基于ADAMSCar的轿车弯道侧滑事故机理研究毕业设计论文
基于仿真分析的微型客车侧翻事故研究
基于仿真分析的微型客车侧翻事故研究刘艳丰(辽宁职业学院,辽宁铁岭112099)摘㊀要:为了减少微型客车侧翻事故的发生,应用仿真分析软件ADAMS 建立微型客车基本模型,对地面附着系数㊁车辆前进速度㊁重心离地高度和方向盘转角速度4个因素开展汽车侧翻安全性研究㊂结果表明:在影响侧翻的4个主要因素中,地面附着系数的影响最大,车辆前进速度的影响其次,第三为重心离地高度,方向盘转角速度影响最小㊂利用仿真分析技术对微型客车侧翻进行研究,能反映车辆的动态特性,对微型客车侧翻进行事故预测,以减少交通事故的发生,对提高我国汽车产品的被动安全性具有重要意义㊂关键词:仿真分析;微型客车;侧翻中图分类号:U461.6㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:Adoi :10.14031/ki.njwx.2024.02.011Research on Mini Bus Rollover Accidents Based on Simulation AnalysisLIU Yanfeng(Liaoning Vocational College,Tieling 112099,China)Abstract :In order to reduce the occurrence of rollover accidents of microbuses,the simulation analysis software ADAMS was used to establish the basic model of microbuses,and the safety of automobile rollovers was studied on four factors:ground adhesion coefficient,vehicle forward speed,center of gravity height above the ground and steering wheel angle speed.The results show that among the four main factors affecting rollover,the ground adhesion coefficient has the grea-test influence,followed by the forward speed of the vehicle,the third is the height of the center of gravity above the ground,and the angle speed of the steering wheel has the least impact.The use of simulation analysis technology to study the rollover of microbuses can reflect the dynamic characteristics of the vehicle,and predict the accidents of the rollover of microbuses,so as to reduce the occurrence of traffic accidents,which is of great significance for improving the passive safety of automobile products in China.Keywords :simulation analysis;minibus;rollover作者简介:刘艳丰(1978 ),男,辽宁铁岭人,本科,副教授,研究方向为车辆工程㊂0㊀引言据我国交通事故统计数据表明,汽车侧翻引起的交通事故比例低于正面碰撞㊁侧面碰撞,但微型客车侧翻事故容易造成群死群伤,其死亡率㊁致伤率较高[1-2]㊂本研究针对目前我国微型客车侧翻事故多发,易造成群死群伤的现象,利用ADAMS 软件仿真分析技术对微型客车侧翻进行研究,给出侧翻的评价指标,探讨影响侧翻的主次因素㊂研究结果对微型客车侧翻事故预测㊁设计改进和减少交通事故的发生具有重要的意义㊂1㊀多刚体动力学软件ADAMS多体系统动力学分析软件(ADAMS)可通过仿真预测机械系统的性能㊁运动范围㊁碰撞检测㊁峰值载荷以及计算有限元的输入载荷等[2]㊂ADAMS 具有丰富的建模功能和强大的动力学解算能力,由此可以建立规模庞大㊁机构复杂和系统级的仿真模型,以便对汽车进行整车动力学性能的仿真分析㊂按照建模-调整参数-仿真计算-数据后处理的思路,利用该软件进行多参数对车辆侧翻发生倾向影响的研究,通过建模和仿真使结果变得可视化㊂2㊀结果与分析2.1㊀ADAMS 仿真分析采用某款微型客车为研究对象,其前悬架为双横臂式前独立悬架,后悬架为非独立单纵摆臂式悬架,利用ADAMS 软件建立模型车,主要参数设定如表1所示㊂表1㊀仿真模型基本参数参数数值最大质量/kg 1330整车质量/kg 900轴距/mm 2335前/后轮距/mm 1360/1355轮宽/mm235续表1㊀参数数值车轮半径/mm 309质心高度/mm 700最小转弯半径/mm 4900最高车速/(km㊃h -1)160转动惯量(x)/(kg㊃mm -2)0.36ˑ109转动惯量(y)/(kg㊃mm -2) 2.6ˑ109转动惯量(z)/(kg㊃mm -2)2.6ˑ109转向传动比20.0㊀㊀2.2㊀单因素仿真试验分析选取地面附着系数f ㊁车辆前进速度v ㊁重心离地高度h ㊁方向盘转角速度ω为影响车辆侧翻的主要因素[3]㊂在保持其它3个参数不变情况下,修改其中的某一个参数㊂考查发生翻车的单因素影响,评价微型客车侧翻的指标,采用横向载荷转移率LTR(Lateral -load Transfer Rate)的最大值,即:LTR-max =MAX [(FL -FR )/(FL +FR )],式中FL 为左侧轮胎支撑反力合力,FR 为右侧轮胎支撑反力合力[4-5]㊂图1为地面附着系数对侧翻性能的影响,仿真时车辆前进速度为100km /h,方向盘转角速度为360ʎ/s,重心离地高度为600mm㊂由图1可知,附着系数小于0.6时,LTR max 增加缓慢;当附着系数大于0.6时,LTR