第2章 悬架系统仿真建模及行驶稳定性

本章利用ADAMS软件建立悬架系统运动学仿真分析模型，并且应用该模型对悬架运动特性参数进行优化计算，通过优化计算的结果指导设计改进悬架的运动特性参数。充分分析汽车横摆稳定性影响因素，合理分配悬架系统的阻尼系数，利用BP神经网络PID控制算法实现对车辆的悬架系统前、后阻尼的分别控制，提高汽车的行驶平顺性及操纵稳定性。应用模板化建模方法构建悬架及整车模型，模型建立后，以操纵稳定性和行驶平顺性为例，通过仿真结果与相应的实车试验数据进行对比，验证仿真分析结果的正确性。

本书在进行整车建模时，采用的多体动力学软件平台是ADAMS，它是由美国MDI公司开发的大型机械系统自动动力学分析软件。1973年，美国Michigan大学的N. Orlandeae和M. A. Chace等人研制出第一版以来，该软件不断发展，专用模块逐渐丰富，功能日益强大。2002年被MSC公司收购，成为CAE领域使用范围最广、应用行业最多的机械系统动力学仿真工具，占据了该领域53%的市场份额。用户可以在ADAMS软件中建立所要设计的机械系统的虚拟样机，并根据需要对模型样机进行动力学仿真分析，在产品设计阶段即可发现诸如结构干涉、系统可行性等诸多问题，使工程技术人员在昂贵的物理样机试制之前，就可以得到准确的、令人信服的设计方案。

ADAMS软件由众多模块组成，其核心的产品是ADAMS/View和解算器ADAMS/Solver，并针对汽车领域建模开发专用模块ADAMS/Car，它根据汽车的结构特点，为用户制定了许多方便之处，如在建立左右对称悬架时，用户建立好左边物体后，系统能自动生成右边物体。企业可以利用其方便的建模功能建立产品的总成模型库，构建整车模型时，通过选取相应的总成子系统并调整参数，就能快速建立整车模型并进行计算分析。

ADAMS软件也有不足之处，在其进行整车计算时可利用的路面较少，特别是没有与试验场相关的路面。而数字化试验场技术对整车仿真有重要的意义，是目前车辆仿真领域研究的热点。虽然美国VPG公司已经推出数字化试验场的商业软件，但它的路面建立方法与ADAMS软件不同，无法直接借用，且路面建立方法属于其商业秘密，不可能对外公布。本书提出用计算几何算法，通过分层计算成功构建了三维数字路面，并通过实测某试验场试验路面数据，建立了多种耐久性路面文件，路面种类的丰富也使整车可靠性试验的内容得到拓展。

汽车是由成千上万个零件组装而成的复杂系统，建立整车模型是一件非常复杂的工作，用传统的建模方法不仅费时费力，而且发现错误后不容易修改。本章利用ADAMS模板化建模方法构建整车模型，这种方法将整车模型按总成分解为多个子系统，使整个模型层次分明，拓扑关系清晰。模板化建模的优点是修改模型方便，若发现模型有错误，只需修改相应的子系统即可，简化了建模的烦琐工作。机械系统动力学分析软件ADAMS是集建模、求解和可视化于一体的数字化虚拟样机技术，它可以有效地将三维实体模型和应用有限元分析软件描述的零部件模型有机地结合起来，准确地进行机械系统的各种模拟，分析和评估系统的性能，为物理样机的设计和制造提供依据。ADAMS所提供的汽车专业模块，能够帮助汽车工程师快速创建高精度的参数化数字样机和汽车的运动学与动力学仿真模型，进行汽车的操纵稳定性、制动性、乘坐舒适性和安全性等整车性能仿真分析，目前已被广大汽车工程技术人员广泛应用。