汽车平顺性仿真分析论文

题目汽车平顺性仿真分析学生姓名xxxxx 学号xxxxxxxx所在学院xxxxxxxx专业班级xxxxxxxx指导教师xxxxxx __ ____ 完成地点xxxxxxxxx2015年 4 月28 日汽车平顺性仿真分析xxx（xxx机械工程学院xxxxx班级xx xx xxx）指导教师：xxx[摘要]本文介绍了汽车平顺性的发展概况和评价方法，在众多的平顺性研究方法中采用了传统的数学建模研究方法，建立了汽车整车9自由度汽车模型，并应用 MATLAB软件，对模型进行了赋值仿真。

参考国内外大量文献，对汽车平顺性的发展及研究方法进行了论述，并对MATLAB软件做了基本介绍，针对汽车平顺性仿真的关键问题：路面激励建模、振动模型建模和仿真方法进行了综述和分析。

根据1/2汽车模型建立9自由度动力学模型，模型中包括了驾驶室、发动机、人体座椅，能够方便对平顺性进行评价。

然后利用牛顿第二定律建立9自由动力学模型的微分方程，为方便以后计算求出刚度矩阵、阻尼矩阵、输入刚度矩阵并将微分方程用矩阵的形式表示。

[关键词] 9自由度；平顺性；Matlab仿真Vehicle Ride Simulation AnalysisXxx（Gradexxx,Class1,Major Energy and power engineering，Mechanical Engineering Dept.，xxx Universityof Technology，xxxxxx，xxxx）tutor: xxxxAbstract：This article describes the ride overview of the development and evaluation methods cars, ride in many studies using the traditional method of mathematical modeling methods, the establishment of a car model automobile 9 degrees of freedom, and MA TLAB software, the model the assignment simulation. Reference to a number of domestic and foreign literature, the car ride development and research methods are discussed, and MA TLAB software to do the basic introduction to the key issues for the car ride simulation: the road excitation modeling, vibration modeling and simulation methods the review and analysis. Established by a car model 9 1/2 DOF dynamic model includes a cab, engine, body seat, to facilitate the evaluation of ride comfort. Then use Newton's second law establishing differential equations 9 free dynamic model for the future to facilitate the calculation determined stiffness matrix, damping matrix and stiffness matrix input and differential equations in matrix form.Key words：9 degrees of freedom ; comfort; matlab/simulink目录1 绪论 (1)1.1课题研究的背景和意义 (1)1.1.1汽车平顺性研究的背景和意义 (1)1.1.2汽车平顺性建模的意义 (1)1.2 国内外汽车平顺性建模与仿真研究现状 (1)1.2.1 汽车平顺性研究现状 (1)1.2.2 面向结构和面向参数的方法比较 (2)1.2.3 动力学模型的选择 (2)1.2.4 国内汽车平顺性的研究 (3)1.3 MATLAB软件介绍 (4)1.4 本文主要研究内容 (4)2 路面激励 (6)2.1引言 (6)2.2随机路面的拟合 (6)2.2.1 随机路面拟合的方法 (6)2.2.2 路面激励的拟合 (6)2.3 路面激励的生成 (8)2.4汽车平顺性的评价方法 (9)2.5随机输入平顺性评价指标 (10)3汽车模型建立 (13)3.1 模型建立 (13)3.2 微分方程的建立 (15)3.3 微分方程的矩阵表达式 (15)4 MATLAB软件下平顺性的计算及分析 (19)4.1 利用MATLAB编写改进的欧拉方法后的微分方程的解法 (19)4.2求加速度功率谱密度 (23)4.3 平顺性的计算以及评价 (26)4.4 各种汽车参数对平顺性的影响 (27)结论 (30)致谢 (31)参考文献 (32)附录A：路面激励的matlab程序 (33)附录B:路面激励程序运行结果 (40)附录C:运行后图片 (49)1 绪论汽车的平顺性是指汽车在行驶过程中能保证乘客不会因为车身振动而引起的不适的感觉，和保证货物在被运输过程中可以不被损坏的一种能力。

汽车平顺性的优劣直接影响到乘员的舒适性和货物的完整性，并制约着汽车动力性和经济性的发挥及零部件的使用寿命。

随着汽车日新月异的发展，汽车平顺性也被越来越加重视，体现着汽车技术的提高。

1.1课题研究的背景和意义1.1.1汽车平顺性研究的背景和意义中国商务部投资促进局和德勤12日联合发布《2014中国汽车行业发展报告》称，2013年中国汽车产销约占全球总产销量的四分之一，已连续五年稳居全球汽车产销量首位。

