基于的汽车平顺性仿真分析

基于MATLAB／Simulink的汽车平顺性的仿真模型摘要本文在分析平顺性的研究意义和研究内容的基础上,以数学仿真原理为理论基础,建立了以某经济型轿车为原型的整车八自由度汽车模型拉格朗日方程,并应用仿真软件MATLAB/Simulink建立了汽车平顺性的仿真模型。

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。

本文还参考了实车的平顺性试验,该试验参照国标GB/T4970?1996执行。

在国家B级路面上以不同车速对驾驶员座椅、副驾驶员座椅和后排左侧座椅的垂直加速度信号进行了测量,得出了平顺性试验在时间域和频率域的结果。

在汽车平顺性仿真与试验的基础上,文中对处理后的数据结果进行了比较分析,对试验所用汽车的平顺性作出了评价,给出了仿真与试验的相应结论。

关键词:平顺性,八自由度建模,路谱,MATLAB/SimulinkAbstractThis paper analyzes the significance of ride comfort and contents of research based on the principle of mathematical simulation based on the theory established by an economy car for the prototype vehicle eight degrees of freedom vehicle model Lagrange equation, and applying simulation software MATLAB / Simulink to establish a simulation model ofvehicle ride comfort. Simulated in accordance with national standards of vehicles under different speed test results, the simulation ride at different speeds time domain and frequency domain simulation results This article also during the actual car test ride, test the light of the implementation of national standard GB/T4970-1996. B-class roads in the country at different speeds on the driver's seat, co-pilot seat and left rear seat of the vertical acceleration signal was measured, obtained test ride in the time domain and frequency domain results. In the car ride simulation and experiment based on the text of the processed data results were compared, the test used in ride comfort has been evaluated, the simulation and testing the corresponding conclusionsKey words: Comfort,Eight degrees of freedom model, Road spectrum, MATLAB/Simulink 目录前言 11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汽车行驶平顺性研究发展概况 42汽车行驶平顺性的评价 62.1行驶平顺性评价的研究62.2人体对振动的反应 62.3平顺性指标评价方法72.3.1ISO 2631标准评价法72.3.2吸收功率法112.4平顺性评价流程113随机路面模型的研究 133.1随机路面模型133.1.1路面不平度的概述133.1.2路面不平度的表达133.1.3时域模型143.1.4时域响应153.2建立随机路面模型 153.2.1汽车前轮所受路面随机激励153.2.2前后轮滞后输入的处理164汽车平顺性模型的建立及仿真184.1建模基本原理与要求184.1.1建模基本要求184.1.2建模基本原理194.2 汽车平顺性建模194.2.1 八自由度整车力学模型的建立204.2.2 数学模型的建立214.2.3 汽车座椅的布置254.2.4 汽车八自由度Simulink仿真模型的建立26 4.3整车平顺性仿真284.3.1仿真参数的选取 284.3.2 50km/h车速下汽车平顺性仿真结果304.3.3 60km/h车速下汽车平顺性仿真结果314.3.4 70km/h车速下汽车平顺性仿真结果325整车平顺性试验与结果分析335.1 平顺性试验原理及试验过程335.2 仿真与试验结果的数据处理345.3 仿真与试验结果的时域分析365.4 仿真与试验结果的频域分析37结论38致谢39参考文献40前言汽车平顺性主要是指保持汽车在行驶过程中产生的振动和冲击环境对乘员舒适性的影响在一定界限之内,对载货汽车还包括保持货物完好的性能,它是现代高速汽车的主要性能之一。

基于MATLAB 勺汽车平顺性的建模与仿真车辆工程专硕1601 Z1604050李晨1. 数学建模过程 1.1建立系统微分方程如下图所示，为车身与车轮二自由度振动系统模型:图中，m2为悬挂质量（车身质量）；m1为非悬挂质量（车轮质量）； K 为弹簧刚度；C 为减振器阻尼系数；Kt 为轮胎刚度；z1为车轮垂直 位移；z2为车身垂直位移；q 为路面不平度。