max 增速加快㊂总体来看,随着附着系数的增加,微型客车发生侧翻事故的风险增大,侧滑减少,即使当附着系数增加到1,侧翻也不会发生㊂图1㊀地面附着系数对侧翻性能影响图2为车辆前进速度对侧翻性能的影响㊂仿真时地面附着系数为0.7,方向盘转角速度为360ʎ/s,重心离地高度为600mm㊂由图2可知,随着附着前进速度的增加微型客车发生侧翻事故的可能性增大㊂当速度增加到220km /h 时,LTRmax 为1.0,侧翻发生㊂图2㊀车辆前进速度对侧翻性能影响图3为方向盘转角速度对侧翻性能的影响,仿真时车辆前进速度为100km /h,重心离地高度为600mm,地面附着系数为0.7㊂由图3可知,随着方向盘转角速度的增加,微型客车发生侧翻事故的可能性增大,侧滑减少㊂当方向盘转角速度在模型稳定界限内,侧翻没有发生㊂图3㊀方向盘转角速度对侧翻性能影响图4为重心离地高度对侧翻性能的影响,仿真时车辆前进速度为100km /h,方向盘转角速度为360ʎ/s,地面附着系数为0.7㊂由图4可知,随着重心离地高度的增加,微型客车发生侧翻事故的可能性增大㊂由此可见,车辆的重心高度对车辆侧翻发生的风险有较大影响㊂经以上仿真计算,发现建立模型能够成功实现前进㊁转向并能够测定相应数据,且模型不易侧翻㊂图4㊀重心离地高度对侧翻性能影响这说明在普通混凝土路面上,如果没有外力作用,单车侧翻很难发生㊂利用ADAMS /VIEW 模块的数据输出功能,可以得到侧翻指标LTR ma x ,如图5所示㊂仿真时车辆前进速度160km /h,地面附着系数为0.9,方向盘转角速度为900ʎ/s,重心离地高度为800mm㊂4个车轮的垂向载荷,如图6所示㊂从图6中可以看出,在第20s 时,方向盘开始作用,3s 之后,前轮内侧和后轮内侧没有垂向力,侧翻已经发生㊂图5㊀侧翻时LTR max系数随时间变化曲线图6㊀侧翻时轮胎支撑反力 时间变化曲线㊀㊀上述分析与实际事故统计非常吻合㊂据NHT-SA统计,超过95%的侧翻事故是 绊倒侧翻 ,即因为车轮受到来自路沿㊁路边软土等大侧向力,车辆被绊倒后发生侧翻,只有5%是在路面上,因为避撞等应急转向而造成侧翻[6]㊂因此,通过仿真试验的方法可以很好地复现事故形态,对风险分析和风险识别提供了有力支持,同时也为事故预防提供了重要的导向[7]㊂为了避免侧翻风险,很重要的一点就是保持车辆始终在正常路面上行驶,尤其是在雨雪天气,加装电子稳定控制系统(ESC)将在车辆容易侧向滑离路面的时候发挥重要作用[8]㊂2.3㊀正交试验及仿真结果分析正交试验设计(Orthogonal experimental design)是研究多因素多水平的一种设计方法,它是根据正交性从全面试验中挑选出部分有代表性的点进行试验,这些有代表性的点具备了 均匀分散,齐整可比 的特点,是一种高效率㊁快速㊁经济的试验设计方法[9-10]㊂具体特点为:1)完成试验要求所需的试验次数少;2)数据点的分布很均匀;3)可用相应的极差分析方法㊁方差分析方法㊁回归分析方法等对试验结果进行分析,引出许多有价值的结论㊂正交试验常用的术语有试验指标(指作为试验研究过程的因变量),如本研究中的LTR max;因素(指作试验研究过程的自变量),如本研究的车辆前进速度㊁方向盘转角速度㊁地面附着系数和重心离地高度;水平(指试验中因素所处的具体状态或情况,又称为等级),如本研究中的车辆前进速度分别为40,80,120km/h㊂使用正交设计方法进行试验方案的设计,就必须用到正交表㊂本研究采用L9(34)正交表安排试验,其中L表示正交表的代号,9为试验次数,3是每列的水平数,4为因素㊂本研究的因素水平如表2所示,各因素的3个水平都取在合理区间,并覆盖较大的区间范围㊂试验结果如表3所示,通过正交试验结果进行级差分析可知,在影响侧翻的4个主要因素中,地面附着系数的影响最大,车辆前进速度的影响其次,第3为重心离地高度,影响最小的为方向盘转角速度㊂经分析可知,只有在车速较高的情况下侧翻才可能发生,控制车速是预防发生侧翻最直接的办法㊂另外,如果地面附着系数小,下雨天直行也不易发生侧翻事故,但在转弯时容易发生侧滑,碰到障碍物也可能会引起绊倒侧翻[11-12]㊂表2㊀因素水平表水平因素重心离地高度/mm车辆前进速度/(km㊃h-1)方向盘转角速度/[(ʎ)㊃s-1]地面附着系数1300401800.3 2600803600.5 310001205400.9㊀㊀注释:地面附着系数=0.3为下雨开始时;地面附着系数=0.5为潮湿水泥路面;地面附着系数=0.9为干燥水泥路面㊂表3㊀正交试验结果分析试验号A B C D重心离地高度/mm车辆前进速度/(km㊃h-1)方向盘转角速度/[(ʎ)㊃s-1]地面附着系数Y iLTR max11(300)1(40)1(180)1(0.3)0.59 21(300)2(80)2(360)2(0.5)0.66 31(300)3(120)3(540)3(0.9)0.92 42(600)1(40)2(360)3(0.9)0.83 52(600)2(80)3(540)1(0.3)0.61 62(600)3(120)1(180)2(0.5)0.68 73(1000)1(40)3(540)2(0.5)0.76续表3试验号A B C D重心离地高度/mm车辆前进速度/(km㊃h-1)方向盘转角速度/[(ʎ)㊃s-1]地面附着系数Y iLTR max83(1000)2(80)1(180)3(0.9)0.89 93(1000)3(120)2(360)1(0.3)0.60 y j1 2.16 2.19 2.17 1.81y j2 2.10 2.16 2.13 2.11y j3 2.30 2.42 2.26 2.64y j10.720.730.720.60y j20.700.720.710.70y j30.770.810.750.88R j0.070.090.040.28主次因素DBAC最优组合D3B3A3C33㊀结论利用ADAMS/VIEW模块建立了国内某款微型客车整车多刚体模型,并对所建立的整车模型进行侧翻试验的仿真研究㊂仿真结果表明,该多刚体模型能反映车辆的动态特性,可对微型客车侧翻进行事故预测㊂利用ADAMS/VIEW模块进行单因素仿真试验,结果分析可知,微型客车急转侧翻时的临界速度和路面附着系数高于现实情况,即微型客车由于紧急避让而产生的急转侧翻几率较小,这与实际的侧翻事故统计吻合,即急转侧翻占侧翻事故的5%㊂利用ADAMS/VIEW模块进行正交仿真试验,对结果进行级差分析可知,在影响侧翻的4个主要因素中,地面附着系数的影响最大,车辆前进速度的影响其次,第三为重心离地高度,影响最小的为方向盘转角速度㊂参考文献:[1]㊀陈琳.