不論在重型卡車的概念造型、產品設計階段還是在定型生產階段,CAE軟件仿真分析與實車試驗都一樣有著重要的意義,CAE仿真已成為現代汽車整車和總成開發不可或缺的工具,對于亟需提升核心競爭力的中國汽車企業來說,掌握CAE先進技術是跨越式提升科研和開發能力的一條重要途徑。因此,將CAE仿真技術應用到大噸位、大馬力、高效率重型卡車這類高端產品的研發及評價中,具有十分重要的意義。圍繞“十一五”國家863“重型商用車集成開發先進技術”課題,本文進行了如下工作:分析了TruckSim軟件的建模方法、動力學方程的求解算法、VS solver求解器的求解步驟;針對重型卡車的特點,結合國內外參數化重型卡車動力學建模的原理和思路,重點研究了空氣動力學、氣壓制動系統、轉向系統、輪胎系統、整體式車橋懸架系統、動力傳動系統（總成）的建模原理,并給出動力學方程;以此動力學仿真軟件TruckSim和參數化建模思路為基礎,結合實際車型具體描述了上述各個子系統以及車體、載荷建模所需要的特性參數和曲線,同時描述了虛擬可視的3D路面模型;參考一汽CA1253系列6×4重型卡車相關數據,建立了整車動力學模型,結合操縱穩定性和ISO標準對重型卡車的整車性能進行了開、閉環仿真分析。仿真結果表明:該重型卡車模型操穩性能中等偏上,其中轉向助力特性最為突出,既保證了操縱力比較輕便,又不會因轉向力太小而出現操縱無手感的現象,但是模型受到外來因素干擾時的瞬態響應特性較差,且在低頻下就會出現共振,諧振峰水平較高,抗干擾能力較弱。搭建的重型卡車整車動力學模型能夠較好的模擬標準提出的各個試驗工況,可以用動力學模型代替實車進行整體性能預測與分析。研究為進一步進行底盤匹配與性能優化和整車性能評價,提高整車操縱穩定性和安全性奠定基礎。

 

吉林大學吉林省211工程院校985工程院校教育部直屬院校

 

頁數：101

 

【學位級別】：碩士

 