2014年前三季度的中国汽车产销量已突破1700万辆，汽车工业已成为国民经济的重要支柱。

调查表明，60%以上的人在乘车过程中会有难受、晕车甚至呕吐的事情发生。

汽车的平顺性是影响汽车乘坐舒适度的重要原因之一，因为人们对汽车乘坐安全、舒适、环保和节能的要求越来越高，尤其是对汽车乘坐的舒适度更是人们追求的目标。

因此，汽车平顺性的研究越来越受国内外重视。

汽车在一般行驶车速时为避免强烈振动或者冲击而使各位乘员舒适性的能力,并且还包括对于货车保持在运输货物过程中完好性的能力，这样的能力叫做汽车行驶平顺性。

由于行驶平顺性主要是根据乘员的舒适程度来评价，又称作乘坐舒适性。

研究汽车平顺性的主要目的就是控制汽车系统的动态特性，使震动的输出在给定工况的输入下不超过一定界限，以保持乘员的舒适性。

平顺性能如果在汽车行驶过程中比较差,由于强烈的振动而产生的冲击，驾驶员会选择降低汽车行驶速度,从而使汽车行驶的平均速度和运输生产率都下降；并且这样还会使零部件的加速磨损，降低它们的疲劳寿命和使用寿命；在发动机转速运转不好的时候，将不会燃油充分，这时，会使汽车的排放性和燃油经济性变差。

车轮在路面的跳动的原因是汽车振动，它使附着性变差,影响了操纵稳定性、动力性和制动性，最终影响行驶安全。

车内噪声的主要来源之一也是车辆震动。

由此看来，汽车的平顺性的研究是一件很有价值的事情更是十分有必要的。

1.1.2汽车平顺性建模的意义为了保证汽车具有良好的平顺性，汽车性能的预测极其重要。

最初是通过试验评价汽车平顺性的好坏，同时验证汽车建模与仿真结果的正确与否。

然而，汽车平顺性的试验研究固然重要，但是由于采用样车试验的方法，设计周期长，浪费大量的人力、物力和财力，不能满足现代汽车快速更新、生产周期短和汽车生产商之间激烈竞争的要求，使得汽车平顺性的建模与仿真研究变得非常重要。

汽车平顺性的建模与仿真研究不受试验条件的限制，可以避免试验中的一些随机因素的影响，便于比较分析。

不仅能够对已有汽车进行评价，提出改进措施。

更重要的是可以预测新产品的平顺性，发现平顺性存在的问题并及时解决，同时还能优化各参数间的匹配关系，改善平顺性，缩短设计周期，降低生产成本，在设计初期就能够预测各部件对汽车平顺性的影响。

国内外学者在汽车平顺性的建模与仿真方面进行了大量的研究及其应用，但是，汽车建模与仿真方法等的简单、快速和精确程度不仅影响着预测结果的真实性，更影响着设计周期的长短、生产成本的高低。

探讨更为简单、快速和精确的建模与仿真方法，对促进汽车平顺性研究具有重要的意义。

1.2 国内外汽车平顺性建模与仿真研究现状1.2.1 汽车平顺性研究现状在坏路上汽车行驶使，汽车的允许行驶速度受汽车平顺性的限制，反而受动力性的影响很小；但是在坏路上汽车被迫降低行车速度，所以减低了汽车的平均技术速度，使运输生产率下降。

第二，由于振动和冲击产生动载荷，零件磨损甚至损坏，汽车使用寿命减小。

此外，振动和冲击还能引起能量的损耗，燃料经济性会因此变差。

所以，汽车的振动冲击，既关系到货物运输的良好和乘员的舒适，还关系到汽车其他方面。

我国的汽车平顺性标准是借鉴国际上关于振动评价的标而准建立的，但与国际标准还有一定差距。

1.2.2 面向结构和面向参数的方法比较20世纪50年代后，仿真技术开始发展，并被逐渐引入到汽车振动研究领域。

20世纪70年代，汽车动态仿真技术已在国外得到普及，产生了不同复杂程度的汽车型。

汽车动态仿真的方法可以分为两大类：多体参数法和集中参数法。

但是无应用哪一种方法进行汽车平顺性分析，都必须建立合理而正确的汽车振动的力模型。

多体参数法，是面向结构的方法，需要给定各部件的详细特征，将汽车的每一件看作刚体或弹性体，通过各种约束连接建立汽车结构系统振动的拓扑结构，然后相应的商业化软件，如ADAMS、DADS等进行仿真。

多体参数法在商业上运用的软件使用者需要专业水平很高，汽车模型一般建的自由度多，某些参数不容易得到或者不准确，因此从整体上不能保证系统是正确。

而且，复杂的模型在计算机上求解时间长，且一旦模型出错，很难准确查找问题。

集中参数法，是面向参数的方法，不必考虑汽车的具体结构，只要根据汽车振动分析需要给出描述汽车零部件结构的质量、刚度和阻尼参数，即可进行汽车平顺性的分析。

因此，应用集中参数法建立汽车结构系统振动的力学模型，方法简单。

在汽车设计初期，由于不能完全得到汽车结构，应用集中参数法建立汽车结构系统振动的力学模型，对汽车平顺性的预测与分析是非常有效的。