论文总字数：22994字

摘 要

随着多刚体动力学的发展及相应软件的开发和日益成熟，功能强大的计算机软件能够有效地模拟复杂的车辆模型。或许可以这样说，是计算机技术和控制技术共同推动了现代汽车系统动力学的发展。随着各种底盘控制系统在车辆中应用的增长趋势及各功能控制系统集成程度的日益提高，车辆动力学在未来车辆控制系统设计中的作用将愈加重要。数字化虚拟样机技术是缩短车辆发周期、降低开发成本、提高产品设计和制造质量的重要途径。对汽车而言，车辆动力学性能尤为重要，为了降低产品开发风险，在制造出样车之前，利用数字化样机对车辆的动力学性能进行计算机仿真，并优化其参数就显得十分必要了。

关键词：大货车 多刚体模型 制动动力学 运动仿真

Abstract

With the development of multi-rigid body dynamics and the development of the corresponding software and the maturity, powerful computer software can effectively simulate the complex vehicle model, making the automobile system dynamics become an important part of the car CAE technology, and gradually toward the Electronic and hydraulic control, finite element analysis and other technical integration direction. Perhaps it can be said that the computer technology and control technology together to promote the development of modern automotive system dynamics. With the increasing trend of the application of various chassis control systems in vehicles and the increasing degree of integration of various functional control systems, the role of vehicle dynamics in the future design of vehicle control system will become more and more important. Digital virtual prototyping technology is an important way to shorten the vehicle development cycle, reduce development costs and improve product design and manufacturing quality. In order to reduce the risk of product development, it is necessary to use the digital prototype to simulate the dynamic performance of the vehicle and optimize its parameters before making the prototype. In this way, the vehicle's dynamic performance is very important.

Key Words: Truck；Multi-rigid body model；Brake dynamics；Motion Simulation

目录

摘 要 2

Abstract 2

第一章 引言 6

1.1 车辆多刚体模型建模及动态仿真技术国内外现状 6

1.2 车辆多刚体模型建模及动态仿真技术的目的和意义 7

1.3 研究思路和技术方法 7

第二章 车辆多刚体模型建模及动态仿真技术概述 8

2.1 车辆多刚体模型建模及动态仿真理论基础 8

2.2 基于计算机的车辆动力学仿真研究 9

2.2.1 车辆动力学仿真研究软件 9

2.2.2 WM (MORKINGMODEL)动力学仿真软件 10

2.3 几何模型建摸 15

2.3.1 catia三维几何模型建摸软件 15

2.3.2 刚体几何模型建摸 16

2.3.3 可变形物体几何模型建摸 16

2.4 动力学模型建摸 17

2.4.1 刚体动力学模型 17

2.4.2 拉压变形物体动力学模型建摸 17

F 18

F 18

2.4.3 弯扭变形物体动力学模型建摸 20

F 20

F 20

L 20

第三章 车辆多刚体摸型建模 21

3.1 车辆性能结构描述 21

3.1.1车辆性能描述 21

3.1.2 车辆结构描述 22

3.1.3 车辆多刚体模型描述 22

3.2 车体几何模型建模 23

3.3 车轴几何模型建模 24

3.4 车轮多刚体模型建模 24

3.4.1 车轮几何模型建模 24

3.4.2 车轮动力学模型建模 26

3.4.3 车轮动力学模型参数确定 28

3.5 车辆多刚体动力学模型建模 30

3.5.1 车辆多刚体动力学模型 31

3.5.2 车辆多刚体动力学模型参数确定 33

第四章 路面模型建模 36

4.1 刚体路面模型 36

4.2 变形路面模型 36

第五章 车辆制动动力学特性虚拟分析 39

5.1 车辆制动性能 39

5.2 车辆制动性能理论、试验分折研究 39

5.3 车辆制动性能虚拟分析 40

5.3.1 工况Ⅰ制动性能虚拟分析 41

5.3.2 工况Ⅱ制动性能虚拟分析 41

5.3.3 工况Ⅲ制动性能虚拟分析 42

5.3.4 工况Ⅳ制动性能虚拟分析 43

5.3.5 模拟结果分析 44

参考文献 46

致 谢 47

第一章 引言

随着计算机技术的高速发展，利用计算机来仿真模拟机械系统的动力学问题己日益成为可能。特别是今天人们在计算机软、硬件技术所取得的成就, 不仅使之成为可能, 且变得易于操作。复杂机械系统的动力学问题解决不再是完全依赖专家、教授, 普通工程技术人员经过培训也能很好地应对。

作为三大典型复杂机械系统之一的车辆系统, 正是得益于此实现了＂开得更快，行得更稳＂。

1.1 车辆多刚体模型建模及动态仿真技术国内外现状

随着计算机辅助技术的广泛应用和开发，使我们对汽车的设计方法和手段有了更高的标准，以前的设计方法采用对于现在己满足不了需求。日益激烈的市场竞争要求企业在最短的时间内以较低的开发费用设计出性能优良的汽车产品，这就要求必须在样车(物理样机)设计出来之前，即可对其性能进行预测，以进行可行性研究和优化设计;在结构设计阶段，可修改零部件设计参数后重新进行仿真，并可直接指导和参与零部件设计参数的分析、优化与改进，以提高设计质量;利用仿真模型进行模拟实验，以减少试制、试验的轮次，节省设计经费、缩短设计周期;进行仿真模型的模拟实验，以替代难于进行的危险性试验，或用于模拟事故发生等。^【1】因此，在知识经济条件下利用高新技术对传统设计方法进行改造与提高，改进汽车整车及零部件的设计方法，提高设计水平，提升自主开发能力，是国内汽车企业的普遍需求。^【2】

1.2 车辆多刚体模型建模及动态仿真技术的目的和意义

车辆系统是一个多刚体系统的组合，并且他们之间都有十分紧密的关系，外界条件的变化使得这个系统更加难以具体研究、并且变化多端，人、车、环境三位一体，三者之间还存在这相互作用，这些问题综合起来就使得汽车动力学模型在建模、分析、仿真求解方面始终困难重重。传统的设计方法，需经过多轮样车试制，反复的道路模拟试验和整车性能试验，不仅花费大量的人力、物力，延长设计周期，而且有些试验因其危险性而难以进行。^【3】

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