摘 要

Abstract： IV

第一章 引言 1

1.1.车辆多体模型建模及动态仿真技术国内外现状 1

1.2. 车辆多体模型建模及动态仿真技术的目的和意义 2

1.3. 研究思路和技术方法 2

第二章 车辆多体模型建模及动态仿真技术概述 4

2.1. 车辆多体模型建模及动态仿真理论基础 4

2.2. 基于计算机的车辆动力学仿真研究 4

2.2.1. 车辆动力学仿真研究软件 4

2.2.2. WM (MORKINGMODEL)动力学仿真软件 5

2.2.3. 坐标系统 5

2.3. 几何模型建模 9

2.3.1. 刚体几何模型建模 9

2.3.2. 可变形物体几何模型建模 10

2.4. 动力学模型建模 11

2.4.1. 刚体动力学模型 11

2.4.2. 拉压变形物体动力学模型建模 11

2.4.3. 弯扭变形物体动力学模型建模 13

第三章 车辆多刚体模型建模 14

3.1. 车辆性能结构描述 14

3.1.1. 车辆性能描述 14

3.1.2. 车辆结构描述 14

3.1.3. 车辆多刚体模型描述 14

3.2. 车体几何模型建模 14

3.3. 车轴几何模型建模 14

3.4. 车轮多刚体模型建模 15

3.4.1. 车轮几何模型建模 15

3.4.2. 车轮动力学模型建模 15

3.4.3. 车轮动力学模型参数确定 18

3.5. 车辆多刚体动力学模型建模 20

3.5.1. 车辆多刚体动力学模型 20

3.5.2. 车辆多刚体动力学模型参数确定 22

第四章 路面模型建模 26

4.1. 刚体路面模型 26

4.2. 变形路面模型 26

第五章 车辆制动动力学虚拟分析 27

5.1. 车辆制动性能 27

5.2.车辆制动性能理论、试验分析研究 27

5.3. 车辆制动性能虚拟分析 27

5.3.1.工况Ⅰ制动性能虚拟分析 28

5.3.2.工况Ⅱ制动性能虚拟分析 30

5.3.3.工况Ⅲ制动性能虚拟分析 31

5.3.4.模拟结果分析 33

第六章 结语 35

参考文献 36

奔驰V型车多刚体模型建模及制动动力学虚拟分析

摘要

在汽车普遍使用的今天，汽车的安全性不仅与驾驶者密切相关，也直接影响到其他道路使用者的安全。汽车安全成为了汽车购买者密最为关心的方面。而汽车制动性能好坏是车辆安全的重要指标。随着交通法规的不断更新，其研究方向和内容不断完善。同时，科学技术的发展，特别是计算机技术的飞速发展，也对汽车制动系统的研究产生了重要影响。但由于汽车制动试验需要耗费大量的财力物力人力，且危险程度大。因此采用计算机虚拟仿真模拟提前排除一些隐患。

本文首先基于车企提供的汽车参数，利用pro/e建模软件对奔驰v型车建立模型。然后对汽车制动系和车辆多刚体模型进行理论分析，结合虚拟样机的发展利用WM (MORKINGMODEL)动力学仿真软件进行系统的研究。

通过WM (MORKINGMODEL)动力学仿真软件对奔驰v型车进行的制动力试验仿真研究，我们得到了不同制动条件下汽车的制动时间制动距离，分析了解了前、后制动器制动力分配的比例将影响汽车制动时的方向稳定性和附着条件利用程度，这是设计汽车制动系必须妥善处理的问题。

关键词：制动性；多体系统动力学；仿真；整车建模；

Abstract：

In order to ensure vehicle safety, the research of automobile braking system is very important. With the continuous updating of traffic regulations, its research direction and content are constantly improved. At the same time, the development of science and technology, especially the rapid development of computer technology, also has an important impact on the research of automobile braking system. However, automobile braking test needs a lot of financial, material and human resources, and it is dangerous. Therefore, the use of computer virtual simulation to remove some hidden dangers ahead of time.

Firstly, based on the automobile parameters provided by the automobile enterprises, the model of Mercedes-Benz V-car is established by using pro/e modeling software. Then, the braking system and multi-rigid-body model of vehicle are analyzed theoretically, and the dynamic simulation software of WM (MORKINGMODEL) is used to carry out the systematic research combined with the development of virtual prototype.

The braking time and braking distance of Mercedes-Benz V vehicle under different braking conditions are obtained through the simulation study of braking force test of WM (MORKINGMODEL) dynamic simulation software. It is analyzed that the proportion of braking force distribution between front and rear brakes will affect the directional stability and the utilization degree of adhesion conditions of vehicle braking. This is a must be properly handled in the design of vehicle braking system.

Key Words: Braking performance; Multi-body system dynamics; Simulation; Vehicle modeling;

第一章 引言

在汽车普遍使用的今天，汽车的安全性不仅与驾驶者密切相关，也直接影响到其他道路使用者的安全。汽车安全成为了汽车购买者密最为关心的方面。而汽车制动性能好坏是车辆安全的重要指标。制动性能检测有利于发现汽车制动系统存在的问题及故障隐患，保证了车辆处于良好的运行状态，同时也保证了汽车更加安全、可靠和高效的运行。对于一款汽车，要生产上市之前必然要经过试验，试验需要做出样车实地进行试验，需要消耗大量的财力和人力，而且也不可能反复进行试验。因此在实车试验之前，用计算机进行建模来进行汽车运动情况的模拟，尽可能的提前排除一些隐患就显得尤为重要。

随着计算机技术的高速发展，借助计算机来处理一些复杂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.车辆多体模型建模及动态仿真技术国内外现状

通常有三种方法来建立车辆动力学模型。首先是建立简化的数学模型，从最简单的四分之一车辆模型、半车辆模型、九自由度车辆模型、甚至更多自由度车辆模型。第二种是虚拟试验场（VPG）技术，通过建立整车有限元模型，对乘坐舒适性等进行了研究。第三种方法是利用“多体”分析软件（如ADAMS）建立更精细的车辆模型。第一种方法将车辆子系统视为一个刚性体，忽略其变形，其动力性分析结果往往偏离实际。VPG方法基于有限元技术，保留了结构的柔性特性。有限元计算中，网格越细，计算精度越高。但计算规模越大，计算效率越低。面对现有的具有数百万个节点的车辆有限元模型，直接计算制动是不现实的，只能大规模简化有限元模型。第三种方法可以建立良好的车辆模型，解决计算效率问题。利用“多体”软件建立准确、高效的车辆模型是解决制动问题的重要依据。

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