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仙侠类游戏《一刀流》 细节决定着成败
11:52&&&&&&来源：未知&&&&&&作者：豆豆鱼&&&&&&&&&&&&
《一刀流》是一款仙侠类游戏，在游戏中玩家需要靠一些细节来决定胜负。需要从操作、卡点、装备很多小地方满满积累。
小技巧也能成就大事，天拓游戏《一刀流》中其实有许多玩家不太注意小攻略，今天就给大家总结一下，给对大家有所帮助。
1、PK火爆进行中，误点摇杆，导致人物跑位失误错失良机，其实游戏里虚拟摇杆是可以隐藏的，点击&帮助&中&系统设置&进入&基本设置&就可以勾选掉，不习惯用摇杆的玩家可以直接用手点击操作，想怎么跑就怎么跑。
2、技能快捷键不顺手，总是点不到想要的技能在怎么办?同样在&系统设置&里面，小伙伴点击&快捷键设置&就可以轻松解决。
3、装备鉴定总是出不了好属性，其实出好属性和鉴定积分有关，积分越高出好属性的几率越高，没鉴定一次装备加1点积分，在积分不高的境况下，可以把打到没用的装备鉴定一下再回收，可以增加鉴定积分，若鉴定出极品留着转移给主装喔!
4、宠物不是只能用一个，可以一个摆摊一个战斗，所以只有一个宠物的同学最好再找一个宠物，这样可以在刷本打怪之余，顺便把用不了的装备摆摊出售。
5、宠物死亡，会掉经验，所以尽量每次把宠物经验升满，很多朋友都遇到过宠物差一点就升级了，结果被杀，宠物一下就损失好多经验，这可得不偿失。
6、宠物摆摊其实是个隐形仓库，仓库满了，可以把东西放到宠物摊位，不设置成摆摊即可。
7、没有解毒术，被毒是件特头疼的事，最好的办法找个大刀或者弓箭自杀且不爆装备。
8、魂石系统，很多朋友不知道攻击魂石可以转换，点击头像&魂石&魂石合成&魂石转换，根据魂石等级不同需要金币不同。
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基于ADAMS的刚柔耦合整车模型平顺性仿真分析与优化
基于ＡＤＡＭＳ的刚柔耦合整车模型平顺性仿真分析与优化Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎＲｉｇｉｄ??ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｃｏｕｐｌｉｎｇ ＶｅｈｉｃｌｅＢａｓｅｄｏｎＭｏｄｅｌ ｏｎ ＡＤＡＭＳＲｉｄｅ Ｃｏｍｆｏｒｔ２０１３年４月合肥工业大学｛嗍㈣ｍ㈣呲㈣㈣㈠Ｙ…２３０２０２９本论文经答辩委员会全体委员审查，确认符厶厶１：３肥工 业大学硕士学位论文质量要求。答辩委员会签名：（工作单位、职称）主席：１车无号委员令肥乡穴狂绽裴教如礴岳１放良翰ｉ沙瞰．．铲导 师：移叶彳加７够《多随 枷似謦黟严ｋ加／三．必么／邮编： 电话： 通讯地址： 工作单位： 学位论文作者毕业后去向ｔ 签字日期： 签字Ｅｉ期：为ｆ弓。ｐ。ｚ／ｒ 导师签名： 学位论文者签名： （保密的学位论文往解密后适心本授权｝５） 据库进行检索．可以采用影印、缩印或扫描等复制手段傈存．汇编学位论文． 可以将学位论文的全部或部分论文内容编入有关数 盒罂：Ｌ些太堂 阅。本人授权 有权保留并向国家有关都门或机构送交论文的复印件帚Ｉ磁盘．允许论文被逢阅戏借 有关保留．使用学位论文的规定， 金罂至些太堂 本学位论文作者完全了解 学位论文版权使用授权书 字目期：矽ｆ弓年历月西日 学位论文作者签字 在论文中作了明确的说明并表示谢意． 的学位或证书而使用过的材料．与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己 或其他教育机构 经发袭或撰写过的研究成果．也不包含为获得．金艘』丝盔堂 成果．据我所知，除了文中特别加以标志和致谢的地方外。论文中不包含其他入已 本人声明所曼交的学位论文是本人在导师指导卜．进行的研究Ｊ－作及取得的研究 独创性声明基于ＡＤＡＭＳ的刚柔耦合整车模型平顺性仿真分析与优化摘要行驶平顺性分析在汽车研发过程中是至关重要的组成部分。为了提高模型 的建模精度和分析精度，本文根据刚柔耦合系统动力学理论，建立整车的刚柔 耦合模型，并通过试验对其进行验证，后对其进行整车平顺性仿真分析及优化。 首先，本文以某型客车为研究对象，利用ＭＳＣ．ＡＤＡＭＳ／Ｃａｒ模块建立客车 的前后悬架模型、转向系模型、轮胎模型、动力总成模型、横向稳定杆模型、 车架柔性体模型和路面模型等子系统模型，并在ＡＤＡＭＳ／Ｃａｒ中将上述模型组 建成整车刚柔耦合模型。其中钢板弹簧和车架模型采用柔性体方法建立。先在 ＨｙｐｃｒＭｅｓｈ有限元软件中建立钢板弹簧和车架的有限元模型，并对钢板弹簧有 限元模型进行刚度验证，对车架有限元模型进行有限元模态分析和模态试验进 行验证，得到可用的有限元模型；再将建立的有限元模型导出模态中性文件 （．ＭＮＦ），之后导入ＡＤＡＭＳ／Ｃａｒ中就可生成钢板弹簧柔性体模型和车架柔性 体模型。 然后，对建立的模型进行平顺性仿真，得到在Ｂ级路面上分别以６０／ｏｎ／ｈ、７０砌／ｈ、８０ Ｊｉｂ，，／ｈ、９０砌／ｈ、１００砌／ｈ的速度行驶工况下驾驶员座椅处的加速度时间历程及功率谱图，计算出了加权加速度均方根值，并分析了整车的行驶 平顺性。 随后，对该客车进行了平顺性实车道路试验，通过将仿真结果与试验结果 进行对比，验证了所建立整车模型的准确性。最后利用ＡＤＡＭＳ／Ｉｎｓｉｇｈｔ中的 试验设计对整车刚柔耦合模型的悬架参数进行了优化设计，并对优化后的模型 进行了仿真，对优化前后的平顺性结果进行了对比分析。结果表明：采用优化 后的客车悬架参数，车辆的行驶平顺性有了较明显的改善。 关键词：刚柔耦合：动力学；平顺性；ＡＤＡＭＳ优化Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎＲｉｇｉｄ??ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｃｏｕｐｌｉｎｇ ＶｅｈｉｃｌｅＢａｓｅｄｏｎｏｎＭｏｄｅｌＲｉｄｅ ＣｏｍｆｏｒｔＡＤＡＭＳＡｂｓｔｒａｃｔＶｅｈｉｃｌｅ ｄｒｉｖｉｎｇ ｃｏｍｆｏｒｔ ａｎａｌｙｓｉｓ ｉｓａｃｒｕｃｉａｌ ｐａｒｔ ｉｎ ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄｏｎｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｐｒｏｃｅｓｓ．Ｉｎ ｏｒｄｅｒｔｏｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ａｃｃｕｒａｃｙ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｄｅｌ，ｂａｓｅｄａｔｈｅｒｉｇｉｄ－ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｄｙｎａｍｉｃｓ ｔｈｅｏｒｙ，ｅｓｔａｂｌｉｓｈｒｉｇｉｄ―ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｃｏｕｐｌｉｎｇｖｅｈｉｃｌｅ ｍｏｄｅｌ ａｎｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｔｏ ｖｅｒｉｆｙ ｔｈｅ ａｃｃｕｒａｃｙ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｄｅｌ，ａｎｄ ｌａｕｎｃｈ ｒｉｄｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ． Ｂａｓｅｄｏｎ ａｂｕｓ ｏｆ ａ ｃｏｍｐａｎｙ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｗｉｔｈＭＳＣ．ＡＤＡＭＳ／Ｃａｒｒｅａｒｓｏｆｔｗａｒｅｅｓｔａｂｌｉｓｈ ｔｈｅ ｒｉｇｉｄ?ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｂｕｓ ｍｏｄｅｌ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｆｒｏｎｔ ａｎｄｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ，ｓｔｅｅｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｍｏｄｅｌ，ｔｉｒｅ ｍｏｄｅｌ，ｐｏｗｅｒｔｒａｉｎ ｍｏｄｅｌ，ｓｔａｂｉｌｉｚｅｒ ｂａｒ ｍｏｄｅｌ，ｆｌｅｘｉｂｌｅｆｒａｍｅ ｍｏｄｅｌ ａｎｄ ｐａｖｅｍｅｎｔ ｍｏｄｅｌ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ ｂｕｉｌｄ ｔｈｅ ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｌｅａｆ ｓｐｒｉｎｇ ｍｏｄｅｌ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｅｓｔａｂｌｉｓｈ ｔｈｅ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｌｅａｆ ｓｐｒｉｎｇｓ ａｎｄ ｆｒａｍｅ ｉｎＨｙｐｅｒＭｅｓｈｓｏｆｔｗａｒｅ．Ｓｅｃｏｎｄｌｙ，ｔｅｓｔ ｔｈｅ ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｆｉｎｉｔｅ ｌｅａｆ ｓｐｒｉｎｇ ｍｏｄｅｌ ａｎｄ ｄｏ ｔｈｅ ｆｉｎｉｔｅｆｒａｍｅ ｍｏｄａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ｗｉｔｈ ｓｏｆｔｗａｒｅ ａｎｄ ｔｅｓｔｓ；ａｎｄ ｔｈｅｎ ａｃｈｉｅｖｅａｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｅｘｐｏｒｔ―ｍｏｄａｌ ｎｅｕｔｒａｌ ｆｉｌｅ（ＭＮＦ）．