汽車轉向及操縱性能仿真的案例
基于ADAMSCar的汽車操縱穩定性仿真分析
? 摘要:利用ADAMS/ Car 軟件建立了某轎車的
操縱動力學多體仿真模型,在考慮了懸架系統、轉向
系統和輪胎等影響的情況下,分析了汽車在轉向盤
轉角階躍輸入及轉向盤轉角脈沖輸入時的轉向特
性。通過對不同車速、不同載荷下的仿真計算,得出
汽車轉向特性在這些條件下的不同表現,揭示了汽
車轉向特性與車速、載荷和輪胎的內在關系,為汽車
操縱穩定性分析提供了參考。
關鍵詞:ADAMS/ Car ; 縱穩定性;仿真系統
基于ADAMSCar的汽車操縱穩定性仿真分析.pdf
展開 設計仿真 | 馬恒達使用Adams與ODYSSEE機器學習構建頻率相關阻尼器準確預測行駛和操縱性能
01
客戶背景
現代車輛懸架系統經過精心設計，在保持良好的平順性和舒適性的同時，能夠滿足一流的操控性能——被動懸架在良好的行駛舒適性和良好的操控性能之間做出了妥協。頻率選擇減振器（FSD）用于獲得最佳的乘坐和操縱性能。本研究使用定量方法來確定懸架參數的范圍，以提高乘坐舒適性和操縱性能。被動阻尼器使用簡單的非線性曲線（力與速度）建模，該曲線與FSD阻尼器模型的相關性不好。
在現代乘用車的發展過程中，減振器的選擇在很大程度上涉及主觀測試。本文所提出的方法在模擬開發過程中更準確地預測了行駛和操縱性能。
需要一個系統來實時監測和預測懸架支柱的性能。機器學習（ML）和人工智能（AI）已被應用于FSD阻尼器系統的建模和預測。然而，實現ML或AI以建模和預測SUV車輛中液壓氣動支柱的性能的工作尚未完成。因此，目前的這項工作將是開發ML和AI模型以解決這一問題。
為了實現這一目標，需要采用neighbours=3，power=2的逆動力學求解器。我們使用ODYSSEE與Quasar Embedded的集成以及MATLAB Simulink進行ML/AI模型開發。然后，我們比較了兩種ML/AI方法的結果。總試驗數據的80%用于模型的開發和訓練。剩下的20%用于開發模型的測試和驗證。逆動力學模型顯示了FSD阻尼器系統性能預測的期望精度。本文研究結果表明，機器學習方法改善了項目的行駛和操縱預測開發階段，顯著縮短了測試時間。
02
使用ODYSSEE CAE學習測試數據
ODYSSEE CAE是一個獨特而強大的以CAE為中心的創新平臺，允許工程師將機器學習、人工智能、降階建模（ROM）和設計優化應用于工作流程。它允許用戶通過實時預測建模、優化CAE模擬和物理測試數據，創建經濟高效的數字孿生，從而從現代數據科學技術中獲益。
展開 基于ANSYS的汽車轉向節拓撲優化仿真分析
摘 要：本研究基于ANSYS軟件，針對汽車轉向節的拓撲結構優化展開了仿真分析。首先，針對不同的工藝約束，建立了多目標拓撲優化目標函數，通過比較不同拓撲優化結果的區別和優劣勢，選取了最優的拓撲優化建模方法。隨后，根據拓撲優化結果，建立了工程化結構數模。實驗結果表明，在所建立的多目標拓撲優化目標函數下，得到了一種在工藝約束下最優的汽車轉向節拓撲結構，并且該結構具有較好的力學性能和穩定性，可為實際工程應用提供參考。
關鍵詞：ANSYS;汽車轉向節;拓撲優化;工藝約束;多目標優化;力學性能;
1 引言
汽車轉向節是汽車轉向系統的重要部件，其結構和性能直接影響著汽車的操控性和安全性。傳統的轉向節設計通常采用經驗設計和試錯方法，存在設計時間長、成本高、效率低等問題，同時難以滿足不同工況下的需求。隨著計算機仿真技術的不斷發展，基于拓撲優化的汽車轉向節設計已經成為一個研究熱點。在不同的工藝約束下，通過建立多目標拓撲優化目標函數，可以快速高效地得到優化結果，有效提高轉向節的性能和質量。此外，拓撲優化設計還可以大幅減少設計時間和成本，提高設計效率和可靠性，同時降低產品開發風險，具有非常廣闊的應用前景。