车辆滚翻事故再现轨迹模型及仿真的研究[D].长春:吉林大学,2006.[2]㊀陈立平.机械系统动力学分析及ADAMS应用教程[M].北京:清华大学出版社,2005.[3]㊀何锋,杨宁,郑秉康.影响载重汽车倾翻的主要汽车因素分析[J].贵州工业大学学报(自然科学版),2001,(4):92-96.[4]㊀钟志华.汽车碰撞安全技术[M].北京:机械工业出版社,2003.[5]㊀王万中.试验的设计与分析[M].北京:高等教育出版社,2004.[6]㊀李志刚,沈明,邹猛,等.基于多体动力学的微型客车急转弯侧翻倾向性仿真[J].清华大学学报(自然科学版),2010,50(8):1286-1289.[7]㊀余志声.汽车理论[M].北京:机械工业出版社,2018.[8]㊀杜吉祥.汽车碰撞事故的计算机模拟再现技术的研究[D].合肥:合肥工业大学,2002.[9]㊀胡远志,李一兵,张伟.交通事故再现中汽车轨迹的建模验模[J].计算机仿真,2003,20(10):96-98+137.[10]张健.基于OpenGL的交通事故汽车运动三维仿真研究[D].长春:吉林大学,2005.[11]邰永刚.大客车翻滚碰撞性能研究及改进设计[D].北京:中国农业大学,2005.[12]薛量,姜正旭,林忠钦.汽车碰撞仿真中的连接失效模拟[J].机械科学与技术,2000,19(2):304-306+309.(02)。
ADAMS_Car在汽车操纵稳定性仿真中的应用
因此，ＡＤＡＭＳ／Ｃａｒ在汽车动力学分析和仿真上具有较好的应用前景。
２）当汽车具有不足转向特性时，稳态横摆角速度变化不大，而峰值（超调量）变化较大。
车速对汽车稳态转向特性的影响明显。
参考文献：［１］石博强，等．ＡＤＡＭＳ基础与工程范例教程［Ｍ］．北京：中国铁道出版社，２００７．［２］邓亚东，等．ＡＤＡＭＳ在汽车操纵稳定性仿真分析中的运用［Ｊ］．武汉大学学报（工学版），２００５，３８（２）：９５—９８．［３］余志生．汽车理论（第４版）［Ｍ］．北京：机械工业出版社，２００６．［４］王国强，等．虚拟样机技术及其在ＡＤＡＭＳ上的实践［Ｍ］．西北工业大学出版社，２００２．［５］于海峰．基于ＡＤＡＭＳ／Ｃａｒ的悬架系统对操作稳定性影响的仿真试验研究［Ｄ］．大连理工大学硕士学位论文。
２００７．［作者简介】黄志刚（１９６６一），男（汉族），上海市人，博士，教授。
中国计算机用户协会仿真应用分会理事，主要研究车辆工程等；王丰（１９８２一），男（汉族），湖北荆门市人，硕士研究生，主要研究虚拟技术与仿真；朱慧（１９７３一），女（汉族），陕西西安市人，博士，副教授，主要研究图像处理等；王晶（１９７３一），女（汉族），浙江宁波市人，硕士，副教授，主要研究机械工程及自动化等。
（上接第２８３页）图６Ｍａｄａｂ仿真曲线５结论文中根据水泥工业中，分解炉的大时滞、大惯性、非线性的特点，用传统ＰＩＤ算法很难达到满意的控制效果。
文中介绍了一种新型复合型模糊预测控制算法，结合预测控制的预报功能和模糊控制在大偏差范围时响应较快的理想控制效果，相互切换，优势互补。
通过对三种控制策略在Ｍａｔｌａｂ中的仿真曲线进行比较，可得出如下结论：与单纯的模糊控制、预测控制相比，这种复合型模糊预测控制有较快的相应速度，超调更小，温度波动更小，控制效果更好。
另外，此复合型模糊预测控制系统原理简单，易于工程实际应用，适用于水泥等一类大时滞、大惯性的过程控制系统。
基于ADAMSCar的汽车悬架系统_动力学建模与仿真分析毕业设计
毕业设计（论文）题目：基于ADAMS/Car的汽车悬架系统动力学建模与仿真分析毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
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作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：日期：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。
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对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
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本人授权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。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日指导教师评价：一、撰写（设计）过程1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神□优□良□中□及格□不及格2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度□优□良□中□及格□不及格3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力□优□良□中□及格□不及格4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性□优□良□中□及格□不及格5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况□优□良□中□及格□不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？□优□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？□优□良□中□及格□不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义□优□良□中□及格□不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？