车辆动力学与仿真

基于Simulink的车辆动力学仿真模型研究

信息技术 岳三玲，等 基于Ｓｉｍｕｌｉｎｋ的车辆动力学仿真模型研究

基于Ｓｉｍｕｌｉｎｋ的车辆动力掌仿真模型研究

岳三玲。卜继玲，傅茂海

Ｉ西南交通大学机械工程学院，四川成都６１００３１）

摘要：采用Ｓｉｍｕｌｉｎｋ分别建立了车辆垂向一横向空间动力学模型、垂向动力学模型以及横向动力学模型，并根据三者的动力学性能仿真表现，对比提出了三种动力学模型的适应工况。关键词：Ｓｉｍｕｌｉｎｋ；仿真模型；动力学性能中图分类号：ＴＨＩｌ３；Ｕ２９２．９；ＴＰ３９１．９文献标志码：Ｂ文章编号：１６７１－５２７６（２０１０）０１－０１２７－０４

Ｒｅｓｅａｒｃｈ

ｏｎ

ＤｙｎａｍｉｃＳｉｍｕｌａｔｉｏｎ

Ｍｏｄｅｌｓ

ｏｆＶｅｈｉｃｌｅＳｙｓｔｅｍＢａｓｅｄ

ｏｎ

Ｓｉｍｕｌｉｎｋ

ＹＵＥＳａｎ－ｌｉｎｇ，ＢＵＪｉ ｌｉｎｇ。ＦＵＭａｏ—ｈａｉ

（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｎｎｇ，ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ６１００３１，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｎｅｅｄｙｎａｍｉｃｍｏｄｅｌｓ

ａｒｅ

ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙｂｕｉｌｔｂｙＳｉｍｕｌｌｎｋ．ｔｈｅｙ

ａｒｅ

ｖｅｒｔｉｃａｌ

基于LMS的履带车辆多体动力学建模与仿真

【摘要】本文研究履带车辆在路面行驶时受到的振动，使用Track builder在LMS中建立了某履带车辆动力学模型，应用多体动力学理论分析了车体、悬挂系统、负重轮、履带、路面之间的相互作用，给出了与各参数相对应的关系表达式，并描述了履带车辆运动学方程以及动力学方程。以标准梯形障碍物作为路面输入选取的各种参数进行了仿真，可为设计提供参考。

【关键词】履带车辆；多体动力学；半主动悬挂；仿真

1.引言

悬挂系统（简称悬挂）是履带车辆行动系统的一个重要组成部分，在路面行驶时，它能够减少车体受到的冲击与振动，对提高车辆机动性具有重要作用。悬挂系统最常见的一种设计与仿真方法是忽略履带对车辆的影响，建立车辆的线性振动模型，计算车辆悬挂系统的性能。然而由于悬挂系统导向连接件在车辆布置中的几何非线性影响，悬挂系统中弹性、阻尼元件的自身的非线性影响，特别是当车体振幅很大时，线性模型很难准确地分析履带式车辆悬挂系统的动力学特性。另外履带车辆动力学建模中应充分考虑到履带对路面不平度的影响以及履带引起的振动“牵连”等因素。

LMS将多刚体系统动力学传统算法与递归算法相结合，基于DADS高效稳定的求解器，建立虚拟机械系统动力

基于LMS的履带车辆多体动力学建模与仿真

【摘要】本文研究履带车辆在路面行驶时受到的振动，使用Track builder在LMS中建立了某履带车辆动力学模型，应用多体动力学理论分析了车体、悬挂系统、负重轮、履带、路面之间的相互作用，给出了与各参数相对应的关系表达式，并描述了履带车辆运动学方程以及动力学方程。以标准梯形障碍物作为路面输入选取的各种参数进行了仿真，可为设计提供参考。

【关键词】履带车辆；多体动力学；半主动悬挂；仿真

1.引言

悬挂系统（简称悬挂）是履带车辆行动系统的一个重要组成部分，在路面行驶时，它能够减少车体受到的冲击与振动，对提高车辆机动性具有重要作用。悬挂系统最常见的一种设计与仿真方法是忽略履带对车辆的影响，建立车辆的线性振动模型，计算车辆悬挂系统的性能。然而由于悬挂系统导向连接件在车辆布置中的几何非线性影响，悬挂系统中弹性、阻尼元件的自身的非线性影响，特别是当车体振幅很大时，线性模型很难准确地分析履带式车辆悬挂系统的动力学特性。另外履带车辆动力学建模中应充分考虑到履带对路面不平度的影响以及履带引起的振动“牵连”等因素。