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｅｓｔａｂｌｉｓｈ ｔｈｅ ｂｕｓ ｍｏｄｅｌｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｔｈｅ ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｌｅａｆ ｓｐｒｉｎｇ ａｎｄ ｆｒａｍｅ ｍｏｄｅｌ． Ｔｈｅｎ ｌａｕｎｃｈ ｔｈｅ ｒｉｄｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｂｕｓ ｍｏｄｅｌ，ａｃｈｉｅｖｅ ｔｈｅ ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ａｎｄ ｐｏｗｅｒ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｏｆ ｄｒｉｖｅｒ’Ｓ ｓｅａｔｏｎＣｌａｓｓ Ｂ ｒｏａｄｗｉｔｈ ｔｈｅ ｓｐｅｅｄ ６０ ｋｍ／ｈ，７０ ｋｍ／ｈ，８０ ｋｍ／ｈ，９０ ｈｎ／ｈ，１００ ｋｍ／ｈｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｃａｌｃｕｌａｔｅｒｏｏｔ?－ｍｅａｎ??ｓｑｕａｒｅ ｖａｌｕｅ ｏｆ ｗｅｉｇｈｔｅｄ ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ａｎａｌｙｚｅ ｏｆ ｖｅｈｉｃｌｅ ｔｈｅ ｂｕｓｒｉｄｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ． Ｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔｌｙ，ｓｔａｒｔ ｔｈｅ ｐａｓｓｅｎｇｅｒ ｒｉｄｅ ｒｅａｌ 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１．２录绪论………………………………………………………………………………．．１本课题的研究意义与目的………………………………………………………．．１汽车行驶平顺性的研究概况…………………………………………………．．２１．２．１ １．２．２汽车平顺性的国外研究现状…………………………………………．２ 汽车平顺性的国内研究现状……………………………………………３１．３ １．４ １．５汽车多体动力学研究的发展概况………………………………………４ 本课题的主要研究内容………………………………………………………５ 本章小节………………………………………………………………………６ 多体系统动力学理论基础及ＡＤＡＭＳ软件概述………………………７２．１．１多刚体系统动力学理论………………………………………………………．．７第二章２．１多体系统动力学理论…………………………………………………………………．７ ２．１．１．１广义坐标的建立…………………………………………………………７２．１．１．２系统动力学方程的建立……………………………………．．７２．１．１．３运动学研究…………………………………………………………………８２．１．１．４动力学研究…………………………………………………………………９２．１．２多柔体系统动力学理论…………………………………．…………………．１０ ２．１．２．１离散化法…………………………………………………………………．１０２．１．２．２模态集成法………………………………………………………………．．１０２．１．２．３形函数法………………………………………………………………．１２２．１．３刚柔耦合系统动力学理论………………………………………………．１２２．１．３．１刚柔耦合系统模型的建立…………………………………………．．１２２．１．３．２模态综合法………………………………………………………．．１４２．２ＡＤＡＭＳ软件介绍……………………………………………………………………．１２．２．１ ２．２．２ ２．２．３５ＡＤＡＭＳ软件模块简介………………………………………………………１５ ＡＤＡＭＳ软件的特点…………………………………………………………．１７ＡＤＡＭＳ／Ｃａｒ建模简介………………………………………………………．．１７２．３本章小结………………………………………………………………………ｌ ８第三章３．１整车刚柔耦合模型的建立……………………………………………………．１９ＡＤＡＭＳ建模基础……………………………………………………………………．１９３．１．１模型的抽象简化………………………………………………………………．．１９３．１．２整车建模的相关参数…………………………………………………………．．１９３．２前悬架模型的建立……………………………………………………………………．．２０３．３后悬架模型的建立……………………………………………………………………．．２ｌ３．３．１钢板弹簧模型的建立……………………………………………………．２１３．３．１．１钢板弹簧有限元模型的建立及验证………………………………２ｌ１３．３．１．２钢板弹簧模型的建立………………………………………………２２３．３．２后悬架模型的建立……………………………………………………………．．２３ ３．４转向系模型的建立……………………………………………………………………．．２４ ３．５动力总成模型的建立…………………………………………………………………２４３．６横向稳定杆模型的建立…………………………………………………………．２５３．７轮胎模型的建立………………………………………………………………………２５３．８柔性体车架模型的建立……………………………………………………………２７３．８．１车架有限元模型的建立……………………………………………………．．２７ ３．８．１．１模型的建立……………………………………………………………．．２７ ３．８．１．２模态计算分析……………………………………………………………２７３．８．２车架模态试验与分析…………………………………………………．３０３．８．３车架有限元模型的验证………………………………………………………３２ ３．８．４柔性体车架模型的建立……………………………………………………．３２ ３．９整车刚柔耦合模型的建立…………………………………………………………．３３ ３．１０本章小结………………………………………………………………………………３３ 第四章４．１整车模型平顺性仿真分析及模型的验证………………………………．３４ 汽车平顺性评价方法…………………………………………………………．３４ ４．１．１人体对振动的反应…………………………………………………………一３４４．１．２平顺性评价方法…………………………………………………………………３５４．２随机路面模型的建立………………………………………………………………．３７ ４．３整车平顺性仿真分析…………………………………………………………………３８ ４．３．１整车平顺性仿真…………………………………………………………………３８ ４．３．２仿真结果后处理分析…………………………………………………………４０ ４．４平顺性实车道路试验………………………………………………………………．４３ ４．４．１试验仪器…………………………………………………………………………．．４３４．４．２试验方法………………………………………………………………．．４４ ４．４．３试验结果…………。…………………………………………………………４４４．４．４对比分析…………………………………………………………………………．．４６４．５本章小结……………………………………………………………………．４７ 第五章优化………………………………………………………………………．．４８５．１设计目标的确定………………………………………………………………………４８ ５．２试验设计方案的确定…………………………………………………………………．４８ ５．２．１设计因素和响应的选取………………………………………………………．４８ ５．２．２设计因素水平范围的确定……………………………………………………４９５．２．３设计规范的确定…………………………………………………………………５０５．３试验设计的运行与结果分析…．……………………………………………………．．５１２５．４本章小结……………………………………………………………………………．．５３ 第六章 全文总结与工作展望………………………………………………………５４６．１ ６．２总结………………………………………………………………………………………．５４ 展望………………………………………………………………………………………．５５参考文献……………………………………………………………………………………………．．５６攻读硕士学位期间发表的论文…………………………………………………………．６０３插图清单图１．１“人．汽车．路面”系统的示意图……………………………………………………………．．２图２．１ ＡＤ』～ＭＳ求解的数据流程图…………………………………………………………９图２．２单变形体表示图…………………………………………………………………………．．１３图３．１前悬架模型………………………………………………………………………………．２１图３－２钢板弹簧有限元模型…………………………………………………………………．２２ 图３．３板簧的载荷．位移曲线……………………………………………………………………２２图３，４柔性体钢板弹簧模型……………………………………………………………………。２３ 图３．５后悬架模型…………………………………………………………………………。２３ 图３．６转向系模型………………………………………………………………………………．２４图３．７动力总成模型………………………………………………………………………。