□优□良□中□及格□不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平□优□良□中□及格□不及格建议成绩：□优□良□中□及格□不及格（在所选等级前的□内画“√”）指导教师：（签名）单位：（盖章）年月日评阅教师评价：一、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？□优□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？□优□良□中□及格□不及格二、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义□优□良□中□及格□不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？□优□良□中□及格□不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平□优□良□中□及格□不及格建议成绩：□优□良□中□及格□不及格（在所选等级前的□内画“√”）评阅教师：（签名）单位：（盖章）年月日教研室（或答辩小组）及教学系意见教研室（或答辩小组）评价：一、答辩过程1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况□优□良□中□及格□不及格2、对答辩问题的反应、理解、表达情况□优□良□中□及格□不及格3、学生答辩过程中的精神状态□优□良□中□及格□不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？□优□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？□优□良□中□及格□不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义□优□良□中□及格□不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？□优□良□中□及格□不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平□优□良□中□及格□不及格评定成绩：□优□良□中□及格□不及格（在所选等级前的□内画“√”）教研室主任（或答辩小组组长）：（签名）年月日教学系意见：系主任：（签名）年月日********大学毕业设计（论文）任务书姓名：院（系）：专业：班号：任务起至日期：毕业设计（论文）题目：基于ADAMS/Car汽车悬架系统动力学建模与仿真分析立题的目的和意义：汽车悬架是车架（或车身）与车轴（或车轮）之间的弹性联结装置的统称。
ADAMS在汽车车轮侧滑分析中的应用研究
１ 悬架 建模
１ １ 悬架 动力学模 型的建立 ．
汽车 是一个复杂 的振 动 系统 ，应根 据所分析 的问题进行简化 。本论文在 ：
１ ２ 悬架 的建模 ．
在建模之前 ，先要对汽 车悬 架模型 作一些必要 的简化和假设 。
① 假设各个构件 为刚体 ；
车身与车轮两个 自由度振动系统 （ １基 图 ）
—
—
（ ＯＦ） Ｄ 计算为
ＤＯＦ＝ ８ ６ ｘ —２×３ —４× ３ —３×６ —１ ５ × —１
Ｘ１ ２ －
影响 ，合理 地调整这 些参数 ，使得 汽车 量 ，采用上 面建立的优化 目标函数 ，对 在 化 。见 图４ 大减 少 车 轮 侧滑 ，从 而 减轻 轮 胎 的 磨
机 侧 滑 的影 响 ；
③ 选择 测试平 台上 和大 地的移 动 副 ，添加 直线的正弦 激励 ，来表 示车 轮 受地面不平 度的激励作用 ； ④ 考虑 到汽 车行驶 时最 恶劣 的工 况 ，即最 大侧偏 力为零 ，轮胎为 刚体 ， 此时轮胎侧 向没 有发生变形。 此模型共包括 ８ 个活动 构件 、２ 个旋
转 副 、４ 球 副 、３ 固 定 副 、 １ 点 一 面 个 个 个
前言
汽 车车轮侧滑 的影 响较 多，主 要表 现 为加 剧轮 胎的磨损 、使发动机产 生附 加功率 消耗、破坏行车 稳定性等 ，其 中 加剧轮胎 磨损是关键 。随着对汽车经 济 效益的追 求及车速的提 高 ，车轮侧滑 问
动 ，因此模型有 了确定的运动 。
２ 悬架运 动 仿真 分析
１ ２
直 线 驱 动 函 数 表 达 式 为 １ ０ｘｓ ｎ 代表主销长 度、主销 内倾 角 、主销 后倾 ｉ ０
（６ ｄ ｗｅ，在ＡＤ ３０ ｘｔ ） ／ ＡＭＳ Ｖｉ ／ ｅ ｗ的主工 角 、上横臂 的长度 、上横 臂在汽车 横向
基于ADAMS／Car的路面附着条件对行车安全的影响分析
基于ADAMS／Car的轿车悬架分析和优化设计
邹海锋
Ｚ Ｏ ０ ０ ） １ ７ ０
摘 要 ：本文基于 Ａ Ａ Ｓ的虚 拟样机技术，把悬架视为多个相互连接、彼此 能够相对运动的多体运 ＤＭ 动系统。用 Ｃ ＴＡ软件建立轿车前悬架的多体动力学模型 ， ＡＩ 依据双横臂独立前悬架的拓扑关 系，利用设计阶段新车基本参数的要求 ，借助 Ａ Ａ Ｓ Ｃ ｒ Ｄ Ｍ ／ ａ 建立悬架和转向系统的参数化模
遵 循右 手定则 。在建立 总成 的模型过程 中，
统。该悬架考 虑 了转 向系统 、 胎 、 轮 衬套 等因素 ，因
此可 以方便 的在 悬架 运动 运动学 ／ 弹性 运动 学分 析
切换 。通过 如单轮 激振 、双 轮 同向激振 、双轮反 向 激 振 、转型 实验 、静 载实验 等仿 真分析 ，可 以在 新
用不 同的途 径或手段 对其进行 分析研 究， 包括试验 、 简化成理 想约束 条件下 的机构分 析 。过 去多采用 简 化 条件下 的图解法 和分 析计算 法对汽车悬 架和转 向
系统的运 动学、动力学 性能进 行分析计 算 。用 多 自
１ 虚拟样机技术分析前期准备
１１Ａ Ａ ＳＣ ｒ ． Ｄ Ｍ ／ａ 模块在悬架仿真分析中的优势
基本参数 ， 运用三 维造型 软件 Ｃ Ｉ ＡＴ Ａ建立 悬架 的计 算机仿 真模型 ，再利 用 Ａ ＭＳＣ ｒ ＤＡ ／ ａ 模块 进行悬 架
本章根据某品牌轿车的悬架及转向系统的拓扑 关 系， 用其基本 参数 ， 助Ｃ Ｔ Ａ和ＡＤ ＭＳＣ ｒ 利 借 Ａ Ｉ Ａ ／ ａ
收稿日期 ： ０９０ —２ ２ ０ —６２ 作者简 ｊ ｝：邹海锋 （９２ １８ 一），男 ，福建上杭人 ， 助理 工程师 ，本科 ，研究方向为轿车底盘领域 ，新车型导入推进领域 以 及新车型的设计和制造更好的结合项 目推进。