2 汽車轉向節結構及其優化
2.1 汽車轉向節的結構和功能
汽車轉向節是汽車轉向系統中非常重要的部件之一，主要起到連接轉向系統和輪轂的作用。其主要功能是將駕駛員的轉向操作傳遞到車輪，控制車輛的方向和行駛狀態。傳統的汽車轉向節結構通常采用鑄造或鍛造的方式制造，形狀比較固定，存在一些設計上的局限性。而拓撲優化技術則可以通過對結構的重新設計和優化，實現優化結構的得到，進一步提高汽車轉向節的性能和質量[1]。
2.2 拓撲優化在汽車轉向節設計中的應用
拓撲優化作為一種優化設計方法，在汽車轉向節的設計中具有廣泛的應用。
展開 汽車轉向節的受力及疲勞分析仿真 ￥500
汽車轉向節是指汽車轉向系統中的重要組成部分，用于轉換駕駛員的轉向輸入，并將轉向力傳遞給車輛的輪胎。它通常包括轉向柱、轉向連接桿和轉向齒輪機構。汽車轉向節的疲勞分析是為了評估和預測轉向節的使用壽命和可靠性，以確保轉向系統安全穩定地運行。通過對汽車轉向節的疲勞分析，可以提前發現可能存在的問題，并采取相應的措施來改進設計、選擇更強度的材料或優化結構，以確保轉向系統的安全性和可靠性。
本案例基于一汽車轉向節結構，基于COMSOL軟件中的固體力學模塊和疲勞分析模塊對其進行了仿真計算，仿真結果如圖所示：
感興趣的朋友，歡迎合作交流！
展開 
汽車轉向及懸架系統運動仿真
Adams建立整車底盤剛體動力學仿真模型，對轉向系統和懸架系統進行建模，根據硬點坐標設置相應的運動副。整車質心位置，設置整車質量和轉動慣量。
底盤部件
運動副
轉向管柱
轉動副
十字軸萬向節
虎克鉸
轉向器齒輪齒條
轉動副+滑動副（設置傳動比）
拉桿兩端球頭
球鉸
轉向節及擺臂球頭
球鉸
減震器
帶阻尼的彈簧
原地轉向仿真
車速為零，左右轉動方向盤至極限位置，然后回正，模擬原地轉向過程，輸出轉向器齒條力變化曲線。（齒條力等于左右拉桿力之和）
車速10km/h動態轉向仿真
車速10km/h，左右轉動方向盤至極限位置，然后回正，模擬行駛過程中的動態轉向過程。
顛簸路面剛柔耦合仿真
顛簸路面行駛仿真模擬時，將懸架系統下擺臂替換為柔性件，可以分析路面沖擊對零件產生的應力。
展開 電動汽車仿真系列-基于Simulink搭建的電機助力轉向系統
因本次仿真只是針對EPS系統的特性分析，所以將輸入扭矩信號設為恒扭矩。在電機助力的條件下，系統的瞬時響應有了很明顯的提高，由于車速的增加轉向阻力變小，小齒輪轉動阻力變小，系統調整到穩態時間縮短。從圖5可知系統有電動助力轉向時，系統響應很快，在0.1秒左右系統的響應就趨于穩定，表明了系統的良好的響應特性。
電動助力轉向采用PD控制策略，同普通的助力轉向相比較，據相關文獻，其具有震蕩不穩定性，而電動助力轉向系統下橫擺角輸出響應很快就趨于穩定。
EPS系統控制方式對汽車的瞬態響應有顯著的影響，PD控制方式的EPS系統抑制橫擺角速度的不規則波動，并使其迅速趨于穩態值，有利于改善汽車的瞬態響應品質，但系統的反應時間上有些延長。
由上圖可知，有電動助力轉向情況下，汽車的轉向系統中的小齒輪轉角響應很平穩，汽車橫擺角輸出響應相對于無電動助力轉向下汽車橫擺角輸出響應趨于穩定性比較明顯。
EPS系統的汽車，其轉向系統的固有頻率比普通的轉向系統的固有頻率小，接近于汽車橫擺角固有頻率，因此其在約0.05秒處出現一個較大的共振峰波，當駕駛員的操作頻率接近這個頻率范圍時，汽車的橫擺角速度對轉向盤轉角及其敏感，汽車很容易失去控制。提高EPS的固有頻率便于提高汽車的操縱穩定性。
展開 『ADAMS碩士論文』重型汽車雙前橋轉向系統的優化設計及仿真研究