２５图３．８横向稳定杆模型…………………………………………………………………一２５ 图３－９轮胎模型……………………………………………………………………………２６ 图３．１０车架有限元模型……………………………………………………………………２７ 图３．１１车架模态计算振型图……………………………………………………………．３０ 图３．１２模态测试系统基本原理图………………………………………………………．３１图３．１ ３柔性体车架模型………………………………………………………………………．．３２ 图３．１４整车刚柔耦合模型………………………………………………………………。３３图４．１人体坐姿受振模型…………………………………………………………………３４ 图４．２各轴向频率加权函数（渐进线）………………………………………………。３４图４．３随机路面生成器界面………………………………………………………………３７ 图４．４ Ｂ级路面轮廓曲线…………………………………………………………………．３８图４．５基于四柱试验台的整车装配界面………………………………………………一３９ 图４．６平顺性仿真试验台…………………………………………………………………。３９ 图４．７设置仿真参数……………………………………………………………………………３９图４．８驾驶员位置纵向加速度仿真曲线…………………………………………………４０图４．９驾驶员位置横向加速度仿真曲线………………………………………………………。４０ 图４．１０驾驶员位置垂向加速度仿真曲线……………………………………………………４０图４．１１驾驶员位置纵向加速度功率谱密度曲线………………………………………。４１ 图４．１２驾驶员位置横向加速度功率谱密度曲线…………………………………………４ｌ 图４．１３驾驶员位置垂向加速度功率谱密度曲线…………………………………………４ｌ图４．１４纵向和横向的频率加权函数…………………………………………………………４ｌ图４．１５垂向的频率加权函数…………………………………………………………………．４２ 图４．１ ６纵向ＲａＭＳ计算过程…………………………………………………………………．４２图４．１７横向ＲＭＳ计算过程……………………………………………………………………．４２图４．１８垂向ＲＭＳ计算过程……………………………………………………………………．４２４图４．１９试验部分仪器…………………………………………………………………………．４４图４．２０驾驶员座椅底板支架纵向加速度试验曲线…………………………………………４５图４．２１驾驶员座椅底板支架横向加速度试验曲线………………………………………。４５图４．２２驾驶员座椅底板支架垂向加速度试验曲线……………………………………。４５ 图４．２３驾驶员座椅底板支架纵向加速度功率谱密度曲线…………………………………４６图４．２４驾驶员座椅底板支架横向加速度功率谱密度曲线……………………………．４６图４．２５驾驶员座椅底板支架垂向加速度功率谱密度曲线………………………………４６图５．１设计目标的创建……………………………………………………………………４８图５．２设计因素和响应的选取……………………………………………………………４９ 图５．３设计因素水平取值的设置………………………………………………………………４９图５－４设计规范的确定………………………………………………………………………５０图５．５设计矩阵……………………………………………………………………………。５０图５．６ ２７次仿真曲线图………………………………………………………………………５ １图５．７网页表形式输出结果…………………………………………………………………５ｌ 图５．８优化前后驾驶员位置处垂向振动加速度曲线对比……………………………．５２ 图５－９优化前后驾驶员位置处垂向功率谱密度曲线对比……………………………。５２５表格清单表３．１整车主要参数………………………………………………………………………………．２０ 表３．２钢板弹簧参数……………………………………………………………………………２２ 表３．３动力总成的参数……………………………………………………………………．２４ 表３４轮胎参数表………………………………………………………………………………。２６ 表３．５车架的前十阶频率和振型…………………………………………………………．３０ 表３－６车架试验模态参数……………………………………………………………………３ １表３．７车架理论模态频率与试验模态频率对比表…………………………………………．．３２ 表４．１频率加权函数、轴加权系数ｋ………………………………………………………。３５ 表４．２吼与人的主观感觉之间的关系…………………………………………………．３６表４．３随机路面生成器界面参数介绍……………………………………………………３７ 表４．４各种路面轮廓的参数设置…………………………………………………………３８表４．５各个工况下整车平顺性仿真结果……………………………………………………４３ 表４．６试验所用仪器………………………………………………………………………４３ 表５．１优化前后悬架参数……………………………………………………………………５１ 表５．２优化前后驾驶员位置处垂向加速度均方根值对比……………………………。５３６第一章绪论１．１本课题的研究意义与目的 随着人类工业化的不断进步和发展，汽车为人类提供巨大的便利，成为人们日常生活中一种重要的交通工具。汽车作为一种日常生活交通工具，不仅仅 是简单的提供出行的便捷同时人们也关注乘坐的舒适性，因此人们关注汽车性 能指标也从优异的汽车动力性和燃油经济性不断发展到汽车平顺性ＩｌＪ。由于汽 车在行驶中会受到各种冲击和振动的作用，汽车平顺性就是控制其冲击和振动 在一定范围之内，保证乘客的舒适性和货物的完好。由于把乘客的乘坐舒适度 当作车辆平顺性的主要评价指标，由此汽车平顺性也被叫做乘坐舒适性ｔ２Ｊ。 汽车平顺性对汽车各方面的性能都有影响：第一，汽车平顺性的好坏对汽 车乘客的乘坐舒适性有直接影响，同时也会影响其工作效率和货物完好运输甚 至是乘客的身体健康；第二，汽车的各个部分是相互联系相互影响的，所以汽 车的燃油经济性和动力性能也与汽车平顺性的好坏有关系。第三，汽车平顺性 也会影响汽车的可靠性，因为汽车在行驶过程中产生的振动和冲击所产生的动 载荷会影响汽车零部件的磨损进而减少其疲劳寿命影响汽车行驶安全和可靠性【３１。由此可以看出提高改善汽车的平顺性有重大价值和意义，对汽车平顺性研 究也成为汽车研究的热点。怎样改善汽车平顺性成为人们不断关注的焦点，通 过不断的衰减汽车行驶过程中产生的振动来改善乘客的舒适性，成为现在汽车 发展的主要方向之一。 作为以下多自由度的复杂振动系统，汽车在行驶中受到的复杂变化的外在 载荷，这样也给想通过建立“人。车．路”三位一体交互作用汽车动力学模型来 分析汽车平顺性增加了难度。先设计再试制样车，再对样车反复试验来验证汽 车道路性能和整车性能是汽车传统的设计研究方法。传统的汽车设计研发过程 中，为了建立数字、力学模型来分析汽车性能，通常会在设计阶段对汽车的子 系统迸行简化，只是简单的抽取子系统的本质因素，但是由于缺乏精确性，在 分析过程影响一些重要特征的定量分析精确性。同时，通过样车的大量试验来 评价汽车平顺性，找到影响汽车平顺性的主要因素及其根本原因，然后再改进 设计，再试制，再试验，一直到满足汽车平顺性的指标为止。因此传统的汽车 设计过程设计周期比较长，耗费较多的财力和人力成本，同时随着汽车竞争越 加激烈传统的汽车设计也不能满足汽车换代更新的需要【４】。如何建立一个精确 的汽车模型来评价汽车平顺性，成为汽车平顺性研究的首要问题。 随着汽车虚拟样机技术的不断发展进步，利用汽车虚拟样机来建立汽车行ｌ驶平顺性模型来分析汽车平顺性成为现实。汽车虚拟样机技术通过在汽车设计 时期，通过先建立汽车各个子系统，再建立整车的多体动力学模型，参数化分 析影响汽车平顺性的主要部件如汽车悬架、车身等子系统，这样可以在汽车设 计初期就可以实现对新款汽车平顺性能的准确估算，及时发现设计中影响汽车 平顺性能因素并给予解决，此外还可以通过优化影响汽车平顺性能部件的各个 参数来改进汽车平顺性，这样就可以在汽车子系统和整车系统同时实现优化来 满足汽车平顺性要求＂】。汽车虚拟样机技术使得汽车平顺性研究周期和研发成 本减少，故其成功应用对汽车平顺性研究具有工程指导价值。１．２汽车行驶平顺性的研究概况为了分析研究汽车平顺性，建立“人一汽车一路面”汽车振动系统，如图１．１所示。该振动系统的“输入＂主要由汽车行驶速度、随机路面不平度等构 成，该“输入＂经过汽车振动系统（主要包括：各种阻尼元件和弹性元件，如 坐垫、悬架、轮胎、汽车动力总成悬置系统等，再加上悬挂、非悬挂质量等）传递，将“输入’’经过汽车振动系统得到“输出＂一车身传递到人体的加速度， 此加速度通过人体对其振动的反应一舒适性来评价车辆的平顺性【２】。输入：路面不平度――■车速振动系统： 输出： 弹性元件 车身传至人体的加速度 ’． 阳尼元件 悬架弹簧动挠度 车身、车轮质量 车轮与路面之间的动载评价指标： ―● 撞击悬架限位概率 行驶安全性加权加速度均方根值图１．１“人．汽车．路面”系统的示意图关于汽车平顺性的研究经过几十年的发展，众多学者专家为此付出大量心 血，现在已经取得一些巨大成就。 汽车平顺性的国外研究现状 学者对于汽车平顺性的研究已有几十年的时间。在１９３０年以前，汽车轮 胎摆振现象受到学者注意，汽车平顺性也逐渐被人们所了解。在１９３１年学 者Ｍｅｉｓｔｅｒ和Ｒｅｉｈｅｒ为了获得汽车平顺性评价第一手资料，通过开展振动试验 研究平顺性的评价方法，有了对平顺性的初步认识【６Ｊ。在２０世纪４０年代，人 们初步认识到汽车平顺性的重要性并展开汽车平顺性的试验，为研究汽车平顺 性提供了更多的资料。 从１９４０年以后，国外的汽车研究机构对汽车振动以及乘客舒适性开展研 究。研究主要集中在以下两个方面：第一，通过大量的试验测试人体对汽车振 动的感受反映，找到评价汽车平顺性的方法，在６０年代，颁布了关于汽车平 顺性的人体振动国际标准：ＩＳ０２６３ １．