ADAMS_Car在汽车动力学仿真分析中的应用
ＡＤＡＭＳ／ Ｃａｒ在汽车动力学仿真分析中的应用李磊任勇生孙爱芹（山东科技大学机械电子工程学院，青岛２６６５１０）摘要：本文应用ＡＤＡＭＳ／Ｃａｒ建立了整车运动学模型及动力学模型，进行了仿真分析，通过验证模型符合要求。
然后建立双横臂式前独立悬架，验证模型成功后，进行动力学分析。
仿真结果表明，应用ＡＤＡＭＳ／Ｃａｒ所建立的模型能较全面的评价和预测动力学性能。
这种建模仿真方法避免了繁琐的动力学方程，为复杂样机的开发提供了新思路。
如果应用ＡＤＡＭＳ／Ｃａｒ进行汽车产品的开发，将会极大地缩短产品开发周期，降低成本，提高工作效率。
关键词：ＡＤＡＭＳ复杂样机悬架仿真ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＶｅｈｉｃｌｅ＇ｓＤｙｎａｍｉｃｓＢａｓｅｄｏｎＡＤＡＭＳ／ＣＡＲＬＩＬｅｉＲＥＮＹｏｎｇｓｈｅｎｇＳＵＮＡｉｑｉｎ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳＵＳＴ，Ｑｉｎｇｄａｏ，Ｓｈａｎｄｏｎｇ２６６５１０）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＦｉｒｓｔｌｙｗｅｍａｋｅｋｉｎｅｍａｔｉｃｓａｎｄｄｙｎａｍｉｃｓｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｗｈｏｌｅｃａｒｂａｓｅｄｏｎＡＤＡＭＳ／Ｃａｒｉｎｔｈｅｐａｐｅｒ．Ｂｙａｎａｌｙｚｉｎｇａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｎｇｔｈｅｍｏｄｅｌ，ａｎｄｔｈｅｒｅｓｕｌｔｏｆｔｈｅｖａｌｉｄａｔｉｏｎｒｅｖｅａｌｔｈａｔｔｈｅｍｏｄｅｌｉｓｕｐｔｏｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｎｍａｋｅｄｏｕｂｌｅｃｒｏｓｓａｒｍａｃｔｉｖｅｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎｍｏｄｅｌ．Ａｆｔｅｒｖａｌｉｄａｔｉｎｇｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎｍｏｄｅｌ，ｗｅｓｉｍｕｌａｔｅｔｈｅｍｏｄｅｌａｎｄａｎａｌｙｚｅｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｓｏｆｔｈｅｍｏｄｅｌ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｔｈｅｍｏｄｅｌｗｉｔｈＡＤＡＭＳ／Ｃａｒｃｏｕｌｄｅｖａｌｕａｔｅａｎｄｆｏｒｅｃａｓｔｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｓｏｆｔｈｅｍｏｄｅｌ．Ｔｈｅｍｏｄｅｌｉｎｇｍｅｔｈｏｄａｖｏｉｄｔｈｅｃｏｍｐｌｅｘｄｙｎａｍｉｃｓｅｑｕａｔｉｏｎ．ＩｆｄｅｓｉｇｎｔｈｅｎｅｗｐｒｏｄｕｃｔｗｉｔｈＡＤＡＭＳ／Ｃａｒ，ｉｔｗｉｌｌｓｈｏｒｔｅｎｔｈｅｔｉｍｅｏｆｄｅｓｉｇｎ，ｒｅｄｕｃｅｔｈｅｃｏｓｔａｎｄｅｎｈａｎｃｅｔｈｅｗｏｒｋｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＡＤＡＭＳ，Ｃｏｍｐｌｅｘｐｒｏｔｏｔｙｐｅ，Ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ，Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ１前言近年来随着我国汽车工业的迅速发展及小汽车开始大量进入百姓家庭，汽车的操控性正日益受到开发商和消费者关注。
基于MATLAB和ADAMS的汽车ESP联合仿真
摘要汽车电子稳定程序系统ESP是一种新型主动安全控制系统，也是最近几年汽车安全领域研究的热点。
这种新型系统能够根据汽车驾驶员的意图和路面状况主动的控制汽车的运动，避免危险状况的发生，提高行驶安全性。
本文首先对ESP的稳定控制原理进行了分析，并利用Matlab/simulink 建立了汽车二自由度模型,得到汽车在行驶中理论的横摆角速度和质心侧偏角,然后在Adams/Car建立了汽车整车模型，并对该模型进行了仿真试验，以便为后续的实验研究提供准确的模型。
在控制方面选用PID控制，以横摆角速度和质心侧偏角的误差作为输入，把调整汽车稳定所需要的力矩作为输出。
用Adams/Control将汽车模型和Simulink连接后，又对整车车进行了转向盘阶跃模拟试验，试验结果表明配有ESP系统的汽车有比较好的路径保持能力，转弯半径明显减小，且横摆角速度和质心侧偏角都能得到较好的控制。
由此可以看出ESP确实能较好的改善汽车操纵稳定性和汽车行驶的安全性。
关键词:汽车；ESP;二自由度模型；PID控制；联合仿真。
参考设计材料，包含项目源代码，屏幕录像指导、项目运行截图、项目设计说明书、任务书、报告书以及文献参AbstractESP Electronic Stability Program system is a new active safety control system. In recent years it also became the hot field of automotive safety research. The new system based on the intention of driver can actively control and road conditions motorists sports car, to avoid dangerous situations and improve driving safety.The ESP stability control principle is analyzed at first,and the two degree of freedom model car is also established by Matlab / Simulink .From it getting the theory of yaw rate and lateral