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2025年06月机电工程技术Jun.2025

第54卷第11期MECHANICALELECTRICALENGINEERINGTECHNOLOGYVol.54No.11

DOI:10.3969/j.issn.1009-9492.2025.11.004

黄冕，薛向尧，张文豹，等.某乘用车虚拟样机模型建立及动力学特性分析［J］.机电工程技术，2025，54（11）：17-21.

某乘用车虚拟样机模型建立及动力学特性分析*

※

黄冕，薛向尧，张文豹，王梦阳，王广义

（中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，长春130033）

摘要：车辆动力学特性分析作为车辆研发设计的重要环节，直接影响乘员舒适性、驾驶安全性和关键零部件疲劳寿命等关键性能

指标。本研究以某乘用车为研究对象，基于多体系统动力学理论构建轮胎-路面耦合的虚拟样机模型，用于开展车辆动力学特性分

析。仿真分析计算涵盖脉冲激励工况、坡道行驶工况和随机路面激励3类典型行驶场景，通过控制变量法研究不同工况参数对车

辆动力学特性的影响规律。研究结果表明：脉冲输入行驶工况下，同样高度的矩形凸块导致车辆振动加速度幅值约为三角凸块的

1.7倍，现有参数匹配方案可有效规避人体健康风险；坡道行驶工况下，坡道角度每增加1°导致垂向振动加速度幅值平均增加约

2

0.4m/s，载荷质量每增加100kg导致垂向振动加速度幅值平均衰减约6%；随机激励作用下，路面不平顺性和车速均与振动加速度

幅值呈正相关，且车辆行进间垂向振动加速度幅值整体水平相比于横向更高。该研究成果为车辆设计提供了理论依据，建议在研

发阶段充分考虑大坡度、颠簸路面及高速行驶等极限工况的动力学响应特性，对缩短产品开发周期、降低试验成本具有一定的工

程应用价值。

关键词：虚拟样机；脉冲输入；坡道行驶；随机激励；动力学特性

中图分类号：U462文献标志码：A文章编号：1009-9492（2025）11-0017-05

VirtualPrototypeModelingandDynamicCharacterizationofaPassengerCar

HuangMian，XueXiangyao，ZhangWenbao，WangMengyang，WangGuangyi

（ChangchunInstituteofOptics,FineMechanicsandPhysics,ChineseAcademyofSciences,Changchun130033,China）

Abstract:Vehicledynamicscharacterization,asanimportantpartofvehiclereserchanddesign,directlyaffectskeyperformanceindicators

suchasoccupantcomfort,drivingsafetyandfatiguelifeofkeycomponents.Thisstudytakesapassengercarastheresearchobjectand

constructsavirtualprototypemodeloftire-pavementcouplingbasedonmulti-bodysystemdynamicstheory,whichisusedtocarryoutthe

analysisofvehicledynamics.Thesimulationanalysiscoversthreetypicaldrivingscenarios:pulseexcitationcondition,rampdrivingcondition

andrandomroadsurfaceexcitation,andtheinfluenceofdifferentworkingconditionparametersonvehi