７４《人体承受全身振动的评价指南》【７１， 并在１９８５年对其展开修订工作，最终在１９９７年公布了车辆平顺性的人体振动２１．２．１国际标准：ＩＳ０２６３ １．１：１９９７（Ｅ）《人体承受全身振动评价一一第一部分：一般要求》【２】【引。第二，基于理论计算的基础之上，运用汽车振动响应手段来计算 得到影响汽车平顺性主要参数如轮胎、悬架及座椅的刚度、阻尼等参数，进而 为后期ＣＡＥ分析中的参数选择提供相关参数。在研究初期，由于数学工具、计算方法以及实验手段局限性，因此在建立质量一弹簧一阻尼模型时，对汽车子系统进行较大程度的简化，其分析结果也对精确的定性分析汽车平顺性研究 产生影响。 从１９４０年开始，计算机仿真技术逐渐被应用到汽车平顺性的研究中去。 从１９６０年起，随着计算机仿真技术日益成熟，基于计算机仿真技术开展车辆 平顺性研究成为主要的研究方法。快速发展的汽车动态仿真技术为各国学者建 立更加复杂的振动模型来研究汽车平顺性提供可能性，出现一些不同复杂的汽 车平顺性振动仿真模型，因而可以按照不同的汽车的结构来建立不同的仿真模 型来分析其振动特性。在此过程中部分学者也建立一些非线性汽车振动模型， 非线性系统相对线性系统更加复杂，但是也更加接近汽车振动情况，关于非线 性振动系统研究现在还需进一步完善。 从１９７０年以后，汽车基础理论的不断发展，计算机仿真计算也更加完善， 汽车仿真也获得巨大进步。在国外，汽车公司将汽车仿真计算应用到汽车研发 过程中，为汽车生产厂家创造巨大经济利润。如美国的Ｍｉｃｈｉｇａｎ大学汽车学者 建立１７个自由度完全的汽车仿真模型【９】。该模型包括ＩＤＳＦＣ模型和ＤＲＩＶＥＲ 模型。其中：ＤＲＩＶＥＲ模型可根据驾驶员不同进行改变而不会对车辆模型造成 影响。ＤＲＩＶＥＲ模型主要控制包括三方面的内容：输入的转向力矩、驱动力矩和制动力矩。从１９９０年以后，随着多柔体系统动力学理论成熟，国外的学者将其应用 到汽车仿真技术领域，汽车多体动力学有了新的发展和完善。 汽车平顺性的国内研究现状 上个世纪７０年代后期，我国开始关注汽车平顺性的相关研究。在上个世 纪８０年代初，基于国际标准ＩＳ０２６３１，清华大学、长春汽车研究所等机构开展 汽车行驶平顺性的相关研究。而后又参考ＩＳ０２６３ ｌ制定我国的车辆行驶平顺性相关标准：ＧＢ／Ｔ ４９７０．１９９６（汽车行驶平顺性随机输入试验方法》标准、ＧＢｌ２４７７１．２．２《客车平顺性评价指标及限值》标准、ＧＢ５９０２《汽车行驶平顺性脉冲输入试验 方法》标准，以上标准基本上初步构造出了我国用以评价汽车行驶平顺性的体系【２１。基于汽车理论计算开展车辆行驶平顺性的相关研究工作在我国起步较晚， 但是随着引进国外先进设备以及对汽车基础理论研究工作的进步，对车辆平顺 性的研究工作获得一些成果。在１９７６年，学者郭孔辉发表了《汽车振动与载３货的统计分析及悬挂系统的参数选择》论文，在论文中基于单输入二自由度的 汽车系统讨论了悬挂参数选择的问题【ｌ们。１９７８年，武汉工学院的学者通过计算 机仿真技术建立九自由度的汽车振动模型，控制汽车４个车轮随机输入的模拟， 测量车身加速度响应。此后又出现了ｌＯ自由度的汽车振动模型，在１９９３年谢 卫国建立十八自由度的半挂车的振动来分析半挂汽车的平顺性问题。 从１９９０年以后，关于汽车平顺性的研究取得长足的进步。其中部分学者 通过构建繁杂的整车仿真模型以及路面文件来分析汽车的平顺性。在１９９９年 时，基于多刚体系统动力学理论，张庆才等学者构建了７自由度的汽车振动模 型来分析汽车平顺性【ｌｌ】。２００２年，学者王国权等人基于８自由度的汽车动力学 模型联合Ｍａｔ ｌａｂ软件，仿真并分析了８自由度汽车模型在Ｂ级随机路面上的 行驶平顺性【ｌ引。 近年来随着大型多体动力学软件在汽车平顺性上面的应用，国内很多学校 和机构通过利用ＡＤＡＭＳ软件建立上百个自由度的整车模型，为分析汽车平顺 性提供了可信精确的仿真结果。 以上回顾可知：汽车平顺性是现在汽车设计的热点，越来越受到学者的关 注。关于汽车平顺性的研究现状：基于对汽车子系统的参数化设计，利用多体 动力学软件建立更为复杂的汽车模型来更加真实接近汽车实际工作状况，预测并改进汽车平顺性ｌｌ引。１．３汽车多体动力学研究的发展概况 随着汽车的出现，汽车动力学也逐渐发展成为一门专业学科。汽车动力学的发展可以概括为：由开环到闭环，由实验研究到理论研究。其力学模型发展 概括为：由线性系统到非线性系统，由两个自由度系统到十几个自由度系统。 从上个世纪初期开始，国外就开始对汽车动力学开展研究。到１９２５年初步形 成平顺性理论，对汽车悬架和汽车稳定性研究工作直到上个世纪的３０年代才 出现。 在１９９３年举办的ｌｍｅｅｈＥ会议上，大家讨论了车辆舒适性和操作稳定性研 究工作，学者Ｓｅｇｅｌ系统回顾车辆动力学的发展历程【１４】，他将汽车动力学早期 研究分为三个时期：第一时期，上个世纪３０年代开始发现汽车轮胎摆振现象， 人们逐渐认识到汽车平顺性的重要性，并通过试验观察研究；第二时期，上个 世纪３０年代到１９５２年，人们建立独立悬架模型，构建两自由度汽车模型分析 研究汽车平顺性，基于对汽车轮胎摆振现象的初步理解，分别定义了汽车不足 和过度转向；第三个时期，１９５２年到１９９０年，逐步利用随机振动理论预测汽 车平顺性，分析大量实验数据深化对汽车轮胎特性的研究，并建立三自由度的操纵汽车模型，分析汽车转向特性。从１９９０年之后，计算机仿真技术的快速发展以及工程上的广泛应用，将４汽车动力学研究推向更高的一个水平。关于汽车动力学的研究成果也发展很 快，伴随着大型动力学软件的开发和应用，也为汽车动力学提供极大的便利同 时也建立了更加复杂的汽车动力学系统。不仅如此，学者专家也将柔性体的力 学效应引入到汽车动力学的研究中去，标志着汽车多体动力学发展进入新的阶段。国内关于汽车动力学的研究开始于上个世纪７０年代，相对国外起步较晚。 从１９７０年开始，清华大学和长春汽车研究所等知名汽车研究所开始汽车动力 学的研究工作。初期的研究工作主要集中在汽车操纵稳定性、平顺性评价方法， 汽车多体动力学模型的建立及其性能预测和优化改进方法等。从１９８０年开始， 我国某些高等院校开始将多体动力学的研究方法逐步应用到汽车动力学相关 的领域中去。直到现在，关于汽车动力学的研究范围也从最初的多刚体动力学 系统逐步发展到包括柔性体的多体系统。除此之外，众多高校和科研机构的研 究成果也为我国的汽车厂家自主开发提供指导并创造了巨大的经济价值【ｌ引。 多体动力学的应用范围比较广，其中汽车工程领域是其重要的应用领域， 也对多体动力学的发展起到巨大的推动作用。国内虽然起步比较晚，但是随着 我国汽车工业的不断发展，多体动力学在汽车工业的应用却取得了不少成果：’ 模型方面变化，从７０年代的二自由度线性模型分析汽车摆振和侧偏发展到十 几个自由度的非线性模型（包括转向系和侧倾）；功能方面变化：从稳定的瞬态和稳态分析发展到汽车转向制动性能分析。１．４本课题的主要研究内容 本文以某客车为研究对象，运用多体系统动力学理论、机械系统动力学软 件ＡＤＡＭＳ以及有限元软件ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ，建立了该客车的刚柔耦合整车虚拟样 机模型，并对其进行了随机路面激励下的平顺性仿真分析；以驾驶员座椅处的 垂向加权加速度均方根值为优化目标，对已有车型前后悬架的刚度和阻尼进行 优化匹配，以改善原车的行驶平顺性。 主要研究内容具体包含下面几个部分： （１）利用ＡＤＡＭＳ／Ｃａｒ和ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ软件，建立包括前后悬架、转向系、 动力总成、横向稳定杆、轮胎和车架等汽车各部件的模版以及子系统，并根据各个子系统之间的通讯器匹配关系，在ＡＤＡＭＳ／Ｃａｒ中组装成整车刚柔耦合系 统平顺性仿真模型； （２）利用ＡＤＡＭＳ／Ｃａｒ Ｒｉｄｅ模块建立路面谱文件，进行随机路面激励下的整车平顺性仿真试验；（３）根据国家标准ＧＢ／Ｔ ４９７０－－２００９《汽车平顺性试验方法》进行实车道路试验，并将仿真结果与试验结果进行对比，以验证模型的准确性； （４）对仿真的结果进行后处理，并根据平顺性评价方法和指标对其进行评价，以判断该车的平顺性情况；Ｓ（５）对悬架参数进行优化设计，找出悬架刚度、阻尼参数的最佳匹配，达到改善原车平顺性的最终目的。１．５本章小节 本章详细介绍了汽车行驶平顺性的发展现状，并且分析了多体动力学的相 关概况，阐述了本文研究的意义、目的以及主要内容。６第二章多体系统动力学理论基础及ＡＤＡＭＳ软件概述本文中利用美国ＭＤＩ公司开发的机械系统多体动力学软件ＭＳＣ．ＡＤＡＭＳ 和有限元软件ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ相结合的方法来研究汽车的行驶平顺性。在此文中基于多体动力学理论，采用ＡＤＡＭＳ软件来分析某客车的平顺性能，下面首先介绍一下多体动力学理论以及ＡＤＡＭＳ软件。 ２．１多体系统动力学理论 基于经典力学为基础，为了解决多体运动学中的相关规律，人们在近代逐 步形成多体动力学理论。根据其研究对象不同主要将其划分为：多刚体系统动 力学、多柔性体系统动力学以及刚柔耦合系统动力学。其中刚柔耦合系统动力 学模型包含多个柔性体和刚形体，由于其部件之间的连接方式较多，故其系统 比较复杂，也更能表现系统的真实特性。对于求解刚柔耦合系统运动学问题， 一般通过高阶非线性方程先解耦再求解得到【ｌ州。 运用计算机技术对复杂系统进行动力学仿真与分析是多体系统动力学的根本目的。因为多体系统动力学方法是一种高效率、高精度的求解汽车系统动力学问题的方法，它已成为研究汽车动力学问题方便快捷的手段。２．１．１多刚体系统动力学理论２．１．１．１广义坐标的建立 广义坐标的选取在很大程度上决定了动力学方程的求解速度。在ＡＤＡＭＳ 软件中，广义坐标采用刚体置的质心笛卡尔坐标和反映刚体方位的欧拉角，即ｑｌ＝【ｘ，ｙ，ｚ，ｙ，目，缈Ｆ，吼－［ｇｆ，ｇ；，…，爵ｒ，其中以为刚体的个数【１７】。