摘 要

在当今的汽车设计和优化工作中，运用多体系统动力学对汽车进行建模并运用计算机技术对样机进行虚拟仿真已经是各大厂商经常使用的方法。这能使汽车的设计更为效率也更为精确，还能有效的试制降低成本。

本次就以奔驰V级汽车为例，对车辆多体模型建模和动态仿真技术做了简单的介绍，并利用3D建模软件对研究车辆进行了简单的三维建模。最后利用模拟软件，对建成的模型进行了虚拟仿真分析并对所得数据进行整理分析。期间，为了得到更真实的模拟条件，还对试验路面进行了相关研究和模拟建模。

最后通过虚拟仿真得到结论是，汽车的行驶性能与所驶路面的具体路况，行驶车速以及悬架-车体-座椅-乘客组成的弹性系统等因素密切相关。

关键词：多体系统动力学 建模 仿真

Abstract

In today's automotive design and optimization , the use of multi-body system dynamics to model cars and use computer technology to virtualize prototypes has been a common method used by major manufacturers. This makes the design of the car more efficient and more accurate, and can also effectively reduce costs by trial production.

This time, we have choosed the Mercedes-Benz V-class car as an example, the vehicle multi-body model modeling and dynamic simulation technology were briefly introduced, and the 3D modeling software was used to carry out simple 3D modeling of the research vehicle. Finally, the simulation software was used to simulate the built model and analyze the data. During the period, in order to obtain more realistic simulation conditions, relevant research and simulation modeling of the test pavement were also carried out.

Finally, through the virtual simulation, it is concluded that the driving performance of the car is closely related to the specific road conditions of the road surface, the driving speed and the elastic system of the suspension-body-seat-passenger.

Key Words: Multi-spoke model; Modeling; Simulation

目 录

摘要 2

Abstract 3

目 录 4

第一章 引言 6

1.1车辆多体模型建模及动态仿真技术国内外现状 6

1.2车辆多体模型建模及动态仿真技术的目的和意义 6

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 8

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 9

2.3几何模型建模 13

2.3.1 刚体几何模型建模 14

2.3.2 可变形物体几何模型建模 15

2.4 动力学模型建模 16

2.4.1 刚体动力学模型 16

2.4.2拉压变形物体动力学模型建模 16

2.4.3 弯扭变形物体动力学模型建模 18

第三章 车辆多刚体模型建模 19

3.1 车辆性能结构描述 19

3.1.1 车辆性能描述 19

3.1.2 车辆结构描述 19

3.1.3 车辆多刚体模型描述 20

3.2 车体几何模型建模 20

3.3 车轴几何模型建模 21

3.4 车轮多刚体模型建模 22

3.4.1 车轮几何模型建模 22

3.4.2 车轮动力学模型建模 23

3.4.3 车轮动力学模型参数确定 25

3.5 车辆多刚体动力学模型建模 27

3.5.1 车辆多刚体动力学模型 28

3.5.2 车辆多刚体动力学模型参数确定 30

第四章 路面模型建模 33

4.1 刚体路面模型 33

4.2 变形路面模型 34

第五章 车辆行驶动力学虚拟分析 35

5.1 车辆行驶动力学 35

5.2 车辆行驶动力学理论、试验分析研究 35

5.3 车辆行驶动力学虚拟分析 36

5.3.1 车辆加速性能虚拟分析 36

5.3.2 车辆制动性能 38

5.3.3 车辆平顺性虚拟 40

5.3.4 模拟结果分析 41

第六章 结语 42

参考文献 43

致谢 44

第一章 引言

近几十年以来人类的计算机技术有了日新月异的高度发展，这使得研究人员借助电子计算机来处理一些较为复杂的机械系统的动力学问题已成为可能。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＂。

在当今的汽车设计和优化中，运用多体系统动力学对汽车进行建模并运用计算机技术对样机进行虚拟仿真已经是各大厂商的常用方法。本次就以奔驰V级汽车为例，对车辆多体模型建模和动态仿真技术做简单的介绍。

1.1车辆多体模型建模及动态仿真技术国内外现状

其实在一开始，多刚体系统力学和仿真技术只单单应用在了航空航天领域里。进入21世纪以后，多刚体力学和系统仿真技术的发展突飞猛进，并且随他的适用范围一步步扩大。之后它的应用范围逐渐拓展到其它的各种交通工具上。目前对多刚体系统应用的研究主要集中在汽车方面。查阅文献可知，在多年的发展过程中，多刚体系统的研究成果数不胜数。部分专家认为，多刚体是一个全新的理论，它以动力学的知识为基础，未来将会应用在多个行业和领域中，其发展前景是十分可观的。

1.2车辆多体模型建模及动态仿真技术的目的和意义

近代以来，多体系统动力学逐渐发展起来，同时，计算机技术的进步使许多功能强大的模拟软件相继面世。这让人们可以利用基于多刚体系统动力学理论开发出来的建模软件对车辆进行更加精确的建模。相比于传统的集中质量模型，多刚体的方法大大提高了复杂车辆的模型精度。

如今，汽车多体动力学已经成为CAD/CAM/CAE技术的重要集成手段，它在汽车及相关产品开发中的应用日趋广泛。它可以准确分析虚拟样机的性能，检查虚拟样机的缺陷，从而缩短产品的设计周期，节约试制费用，同时提高物理样机与最终产品之间的相似性。随着近二十年多体动力学软件的日渐成熟和完善，虚拟仿真技术正成为各大汽车公司的一个不可或缺的产品研发手段。

1.3研究思路和技术方法

本次主要以奔驰V型车为研究对象。

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