sideslip angle, then Adams / car automobile model was established. At last a simulation experiment is made on this model in order to provide an accurate model for the subsequent experimental study. As control ,the PID control is used and the yaw rate and sideslip angle error are used as input, the torque required to adjust the car stable as output.With Adams / Control after the car model and Simulink connection, and carried out on the vehicle steering wheel vehicle simulation step.The results showed that the car is equipped with ESP systems ability to maintain a relatively good path, turning radius is significantly reduced, and the yaw rate and sideslip angle can be better controlled. It can be seen that ESP really can better improve vehicle handling and stability and safety of cars.Key words: Vehicle; ESP; Two degrees of freedom model ; PID control;C o-simulation；参考设计材料，包含项目源代码，屏幕录像指导、项目运行截图、项目设计说明书、任务书、报告书以及文献参目录摘要 (I)Abstract (II)1 绪论 (1)1.1 研究ESP的背景和意义 (1)1.2 ESP系统的关键技术 (2)1.3 国内外ESP 系统研究 (3)1.4本文研究的主要内容 (8)2 ESP系统的基本理论 (9)2.1汽车失稳的原因分析 (9)2.2 ESP系统的介绍 (11)2.3 ESP系统的控制策略分析 (13)2.4本章小结 (15)3 汽车模型的建立 (16)3.1 相关软件的介绍 (16)3.2 影响汽车稳定性的参数 (21)3.3 汽车参考模型的建立 (22)3.4 Adams/Car汽车模型的建立 (24)3.5整车模型的检验 (28)3.6本章小结 (30)4 基于汽车ESP控制系统的设计 (31)4.1 ESP系统控制系统的分析 (32)4.2 PID控制系统 (34)4.3 本章小结 (41)参考设计材料，包含项目源代码，屏幕录像指导、项目运行截图、项目设计说明书、任务书、报告书以及文献参5 基于Adams和Matlab 的汽车ESP联合仿真 (42)5.1联合仿真的简介 (42)5.2导入Adams子系统模型 (43)5.3 PID控制的ESP仿真模型的建立与分析 (46)5.5 本章小结 (49)6 结论与展望 (50)参考文献 (52)致谢 (54)附录 (55)参考设计材料，包含项目源代码，屏幕录像指导、项目运行截图、项目设计说明书、任务书、报告书以及文献参参考设计材料，包含项目源代码，屏幕录像指导、项目运行截图、项目设计说明书、任务书、报告书以及文献参1 绪论1.1 研究ESP的背景和意义在现代社会中，汽车在我们的日常生活中充当着重要角色，成为人们日常工作生活不可或缺的工具，相应的汽车的安全性也越来越受到人们的关注。
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荣誉誓言我保证此毕业设计（论文）成果为我本人独立完成，没有欺骗、剽窃、伪造、虚假及其他任何违反学术规范行为。
我清楚不遵守这个承诺将导致零分成绩，并被通告学校相关部门，情节严重时将受到纪律处分甚至承担法律责任。
承诺人（签字）：年月日毕业设计（论文）任务书汽机学院汽车服务工程专业 11-2 班题目基于ADAMS/car的轿车弯道侧滑事故机理研究任务起止日期： 2015年3月 23日～ 2015 年 6月 26 日学生姓名苟明兴学号 201172030227指导教师邹铁方教研室主任年月日审查院长年月日批准一、毕业设计（论文）任务课题内容交通事故已经成为当前的一大社会危害，分析交通事故发生原因，探求降低事故放生概率及事故发生后人员伤亡的概率，是当前提高交通安全的必由之路。
分析事故发生原因的一个重要的手段则是仿真，在对事故进行仿真的过程中，有诸多优异的软件可供选择，而其中ADAMS软件为一块在汽车领域具有广泛用途的软件，因而探求基于该软件的事故仿真方法，具有重要的价值。
因而，本设计要求以单车侧滑事故为研究对象，通过学习ADAMS/CAR软件，掌握该软件中道路模型、车辆模型的调用方法，建立不同路面附着系数的弯道路面模型，进行车辆弯道侧滑事故仿真，然后据此提出仿真车辆侧滑事故的流程与步骤，进而通过深入分析，探求车辆侧滑事故发生的原因并提出防止车辆侧滑的办法。
通过毕业设计，学生应巩固所学基础知识和专业知识；熟悉研究领域研究前沿、中外文文献资料的查阅方法；具有初步的建模验模能力；具有初步的解决问题的能力。
课题任务要求1、通过查阅文献，了解国内外该研究方向的前沿并能清晰说明该课题继续深入研究的意义；2、掌握ADAMS/CAR软件特别是该软件中道路模型与车辆模型的调用方法；3、掌握基于ADAMS/CAR的车辆侧滑事故仿真方法；4、分析车辆侧滑事故发生原因，并给出相应防治措施；5、回顾总结，完成毕业论文；6、翻译外文文献一篇；7、提炼自己的工作，通过毕业答辩。
课题完成后应提交的资料（或图表、设计图纸）1.开题报告（文献综述）2.毕业论文一本（含封面，扉页，毕业设计任务书，中英文摘要，目录，正文，参考文献，致谢等；计算机打印），不少于20000字且在严格按照论文格式前提下论文篇幅需多于30页3. 相关英文资料及译文（外文文献1篇，附英文资料原文。