系统动力学方程是最大数量，但由于其采用了不独立的广义坐标，其实是一种采用稀疏矩阵的策略可以来求解耦合度极高的稀疏微分方程【ｌ引。２．１．１．２系统动力学方程的建立基于拉格朗日乘子法理论，可以在ＡＤＡＭＳ软件中建立该研究对象的力学方程，特别是建立多体动力学方程【１９】：西ｄ（≯ＯＴ一（争＋《ｐ＋啄刚完整约束方程为：（２－１）伊（ｇ，ｆ）＝０非完整约束方程为：８（ｑ，雪，ｆ）＝０其中：Ｔ一该研究系统总的动能；ｇ一该研究对象的广义坐标矩阵；‰＝咒噜办＋刍争ｎ刍争肌…? ％以小。ｌＰ 见＋。＝一―ＬｌＩ ＋ｌ＝－ｈＰｏ）．＋ｌ＋∑ａｌＹ．－『＋ｌ ｌ≯（９，，）＝０ ｛Ｇ（ｕ，口）＝Ｕ一直＝０ ％ 妒（ｇ州，厶＋。）－ｏ ＬＹｎ＋ｌ－－备％以．｜＋１Ｊ（２－６） ∑ｋｈ 咒＋ｌ－－ｙ（ｔ）ｒ￡Ｅ．Ｆ２．７） 方程（２．１）可以进一步化简为： ∥一该研究对象的不完全约束中的拉氏乘子矩阵。 ｐ一该研究对象基于完全约束的拉氏乘子矩阵； Ｑ一该研究对象的广义力矩阵 泰勒级数来判定下一个时刻的新的状态量： 基于Ｇｅａｒ（吉尔）校正．预估理论，确定系统特定时刻的状态量， ｄ（ｑ，ｆ）＝０ 故分析研究对象时首先需要对该系统的约束方程进行求解￡２０】： （其中其该系统的最初的位置、加速度、速度以及约束力都是该系统研究对象） 在对研究对象开展运动学研究时，首先将该研究对象变化为零自由度系统 ２．１．１．３运动学研究 Ｇ、矽一该研究对象的约束矩阵。 Ｆ―基于研究系统的用户建立的动力学方程式； 见一该研究对象中的约束举证以及其反作用矩阵； 口，Ｕ一该研究对象中的概义速度矩阵； （２－２） 七 状态量存在误差。为了提高Ｇｅａｒ（吉尔）法的精度，将第Ｋ＋１阶积分并求解： 由于（２－４）右侧中经常存在不为零的现象，故采用以上预估方式得到的新 ｜｝ｌ一时间步长，ｈ＝乙卅－ｔ．。 其中： （２．４） 并利用 （２．３） （ ８ 在，＝厶＋。时刻，将系统约束方程（２－３）展开得到： 以＋ｌ＝一――ｏ 式（２－５）可改写为： ｔ－ｔ．＋ｌ时的近似值。 其中：Ｐｏ、ｑ一吉尔积分求解程序的系数值； ｉ＝１ （２―５） （ｑ，Ｕ，应，旯，ｆ）＝０利用约束万槿迭代坛Ｎｅｗｔｏｎ－Ｒａｐｈｓｏｎ胃岜够求出仕１叫町刻‘明位置：甜衄一≯（¨）其中：△ｇ＝劬＋１－ｑｊ，／代表第／次迭代。该系统的约束反力：（２．８）当乙时刻时，基于系统的约束方程，对时间开展一阶、二阶求导即可得到㈢ｐ等亿９，（嚣弘＝一｛窘＋喜薯豢画＋若（署）香）乞时刻的约束反力还可以由拉格朗曰第一类方程（带乘子）得到：ｃ２砌，（鲁詈厂允＝｛一旦ａｔｒｋ皇ａ三ｇ、Ｉ）ｒ＋（哥］ｒ＋Ｑ｝２．１．１－４动力学研究Ａｌｇｅｂｒａｉｃ ａｎｄ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｃ２．－?，基于多体动力学理论，利用ＡＤＡＭＳ构造的多体系统的动力学方程通常为Ｅｑｕａｔｉｏｎｓ，ＤＡＥＳ（代数一微分混合方程），隐式、非线性是其主要表现形式。吉尔（Ｇｅａｒ）预测校正算法对于求解这一类方程能达 到比较好的效果。ＡＤＡＭＳ软件采用的求解方法和过程如图２．１所示。图２?ｌ ＡＤＡＭＳ求解的数据ｉｉｆ￡程图求解微分一代数方程组的一般步骤如下所示：（１）首先要判断研究对象矩阵的主元，采用高斯法消去次元，保证求解的精度。（２）将经过高斯消去次元后的方程，再采用ＬＵ分解该方程便可获得其 解。ＡＤＡＭＳ软件有２种积分器用以进行动力学分析：刚性的积分器和柔性的积分器【２１１。１）通过变化步长和阶次的刚性积分器有：Ｓ１２．ＧＳＴＩＦＦ（Ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ Ｉｎｄｅｘ．２）９积分器、ＤＳＴＩＦＦ（ＤＡＳＳＡＬ）积分器、ＧＳＴＩＦＦ（Ｇｅａｒ）积分器和ＷＳＴＩＦＦ（Ｗｉｅｌｅｎｇａ ｓｔｉｍ积分器。以上各类积分器都采用ＢａｃｋＤｉｆｆｅｒｅｎｃｅＦｏｒｍｕｌａ（ＢＤＦ）算法，可以非常精确得表现其系统的特征变化范围，更好表现刚性系统。 ２）柔性的Ａｄａｍｓ．Ｂａｓｈｆｏｒｔｈ．Ａｄａｍｓ．Ｍｏｕｌｔｏｎ（ＡＢＡＭ）积分器。基于分离坐 标的手段，利用这种积分器求解独立坐标的微分方程，适用于模拟柔性的系统， 即特征值突变的系统或是高频系统。 ２．１．２多柔体系统动力学理论 更柔更轻的材料伴随着许多工程技术的发展被应用在很多高速运转机械 系统的部件上；除此之外，因为柔性材料有缓和冲击和振动的特性，柔性材料 也被广泛地应用在各构件之间的连接部位。依据多刚体系统动力学所建立的模 型忽略了部件的柔性特征，利用这类模型进行平顺性仿真分析时就会产生不小的误差。为了解决和避免以上问题，多柔体系统动力学就发展起来了，它以刚体和可变形物体所构成的系统为研究对象瞄】。 把系统中的各个部件简化成刚体是多刚体动力学的研究方法，与此不同， 多柔体动力学则是研究刚体运动与其变形之间的相互作用、相互耦合。多柔体 系统动力学的主要特征是刚体运动和变形运动同时出现以及两种运动之间的 相互耦合【２３１。柔体系统区别于刚体系统的主要不同是柔性部件的变形是不可忽 略的，其逆运动是不确定的。柔体系统是一个复杂的系统，它是时变、高度耦 合和非线性的。 在ＡＤＡＭＳ软件中的柔性体方面，涉及到许多的理论和方法，下面对其进 行介绍： ２．１．２．１离散化法 基于柔性体基础理论，借鉴刚体建模的方法，通过离散化的手段建立柔性 体模型。以多刚体动力学理论为基础，将多刚体系统离散化为很小的个体并通 过力的作用将其之间约束起来【２４儿２５１。２．１．２．２模态集成法基于柔性体基础理论，利用离散化方法将柔性体划分为很小的节点并通过 力的作用将其联系在一起。这样就可以容易地计算出局部节点的线性变形，然 后将局部节点的线性变形通过线性叠加的方法可以近似的求解非线性柔性体的整体运动，得到柔性体的一些特性如模态振型等【２６】【２７１。利用笛卡尔坐标Ｘ＝（ｘ，ｙ，ｚ）来表示离散化的节点局部坐标系；利用欧拉角甲＝缈，乡，≯）来表示离散化的节点方位信息；利用ｇ＝【ｑｌ，ｇ：，毛，……ｇ，】１（所为模态阶次数）代表柔性体的模态坐标，该柔性体的广义坐标表达为【ｚｓＪ：Ｘｙ孝哥其中：Ｚｙ（２．１２）口≯ｑｐ＝１，…ｍｘ，Ｙ和ｚ一相对于整体坐标系，离散化的局部节点坐标系； ｙ，０和矽一相对于整体坐标系原点，离散化的局部节点坐标系的欧拉角；ｇ，一第历阶模态振幅的振型分量。柔性体的第尸个节点空间位置矢量为ｇ，＝ｒｏ＋Ａ（ｓｐ＋Ｚｌ ｐ）其中：（２－１３）％一相对于原点惯性坐标中离散化的局部节点坐标系的向量； 么一该系统的方向余弦列阵； 昂一ｐ点在该系统在变形之前局部坐标系中的矢量。以点Ｐ研究对象，利用模态坐标来表现该Ｐ点的变形量为：”ｐ＝ｏＰｑｆ（２－１４）其中：①ｐ一基于里兹向量原理， 产生变形ｐ点的模态列阵： ｇ厂一变形Ｐ点的广义坐标。基于时间求导的基础上，对（２．１４）式开展一阶、二阶求导工作，最终获 得第Ｐ个节点向量（其中包括加速度向量以及速度向量）：产ｐ＝南一彳（Ｊｐ＋“ｐ）＋彳①ｐ酊 吃＝Ｐｏ＋彳【ｓｐ＋“ｐ）＋２彳①ｐ雷，＋彳①ｐ办速度方程式（２．１５）在系统广义坐标系中的时间导数孝表示为：（２－１５）（２?１６）％＝［，一彳（％＋“Ｐ）鲋①ｐ］乎从而获得柔性体动能与势能方程式：（２―１７）Ｔ＝寺∑ｍｐｖｐｒｖｐ＝ｉ１孝ｒＭ（孝）孝Ｉ－Ｉ－Ｉ（２－１８）‘Ｖ＝．兰善ｒＫ（善）孝＾，、’，一（２一１９）ＡＤＡＭＳ软件基于ｔｈｅ 运动的微分表达式：ｌａｇｒａｎｇｅｅｑｕａｔｉｏｎ算法最终获得该研究系统的多柔体１１胁婷ｉ１ Ｌｒ虿０Ｍ耆．７Ｊｒ乎＋膨蚶矾嘲ｒ其中：Ａ＝Ｑ（２．２０）孝，善，善一该柔性系统的广义坐标系及其对时间的一阶、必，竹一柔性系统质量列阵和其对时间的一阶导数；二阶导数；ａ州鸳一质量列阵对广义坐标一阶偏导数，必是模态数；五一重力值； 元一拉格朗日乘子： 沙、Ｑ一外部载荷： Ｋ、Ｄ一柔性体模态刚度矩阵和阻尼矩阵。公式（２－２０）还可表达为：【Ｍ№｝＋【ｃ№）＋【Ｋ】｛ｇ｝＝｛Ｅ｝其中：（２．２１）【Ｍ卜一柔性体质量矩阵； ｛只｝一外力矩阵； 【Ｋ】、【ｃ卜一刚度矩阵与阻尼矩阵。所以，在利用ＡＤＡＭＳ软件求解柔性系统方程时，第一步利用牛顿拉夫逊 算法迭代展开方程，再利用吉尔（Ｇｅａｒ）刚体积分法求解产生的稀疏矩阵。２．１．２．３形函数法该方法是美国学者Ａ．Ａ．Ｓｈａｂａｎａ在｛Ｄｙｎａｍｉｃｓ ｏｆＭｕｌｔｉｂｏｄｙ Ｓｙｓｔｅｍ））一 书中提出的。虽在此书中没有详细表述“形函数法＂的概念，但该书首次引入 “形函数”来描述多体系统中的变形体，可以将该研究方法称为“形函数法＂。２．１．３刚柔耦合系统动力学理论利用结构动力学的质量集中法，将研究系统中的弹性体进行离散。正则模 态的方法在以往使用较多，为了利用模态来精确表达研究对象，建立的模态矩 阵的阶数较多同时也会导致系统变形的截断误差变大，这样就增加计算量，导 致计算速度下降。故减少研究对象的模态矩阵的阶数可以提高计算速度。通过 模态值（坐标和矢量）表达研究对象的变形量。本文利用模态综合理论更加精 确地表现弹性系统的变形（主要考虑构件之间的相互作用力）。利用模态综合 法在减少模态矩阵阶数和提高计算速度的同时节省人力物力，保证一定的计算 精度１２９１。 ２。１．３．１刚柔耦合系统模型的建立 在构建刚柔耦合系统多体动力学方程时，首先将该系统看做刚体和柔性体 两部分分别建立方程，基于多刚体动力学理论，建立刚体方程式；而通过有限元的方法建立柔性方程，最终得到以上两者的组合体动力学方程即刚柔耦合动 力学方程。利用铰切割法由Ⅳ个物体构成的闭环系统生成派生树。其中包括由 离散的，个节点组成的变形体置。假设ｅ７为该系统的绝对坐标系，则变形之前的骂 的质心Ｇ的坐标为ｅ６。ｅ６可以相对ｅ７进行有限的移动和转动。第Ｐ（Ｐ＝１，…，Ｚ）个 节点的质量为聊：，，节点Ｐ的绝对矢径为矿，平移矢量为“尸，相对于质心Ｃｊ的 矢径为ｓ７，未变形时的矢径为醚，质心ｑ的绝对矢径为‘【３０】。则用模态坐标表 示节点的形变为： ｔｌ；＝固：口ｌ 其中：（２．２２）中ｆ一平移后Ｐ节点的模态矢量列阵； 缔一该变形体骂的模态坐标矩阵。基于以上各式，计算第ｓ阶模态向量：①；，＝（破…嗔），ａ＝（ｑ…ｑ）ｒ（２．２３）图２－２单变形体爱不图由图２．