1
重型汽車雙前橋轉向系統的優化設計及仿真研究[1].part1.rar
重型汽車雙前橋轉向系統的優化設計及仿真研究[1].part2.rar
重型汽車雙前橋轉向系統的優化設計及仿真研究[1].part3.rar
設計仿真 | Adams FMI聯合仿真助力福特汽車優化燃油經濟性和NVH性能
動力傳動系模型
Adams與AMESim FMI聯合仿真
Adams FMI支持將Matlab或Easy5的Adams控制聯合仿真擴展到所有使用FMI聯合仿真標準的軟件。在這種情況下，福特的工程師使用Adams 3D傳動系統和整車模型作為聯合仿真主模型，使用AMESim1D變矩器滑移控制器模型作為聯合仿真從模型，目標是優化變矩器滑移，以滿足車輛的拖載NVH目標，同時最大限度地提高燃油經濟性。在Adams/Driveline中創建了一個傳動系統模型，包括一臺帶有三個支架的I4汽油渦輪增壓直噴(GTDI)發動機，一個帶鎖止離合器的液力變矩器，一個帶內軸和行星齒輪組的六速變速箱，以及一個帶有差速器、連接軸、半軸、萬向節和車輪的前傳動系統。該傳動系統模型使用Adams/Car集成到整車模型中。整車模型包括底盤、懸架、轉向、剎車和車輪子系統。AMESim變矩器模型是一個比例-積分-導數(PID)控制器，根據實際滑移量和期望滑移量之間的差異，提供對變矩器離合器的法向力。
展開 設計仿真 | Adams FMI聯合仿真助力福特汽車優化燃油經濟性和NVH性能
動力傳動系模型
Adams與AMESim FMI聯合仿真
Adams FMI支持將Matlab或Easy5的Adams控制聯合仿真擴展到所有使用FMI聯合仿真標準的軟件。在這種情況下，福特的工程師使用Adams 3D傳動系統和整車模型作為聯合仿真主模型，使用AMESim1D變矩器滑移控制器模型作為聯合仿真從模型，目標是優化變矩器滑移，以滿足車輛的拖載NVH目標，同時最大限度地提高燃油經濟性。在Adams/Driveline中創建了一個傳動系統模型，包括一臺帶有三個支架的I4汽油渦輪增壓直噴(GTDI)發動機，一個帶鎖止離合器的液力變矩器，一個帶內軸和行星齒輪組的六速變速箱，以及一個帶有差速器、連接軸、半軸、萬向節和車輪的前傳動系統。該傳動系統模型使用Adams/Car集成到整車模型中。整車模型包括底盤、懸架、轉向、剎車和車輪子系統。AMESim變矩器模型是一個比例-積分-導數(PID)控制器，根據實際滑移量和期望滑移量之間的差異，提供對變矩器離合器的法向力。
展開 低頻電磁仿真|新能源汽車性能提升的利器
</p><p><br></p><p class="ql-align-center"><strong>電機性能優化——低頻電磁仿真</strong></p><p>作為新能源汽車的動力源，<span style="color: rgb(0, 0, 0);">永磁同步電機的性能直接影響著汽車的續航里程及行駛狀況。通過</span><strong style="color: rgb(0, 128, 255);">低頻電磁仿真</strong>可以分析得出永磁同步電機的磁場分布、電磁力、轉矩、功率等性能指標，從而<span style="color: rgb(0, 128, 255);">優化電機的設計方案</span>，如調整電機的磁環設計、轉子和定子的結構設計、增加永磁體數量等，從而<span style="color: rgb(0, 128, 255);">提升電機性能</span>。不僅如此，<span style="color: rgb(0, 0, 0);">仿真分析</span>還可實現在電機打樣前多次調整設計參數，能夠有效<span style="color: rgb(0, 128, 255);">降低電機廠家打樣成本</span><span style="color: rgb(0, 0, 0);">，</span><span style="color: rgb(0, 128, 255);">提高研發生產效率</span>和<span style="color: rgb(0, 128, 255);">樣機出廠質量</span>，逐漸成為電機設計制造過程中的重要環節。
