《CarSim关键学习笔记》是一份详细记录了使用CarSim软件进行车辆动力学仿真分析时的重要概念、操作步骤及技巧的学习资料。适合汽车工程专业的学生和工程师参考阅读,有助于快速掌握并有效应用该工具于项目实践中。
Carsim 是一款基于图形化数据库的汽车动力学仿真工具,拥有一个包含整车模型、控制输入以及仿真设置等多个数据库模块的系统框架。
该软件的核心在于其数学模型及求解器,并且由Michigan大学交通运输研究所(UMTRI)开发了AutoSim 自动代码生成器。这个自动生成器能够快速创建新的车辆模型或对现有模型进行扩展,以满足实时和优化的需求。
VehicleSim 求解器可以迅速解析 AutoSim 产生的运动方程式、计算各种输出变量,并执行频谱分析(spectrumanalyzer)。此外,求解器内置了与 Simulink 的接口功能,结合精确的数学车辆模型能够实现快速联合仿真。
SurfaceAnimator 动画显示器可以通过动画模拟显示每一时刻车辆运行状态及车轮受力情况。WindowsEngineeringPlotter 绘图工具可绘制超过500种变量随时间变化的趋势曲线,并支持从不同数据库中生成对比曲线,也可以将数据导出至其他软件如 MATLAB 或 Excel。
Carsim 的建模方法具有面向参数的特点,即无需定义各部件的具体结构形式,只需设置相应的性能参数即可。这种特性使得用户可以直接基于性能参数进行车辆分析和优化设计,对底盘开发有重大指导意义。
Carsim 采用了一种结合传统与现代多体动力学的整车动力学建模方法。尽管不需要具体实体建模,但需要大量的试验数据支持,并且这些数据的质量直接影响到所构建模型与实际车辆的一致性程度。
在 Carsim 中,一辆车被简化为十个部分:车身、四个簧下质量组件(分别代表前轮和后轮的左右两侧)、四只旋转轮胎以及发动机曲轴。这个简化的模型包含了27个自由度:每个簧载质量和非簧载质量各3个移动方向及转动方向;每侧车轮4个独立的运动状态、传动系1个转速变量,另外还有8种轮胎瞬态特性变化和制动压力的变化。
Carsim 车辆仿真模型涵盖了车身结构、空气动力学效应、驱动系统配置、刹车装置性能、转向机构设置以及轮胎与悬架等七大关键子系统的特征。