２所示，该节点变形量可以由其相对矢量表示为：ｓ：一ｕｌｏＰ＋弘｝节点ｋ的绝对与相对矢径的矢量关系式为： 矿＝乃＋Ⅳ（２．２４）（２．２５）基于绝对坐标系ｅ，假设其角速度矢量参数为ｃｏ，故该节点基于绝对坐标 系ｅ的加速度和速度可以分别表达为：矿．－－群ｕ，露ｐ＝ＢｆＯ＋ｃｏ，（２．２６） （２．２７）群－（／３一∥。ｐ），吖＝２砷ｐ石＋历ｈＰ其中：ｕ一在绝对坐标下的物体的广义速度，ｏ－（ｖｒ矿石ｒ）１。面７’（一Ｍ万＋厂）＝０（２，２８）由ｊｏｕｒｄａｉｎ速度变分原理，岛的动力学方程为：系统的动力学方程可表示为：∑８０７（－Ｍ，西，＋Ｚ）＋万矽．－－Ｉ－１．（２－２９）运用单向递推组集办法，得到下面的递推关系：ｑ－－Ｇ。，Ｖｏ＋∑ｑ乃Ｆ昂ｑ（２．３０）巧＝瓯吃＋∑（ｑ只＋昂）碑ｑｉ，Ｐ＝１，…，Ⅳ（２．３１）其中：乃＝ｌ ｑｌｒ衫Ｉ，ｑ，是铰相对坐标矩阵；ｑ为柔性体模态坐标矩阵。Ｚ中涵盖了刚柔耦合项。令Ｊ，＝［订…虻了，在模态坐标和铰相对坐标下派生树系统的多体动力学方程为：ｚ妒＝ｚ 其中：（２－３２）Ｚ一派生树系统的质量矩阵；ｚ一派生树系统的力矩阵。根据经典力学理论，构建派生树闭环系统的多体动力学约束方程式为：ｏ＝Ｏ （２―３３）根据多体动力学理论，构建派生树闭环系统的多体动力学方程式为：Ｉ矽＋ｏ：＝ｚＩｏ，ｊｉ＝ｆ其中：（２－３４）Ｏｖ一该系统的约束方程的Ｊａｃｏｂｉ矩阵；∥一该系统的拉式乘子； ｆ一该系统的约束方程式中加速度部分的右端项。上式是该多体动力学系统的方程组，该方程组是一种微分．代数方程组，它的纯微分表达式为：矽＝ｚ，ｚ’＝ｚ―ｏ；（０１，ｚ一１０ｙ（＠ｙｚ～一ｆ）其中该方程中广义质量矩阵和力矩阵中存在耦合项。２．１．３．２模态综合法（２．３５）通过柔性体模态坐标和铰相对坐标建立的（２．３５）所示的多体动力学方程，伴随着计算机虚拟技术特别是有限元法应用日渐成熟，复杂结构系统的振 动问题有了新的解决途径，它的核心思想是为了表现复杂的无限多自由度的多 体动力系统变成简单有限多自由度的多体动力学系统，从而来解决复杂的无限多自由度的多体动力系统的振动问题。根据这一核心思想，在利用有限元方法 分析振动问题的过程中，首先将被分析的系统开展离散化的工作，再分别对分 析离散化的单元体进行转化坐标和处理边界约束条件，最后对结构综合。 有限元法有一定的局限性，因为在用有限元法对一个相当复杂的汽车系统 作精确分析时，由于需要面对求解上万个自由度的问题，在计算中很多影响计 算精度的误差就会产生。随着技术的发展，试验测试和理论分析方法有了很大 进步，形成了动态子结构法用以解决有限元法的局限性。此方法主要包括两种： 一类称为机械导纳综合法，是使用子结构的传输特性设置的连接方法；另一类 称为模态综合法，是使用子结构的模态特性和坐标设置的连接方法。综合比较 两种方法，本文采用模态综合法【３１１。 模态综合法是一种分析复杂结构振动问题的有效方法，在有限元法基础上 发展起来，由于它可以大大减少模型的自由度，已成功运用于汽车振动的研究 中【３２１。运用模态综合法可以得到用模态坐标表示的运动方程，在分析问题的具 体过程中，首先将复杂结构分解为多个子结构部件，再求出每个部件的模态参 数（可用计算或试验的方法），随后将各子结构的模态特性根据实际的边界条 件叠加起来，再将物理坐标简化，然后就可以计算组合系统的动态响应。ＡＤＡＭＳ软件介绍Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｄｙｎａｍｉｃ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ（ＡＤＡＭＳ）［３３】Ｌ３４】是在２．２ＣＡＥ领域中占有率最高、应用行业最多和最具权威性的机械系统动态分析软件， 集建模、求解、可视化技术于一体，由美国机械动力公司ＭＤＩ（ＭｅｃｈａｎｉｃａｌＤｙｎａｍｉｃｓＩｎｃ）开发。它把大位移、非线性分析求解功能应用到多体动力学建模中，并且提供了与有限元分析软件ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ等ＣＡＥ软件的集成接口。 ＡＤＡＭＳ可用于虚拟样机的分析，使用者可以很容易地对其进行静力学、 动力学和运动学分析。此外，ＡＤＡＭＳ还可用作二次开发的工具，一些个别行 业的使用者可以通过ＡＤＡＭＳ软件多元性的程序结构和多种与其他软件程序的 接口，进行分析软件的二次开发。 以计算机多体系统动力学为基础的ＡＤＡＭＳ软件包含了多个专业模块和专 业领域的虚拟样机开发系统软件，复杂机械系统的运动学和动力学模型可以利 用它来创建，其模型可以是刚性体，也可以是柔性体，或者是刚柔混合的。利 用ＡＤＡＭＳ快速建立机械系统的复杂的虚拟样机模型，参照现实工作条件，逼 真准确地仿真研究系统的所有运动情况，并且可以对多种设计方案进行分析比 较，最终获得最优设计方案［３５】。ＡＤＡＭＳ软件模块简介２．２．１ＡＤＡＭＳ软件有多个模块，主要涵盖基本分析模块、功能扩展模块、与其他软件的接口模块、汽车及机械专业领域模块及ＨＬＥＰ工具箱等。在通用模块 中使用者可以对普通的机械系统仿真，此外，在汽车专业模块中，软件使用者 还可以对汽车行业涉及的应用领域问题进行快捷精确的建模分析与计算仿真 【３刚。下面就本文中涉及到的模块做详细介绍。（１）ＡＤＡＭＳ／Ｃａｒ（轿车模块） 在ＡＤＡＭＳ软件基础之上，ＡＤＡＭＳ／Ｃａｒ是专门针对汽车开发的模块，率先由ＭＤＩ与Ａｕｄｉ、ＢＭＷ等汽车公司共同开发的专门服务于汽车设计与研发的 专业软件。利用ＡＤＡＭＳ／Ｃａｒ软件，汽车研发人员可以迅速方便同时准确的建 立各类汽车模型并对其进行分析研究，如建立制动子系统、悬架子系统、车身 转向子系统、动力总成子系统等模型【３５ｌ。ＡＤＡＭＳ／Ｃａｒ软件可以更加方便的分 析汽车在不同路面的实际工况，为分析汽车的安全性能、平顺性能以及汽车操纵稳定性能提供便利。 （２）ＡＤＡＭＳ／Ｆｌｅｘ（柔性体模块）ＡＤＡＭＳ／Ｆｌｅｘ可以通过模态频率生成高仿真精度的柔性体模型，从而可分 析柔性体对机械系统的作用和影响。通过对柔性体的节点施加合适的约束，就 可将柔性体和刚性体组合成一个刚柔耦合的仿真模型。（３）ＡＤＡＭＳ／ＣａｒＲｉｄｅＡＤＡＭＳ／Ｃａｒ Ｒｉｄｅ是ＡＤＡＭＳ／Ｃａｒ中用于汽车平顺性仿真的插件，用虚拟四柱试验台对ＡＤＡＭＳ／Ｃａｒ整车模型进行仿真试验。利用ＡＤＡＭＳ／Ｃａｒ Ｒｉｄｅ可 以定义汽车平顺性频域分析的参数，并且在试验平台上完成一系列平顺性研 究。使用者即可以进行典型的ＮＶＨ性能评估，也可以对系统中的模型单元进 行单独分析。此外，还可以通过输入力或是位移的数据文件，来仿真汽车在粗 糙路面行驶或是轮胎碰撞石块时的情况，从而来分析其响应特性。（４）ＡＤＡＭＳ／Ｓｏｌｖｅｒ（求解器模块）其中ＡＤＡＭＳ运算分析的主要模块就是ＡＤＡＭＳ／Ｓｏｌｖｅｒ模块， ＡＤＡＭＳ／Ｓｏｌｖｅｒ为其他模块计算分析提供途径，ＡＤＡＭＳ／Ｓｏｌｖｅｒ自动生成分析模 型的运动方程，并求解静力学、运动学和动力学问题，更好的实现用户对实际 工况的模拟和仿真，方便用户建立更加准确的模型，提高分析的精度。其中 ＡＤＡＭＳ／Ｓｏｌｖｅｒ可以对刚柔耦合体进行准确的分析运算，得到被分析对象的特 征参数如速度、力、位移等具体信息，同时也为有限元分析提供了可能性。 （５）ＡＤＡＭＳ／Ｐｏｓｔｐｒｏｃｅｓｓｏｒ（后处理模块） ＡＤＡＭＳ／Ｐｏｓｔｐｒｏｃｅｓｓｏｒ是ＡＤＡＭＳ针对Ｖｉｅｗ、Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ、Ｃｏｎｔｒｏｌ、Ｃａｒ、 Ｅｎｇｉｎｅ等模块提供的进一步分析处理数据的模块，此模块可以将前面各个模块 得到的各种数据进行处理分析工作，如可以将得到的仿真曲线数字化处理分析 得到更加准确的分析结果，将数据分析过程简化，提供分析数据的速度和能力。 （６）ＡＤＡＭＳ／Ｉｎｓｉｇｈｔ（设计与分析模块）１６ＡＤＡＭＳ／Ｉｎｓｉｇｈｔ也是ＡＤＡＭＳ软件核心模块之一，其主要功用就是将 ＡＤＡＭＳ软件功能进行扩展，为工程师开展后续的试验工作提供了便捷，是试验设计（Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ，简称ＤＯＥ）软件。ＡＤＡＭＳ／Ｉｎｓｉｇｈｔ提供了一 系列的统计工具以帮助用户更好地分析试验设计的结果。利用它，用户可以进行单目标或多目标优化，自变量可以是连续的，也可以是离散的。ＡＤＡＭＳ／ Ｉｎｓｉｇｈｔ能够帮助工程师方便快捷的调整及优化分析模型，更好的对分析模型开 展参数化分析工作、更好地了解产品的性能，将许多不同的设计要求有机地集 成为一体，提出最佳的设计方案，并保证试验分析结果具有足够的工程精度。ＡＤＡＭＳ软件的特点２．２．２ＡＤＡＭＳ软件特点可以概括以下几点： （１）基于交互式图形环境基础之上，通过零件建立约束以及力库进而生成参数化的机械系统仿真模型；（２）可以进行准静力学分析、静力学分析、运动学分析和动力学分析（包 括线性和非线性），根据结构的不同可以分为柔性体分析与刚性体分析过程； （３）拥有优秀的数据运算以及分析技术和可以快速精准求解的求解器； （４）能够组装模型，并对不同模型进行动态仿真分析和实时显示，还能 就同一个模型提出诸多“虚拟模拟样机＂设计方案； （５）其庞大的函数库可供使用者方便的自定义作用力与运动仿真器； （６）包含开放式的程序结构，允许使用者开发自己的子程序； （７）具有多种接口，可以与很多ＣＡＤ、ＣＡＥ软件进行双向通信； （８）能够自动输出多种仿真结果，如反作用力、速度和位移等参数结果，仿真结果以曲线图形或动画的形式显示。２．２．３ＡＤＡＭＳ／Ｃａｒ建模简介 ＡＤＡＭＳ／Ｃａｒ采用自下而上的顺序建立模型。利用ＡＤＡＭＳ／Ｃａｒ软件去构建一个全面的整车仿真模型，一般主要经过以下几个过程【３７ｌ【３８】： （１）根据整车各个子系统的特征，将其抽象分解并根据其特征分别建立 各个子系统模型。（２）在模版建模器（Ｔｅｍｐｌａｔｅ Ｂｕｉｌｄｅｒ）下建立各个模版（Ｔｅｍｐｌａｔｅｓ）文件，它是整个模型中最基本的模块，却又是整个建模过程中最重要的部分。