LMS将多刚体系统动力学传统算法与递归算法相结合，基于DADS高效稳定的求解器，建立虚拟机械系统动力

Research on Simulating and modelling Dynamics of

Double clutch transmission (DCT)

Ye YUAN, Jianjun YI# ,Xu GENG

Dept.of Mechanical Engineering,

East China University Of Science and Technology,

Shanghai 200237, P.R.China # Corresponding Author / E-mail:

Abstract: Shifts in a dual-clutch transmission (DCT) are realized

by torque transfer from one clutch to another without traction interruption. Thus the shift raw is quite important for the performance of DCT. Analyzing the dynamics and its raw of DCT, dynamic model and the contr

车辆动力学主要仿真软件

1960年，美国通用汽车公司研制了动力学软件DYNA，主要解决多自由度无约束的机械系统的动力学问题，进行车辆的“质量－弹簧－阻尼”模型分析。作为第一代计算机辅助设计系统的代表，对于解决具有约束的机械系统的动力学问题，工作量依然巨大，而且没有提供求解静力学和运动学问题的简便形式。

随着多体动力学的诞生和发展，机械系统运动学和动力学软件同时得到了迅速的发展。1973年,美国密西根大学的N.Orlandeo和M.A.Chace等人基于拉格朗日方法，研制的ADAMS软件，能够简单分析二维和三维、开环或闭环机构的运动学、动力学问题，侧重于解决复杂系统的动力学问题，并应用GEAR刚性积分算法，采用稀疏矩阵技术提高计算效率。1977年,美国Iowa大学在E.J.Haug教授的引导下，研究了广义坐标分类、奇异值分解等算法并编制了DADS软件，能够顺利解决柔性体、反馈元件的空间机构运动学和动力学问题。随后，人们在机械系统动力学、运动学的分析软件中加入了一些功能模块，使其可以包含柔性体、控制器等特殊元件的机械系统。

德国航天局DLR早在20世纪70年代，Willi Kortüm教授领导的团队就开始从事MBS软件的开发，先后使用的MBS软件

车辆动力学主要仿真软件

1960年，美国通用汽车公司研制了动力学软件DYNA，主要解决多自由度无约束的机械系统的动力学问题，进行车辆的“质量－弹簧－阻尼”模型分析。作为第一代计算机辅助设计系统的代表，对于解决具有约束的机械系统的动力学问题，工作量依然巨大，而且没有提供求解静力学和运动学问题的简便形式。

随着多体动力学的诞生和发展，机械系统运动学和动力学软件同时得到了迅速的发展。1973年,美国密西根大学的N.Orlandeo和M.A.Chace等人基于拉格朗日方法，研制的ADAMS软件，能够简单分析二维和三维、开环或闭环机构的运动学、动力学问题，侧重于解决复杂系统的动力学问题，并应用GEAR刚性积分算法，采用稀疏矩阵技术提高计算效率。1977年,美国Iowa大学在E.J.Haug教授的引导下，研究了广义坐标分类、奇异值分解等算法并编制了DADS软件，能够顺利解决柔性体、反馈元件的空间机构运动学和动力学问题。随后，人们在机械系统动力学、运动学的分析软件中加入了一些功能模块，使其可以包含柔性体、控制器等特殊元件的机械系统。

德国航天局DLR早在20世纪70年代，Willi Kortüm教授领导的团队就开始从事MBS软件的开发，先后使用的MBS软件

第38卷 第6期2008年11月

吉林大学学报(工学版)

JournalofJilinUniversity(EngineeringandTechnologyEdition)

Vol.38 No.6 Nov.2008

用于车辆动力学实时仿真的转向力输入模型

管 欣1,王 鹏1,2,詹 军1,吴振昕1

(1.吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室,长春130022;2.一汽 大众汽车有限公司产品工程部,长春130011)

摘 要:基于某样车转向系统的具体结构,建立了考虑转向系统弹性和转向齿条动力学的转向力输入实时仿真模型。模型构建了由左右转向轮轴、左右横拉杆和转向齿条组成的完备动力学系统。建立起动、静两种摩擦状态下转向系统干摩擦的求解算法,较好地描述了转向系统干摩擦内在的非线性特性。仿真结果表明,所建模型能够较准确地模拟车辆的转向性能,描述转向干摩擦力学特性,满足实时性仿真要求,在车辆动力学的仿真分析中具有应用价值。关键词:车辆工程;车辆动力学;转向系统模型;动静摩擦力;实时仿真