文章目錄

提要

第1章 緒論

    1.1 重型卡車研發的國內外市場背景與研究現狀

        1.1.1 中國汽車市場的發展現狀

        1.1.2 重型卡車研發的國內市場背景

        1.1.3 重型卡車研發的國外市場背景

        1.1.4 重型卡車研發的現狀

    1.2 CAE在重型卡車上的應用與建模方法

        1.2.1 CAE在汽車研發中應用及意義

        1.2.2 基于CAE的重型卡車動力學建模方法

    1.3 本文的研究內容

第2章 TruckSim的重型卡車動力學建模原理

    2.1 TruckSim分析

        2.1.1 TruckSim簡介

        2.1.2 TruckSim整車動力學建模方法

        2.1.3 TruckSim動力學方程求解算法分析

        2.1.4 TruckSim求解器VS solver的工作過程

    2.2 空氣動力學建模

        2.2.1 空氣動力學參考點及其描述

        2.2.2 空氣對汽車作用的力與力矩

    2.3 帶ABS系統的氣壓制動系統建模

        2.3.1 重型卡車制動系統建模總體介紹

        2.3.2 氣壓式制動氣室動力學建模

        2.3.3 制動鼓的力矩特性建模

        2.3.4 制動系統仿真的物理參數

        2.3.5 制動系統ABS控制邏輯模型

        2.3.6 制動系統模型仿真對比

        2.3.7 低速下制動系統模型

    2.4 轉向系統建模

        2.4.1 重型卡車轉向系統的運動學特性建模

        2.4.2 轉向系統彈性運動學特性建模

        2.4.3 轉向系統的車輪回正力矩和主銷力矩

        2.4.4 軸轉向特性

    2.5 輪胎模型建模

        2.5.1 輪胎穩態模型建模

        2.5.2 輪胎瞬態響應特性建模

    2.6 重型車懸架特性研究

        2.6.1 鋼板彈簧特性研究

        2.6.2 減振器特性建模

        2.6.3 輔助側傾剛度特性建模

        2.6.4 懸架運動學特性和彈性運動學特性建模

    2.7 動力傳動系統建模

        2.7.1 發動機負荷特性建模

        2.7.2 摩擦式離合器建模

        2.7.3 變速器建模

        2.7.4 分動器建模

        2.7.5 差速器建模

        2.7.6 驅動輪建模

    2.8 3D路面模型的建立

        2.8.1 路面幾何特性

        2.8.2 路面摩擦系數

        2.8.3 相對于路面特性的輪胎滾動阻力

        2.8.4 路面的影像和周圍環境

    2.9 本章小結

第3章 重型卡車動力學模型的參數化描述

    3.1 車體（簧載質量）、載荷和車輛空氣動力學描述

        3.1.1 車體（簧載質量）描述

        3.1.2 規則載荷描述

        3.1.3 不規則載荷描述

        3.1.4 車輛空氣動力學描述

    3.2 重型卡車制動系統描述

        3.2.1 普通制動系統描述

        3.2.2 ABS制動系統描述

    3.3 重型卡車轉向系統描述

        3.3.1 轉向系統結構特點

        3.3.2 轉向系統運動學K特性描述

        3.3.3 轉向系統彈性運動學C特性描述

        3.3.4 整體式車橋受力對轉向角的影響

    3.4 重型卡車輪胎描述

        3.4.1 輪胎坐標系定義

        3.4.2 輪胎垂直力描述

        3.4.3 輪胎滾動阻力描述

        3.4.4 輪胎剪切力與剪切力矩描述

        3.4.5 輪胎動態特性描述

    3.5 重型卡車整體式車橋懸架描述

        3.5.1 整體式車橋的幾何和質量特性描述

        3.5.2 整體式車橋的運動學特性描述

        3.5.3 整體式車橋彈性運動學特性描述

        3.5.4 彈簧特性描述

        3.5.5 減振器特性描述

        3.5.6 懸架整體特性描述

        3.5.7 平衡懸架特性描述

    3.6 重型卡車動力傳動系統描述

        3.6.1 6×4 動力傳動系統的總成選取

        3.6.2 發動機總成特性描述

        3.6.3 離合器總成特性描述

        3.6.4 變速器總成特性描述

        3.6.5 差速器總成特性描述

        3.6.6 分動器總成特性描述

    3.7 本章小結

第4章 重型卡車整車動力學建模與操縱穩定性仿真分析

    4.1 基于TruckSim整車動力學模型建立

        4.1.1 車體建模

        4.1.2 轉向系統建模

        4.1.3 輪胎系統建模

        4.1.4 懸架系統建模

        4.1.5 整體式車橋系統建模

        4.1.6 制動系統建模

        4.1.7 動力傳動系統建模

        4.1.8 空氣動力學建模

        4.1.9 載荷建模

    4.2 基于TruckSim的重型卡車操縱穩定性閉環仿真分析

        4.2.1 閉環評價

        4.2.2 蛇形試驗和雙移線試驗理想軌跡構造

        4.2.3 重型卡車蛇形試驗和緊急雙移線試驗仿真分析

        4.2.4 重型卡車轉向輕便性試驗仿真分析

    4.3 基于TruckSim的重型卡車操縱穩定性開環仿真分析

        4.3.1 開環評價

        4.3.2 轉向盤角階躍試驗仿真分析

        4.3.3 轉向盤角脈沖試驗仿真分析

        4.3.4 回正試驗仿真分析

        4.3.5 固定轉向盤穩態回轉試驗仿真分析

    4.4 本章小結

第5章 全文總結

參考文獻

摘要

ABSTRACT

致謝

 

期刊論文

 

[1]適應不同路面條件下的ABS制動仿真研究[J]. 段偉建,簡曉春.  輕型汽車技術. 2008(10)

[2]適應不同路面條件下的ABS制動仿真研究[J]. 段偉建,簡曉春.  輕型汽車技術. 2008 (10)

[3]基于MATLAB的汽車防抱死制動系統仿真研究[J]. 潘開廣.  農業裝備與車輛工程. 2008(08)

[4]福田汽車 做世界級汽車企業[J]. 楊海霞.  中國投資. 2008(03)

[5]2007年商用車進出口分析及預測[J]. 李永鈞.  汽車與配件. 2008(08)

[6]一汽解放“奧威”重型系列商用車自主創新成果[J]. 劉蘊博,郭立群,馬文松,李奉偉,谷京哲,楊興中.  汽車技術. 2008(01)

[7]中國卡車企業如何贏在未來[J].   中外物流. 2007(06)

[8]中國卡車企業如何贏在未來[J].   中外物流. 2007 (06)

[9]基于CARSIM的車輛穩定性控制仿真[J]. 肖闖,黃江,易高.  專用汽車. 2007(06)

[10]奔馳重型汽車“智能”控制技術[J]. 牛峰.  重型汽車. 2006(02)

 

碩士論文

 

[1]基于CarSim與UniTire的爆胎汽車動力學響應研究[D]. 王英麟.吉林大學 2007

[2]汽車懸架運動學特性的仿真與試驗研究[D]. 李洪偉.吉林大學 2007

[3]會車過程的空氣動力特性研究[D]. 李玉虎.吉林大學 2006

[4]統一輪胎模型與動力學軟件的連接[D]. 金凌鴿.吉林大學 2006

[5]汽車防抱制動系統的建模與仿真[D]. 胡雄文.大連理工大學 2002