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1、诚信声明本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。 本人签名： 年 月 日毕业设计任务书设计题目： 家用轿车平顺性的仿真分析 系部： 机械工程系 专业： 机械电子工程 学号： 学生： 指导教师（含职称）： 1课题意义及目标学生应通过本次毕业设计，综合运用所学过的基础理论知识，在深入了解汽车悬架系统工作原理以及汽车平顺性的评价方法的基础上，建立系统的数学模型，并利用Matlab中的Simulink工具，对系统进行动态仿真，给出仿真实验结果。为学生在毕业后从事机电控制系统设计工作打好基础。2主要任务（1）分析汽车悬架系统工
2、作原理以及汽车平顺性的评价方法；（2）建立系统的数学模型；（3）编写matlab/simulink 仿真程序；（4）调试、分析仿真结果；3主要参考资料 1 余志生.汽车理论.北京:机械工业出版社. 2 陈桂明，张明照等编著.应用MATLAB建模与仿真 M.科学出版社. 3 钟麟,王峰编著. MATLAB仿真技术与应用教程 M.国防工业出版社. 4 张森，张正亮等编著. MATLAB仿真技术与实例应用教程 M.机械工业出版社.4进度安排设计各阶段名称起止日期1分析汽车悬架系统工作原理及平顺性的评价方法2015-03-012015-03-252建立系统的数学模型2015-03-262015-04-
3、153编写matlab/simulink仿真程序2015-04-152015-05-154调试、分析仿真结果2015-05-162015-05-315修改论文，准备答辩2015-06-012015-06-05审核人： 年 月 日家用轿车平顺性的仿真分析摘 要：本文根据平顺性研究的内容和意义，运用MATLAB/Simulink软件，构造出汽八自由度汽车整车模型，还参考某经济型轿车的参数，给模型赋值进行仿真。按照国家标准模拟了不同车速下的汽车试验，得出了平顺性仿真在不同车速下时间域和频率域的仿真结果。本文还根据车辆平顺性的国家B级路面试验结果，对模型的准确性性进行了检验，并分析研究家用轿车的平顺性
4、。根据实车平顺性的特点，在仿真模型中系统分析了平顺性有关的各参量对汽车平顺性的影响，同时改进车辆悬架系统的一些参数，然后将改进后参数在模型中进行仿真，得出结果，并提出具有一定可行性的建议，为家用轿车平顺性的研究打下一定的基础。关键词：平顺性，八自由度，Simulink，仿真分析The Simulation Analysis of Family Car Ride ComfortAbstract：Based on the content and meaning of ride comfort studies, using MATLAB / Simulink software, constructe
5、d out of steam automobile model eight degrees of freedom, but also a reference to a economy car parameters assigned to the model simulation. In accordance with national standards test simulates the car under different speeds, come to ride simulation simulation time domain and frequency domain at dif
6、ferent speeds.This article also based vehicle ride comfort level B state road test results, the accuracy of the model was examined and analyzed, car ride home. According to the actual vehicle ride comfort characteristics, in the simulation model system analyzes the impact of various parameters relat
7、ed to ride on the vehicle ride comfort while improving vehicle suspension system parameters, and then the improved simulation parameters in the model, too the results and recommendations it is feasible to lay a foundation for the car ride home study.Keywords: Comfort, Eight Degrees of Freedom, Simul