中图分类号:U461.1 文献标识码:A 文章编号:1671 5497(2008)06 1257 05

Steeringforceinputmodelf

汽车系统动力学的发展和现状

摘要：近年来，随着汽车工业的飞速发展，人们对汽车的舒适性、可靠性以及安全性也提出越来越高的要求，这些要求的实现都与汽车系统动力学相关。汽车系统动力学是研究所有与汽车系统运动有关的学科，它涉及的范围较广，除了影响车辆纵向运动及其子系统的动力学响应，还有车辆在垂向和横向两个方面的动力学内容。本文通过对汽车系统动力学的的介绍，对这一新兴学科的发展和现状做一阐述。

关键字：汽车系统动力学 动力学响应 发展历史

Summary：In recent years, with the rapid development of automobile industry, people on the vehicle comfort, reliability and safety are also put forward higher requirements, to achieve these requirements are related to vehicle system dynamics.Vehicle system dynamics is the study of all related to the movement of

车辆系统基础知识

1.

车辆系统中主要有哪几种非线性关系：（线性化方法、原理。） 轮轨接触几何关系：线性化时踏面锥度、重力刚度、重力角刚度为常数。 蠕滑率-力规律：蠕滑系数在线性化后也为常数。 车辆的悬挂特性： 2.

车辆系统动力学研究内容：

蛇形运动稳定性；车辆曲线通过时运动状态和轮轨作用力；车辆对轨道不平顺的响应；过曲线时抗脱轨、抗倾覆性能；车辆纵向动力学，车辆间相互作用；新型悬挂形式，主动、半主动悬挂，径向转向架；弓网系统动态特性：受流、噪音；车辆系统空气动力学。 3.

轨道车辆的不平顺及其对应的车辆振动类型：（此处需要补充各种常用轨道谱表示方式，

以及不同振动形式耦合程度大小与关系）

直线区段的四种不平顺分别为：垂向轨道不平顺，引起车辆的垂向振动，水平轨道不平顺，引起车辆的横向滚摆耦合振动；方向不平顺，引起车辆的侧滚和左右摇摆；轨距不平顺轨距不平顺对轮轨磨耗、车辆运行稳定性和安全性有一定影响。

车辆系统动力学指标及评价标准

1.

车辆运行安全性及评价标准：

脱轨系数：评定防止车轮脱轨稳定性的脱轨系数，为某一时刻作用在车轮上的横向力Q和垂向力P的比值。脱轨系数临界值定义为当轮轨接触的切向力T等于摩擦系数乘以接触法向力N时的Q/P值。（有两类

车辆系统基础知识

1.

车辆系统中主要有哪几种非线性关系：（线性化方法、原理。） 轮轨接触几何关系：线性化时踏面锥度、重力刚度、重力角刚度为常数。 蠕滑率-力规律：蠕滑系数在线性化后也为常数。 车辆的悬挂特性： 2.

车辆系统动力学研究内容：

蛇形运动稳定性；车辆曲线通过时运动状态和轮轨作用力；车辆对轨道不平顺的响应；过曲线时抗脱轨、抗倾覆性能；车辆纵向动力学，车辆间相互作用；新型悬挂形式，主动、半主动悬挂，径向转向架；弓网系统动态特性：受流、噪音；车辆系统空气动力学。 3.

轨道车辆的不平顺及其对应的车辆振动类型：（此处需要补充各种常用轨道谱表示方式，

以及不同振动形式耦合程度大小与关系）

直线区段的四种不平顺分别为：垂向轨道不平顺，引起车辆的垂向振动，水平轨道不平顺，引起车辆的横向滚摆耦合振动；方向不平顺，引起车辆的侧滚和左右摇摆；轨距不平顺轨距不平顺对轮轨磨耗、车辆运行稳定性和安全性有一定影响。

车辆系统动力学指标及评价标准

1.

车辆运行安全性及评价标准：

脱轨系数：评定防止车轮脱轨稳定性的脱轨系数，为某一时刻作用在车轮上的横向力Q和垂向力P的比值。脱轨系数临界值定义为当轮轨接触的切向力T等于摩擦系数乘以接触法向力N时的Q/P值。（有两类