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摘 要

利用多体动力学分析软件对汽车进行动力学特性的仿真需要建立相对完善的整车模型，然后优化其性能，然后利用频率正弦扫描的方法测试整车模型的动力学特性。用频率扫描仿真方法可以简单快速的获得车辆的整体模态特性，避免了随机振动分析方法要考虑随机振动的不确定性，为分析车辆动态特性提供了一种快速便捷的方法。

关键词：多体动力学仿真 运动学和动力学仿真 制动动力学 多刚体模型建模

Modeling of multi-rigid body model of passenger car and virtual analysis of vehicle braking dynamics

Abstract

Using multi-body dynamics analysis software to simulate the dynamic characteristics of the vehicle needs to establish a relatively complete vehicle model, then optimize its performance, and then use frequency sinusoidal scanning method to test the dynamic characteristics of the vehicle model. The overall modal characteristics of the vehicle can be obtained simply and quickly by frequency scanning simulation method, which avoids the uncertainty of random vibration to be considered in random vibration analysis method, and provides a quick and convenient method for analyzing the dynamic characteristics of the vehicle.

Key Words:Multibody dynamics simulation；Kinematics and dynamics simulation；Braking dynamics；Modeling of multi - rigid body model

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 引言 1

1.1 车辆多刚体模型建模及动态仿真技术国内外现状 1

1.2 车辆多刚体模型建模及动态仿真技术的目的和意义 3

1.3.研究思路和技术方法 4

第二章 车辆多刚体模型建模及动态仿真技术概述 5

2.1车辆多刚体模型建模及动态仿真理论基础 5

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 8

2.2.2WM (MORKINGMODEL)动力学仿真软件 9

2.3几何模型建摸 12

2.3.1刚体几何模型建摸 13

2.3.2可变形物体几何模型建摸 14

2.4动力学模型建摸 15

2.4.1刚体动力学模型 15

2.4.2拉压变形物体动力学模型建摸 15

2.4.3弯扭变形物体动力学模型建摸 17

第三章 车辆多刚体模型建模 18

3.1 车辆性能结构描述 18

3.1.1 车辆新能描述 18

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车轴几何建模 22

3.4车轮多刚体模型建模 23

3.4.1车轮几何模型建模 23

3.4.2车轮动力学模型建模 23

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 33

第五章 车辆制动动力学特性虚拟分析 35

5.1 车辆制动性能 35

5.2车辆制动性能理论、试验分折研究 35

5.3车辆制动性能虚拟分析 37

结语 41

参考文献 42

致谢 44

第一章 引言

今天因为计算机发展十分迅速，所以现在可以借助计算机来处理一些复杂机械系统的动力学问题。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 车辆多刚体模型建模及动态仿真技术国内外现状

刚体是力学中的一个科学抽象概念，即理想模型。事实上任何物体受到外力，不可能不改变形状。实际物体都不是真正的刚体。若物体本身的变化不影响整个运动过程，为使被研究的问题简化，可将该物体当作刚体来处理而忽略物体的体积和形状，这样所得结果仍与实际情况相当符合。例如，物理天平的横梁处于平衡状态，横梁在力的作用下产生的形变很小，各力矩的大小都几乎不变。对于形变，实际是存在的，但可不予考虑。为此在研究天平横梁平衡的问题时，可将横梁当作刚体。
在很多情况下，固体在受力和运动过程中变形很小，基本上保持原来的大小和形状不变。对此，人们提出了刚体这一理想模型。就是在任何情况下形状和大小都不发生变化的物体，其特点是：在运动过程中，刚体的所有质元之间的距离始终保持不变。因此，构成刚体的质元只能以非常受限制的方式彼此相对运动。而且，作用在刚体各个部分之间的内力，在刚体的整体运动中不起作用。

在刚体问题中，可将刚体当作一个特殊的质点组（质量连续分布，各质点间的距离保持不变）。将前面学过的关于质点组的动量定理，质心运动定理，角动量定理等用到这一特殊的质点组就可得到有关刚体的一些规律。

—般力学研究的对象，它是由两个或两个以上刚体通过铰链等约束互相联系在一起而构成的力学系统。自行车通常可看成一个多刚体系统；人体在某种意义上也可以简化成一个多刚体系统。在工程技术上，一个典型的例子是卡登悬架上的陀螺仪。它是由三个刚体——外环、内环.转子互相约束在一起而成，可使陀螺仪转子具有空间转动的三个自由度，过去曾长期认为，高速自转的平衡对称卡登陀螺仪和单刚体陀螺仪的理论模型没有本质区别，具有所谓“定轴性”但实际上，理论研究和精密的实验研究都已证明这个想法是错误

的。平衡对称卡登陀螺仪的空间定向大都具有里雅普诺夫意义下的不稳定性（见运动稳定牲）。卡登陀螺仪和单刚体陀螺仪模型有本质区别，只有通过多刚体系统模型的研究才能正确解释卡登陀螺仪的动力学特征。

动力学是理论力学的分支学科，研究作用于物体的力与物体运动的关系。动力学的研究对象是运动速度远小于光速的宏观物体。原子和亚原子粒子的动力学研究属于量子力学，可以比拟光速的高速运动的研究则属于相对论力学。动力学是物理学和天文学的基础，也是许多工程学科的基础。许多数学上的进展常与解决动力学问题有关，所以数学家对动力学有浓厚的兴趣。

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