在 模板中要建立部件之间的拓扑关系以及用于和其他子系统连接的通讯器。 （３）以模版为基础，在标准界面（Ｓｔａｎｄａｒｄ）下建立各个模版的子系统（Ｓｕｂｓｙｓｔｅｍｓ）文件，并代入子系统的参数特征。（４）在Ｓｔａｎｄａｒｄ界面下通过建立的不同子系统之间的通讯器，进而将各 个子系统模型装配成整车动力学模型，最终得到整车的装配组建文件。１７（５）根据用户的不同要求，基于不同实际工况下，对整车模型开展不同的仿真分析。２．３本章小结 本章着重介绍了多刚体系统动力学、多柔体系统动力学和刚柔耦合系统动 力学的基本理论知识。详细介绍了在本文中涉及到的ＡＤＡＭＳ软件的相关模块、 特点以及在ＡＤＡＭＳ／Ｃａｒ中建立整车模型的步骤。为下文的建模以及仿真分析打下了基础。（２）质量参数。动力学仿真的精度直接受系统的质量、质心、转动惯量 进行测量来获取。 过该参数来反映，主要通过在三维软件Ｕ（３中，将模型放到统一的坐标系当中 （１）几何参数。模型中各零部件自身的尺寸及其之间的几何位置关系通 数。 建模时用到的参数有四类：几何参数、质量参数、力学特性参数、外界参 是采用模版默认参数。 悬架弹簧、减振器等元件的特性曲线，一般由厂家提供或是由试验获得，再或 惯性参数可利用ＣＡＤ三维软件ＵＧ计算得到。其他力学特性参数，如衬套、 在建模中使用的参数要尽量接近实际值【４２１。整车建模中用到的几何参数、质量 汽车平顺性仿真分析的精度在很大程度上受其模型参数精度的影响，所以 ３．１．２整车建模的相关参数 的摩擦力。 （３）用线弹性橡胶轴套实现刚体之间的柔性连接，并忽略各运动副内部 中自带的动力总成模版参数得到所需的模型； 成的具体结构以及其振动对整车平顺性仿真的影响，本文采用更改ＡＤＡＭＳ／Ｃａｒ （２）在本文的仿真中并不考虑发动机模块的激励作用，因此忽略动力总 们的变形； 元件和用于建立柔性体的车架以外，其余零件都看做是刚体，在仿真中忽略它 （１）除了轮胎、弹性元件（如钢板弹簧）、阻尼元件（如减振器）、橡胶 当合理的抽象和简化。建模时根据研究的目的，进行如下简化：【３９ｌ【４０】【４１１ 量会相当大，所以在ＡＤＡＭＳ／Ｃａｒ中建立整车模型之前，要对汽车系统进行恰 汽车是一个庞大的机械系统，如果依照车辆实际的具体结构来建模，工作 ３．１．１模型的抽象简化 ＡＤＡＭＳ建模基础 ３．１ 在ＡＤＡＭＳ／Ｃａｒ中建立了整车的刚柔耦合模型。 软件中建立其有限元模型并生成中性文件，后导入ＡＤＡＭＳ中生成的。最后， 型等子系统模型；其中钢板弹簧柔性体模型和车架柔性体模型是在ＨｙｐｃｒＭｃｓｈ 悬架模型、转向系模型、轮胎模型、动力总成模型、横向稳定杆模型和车身模 本章以某型客车为研究对象，利用ＭＳＣ．ＡＤＡＭＳ／Ｃａｒ模块建立客车的前后 第三章整车刚柔耦合模型的建立 等的影响。零部件的质量可以借助ＵＧ软件获取，将没有相对运动的零件视作．００８ １ 满载质心高度（研聊） １６９０／１４９０ 轮距前／后（ｒａｍ） ３９３５ 轴距（ｍｍ） ７００５×２０４０×２６４５ 外形尺寸（ｍｍ） 基本参数 数值 基本参数 表３．１整车主要参数 车主要参数如表３．１所示： 根据某公司提供的ＵＧ模型，以及ＣＡＤ图纸和相关数据文件Ｍ引，得到整 （４）外界参数。主要指路面参数，可以通过试验或编程来获取。 轮胎的参数以及参考ＡＤＡＭＳ／Ｃａｒ中相关参数的设置获得。 元件（ｂｕｓｈｉｎｇ）等这些部件的力学参数，主要是通过类比国内外类似车辆和类似 影响整车性能的仿真结果，可以通过试验的方式获得。但是对于像轮胎、橡胶 （３）力学参数。该参数主要包括刚度、阻尼等，这些参数在很大程度上 一个零部件。运动部件的质心、转动惯量可以通过试验、计算等方法获得。 ２０ 成后如图３．１所示： 和转动惯量参数、减振器阻尼参数以及部分部件的结构和连接方式等。模型建 的双横臂独立悬架的模板，创建前悬架模型，修改各硬点坐标、各构件的质量 根据实车模型参数，通过修改ＡＤＡＭＳ／Ｃａｒ共享数据库中自带的有扭杆弹簧 力元素，从而可以施加一力矩来表达其扭转刚度１４引。 杆弹簧中间处断开并在断开处加一圆柱副，并在圆柱副上建立一制动器来定义 固定在一起，另一端与上横臂固结在一起（即一个整体，看作一个部件），在扭 纵置扭杆弹簧的建模采用特殊的处理方式：扭杆弹簧一端用固定副与车架 副车架通过橡胶衬套连接到车身上ｍＪ。 下端通过万向副与下摆臂相连接，实现其相对下摆臂两个方向的转动；另外， 相连接；减震器上端通过万向副与车身相接，实现其相对车身两个方向的转动， 方向的转动）；转向节与轮毅之间通过转动副连接，通过球形副与转向横拉杆 实现上下转动），后端与转向节之间通过球形副相连（相对转向节可实现三个 动）：下横臂与副车架之间通过两个橡胶衬套和一个转动副连接（相对车身可 转动），后端与转向节之间通过球形副相连（相对转向节可实现三个方向的转 上横臂与车架之间通过两个橡胶衬套和一个转动副连接（相对车身可实现上下 转向横拉杆、减振器和扭杆弹簧等几部分，它们之间的连接拓扑结构关系是： 照实际车辆的结构进行适当的简化后，所建模型主要包括上下横臂、转向节、 本文中研究的客车前悬架采用的是有纵置扭杆弹簧的双横臂独立悬架，按 ３．２前悬架模型的建立 ２０２４ 质心距前轴距离（ｍｍ） ８０／２００ 前／后悬非簧载质量（堙） ２２００／３９５０ 满载前／后轴荷分配（堙） ８７４ １６７６／１ 空载前／后轴荷分配（堙） ５０ ６ｌ 满载总质量（堙） ３５５０ 整备质量（堙）单元数是３３１６，用刚性连接模拟螺栓连接，将三片簧连接起来，并定义钢板弹 板弹簧进行网格划分，有限元单元尺寸为１０ｍｍ，所建模型的节点数是３８１３， 根据厂家所提供的ＵＧ模型，在ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ中采用壳单元ＰＳＨＥＬＬ来对钢 ３．３．１．１钢板弹簧有限元模型的建立及验证【５ｌ儿５２】 性体方法来建立钢板弹簧模型。 板弹簧实际的动力学特性。为了提高车辆行驶平顺性的仿真精度，本文采用柔 通常，基于模态中性文件（．ＭＮＦ）建立的钢板弹簧柔性体模型最能反映钢 数据转换，将计算的模态结果变成ＡＤＡＭＳ可识别的模态中性文件（．ＭＮＦ）１５０】。 （４）柔性体法：先在有限元软件中计算钢板弹簧的模态属性，然后通过 的地方建立衬套连接，以此来实现钢板弹簧【４８１１４９１。 一起，然后在中间梁与车轴连接的地方建立固定副，在前后两段梁与车架连接 （３）三段梁法：把钢板弹簧分成三段，并用衬套（ｂｕｓｈｉｎｇ）将其连接在 各段连接起来。用ＡＤＡＭＳ中提供的接触力来定义钢板弹簧之间的接触。 （２）离散ＢＥＡＭ梁法：把钢板弹簧的每片分成若干段，用无质量的梁把 版本开始已经去掉了该工具箱。 ２０１０ 中建立的整车模型进行装配，其使用方便、计算结果可靠【４７】。但自ＡＤＡＭＳ 梁单元法快速建立钢板弹簧模型，并且可以将该模型与ＡＤＡＭＳ／Ｖｉｅｗ或Ｃａｒ Ｔｏｏｌｋｉｔ）－利用此工具箱可以应用离散 （１）钢板弹簧工具箱（Ｌｅａｆｓｐｒｉｎｇ 种方法，一般有以下几种： 在ＡＤＡＭＳ软件中建立钢板弹簧模型比较复杂，主要有刚性体和柔性体两 ３．３．１钢板弹簧模型的建立 结构简单，使用维修以及保养都非常方便，长期以来广泛应用在客货车上【４６１。 本文中研究的客车的后悬架采用的是有钢板弹簧的非独立悬架，这种悬架 ３．３后悬架模型的建立 图３．１前悬架模型６０Ｓｉ２ＭｎＡ Ｉ 密度（ｔ／ｍｍ３１ 泊松比 弹性模量（Ｎｌｍｍ） 材料 表３－２钢板弹簧参数 图３－２钢板弹簧有限元模型 其参数如表３．２所示： 簧组件之间的接触，建立的有限元模型见图３．２，钢板弹簧的材料为６０Ｓｉ２ＭｎＡ， ２∞Ｏ ‘啪 ∞∞ 嚣１００００ １２咖 ｌ∞∞ １６∞０ 算‘５３１，得到钢板弹簧的载荷．位移曲线，如图３．３所示： 接位置施加垂直向下的力矢量，利用ＨｙｐｅｒＷｏｒｋｓ的Ｒａｄｉｏｓｓ求解器进行求解计 约束，对吊耳一端Ｙ向的移动和绕ｘ、ｚ方向的转动进行约束。在与车轴的连 对钢板弹簧前端卷耳处ｘ、Ｙ、Ｚ三个方向的移动和绕Ｘ、Ｚ方向的转动进行 ７．８２Ｅ一０９ ０．２８８ ２１１０００ ∞ Ｎ ８ １ 钢板弹簧的刚度为ｋ－－１ 率反映，计算可得所建模型的刚度为ｋ＝１２２Ⅳ／ｒａｍ。参考厂家提供的参数可知， 图３．３所示的曲线可近似认为是一条直线，钢板弹簧的刚度就由直线的斜 图３－３板簧的载荷．位移曲线 位移／ｍ 必需对有限元模型进行动力缩减。动力缩减有多种方法，其中ＭＳＣ．ＡＤＡＭＳ 由于有限元模型的自由度数目庞大，在将有限元模型与多体模型连接时， 的柔性体模型。 换，得到ＡＤＡＭＳ可识别的ＭＮＦ文件，从而可以在ＡＤＡＭＳ中建立钢板弹簧 对之前建立的钢板弹簧有限元模型计算其模态信息，并通过运行数据转 ３．３．１．２钢板弹簧模型的建立【５４】 明建立的钢板弹簧模型是正确的，可以对该模型计算模态中性文件。 ｌＯＯ ／ｍｍ【４３】。由此可以看出，仿真值与实际值接近，说２０ Ｏ ８０００ ／ｍ ‘Ｏ １２０图３．５后悬架模型 后两端通过橡胶轴套与车架相连。经过简化后悬架的模型如图３．５所示： 桥两端通过转动副与轮毂连接，车桥通过固定副与钢板弹簧连接；钢板弹簧前 下端与车桥之间通过球形副相连；减振器上下部分通过圆柱副连接在一起；车 组成。它们之间的连接关系如下：减振器滑柱上端与车架之间通过球形副相连， 整个后悬架系统由车桥带减振器下半部分、减振器上半部分、钢板弹簧等 ３．３．２后悬架模型的建立 图３．４柔性体钢板弹簧模型 讯器和轴套，建寺的钢板弹簧模犁如图３－４所示： ｐａｒｔ上建立通 ｐａｒｔ，并在ｉｎｔｅｒｆａｃｅ 与车架等其他部件的连接件ｉｎｔｅｒｆａｃｅ 文件导入ＡＤＡＭＤ／Ｃａｒ中，就可得到柔性体钢板弹簧。在钢板弹簧外节点处建立 的模态阶数，经过求解运算，得到模态中性文件（．ＭＮＦ文件），将生成的中性 在ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ中定义钢板弹簧有限元模型的超单元外部节点和动力缩减后 条件（如衬套、铰链）。 在ＡＤＡＭＳ中作为外部节点使用），在ＡＤＡＭＳ中通过这些节点可以定义各种边界 在进行超单元分析前要定义钢板弹簧与其他多体系统模型的连接点（此连接点 缩减过程，超单元模型由系统的模态组成，在这个过程中完成自由度的缩减。 