·综述·汽车柔性多体系统动力学建模综述吉林工业大学陆佑方【Abstract】Thetheory,method,effectofmodelestablishmentanditsdevelopingstatusindo2mesticandabroadaswellasthedisparityexistedcurrentlyinourcountryarebrieflysummarized.Byusingthetheoryandmethodofmodelestablishmentforautomotiveflexiblemulti2bodysystemdynamics,theanalysismodelofcompletevehicleorassembliescanbebuiltupprecisely,andtheimitativeanalysisandoptimizationforfictitiousvehicledesignanddynamicscanberealizedalso.【摘要】对汽车柔性多体系统动力学的建模理论、方法、作用以及国内外发展状况和目前我国在这方面的差距,作了简要的综述。应用汽车柔性多体系统动力学的建模理论和方法,可以较精确地建立整车或总成的分析模型,进而实现虚拟样车的设计和动力学仿真分析及优化。主题词:汽车柔性多体系统动力学模型Topicwords:Automobile,Flexiblemulti-bodysystem,Dynamics,Model由于计算技术的飞速发展,虚拟样车设1引言计出现在汽车设计与制造领域。基于虚拟样1.1传统的设计方法和流程车技术,设计者们在物理样车制造出来之前众所周知,汽车是由发动机、车身、传动就可以通过计算机仿真分析,比较各种不同系、行驶系、转向系和制动装备等所组成的高设计方案并进行匹配、优化。在设计早期阶段度复杂的结构—机构动力系统,这个系统在就能在各种不同的人—车—环境(路况)下,力学中就是所谓的多体系统。汽车的整车性较精确地预测车辆整车的操纵性、行驶平顺能则是各部件、总成以及人和环境(路面)协性、安全性以及零部件的寿命等,从而大大缩调运作下的体现,也就是说对其部件和总成短了新产品的设计开发周期,保证整车性能的设计研究进行评价,最终都必须以各零部指标,并且减少了人力物力的耗费,使产品的件和总成在整车中的协调(即匹配)而达到的成本大大降低。为了实现虚拟样车技术,人们整车性能指标的优劣为标准。但是,传统的汽必须首先从整车或总成(而不是部件)的运动车设计则往往是把零部件的设计、分析、研究学和动力学出发,进行人—车—环境一体化作为其主要内容,其设计流程是经验设计(包的建模和仿真研究,进而提出对各零部件的括对国外样车的小修改)—物理样车—现场几何拓扑、材料特性等的优化设计以及各总试验—样车再修改—现场再试验—损坏的零成性能的要求。汽车多体系统动力学及其相部件仿真分析—样车定型—规模生产,可以应的程序系统,恰恰可以满足虚拟样车技术说这是一种少、慢、差、费的设计方法。而为了的这种需求。形成我国汽车工业的自主开发能力,并在国2汽车柔性多体系统动力学建模理论际市场上具有竞争力,必须使汽车满足制造和方法周期短、质量轻、价格便宜、坚固耐用、安全舒适等要求。显然,传统的经验设计方法和设计2.1多刚体系统动力学和柔性多体系统动流程已远远不能适应这种需求。力学1.2虚拟样车设计及汽车多体系统动力学所谓多体系统,是指系统中有若干个(n1997年第5期—1—©1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net个)物体,通过一系列的几何约束联结起来以面,即宇航、大型空间站和高速轻型机械(特完成预期的动作的一个整体。如果将系统中别是高速地面车辆)。前者首先在50年代因每个物体都看作是不变形的(即刚体),则该卫星失控而引起人们的关注,后者则在不断系统称为多刚体系统;若系统中有一些物体提高运行速度和减轻质量降低能耗的需求必须计及其变形,则称之为多柔体系统或柔下,从运动弹性静力学(KES)发展到运动弹性多体系统。性动力学(KED),进而发展到如今的柔性多2.1.1多刚体系统动力学体系统动力学。从60年代中期开始,由于车辆、飞机、机2.2汽车柔性多体系统动力学建模器人等复杂的机械系统,特别是宇航技术的2.2.1力学原理飞速发展,多刚体系统动力学在经典力学基汽车柔性多体系统动力学依据其建模力础上已经成为一个比较成熟、独立的新的学学原理,主要有牛顿—欧拉向量力学方法、以科分支。处理