）主要参考文献与外文翻译文件（由指导教师选定）1.陈军. MSC.ADAMS技术与工程分析实例 [M]. 中国水利水电出版社，2008.2.任福田,刘小明.论道路交通安全[M]. 北京:人民交通出版社,2001.3.陈立平，等.机械系统动力学分析及ADAMS应用教程 [M]. 北京：清华大学出版社，2005.1.4.余志生.汽车理论[M].机械工业出版社，2011.5.徐进，彭其渊，邵毅明.直线路段积水路面车辆事故产生机理分析[J].中国公路学报，2009,22(1):97-103.6.徐进.道路几何设计对车辆行驶特性的影响机理研究[D].西南交通大学，2009.7.李莉. 基于ADAMS/Car的某轿车平顺性仿真分析与改进 [D].长春：吉林大学，2007.4.8.潘飞，宇仁德，王传丽.基于ADAMS/Car的路面附着条件对行车安全的影响分析[J].农业装备与车辆工程，2011(11):30-32.9.刘平雨. 道路线形与交通事故的关系研究[D].东南大学，2009.10.潘飞.道路线形对行车安全的影响分析[D].山东理工大学，2012.11.Tiefang Zou, Zhi Yu, Ming Cai, Jike Liu. Two non-probabilistic methodsfor uncertainty analysis in accident reconstruction [J]. Forensic Science International, 2010, 198: 134-137.12.何杰，刘霞，陈一锴. 恶劣天气路面条件对行车安全的影响 [J]. 交通运输工程学报，2011, 11(1): 58-63.13.Adams help documents, Adams 2012.同组设计者苟明兴、唐偲蓓注：1. 此任务书由指导教师填写。
如不够填写，可另加页。
2. 此任务书最迟必须在毕业设计（论文）开始前一周下达给学生。
3. 此任务书可从教务处网页表格下载区下载二、毕业设计（论文）工作进度计划表序号毕业设计（论文）工作任务工作进度日程安排周次1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 201 查阅资料,翻译文献---2 系统分析,完成开题报告--3 学习并掌握Adams/car ----4 运用Adams/car进行道路建模----5 进行车辆侧滑事故仿真----6 对仿真数据进行处理，得出车辆弯道侧滑事故机理----7 论文书写--8 论文修改--9 准备答辩，制作演示PPT --10 论文答辩----注：1. 此表由指导教师填写；2. 此表每个学生人手一份，作为毕业设计（论文）检查工作进度之依据；3. 进度安排请用“一”在相应位置画出。
三、学生完成毕业设计（论文）阶段任务情况检查表时间第一阶段第二阶段第三阶段内容组织纪律完成任务情况组织纪律完成任务情况组织纪律完成任务情况检查记录教师签字日期签字日期签字日期签字注：1. 此表应由指导教师认真填写。
阶段分布由各学院自行决定。
2. “组织纪律”一档应按《长沙理工大学学生学籍管理实施办法》精神，根据学生具体执行情况，如实填写。
3. “完成任务情况”一档应按学生是否按进度保质保量完成任务的情况填写。
包括优点，存在的问题与建议4. 对违纪和不能按时完成任务者，指导教师可根据情节轻重对该生提出忠告并督促其完成。
四、学生毕业设计（论文）装袋要求：1. 毕业设计（论文）按以下排列顺序印刷与装订成一本（撰写规范见教务处网页）。
(1) 封面 (2) 扉页(3) 毕业设计（论文）任务书 (4) 中文摘要(5) 英文摘要 (6) 目录(7) 正文 (8) 参考文献(9) 致谢 (10) 附录（公式的推演、图表、程序等）(11) 附件1：开题报告（文献综述） (12) 附件2：译文及原文影印件2. 需单独装订的图纸（设计类）按顺序装订成一本。
3. 修改稿（经、管、文法类专业）按顺序装订成一本。
4.《毕业设计(论文)成绩评定书》一份。
5．论文电子文档[由各学院收集保存]。
学生送交全部文件日期学生（签名）指导教师验收（签名）基于ADAMS/Car的轿车弯道侧滑事故机理研究摘要随着国家对基础设施建设投资的不断深入，我国道路交通条件正逐步趋于改善，然而交通安全问题的也日益突出。
其中弯道作为公路载体中的特殊组成部分，越来越成为交通事故的多发地段。
为了改善我们的交通状况以及减少人们的生命财产损失，迫切需要对各类交通事故的机理做出一个科学性的研究。
故本文将对轿车在公路弯道路段发生的侧滑交通事做专题研究。
通过查阅相关交通事故分析方面的资料及文献，发现我国现目前多采用实体模拟实验以及无人驾驶技术分析交通事故。
基于此本文通过介绍虚拟样机技术及其发展应用；从理论上介绍了车辆侧滑原因，侧滑状态受力分析等并用ADASM 软件进行整车仿真分析以求得出轿车在弯道侧滑事故机理。
主要采用单一变量控制法分别进行了轿车在不同弯道半径行驶的仿真分析、轿车在不同附着系数弯道路面仿真分析以及轿车在以不同车速通过弯道仿真分析。
得出轿车在弯道侧滑主要是由于路面设计不合理、车速过高、车身结构不协调等引起的车辆在弯道所受离心力和侧向力不平衡所导致的。
最后在基于仿真分析的基础上从弯道线形设计、行车视距、限速管理、横坡度应用、路面材料等方面提出了减少弯道侧滑事故的相关改善措施，以求能为减少侧滑事故起到积极防御作用，为人们生活多买一份“保险”。
关键词：交通安全；弯道侧滑；软件ADAMS；虚拟样机技术；仿真分析STUDYING THE BEND SKIDDING ACCIDENT MECHANISM OF THE CAR BASED ON ADAMS/CARABSTRACTWith the deepening of the investment in infrastructure construction of our country, the traffic condition is gradually improved, however, the traffic safety problem is also becoming more and more prominent. As a special part of the highway carrier, the bend has increasingly becoming traffic accident prone