在运用有限元方法进行超单元分析，生成超单元模型的过程中可实现动力 Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ，ＣＭＳ）法与有限元连接【３¨。 Ｍｏｄｅ 软件采用部件模态综合（Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ２４ －３００，０，１２１．４ 质心坐标（ｒａｍ） ６５２ 质量（堙） 数值 基本参数 表３－３动力总成的参数 ３．７所示： 安装角度为２５。。动力总成的参数如表３．３所示，建立的动力总成模型如图 是四点悬置，采用橡胶衬套与车架连接，前悬置的安装角度为４５。，后悬置的 看做刚体，将发动机、．变速器、离合器三部分简化为一个部件，动力总成系统 对动力总成进行适当的简化，忽略动力装置的实际结构，把整个动力系统 ３．５动力总成模型的建立 图３－６转向系模型 连，最后连接到前悬架上。 通过常速度副与转向输入臂相连，转向输入臂又通过固定副与转向横拉杆相 向摇臂一端通过转动副与车身相连，另一端通过球形副与纵拉杆相连，纵拉杆 输入轴另一端通过转动副与车身相连，转向器与车身之间通过平移副相连，转 中间轴之间通过万向副相联，中间轴再通过万向副与转向器输入轴一端相联， 过圆柱副相连，转向柱壳与车身之间通过固定副固结在一起，转向柱与转向器 该转向系的方向盘与转向柱壳之间通过转动副相连，转向柱与转向柱壳之间通 Ｔｒｕｃｋ中自带的模板进行适当的参数修改得到转向系模板如图３－６所示， Ｓ／Ｃａｒ 对实物进行合理的简化，根据厂家提供的ＵＧ模型及相关数据，对ＡＤＡＭ 较小，使用寿命比较长【５”。 滚动摩擦，所以其传动效率比较高，操纵起来比较轻松舒适，机械部件的磨损 盘、转向柱、循环球式转向器、转向摇臂、纵拉杆等组成。该转向器基本依靠 本文中研究的客车的转向系采用的是循环球式转向器，该转向系统由转向 ３．４转向系模型的建立转向，还可以与悬架协同工作，来抑制由路面不平引起的振动和冲击，因此在 过传递纵向力来实现车辆的加速、驱动和制动，通过传递侧向力来实现车辆的 对于车辆来说，轮胎是非常重要的组成部分，它可以支撑整个车辆，并通 ３．７轮胎模型的建立 图３．８横向稳定杆模型 衬套与车身连接。建立的横向稳定杆的模型如图３．８所示： 与后悬架连接，另一端通过常速度副与横向稳定杆连接，横向稳定杆通过橡胶 立制动器来提供扭转力，以表达其扭转刚度。横向稳定杆立柱一端通过球形副 将其分为对称的两段，在中间处利用转动副将其连接在一起，并在转动副上建 悬架性能的提高有很大的作用。具体的建模过程是：横向稳定杆是左右对称的， 定杆来提高悬架的侧倾角刚度或是调整前后悬架侧倾角刚度的比值，该部件对 本文中研究对象的后悬上安装有横向稳定杆，现在大多汽车常利用横向稳 ３．６横向稳定杆模型的建立 图３．７动力总成模型 Ｌ＝２．２３３ｘ１０７ Ｌ＝２．５０２ｘ１０７ 转动惯量（姆?ｍｍ２） Ｌ＝１．８８５：，＜１０７建立车辆仿真模型时，轮胎模型是其中最为重要的部分之一。 在ＡＤＡＭＳ中，汽车轮胎模型按照使用范围可以分成操纵性分析模型和３Ｄ 接触分析模型（过去称为耐久性分析模型）。这其中操纵性分析模型包括 ＭＦ．Ｔｙｒｅ轮胎模型，Ｐａｃｅｊｋａ’８９、ｐａｃｅｊｋａ’９４和ＰＡＣ２００２轮胎模型，Ｆｉａｌａ轮胎 模型，ＵＡ轮胎模型，５．２．１轮胎模型等；３Ｄ接触分析模型包括ＦＴｉｒｅ柔性环轮 胎模型，ＳＷＩＦＴ轮胎模型等【３５】。综合比较上述轮胎模型，本文采用ＰＡＣ２００２ 轮胎模型，该轮胎模型特别适用于平顺性的研究，并能用在ＡＤＡＭＳ／Ｃａｒ Ｒｉｄｅ 四柱试验台上。 本文中研究的客车的轮胎型号为７．００Ｒ１６．１２ＰＲＬＴ（子午线轮胎），前轮为 单轮，后轮为双轮，轮胎参数如表３．４所示，结合轮胎参数编制轮胎属性文件， 最终建立的轮胎模型如图３－９所示：表３－４轮胎参数表参数名称参数值０．３８５ １．０３ Ｏ．１８０ ０．２００ ０．１４７ １７５０００ ０．０５ ０．０１ ０．９４ ０．７５ＵＮＬＯＡＤＥＤ―ＲＡＤＩＵＳ（轮胎自由半径）（册）ＡＳＰＥＣＴＲＡＴＩＯ（扁平率）ＷＩＤＴＨ（轮胎断面宽度）（ｍ）ＲＩＭ―ＲＡＤＩＵＳ（轮辋半径）（ｍ）ＲＩＭ―ＷＩＤＴＨ（轮辋宽度）（ｍ）ＶＥＲＴＩＣＡＬ―ＳＴＩＦＦＮＥＳＳ（纵向刚度系数）ｆＮ．ｍ一１１ＶＥＲＴＩＣＡＬ―ＤＡＭＰＩＮＧ（纵向阻尼系数）（Ｎ?ｓ／ｍ）滚动阻力系数厂 静摩擦系数风 动摩擦系数“ａ）前轮模型ｂ）后轮模型图３－９轮胎模型２６３．８柔性体车架模型的建立 本文建立的整车刚柔耦合模型中的车架部分采用柔性体建模，首先要建立 车架的有限元模型，之后还要通过模态试验来验证所建模型的准确性，只有当 建立的车架有限元模型能够准确反映实际结构的动态特性后，才能进一步利用 动力学软件建立车架的柔性体模型【５６】。 ３．８．１车架有限元模型的建立 ３．８．１．１模型的建立［５３】 在ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ中导入车架的ＣＡＤ模型，对一些不重要的特征（如：小孔等） 进行适当地简化，以减少模型的自由度、便于计算，然后抽取中面，几何清理 以及网格划分和焊接等过程【５７】。该模型总共有８００３３个节点，７５０８１个壳单元， 焊点采用Ｗｅｌｄ单元模拟，螺栓连接采用Ｒｉｇｉｄ单元模拟，建立的车架有限元模型如图３．１０所示：图３．１０车架有限元模型３．８．１．２模态计算分析 为了获得有关的理论分析数据，并为模型随后的校验提供资料以提供对所 建模型的对应修改，要对上述车架有限元模型进行模态计算分析【５８】【５９】。利用 ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ软件计算车架有限元模型的模态，获得的部分自由模态振型图和固 有频率值如下图３。１１和表３．５所示：ａ一阶振型。。，，。ｏ嚣‘。漱＝Ｆｎ褂１ｂ二阶振型ｃ三阶振型ｄ四阶振型鼬¨，Ｅ懵Ｈｔ曲 ０妇●¨，，１．岫●●岫‘Ｆ。３Ｉｍ，４１女＇ａｌｆ『ｒｍＥ飞Ｉ，，Ｉｅ五阶振型＼Ｌ，ｘｆ六阶振型ｇ七阶振型ｈ八阶振型ｉ九阶振型ｊ十阶振型 图３－１１车架模态计算振型图 表３．５车架的前十阶频率和振型险墼１ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９ １０盐墓塑奎（璺）１１．４９ １ ５．４７ １９．５４ ３１．５４ ３４．８１ ４０．１ ７ ４６．９５ ５８．７０ ６１．５３ ７１．６３堡型一阶扭转 一阶弯曲一阶侧向弯曲二阶扭转二阶侧向弯曲二阶弯曲 三阶侧向弯曲 三阶扭转四阶侧向弯曲三阶弯曲３．８．２车架模态试验与分析 对车架进行模态试验可以获得车架的动态特性（包括固有频率和模态振型 等性能参数），并可以验证有限元模型的准确性。此试验利用我校实验室构建的模态试验专用吊架完成，测试采用自由模态方式。 试验采用电磁式激振器对车架施加单点激励，振源信号采用正弦扫频信号，扫频范围是０－２００日ｚ，扫频速度是Ｏ．２也／Ｊ，大约１０００扫频完一次。车架模态测试系统的原理图如图３．１２所示：ｓ左右的时间图３．１２模态测试系统基本原理图在开始正式测试之前，要对测试系统进行调试，确保系统可以正确测试。 调试过程主要包括：首先要对激振器进行调整，对各个测试通道进行调试；然 后对系统进行预测试，通过观察各个测点的频响函数和相干函数等，来判断测 试系统全部信号是否能正确反馈；当调试成功后可以开始正式测试。本次试验的采样频率设定为５１２以，信号平均次数为５０次，加速度传感器每１０个为一批，通过改变传感器的位置分批测量。在对每批测点试验数据 采集的同时，要同步对相干函数和频响函数的数据进行处理，以便及时发觉并重新测量相干函数紊乱的测点。 利用模态分析软件，处理分析采集到的数据。车架前１０阶的频率和振型 如表３．６所示： 表３－６车架试验模态参数３１３．８．３车架有限元模型的验证 对比车架理论模态频率和试验模态频率，得到下表３―７：表３．７车架理论模态频率与试验模态频率对比表险塑１ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９ １０垡堕夔查塑奎【丝ｚ！１１．８７ １４．９６ １９．５５ ３１．８８ ３６．５８ ３８．７１ ４６．６５ ５８．１５ ５９．１１ ６８．２９里迨塑查塑空（互）１１．４９ １５．４７ １９．５４ ３１．５４ ３４．８１ ４０．１７ ４６．９５ ５８．７０ ６１．５３ ７１．６３堡差蚴－３．２０ ３．４１ －０．０５ －Ｉ．０７ －４．８４ ３．７７ ０．６４ ０．９５ ４．０９ ４．８９从表３．７中能看出，理论模态频率和试验模态频率之间相差不大，误差大 都在±５％的范围之内，并且前十阶模态振型也几乎相符。这说明所建车架有限 元模型是正确的，能够全面表现出车架的实际结构特性，可在之后的仿真分析中使用。３．８．４柔性体车架模型的建立 柔性体车架模型的建立与钢板弹簧模型的建立过程完全相同。建立的柔性 体车架模型如图３．１３所示：图３．１３柔性体车架模型围车架模型，并组成了整车刚柔耦合模型，为之后的平顺性仿真研究做好了准备。 前后悬架模型、转向系模型、动力总成模型、横向稳定杆、轮胎模型和柔性体 本章介绍了建立整车模型的方法，利用ＡＤＡＭＳ和ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ软件建立了 ３．１０本章小结 图３．１４整车刚柔耦合模型 刚柔耦合平顺性仿真模型，如图３．１４所示： 然后对整车进行装配连接【６０１１６１１，就可以生成包含柔性体车身和钢板弹簧的整车 各个系统模版相应的子系统文件，并对其进行相应的调整与部件属性的调整， 在ＡＤＡＭＳ的建模器界面建立好各个系统的模版之后，在标准界面下建立 ３．９整车刚柔耦合模型的建立图４．２各轴向频率加权函数（渐进线） 图４．１人体坐姿受振模型 权函数和轴加权系数ｋ［２１。 性制定了轴加权系数ｋ。表４．１给出了各个输入点和各个轴向所对应的频率加 对不同输入点、各个轴向输入的}