,选取合适的硬点调整值。

关键词：悬架k&c特性操纵稳定性 “暴力补偿” 工程数据库

考虑悬架k&c特性的轮毂电动车横摆稳定控制方法研究

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考虑悬架K&C特性的轮毂电动车横摆稳定控制方法研究

作者：黄欢哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

轮毂电动车具有车轮扭矩独立驱动、结构紧凑等优点,是当前重点研究与开发的电动车类型。轮毂电动车利用车轮扭矩独立驱动的特征,改变了传统车辆的横摆稳定控制方式,使得横摆稳定控制技术发生变革。本文针对轮毂电动车横摆稳定控制进行研... 详细信息

轮毂电动车具有车轮扭矩独立驱动、结构紧凑等优点,是当前重点研究与开发的电动车类型。轮毂电动车利用车轮扭矩独立驱动的特征,改变了传统车辆的横摆稳定控制方式,使得横摆稳定控制技术发生变革。本文针对轮毂电动车横摆稳定控制进行研究,具有理论与实际意义。目前轮毂电动车横摆稳定控制的研究局限于侧向运动,忽略了车辆垂、纵向运动与侧向运动的耦合关系。极限工况下,会导致侧向运动控制性能下降甚至恶化。与目前普遍采用的研究思路和方法不同,本文考虑了车辆垂向运动对侧向运动的影响,并从悬架k&c特性的角度,分析车辆垂、侧和纵向运动耦合特性及其横摆稳定控制方法,以提高车辆侧向运动的控制性能。本文分析了悬架k&c特性对车辆侧向动力学的影响,将悬架k&c特性的影响归结为车轮定位参数前束角和外倾角引起的车轮侧偏角变化以及附加的外倾角扭矩。为了减小悬架k&c特性参数计算代价,本文进而分析了悬架k&c特性对侧向动力学的影响的主要参数,建立了一种考虑悬架k&c特性的车辆侧向动力学模型。高精度车辆动力学软件ve DYNA中的仿真结果表明本文建立的模型具有更高的精度。针对不足转向工况的横摆稳定控制问题,本文指出不足转向产生的原因在于轮胎侧向力饱和,使得侧向力不足而无法实现期望横摆率跟踪控制。为此,本文在考虑悬架k&c特性的车辆侧向动力学模型基础上,根据纵侧向耦合动力学特性,提出了一种纵侧向耦合动力学一体化控制的思路和方法。将单一的侧向运动控制问题拓展为考虑悬架k&c特性的纵侧向运动控制问题,并给出了一种解决不足转向的横摆稳定滑模控制器设计方法。仿真结果验证了本文提出的控制方法的可行性和有效性。考虑到悬架k&c特性参数变化非线性强,在线计算困难的问题,本文采用数据建模方法对悬架k&c特性表达方式进行了改进,构建了前束角和外倾角的MAP模型,建立了考虑车辆纵、侧、垂向耦合的机理/MAP混合动力学模型。在此基础上采用一种非线性控制方法设计了横摆稳定控制器,得到了由稳态控制、参考动态前馈控制和反馈控制组合的控制律。仿真表明设计的控制器能有效改善车辆低附着系数路面的转向性能。

关键词：轮毂电动车横摆稳定控制侧向动力学悬架k&c特性