locations. In order to improve the condition of our traffic and reduce the loss of lives and property of the people, there is an urgent need to make a scientific research on the mechanism of all kinds of traffic accidents. So this paper will make a monographic study for the car in traffic accidents on the sideslip curve section.By consulting related traffic accidents analysis of data and literature, find that analysis of the traffic accident in our country mainly conclude the physical simulation experiments and the unmanned driving technology. So This paper introduced the development and application of Virtual Prototype Technology, analyzed the vehicle sideslip causes theoretically and sideslip state stress analysis, and used the software of ADASM for vehicle simulation analysis to gain the car sideslip accident mechanism on bend. Simulation analysis mainly uses single variable control method including cars in different bend radius, different adhesion coefficient curve road and different speed. Found that the car on the bend sideslip is mainly due to the unreasonable design, running speed is too high, body structure is not harmonious, etc. It will cause the centrifugal force and lateral force unbalance which is the the fundamental reason of sideslip.Finally, put forward related improvement measure of reducing the bend sideslipaccidents according to the simulation analysis from the bend alignment design, driving line of sight, limit management, cross slope, pavement materials, etc. Hoping it can be the role of active defense to reduce sideslip accidents, and can be as people’s life "insurance".Key words: traffic safety; bend sideslip; software ADAMS; virtual prototype;simulation analysis目录1 绪论 (1)1.1 研究背景 (1)1.2 我国交通事故资料统计分析 (2)1.3 国内外研究现状 (3)1.3.1 国外研究现状 (3)1.3.2 国内研究现状 (4)1.4 主要研究内容 (5)2 ADAMS软件概述 (6)2.1 虚拟样机技术简介及应用前景 (6)2.1.1 虚拟样机技术简介 (6)2.1.2 虚拟样机技术应用前景 (7)2.2 ADAMS软件概述及总成 (7)2.2.1 ADAMS软件概述 (7)2.2.2 ADAMS总成 (8)2.3 ADAMS/Car模块简介 (8)2.4 小结 (9)3 公路弯道侧滑事故特性研究 (10)3.1 交通事故分析的新认识 (10)3.1.1 传统交通事故机理研究的不足 (10)3.1.2 基于虚拟样机技术的交通事故新认识 (10)3.2 公路弯道路段特征概述 (11)3.2.1 弯道路段线形特征 (12)3.3 轿车弯道处侧滑事故的原因分析 (14)3.4 弯道路段车辆临界状态受力分析 (15)3.4.1 轿车在弯道处正常状态受力分析 (15)3.4.2 轿车在弯道处侧滑时状态受力分析 (17)3.5 小结 (19)4 基于ADAMS的整车仿真分析 (20)4.1 ADAMS软件中整车组合的调出 (20)4.2 ADAMS软件中随机路面的建立 (21)4.3 基于ADAMS/Car中整车仿真分析 (26)4.3.1 轿车在不同弯道半径路面的侧滑仿真分析 (26)4.3.2 轿车在不同附着系数弯道路面的侧滑仿真分析 (30)4.3.3 轿车以不同车速在弯道路面的侧滑仿真分析 (34)4.3.4 轿车在弯道因制动侧滑的理论分析 (36)4.4 基于仿真分析得出的轿车弯道侧滑事故机理 (37)4.5 小结 (38)5 基于仿真分析弯道路段侧滑事故的预防和改善措施 (39)5.1 基于弯道半径的改善措施 (39)5.1.1 弯道半径设计要点 (39)5.1.2 弯道视距的改善 (40)5.1.3 横坡度的应用 (41)5.2 基于弯道附着系数的改善措施 (42)5.3 基于弯道行驶车速的改善措施 (43)5.4 小结 (44)6 总结与展望 (45)6.1 总结 (45)6.2 展望 (46)参考文献 (47)致谢 (48)1 绪论1.1 研究背景汽车在我国已经获得了长足的发展，也推动着我国经济的发展，是使得我国综合国力增长的有力工具。