汽车平顺性建模与分析设计说明

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1、目录1 绪论 21.1 课题研究的背景和意义 21.1.1 汽车平顺性研究的背景和意义 31.1.2 汽车平顺性建模的意义 41.2 国内外汽车平顺性建模与仿真研究现状 41.2.1 面向结构和面向参数的方法比较 41.2.2 动力学模型的选择 51.2.3 国内汽车平顺性的研究 61.3 MATLAB 软件介绍 71.4 本文主要研究内容 72 路面激励 82.1 引言 82.2 随机路面的拟合 92.2.1 随机路面拟合的方法 92.2.2 路面激励的拟合 92.3 路面激励的生成 112.4 车辆平顺性的评价方法 132.5 随机输入平顺性评价指标 143 汽车模型建立 163.1 模型

2、建立 163.2 微分方程的建立 183.3 微分方程的矩阵表达式 194 MATLAB 软件下平顺性的计算及分析 214.1 利用 MATLAB 编写改进的欧拉方法后的微分方程的解法 214.2 求加速度功率谱密度 244.3 平顺性的计算以及评价 264.4 各种汽车参数对平顺性的影响 28结论 错误 ! 未定义书签。致谢 错误 ! 未定义书签。参考文献 39毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教 师的指导下进行的研究工作及取得的成果。 尽我所知，除文中特别加 以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研

3、究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电 子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供 目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制 手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分 或全部内容。作者签名： 日 期：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究

4、所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外， 本论文 不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。 对本文的研 究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完 全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定， 同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。导师签名:日期： 年 月作者签名：日

5、期：年月日指导教师评阅书指导教师评价：一、撰写（设计）过程1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神优 良 中 及格 不及格2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度优良中及格不及格3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力优良中及格不及格4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性优良中及格不及格5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况优良中及格不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？优良中及格不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？优良中及格不及格、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义优

6、 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？优良中及格不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平优良中及格不及格建议成绩：优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“ V”）指导教师：（签名）单位：（盖章）年 月 日评阅教师评阅书评阅教师评价：一、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？优良中及格不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？优良中及格不及格二、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？优良中及格不及格3、论文（设计说明书）所体

7、现的整体水平优良中及格不及格建议成绩：优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“ V”）评阅教师：（签名）单位：（盖章）年 月 日教研室（或答辩小组）及教学系意见教研室（或答辩小组）评价：一、答辩过程1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况优 良 中 及格 不及格2、对答辩问题的反应、理解、表达情况优良中及格不及格3、学生答辩过程中的精神状态优良中及格不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？优良中及格不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？优良中及格不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义优良中及

8、格不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？优良中及格不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平及格不及格评定成绩：优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“ V）教研室主任（或答辩小组组长）：（签名）年 月 日教学系意见：系主任：（签名）年 月 日1绪论汽车平顺性是指汽车过程中能保证乘员不致因车身振动而引起不舒适和疲乏 感觉，以及保持运载货物完整无损的性能。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

9、汽车平顺性研究的背景和意义随着生活水平的提高和生活节奏的加快，人们对汽车乘坐舒适性的要求越来 越高，正朝着安全、舒适、环保、节能的方向前进，尤其是汽车乘坐的舒适性更 是人们追求高品质生活的重要体现，汽车平顺性是影响汽车乘坐舒适性的重要原 因。因此，汽车平顺性的研究日益受到国内外的重视。对于汽车本身而言，由于各种性能相互影响，因此，作为汽车的性能指标之 一的平顺性也影响着其它性能的发挥。在过程中，如果平顺性很差，强烈振动产 生的冲击会加速零部件的磨损，降低零部件的疲劳寿命。车辆的振动还是车内噪 声的主要来源之一，汽车的强烈振动还会使车轮跳离地面，影响汽车的动力性、 制动性以及操纵稳定性。为了减小

10、振动产生的冲击，必须放慢车速，但却使运输 效率降低。低速会使燃油燃烧不充分，而使燃油经济性变差，排放性也变差。对 于驾驶员而言，好的平顺性能会让人心情愉快，充分享受驾驶带来的快乐。否则， 汽车的不停颠簸，会使驾驶员疲惫，注意力不集中，易引发交通事故，造成人财 损失。目前调查表明， 60% 以上的人乘车过程中有过难受、晕车甚至呕吐的经历 汽车平顺性的降低不仅使工作效率降低，还严重影响着人的身心健康，长期处于 不舒适的振动环境中，不仅容易引起疲劳、心慌，还容易引发各种心脏疾病。良 好的平顺性会使长途货车保持货物的完整，会使长途客车的旅行者更加舒适，驱 赶长途跋涉带来的烦恼，会使农用运输车不因低级路

11、面而影响劳作。其它行业由 于用途的不同，对汽车平顺性也提出了各自的要求。因此，研究平顺性的意义重 大，必须不断增加研究深度，拓宽研究领域，满足不同行业的需求。因此，平顺 性优劣直接影响到乘员的舒适性，并波及车辆动力性和经济性的发挥，是车辆在 市场竞争中争夺优势的一项重要性能指标。因而如何最大限度地降低汽车在过程 中所产生的振动，甚至更进一步利用振动来为我所用，是一项十分有价值和意义 的工作。随着国民经济连续多年的高速发展，尤其是国家对基础设施建设投入的逐年 加大，使得载货汽车的生产在近年来呈现了爆发式发展。而汽车由于具有运输效 率高、运输成本低的特点，逐渐成为公路运输的宠儿。我国的汽车市场从进

12、入新 世纪以来，取得了突飞猛进的发展，销售业绩基本上是一路走高，增长迅速。年 均增长幅度高达 70% 左右，2008 年的销售量是 2000 年的销售量的 6.57 倍，汽 车的生产与开发成为国内载货汽车生产厂家竞争的焦点。汽车的工作条件比较恶 劣，的道路标准低、弯道和坡路多，车辆频繁转向与制动，并长期在满载、振动 与冲击载荷下工作， 座椅部位的振动水平是一般客车的 9 到 16 倍，更为严重的是 大多数商用车驾驶员在这种环境中一天工作时间长，这给驾驶员带来较大疲劳和 危险。同时，平顺性对车辆油耗和车体损伤也有重要影响。因此，提高载重车辆 的平顺性十分必要。但较有实力的汽车制造公司基本上都在欧

13、洲和美国。如奔驰 公司的汽车， 2002 年的产量约占世界总产量 15.62% ，远远超过其它竞争对手。 瑞典的沃尔沃和斯堪尼亚正在力求在新产品开发方面缩短与奔驰公司产品的距 离，以此来提高自己产品的市场占有份额。目前，我国拥有汽车制造汽车厂家超 过 10 家，如中国第一汽车集团公司、 重庆汽车集团公司、 中国东风汽车集团公司、 陕西汽车集团公司、北汽福田公司等，各厂家都有自己的特点和能力，但差距各 异。所以提高汽车平顺性已经成为了必然的趋势。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

14、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 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