车轮与车身垂直位移坐标为 z1、z2,坐标原点选在各自的平衡 位置，其运动方程为:m 2Z 2 C(Z 2 &)K(z 2 Z 1)(1)ma & c(& &) K(Nz 2) K t (z q) 0T 3刚計 ______________11.2双质量系统的传递特性先求双质量系统的频率响应函数，将有关各复振幅代入，得:Z 2( 2m 2j CK) Z i ( j C K)( 2)Z i (2.mi j cK K t )Z 1(j CK) qK t (3)令：A ijcKA 22.m 2 j C KA 2m 2 j C K K t由式（2）得Z 2-z i 的频率响应函数:将式（4）代入式（3）得z i -q 的频率响应函数：G = 笛乞=仏匕q — A y A 2 -Af ~ N（5）式中：N A 3 A 2 A下面综合分析车身与车轮双质量系统的传递特性。

车身位移 Z 2对 路面位移q 的频率响应函数，由式（4）及（5）两个环节的频率响应 函数相乘得到：Z2Z2 Z 1A A 2Kt =A Ktq Z q A N Nz j c K Z i2m 2 K j CA 2(4)(6)1.3车身加速度、悬架弹簧动挠度和车轮相对动载的幅频特性1. 车身加速度对路面不平度的频率特性:3. 悬架动挠度对路面不平度的频率特性悬架动挠度为：fd Z 2 Z 1Z2Z1q q q qH()Z2 q& ) q()2Z 2() q()2. 相对动载对路面不平度的频率特性车轮动载荷为:m 1m 2Z &(8)车轮静载荷为：G (m i m 2)g(9)则车轮与路面相对动载为：&黒m 2F d mZ & 匹鳗 ______ m iG (m i m 2)g (1 m2)gm i车轮与路面间相对动载与路面不平度之间的传递函数为:H()Fd/G qF d ()Gq()z , Z 2 m 22qq B m 2、 (1 2)g(11)(12)悬架动挠度与路面不平度之间的传递函数为:2. 仿真过程通过建模，我们已经得到了各所需的传递函数。

doi ：10.3969/j.issn.1005-2550.2012.01.002穆国宝1，何凯欣1，李家柱2（1.广州汽车集团乘用车有限公司，广州511400；2.合肥工业大学机械与汽车工程学院，合肥230009）摘要：汽车平顺性是汽车NVH 性能的评价指标之一。

系统介绍了汽车行驶平顺性的客观评价方法，并结合某车型搭建整车行驶平顺性虚拟样机，进行了仿真分析评价。

该方法可用于指导汽车行驶平顺性的改善以及悬架参数的优化。

关键词：NVH ；平顺性；虚拟样机；悬架中图分类号：U461.4文献标志码：A文章编号：1005-2550（2012）01-0008-04Research and Simulation Analysis on the EvaluationMethod of Vehicle Ride ComfortMU Guo-bao 1，HE Kai-xin 1，LI Jia-zhu 2（1.Guangzhou Automobile Group Passenger Car Co.，LTD ，Guangzhou 511400，China ；2.School of Machinery and Automobile Engineering ，Hefei University of Technology ，Hefei 230009，China ）Abstract :Vehicle ride comfort is one of the evaluation indexes of vehicle NVH performance.This paper summarizes the objective evaluation process of vehicle ride comfort and built up a whole multi-body dynamics virtual model to evaluate the ride comfort.This method can be used to improve vehicle ride comfort and optimize suspension parameters.Keyword ：NVH ；Ride Comfort ；Virtual Mode ；Suspension收稿日期：2011-10-10基金项目：国家“863”重大科技专项，轿车集成开发先进技术—整车NVH 控制技术（2006AA110101）资助。