展開 低頻電磁仿真 | 新能源汽車性能提升的利器
永磁同步電機 新能源汽車的心臟
近年來，全球變暖的趨勢日益加劇，極端天氣事件層出不窮，這些現象都反映出當前氣候形勢的嚴峻性。為了應對這一全球性挑戰，各國紛紛采取行動，制定了一系列降碳、減碳的措施。中國在2020年提出了“3060”雙碳目標，推動以二氧化碳為主的溫室氣體減排。在此背景下，大力發展新能源汽車成為實現目標切實有效的重要舉措，新能源汽車逐漸替代傳統燃油車也成為行業發展的必然趨勢。
當前，我國新能源汽車產銷量穩居全球第一。隨著新能源汽車的普及，電機作為新能源汽車驅動系統的核心組成部分，其重要性不斷凸顯。電機可以使電能轉化為機械能，通過傳動系統將機械能傳遞到車輪，驅動汽車行駛。永磁同步電機憑借其高功率密度、高轉矩、體積小、重量輕、響應速度快、能量轉換率高等方面的優勢，已成為新能源汽車應用最為廣泛的驅動電機之一。
永磁同步電機構造示意圖
永磁同步電機(Permanent Magnet Synchronous Motor，簡稱PMSM)的工作原理是利用定子繞組通電產生旋轉磁場，推動轉子上的永磁體同步旋轉，由此將電能轉化為汽車的機械能。其分為表面永磁同步電機(SPMSM)和內置永磁同步電機(IPMSM)兩種。SPMSM通常用于輕型電動汽車和混合動力汽車中；IPMSM則用于重型電動汽車、公交車和地鐵等需要高效率和大功率的場合。
電機性能優化 低頻電磁仿真
作為新能源汽車的動力源，永磁同步電機的性能直接影響著汽車的續航里程及行駛狀況。通過低頻電磁仿真可以分析得出永磁同步電機的磁場分布、電磁力、轉矩、功率等性能指標，從而優化電機的設計方案，如調整電機的磁環設計、轉子和定子的結構設計、增加永磁體數量等，從而提升電機性能。
展開 
基于CFD 的新能源汽車冷卻風扇氣動性能仿真分析
摘要：以某新能源汽車的7葉片的冷卻風扇為研究模型，通過STAR CCM+軟件中Realizable k-ε湍流模型對其進行定常三維數值計算.首先進行了網格數量的無關性驗證；然后通過試驗驗證了數值計算模型的準確性，并對冷卻風扇內部流場壓力與速度分布進行了分析；最后分析了葉片個數參數對冷卻風扇氣動性能的影響.結果表明：相同轉速的工況下，當冷卻風扇靜壓相同時，隨著葉片個數增多，其產生的流量越大.在冷卻風扇的靜壓效率方面，在風扇靜壓170-200 Pa左右時，9葉片風扇靜壓效率最高.在其他靜壓區間，當葉片數為7、8時，風扇靜壓效率要高于9葉片風扇.研究可以為新能源汽車冷卻風扇氣動性能優化提供依據.
近些年新能源汽車在中國發展迅速，新能源汽車的電子冷卻風扇是整車熱管理重要組成部分，電子冷卻風扇的設計要滿足電驅系統、電池系統與空調系統的冷卻需求；同時，電子冷卻風扇也會對新能源汽車的NVH性能影響很大.因此，設計出冷卻性能好與低噪音的電子冷卻風扇是至關重要的.CFD仿真分析技術的出現可以縮短產品的開發周期，同時降低開發成本，更可以從機理上研究冷卻風扇的流動細節，目前已經廣泛應用到冷卻風扇的開發中.當前對冷卻風扇的研究主要集中在輪轂比、葉片個數、葉頂間隙、葉片安裝角與葉片形狀等方面對冷卻風扇性能的影響.