8、ink, Simulation Analysis目 录1 绪论21.1 汽车平顺性研究的意义21.2 汽车平顺性研究的主要内容21.3 平顺性研究的发展状况42 轿车平顺性的评价52.1 平顺性评价的研究52.2 人体对振动的反应52.3 平顺性的评价指标和方法52.3.1 ISO 2631标准评价方法62.3.2 吸收功率法92.4 平顺性的评价流程103 随机路面模型研究113.1 随机路面模型113.1.1 路面不平度概述113.1.2 路面不平度表达113.1.3 时域模型123.1.4 时域响应133.2 随机路面模型的构建133.2.1 汽车前轮受路面激励133.2.2 前后轮滞后
9、输入的处理144 平顺性模型的建立及仿真164.1平顺性建模164.1.1 八自由度整车力学模型的建立164.1.2 数学模型的建立174.1.3 座椅的布置214.1.4汽车八自由度Simulink仿真模型的建立224.2 整车平顺性仿真244.2.1 仿真参数选取244.2.2 50km/h车速下汽车平顺性仿真结果264.2.3 60km/h车速下汽车平顺性仿真结果274.2.4 70km/h车速下汽车平顺性仿真结果285 平顺性的仿真结果分析295.1 仿真结果数据处理295.2 仿真结果与实验结果的时域分析315.3仿真结果与实验结果的频域分析32结 论31参考文献32致 谢3332太
10、原工业学院毕业设计1 绪论1.1 汽车平顺性研究的意义车辆平顺性的高低对人和车都有着重要的影响，高平顺性的轿车，人们在驾驶和乘坐时会感到舒适，同时车的各项性能性能也较高。当今时代，高速公路越来越多，轿车的时速也随之增高，这就使得车辆的平顺性变得更加受人关注，只有拥有好的平顺性的车辆才能获得消费者的青睐。汽车平顺性是指使驾驶员、乘客和运载的货物免于受到不平道路激励产生的振动而受到损伤的性能1。第一，车辆在运动时，本身会产生振动，同时不平的路面也会使车辆产生振动，导致车内人员处在一个不舒适的环境中。振动降低了乘客在车内的舒适程度，妨碍着车内人员的操作和生理状况。不仅使工作效率降低，还严重影响着人的
11、身心健康，当人们较长时间都在振动的环境中，不仅极易感到疲惫，心烦，还能够增高心脏疾病的发病率；尤其是对于家用轿车来说，对整个家庭成员的身心健康都会产生极大的影响。因此，改善汽车行驶平顺性也是提高主动安全性的一个重要方面2。第二，车辆在行驶过程中，剧烈的振动会对汽车的各个零部件造成损伤，从而使轿车的实用年限便短。另外，剧烈的振动还降低了汽车的各项安全性能，增加了驾驶风险。而且，驾驶员为了让车辆停止振动就会降低车速，这样不仅降低了行驶速率，还使得燃油性嫩得不到充分利用，同时增加了排放，污染了大气。第三，近几十年来，我国经济建设的得到迅猛发展，越来越多的家庭开始在假期选择外出旅游，加之高速公路和高等
12、级公路里程也有了高速增长，家庭自驾游也就成为出行旅游首选。驾驶高平顺性的轿车出行时，即使要到很远的地方，也能使车内人员一路上保持好的身心状态，这样不仅有利于身心健康，还能降低驾驶风险。舒适的振动环境也能够使乘员在到达目的地后，可以以良好的状态投入到愉快的旅游中。由此可以看出车辆平顺性的研究和改善影响深远，尤其是家用轿车，更是影响着人们生活中的各个方面。目前，家用轿车在生产之前，都要对其平顺性进行多次试验，同时，在其研发过程中也充分考虑了平顺性的重要性。1.2 汽车平顺性研究的主要内容汽车平顺性讨论的对象是“路面汽车人”构成的振动系统，该系统的框图如图1.1所示。由图可以看出，车速和路面不平度产
13、生激励（系统输入），经过车辆的一些阻尼和弹性元件传递到车身，产生振动、加速度（系统输出）等，完成整个系统的能量传递。振动系统：车身、车轮质量阻尼元件弹性元件弹性元件阻尼元件 评价指标：加速度均方根值行驶安全性撞击悬架限概率输出：传至人体的加速度轮与地面间动载悬架弹簧动挠度输入：车速路面不平度图1.1 “路面汽车人”系统的框图上文提到车辆是一个系统，经过激励后能够发生振动响应。而车内乘员也会随着车辆发生振动，并且其振动的幅度和方向都与车辆本身振动有关，同时这些特性还会影响人体对振动的反应。激励来源、车辆振动响应、人体对振动的反应和界限是平顺性研究分析的三个方面3。一般来说，能够激起车辆振动的原因
14、有两个，一是车辆本身，二是路面，而路面更是车辆产生振动的主要原因，因此，对路面的研究是平顺性研究的一个重要方面。查阅资料可以发现，能够用平稳随机过程理论对路面不平度分析描述。其方法通常是先选取不平度样本，然后利用样本的方差和功率谱密度函数对路面进行分析。具体情况是：均值等于零时，方差表示路面不平度的大小；功率谱密度函数可以描述路面不平度的能量的空间频域分布。路面不平度的时域模型可以采用多种方法生成4，如：滤波白噪声生成法（线性滤波法），基于有理函数PSD模型的离散时间随机序列生成法，根据随机信号的分解性质所推演的谐波叠加法（也称频谱表示法），以及基于幂函数功率谱的快速Fourier反变换生成法等。目前，学者们已经构造了多种不同的整车模型来研究平顺性，有单自由度的和多自由度的，平面模型或空间模型等等。一般来说，整车模型和多自由度模型相比其他的模型，得出的结果更为准确，更加符合车辆实际的规律。但是，多自由度会增加计算的复杂的程度，还难以测定，最终导致结果误差大。同时，在查阅大量平顺性研究资料后可以发现，由于路面产生的汽车振动不是完全一样的，其对车辆的影响程度有着很大的不同，因此，对于构建的模型来说，有些可能引起误差的自由度是可以忽略的。本文由作者本身实际出发，在自由度选择时，认为应该选取相对简单易于操作的一种自由
