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1、 学 校 代 号 10532 学 号 S11021016 分 类 号 U463 密 级 公 开 硕士学位论文 十四自由度车辆动力学模型 仿真分析 学 位 申 请 人 姓 名 闫瑞雷 培 养 单 位 机械与运载工程学院 导 师 姓 名 及 职 称 郭孔辉 教授 学 科 专 业 机械工程 研 究 方 向 汽车系统动力学 论 文 提 交 日 期 2014 年 5 月 4 日 学校代号：10532 学 号：S11021016 密 级：公开 湖南大学硕士学位论文 十四自由度车辆动力学模型仿真分析 学位申请人姓名： 闫瑞雷 导师姓名及职称： 郭孔辉 教授 培 养 单 位： 机械与运载工程学院 专 业 名
2、称： 机械工程 论 文 提 交 日 期 ： 2014 年 5 月 4 日 论 文 答 辩 日 期 ： 2014 年 5 月 11 日 答辩委员会主席： 龚 金 科 教授 The Simulation and Analysis of Fourteen- Degree- Freedom Vehicle Dynamic Model by YAN Ruilei B.E. (Shandong University of Technology) 2011 A thesis submitted in partial satisfaction of the Requirements for the degre
3、e of Master of Engineering in Mechanical Engineering in the Graduate School of Hunan University Supervisor Professor GUO Konghui May, 2014 I 湖 南 大 学 学位论文原创性声明 本人郑重声 明： 所 呈交的论 文是本 人在导 师的指导 下独立 进 行研究所取 得的研 究成果。 除了文 中特别加 以标注 引用的 内容外， 本论文不 包含 任何其 他个人 或集 体已经 发表或 撰写 的成果 作品。 对本文的研 究做出 重要贡 献的个人 和集体， 均已在 文中以
4、 明确方 式标明。本 人完全 意识到 本声明的 法律后 果由本 人承担。 作者签名： 日 期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文 作者完 全了解 学校有关 保留、 使用学位 论文的 规 定，同意 学校 保留并 向国家 有 关 部门 或机构 送交论 文的 复印件 和电子版 ，允 许论文 被查阅 和借 阅。本 人授权 湖南 大学可 以 将 本学位论文 的全部 或部分 内容编入 有关数 据库进 行检索， 可以采 用影印、缩 印或扫 描等复 制手段保 存和汇 编本学 位论文。 本学位论文 属于 1. 保密，在 年 解密后适 用本授 权书。 2. 不保密。 (请在以上相应方 框内打”) 作
5、者签名： 日期： 年 月 日 导师签名： 日期： 年 月 日 十四自由度车辆动力学模型仿真分析 II 摘 要 汽车虚拟样机技术已经成为各大汽车厂商缩短设计研发周期、降低新车开发成本的核心技术，而车辆动力学模型是虚拟样机技术的基础，因此，如何建立实时性更强、逼真度更高的动力学模型成为整车研发过程的关键。目前，较为成熟的建模方法是应用多体动力学理论建立面向结构的动力学模型，该方法与车辆实际结构以及相互之间的约束相结合，模拟车辆的实际运动过程，具有较高的仿真精度且通用性较强，但在运算速度方面存在一定的劣势，无法满足实时仿真的要求。 本文将车辆简化为一个多刚体系统，分别建立惯性坐标系 N、车身坐标系
6、A、中间坐标系 Bi以及轮胎坐标系 Wi， 通过四组不同的坐标系描述各刚体之间的相互运动关系，结合悬架 K Multi- body systems; Dynamic model of 14 DOF; K Dynamics simulation software 硕士学位论文 V 目 录 学 位 论 文 原创性声明和 学 位论文版权使用 授 权书 . I 摘 要 .II Abstract. III 第 1 章 绪 论 . 1 1.1 选题背景和研究意义 . 1 1.2 国内外研究现状 . 3 1.2.1 车辆动力学研究现状. 3 1.2.2 悬架 K&C 特性的研究现状 . 8 1.3 本文研究
7、内容 . 9 第 2 章 多 体动力学 理论 基础 及相关软件 介 绍 .11 2.1 多体系统动力学简介 . 11 2.2 多体系统动力学建模方法 .12 2.3 动力学微分方程组解算方法 .15 2.4Adams 介绍.17 2.5Matlab 介绍.21 2.6 本章小结 .23 第 3 章 车 辆动力学模型 的建立 .24 3.1 概述 .24 3.2 坐标系的定义 .25 3.3 坐标系的转化 .26 3.4 单位矢量的定义 .28 3.5 车轮状态描述 .30 3.5.1 车轮姿态角的确定 .30 3.5.2 轮胎模型输入量计算.32 3.6 轮胎动力学模型 .36 3.6.1 轮胎模型介绍 .36 3.6.2 车轮六分力计算 .37 3.7 悬架动力学模型 .38 3.7.1 悬架静力学分析 .38 3.7.2 悬架垂直力分析 .40 3.7.3 悬架运动学分析 .42 十四自由度车辆动力学模型仿真分析 VI 3.8 车身动力学模型 .45 3.8.1 车身运动学分析 .45 3.8.2 车辆受力分析 .46 3.9 本章小结 .