展開 eDT芯課程 | 突破仿真性能極限： VNE賦能汽車數字孿生與軟件創新加速
在汽車智能化與數字孿生加速融合的時代，仿真速度已成為推動軟件定義汽車發展的關鍵。Virtualizer NativeExecution（VNE）通過將虛擬化與系統級建模深度結合，使ARM64軟件幾乎以原生速度運行，大幅提升SoC虛擬原型的整體仿真效率。
4月17日，新思科技芯課程eDT系列主題第2講將推出「突破仿真性能極限： VNE賦能汽車數字孿生與軟件創新加速」，將帶來VNE技術的深度解析，課程將展示VNE在快速軟件驗證中的價值，如何在近實時環境中運行完整Android系統，從而縮短開發周期、提升驗證深度；在Demo環節將演示基于Cuttlefish VDK的UFS控制器集成案例，直觀展示VNE帶來的性能飛躍。歡迎大家報名參會。
時間：4月17日（星期五），14:00–15:00
地點：線上直播
講師簡介：
剛澤輝 | 新思科技高級應用工程師
碩士畢業于哈爾濱工業大學，長期致力于ESL（Electronic System Level）方向的建模與分析相關工作，目前主要負責 Synopsys Virtualizer、Platform Architect等工具的技術支持與應用，助力客戶實現高效的系統級驗證與性能評估。
掃碼立即報名參會
展開 基于 VC++和 ADAMS/Car 的汽車制動 性能仿真分析系統
為了提高汽車制動系統的虛擬研發速度，利用 VC++6.0 的編程環境和 ADAMS 可執行批處理文件的功能，以 ADAMS/CAR 軟件為基礎平臺，開發了汽車制動性能仿真分析系統。通過 VC++前臺開發出友好、方便、易用的人機交互界面，用戶在使用此軟件時，只需在此界面中輸入整車結構參數及仿真設置參數，系統在后臺獲取這些參數并轉換為需要對 ADAMS 進行的操作命令后封裝入 acar.cmd 文件中, ADAMS 調用此文件后即可自動實現整車虛擬模型建立及計算仿真，并獲取仿真試驗數據。設計人員利用此系統，可提高虛擬模型的建模效率，大大減少汽車制動系統研究與設計的工作量。
基于VC_和ADAMS_Car的汽車制動性能仿真分析系統.pdf
展開 Adams FMI聯合仿真助力福特汽車優化燃油經濟性和NVH性能
解決方案
福特工程師利用Adams的控制聯合仿真來支持功能模型重用接口(FMI)工具，該工具獨立于模型交換或聯合仿真的開放標準，以應對這一挑戰。FMI標準使得從一組數字組裝的物理定律和控制系統模型創建虛擬產品成為可能。模型的FMI實例稱為功能模型單元(FMU)。FMU是一個格式化文件，包含XML格式的模型描述文件、動態鏈接庫和模型數據文件。FMI可用于模型交換或協同仿真。
Adams FMI支持將Matlab或Easy5的Adams控制聯合仿真擴展到所有使用FMI聯合仿真標準的軟件。在這種情況下，福特的工程師使用Adams 3D傳動系統和整車模型作為聯合仿真主模型，使用AMESim1D變矩器滑移控制器模型作為聯合仿真從模型，目標是優化變矩器滑移，以滿足車輛的拖載NVH目標，同時最大限度地提高燃油經濟性。在Adams/Driveline中創建了一個傳動系統模型，包括一臺帶有三個支架的I4汽油渦輪增壓直噴(GTDI)發動機，一個帶鎖止離合器的液力變矩器，一個帶內軸和行星齒輪組的六速變速箱，以及一個帶有差速器、連接軸、半軸、萬向節和車輪的前傳動系統。
該傳動系統模型使用Adams/Car集成到整車模型中。整車模型包括底盤、懸架、轉向、剎車和車輪子系統。AMESim變矩器模型是一個比例-積分-導數(PID)控制器，根據實際滑移量和期望滑移量之間的差異，提供對變矩器離合器的法向力。
結果
福特全球動力總成N
VH主管Mario Felice表示：“我們在發動機轉速的廣泛范圍內運行了不同的滑移轉速值的模型。”“模擬結果表明，30 rpm或更低的
滑移轉速將無法滿足NVH目標，而40 rpm或更大的滑移轉速將滿足目標。
展開 