多体动力学转向特性仿真精度提升

    1 绪论

    1.1 研究背景

    多体动力学仿真是车辆研发过程中的重要手段，不仅可以进行子系统的运动学和动力学分析，也能完成整车操稳和平顺、通过性等整车性能的分析。目前多体动力学成为开启件、悬架及整车性能研发的主要分析手段。仿真结果的精度直接影响设计方案的合理性和准确性。因此现阶段多体动力学仿真工作的主要矛盾是越来越精确的设计需求和目前仿真精度不足引起的矛盾。

    1.2 研究意义

    多体动力学分析精度对于输入数据和模型合理性的依赖性较强，同时很多数据无法获得准确值，导致分析结果精准度不高，通常作为设计方向性的判断依据，其结果大部分仅用来作为设计方向合理性的判断，不作为具体指标判断性能是否合理。以操稳分析为例，一般会对变更前、后的设计方案进行分析，得出方案变化的趋势是否合理，而不对具体操稳结果判定车辆操稳是否符合要求。而多体动力学仿真对转向机构摩擦特性，衬套的动刚度特性模拟的缺失，导致操稳的仿真结果不能直接判断车辆的操稳特性是否合格。因此多体仿真迫切需要提升仿真精度，以满足设计需求。

    1.3 研究方向

    本文首先通过对分析方法的完善，提升多体仿真对分析一致性的要求。同时通过对仿真模型的完善提升分析精度。本文依据多体动力学分析软件ADAMS/car模块进行相关仿真工作，通过发现分析问题，提出问题解决思路，最终完善分析模型的工作思路提升多体动力学仿真分析精度。

    2 多体动力学分析精度问题

    多体动力学仿真主要分析目标是整车操纵稳定性和平顺性的仿真，而影响整车平顺性和操纵稳定性的主要子系统是转向系统和悬架系统，因此本文主要以转向系统的仿真精度提升为研究对象，发现问题，并解决问题。

    在转向系统力学性能的分析中经常会遇到分析结果不准确，通常仿真得出的方向盘力矩小于试验数据。通过校验仿真模型并未发现数据有错误，即现有模型无法准确模拟转向系统中力学特性，比如原地转向力分析和中心转向分析等。

    对比仿真模型与实车发现，转向系统多体动力学模型并未考虑转向机构摩擦特性，因此解决仿真结果不准确，提升仿真精度的重点在于转向机构仿真摩擦特性的建立，传统转向机构仿真一般不考虑摩擦特性，这会导致以下几个问题：

    2.1 转向力仿真结果不准确