家用轿车平顺性的仿真分析任务书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。

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 Comfort Abstract：Based on the content and meaning of ride comfort studies, using MATLAB / Simulink software, constructed 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 different 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 related 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, Simulink, Simulation Analysis目录1 绪论 (4)1.1 汽车平顺性研究的意义 (4)1.2 汽车平顺性研究的主要内容 (4)1.3 平顺性研究的发展状况 (6)2 轿车平顺性的评价 (7)2.1平顺性评价的研究 (7)2.2 人体对振动的反应 (7)2.3 平顺性的评价指标和方法 (7)2.3.1 ISO 2631标准评价方法 (8)2.3.2 吸收功率法 (11)2.4 平顺性的评价流程 (12)3 随机路面模型研究 (13)3.1 随机路面模型 (13)3.1.1 路面不平度概述 (13)3.1.2 路面不平度表达 (13)3.1.3 时域模型 (14)3.1.4 时域响应 (15)3.2 随机路面模型的构建 (15)3.2.1 汽车前轮受路面激励 (15)3.2.2 前后轮滞后输入的处理 (16)4 平顺性模型的建立及仿真 (18)4.1平顺性建模 (18)4.1.1 八自由度整车力学模型的建立 (18)4.1.2 数学模型的建立 (19)4.1.3 座椅的布置 (23)4.1.4汽车八自由度Simulink仿真模型的建立 (24)4.2 整车平顺性仿真 (26)4.2.1 仿真参数选取 (26)4.2.2 50km/h车速下汽车平顺性仿真结果 (28)4.2.3 60km/h车速下汽车平顺性仿真结果 (29)4.2.4 70km/h车速下汽车平顺性仿真结果 (30)5 平顺性的仿真结果分析 (31)5.1 仿真结果数据处理 (31)5.2 仿真结果与实验结果的时域分析 (33)5.3仿真结果与实验结果的频域分析 (34)结论 (31)参考文献 (32)致谢 (33)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。

038基于Simulink的汽车平顺性仿真(2)Du Chong　(Shenyang Ligong University)Based on Simulink Automobile Smoothing Simulation(2)杜　充　（沈阳理工大学）（上接2018年第9期）接下来，对悬架的动挠度曲线进行仿真分析，首先在已搭好的模型基础上，添加新的模块使动挠度曲线容易观察；然后进行仿真，得到仿真曲线，如图16～17所示。

悬架的动挠度是指悬架从满载静平衡位置开始压缩到结构允许的最大变形时，车轮中心相对于车身的垂直位移。

要求悬架具有一定的动挠度是为了防止汽车在坏路上行驶时经常碰撞缓冲块。

从图17可以看出，当非簧载质量增加30kg时，悬架的动挠度曲线没有什么太大的变化，只在细微之处稍有不同，可以推测悬架动挠度和非簧载质量的变化没有太大的关系。

图16　左前悬架动挠度曲线039图17　左前悬架动挠度原始数据与非簧载质量增加30 kg时域对比图18　左前车轮动载荷图图19　左前车轮相对动载荷图20　左前车轮动载荷原始数据与非簧载质量增加30 kg时域对比图21　左前车轮相对动载荷原始数据与非簧载质量增加30 kg 时域对比汽车在不平的路面上行驶时，每个车轮的垂向载荷都是变化的，根据力学原理，以左前轮为例，车轮的动载荷计算公式如下：（21）车轮的相对动载荷可以由公式 算得，根据公式（21）建立车轮动载荷和相对动载荷的计算模块，进行仿真，部分仿真结果如图27～29所示：本课题研究汽车汽车平顺性主要是通过改变非簧载质量来实现的，为了更直观的观察，可以将仿真图进行对比，部分对比图如图20～21所示。

根据图20～21的仿真曲线可以看出来，四个车轮的非簧载质量增加30 kg 与原始数据相比较，车轮动载荷和车轮相对动载荷都明显变大，并且四个车轮的动载荷和相对动载荷变化的幅度相差不大，影响了汽车的接地性，对汽车的操纵稳定性和行驶安全性都有很大的影响。

基于多体动力学的汽车平顺性仿真分析及悬架参数优化1. 本文概述随着汽车工业的迅速发展，汽车的安全性和舒适性已成为消费者选择汽车的重要因素。

汽车平顺性，作为衡量汽车舒适性的关键指标，直接关系到乘客的乘坐体验。

在汽车设计过程中，对汽车平顺性的仿真分析和悬架参数的优化显得尤为重要。

本文旨在通过多体动力学（MBD）仿真技术，对汽车在不同路面条件下的平顺性进行深入分析，并通过优化悬架参数，提升汽车的平顺性能。

本文首先介绍了多体动力学的基本原理，并详细阐述了其在汽车平顺性仿真分析中的应用。

接着，本文构建了一个基于多体动力学的汽车平顺性仿真模型，该模型能够模拟汽车在不同路面条件下的动态响应。

通过仿真实验，本文分析了不同路面激励对汽车平顺性的影响，并识别了影响汽车平顺性的关键因素。

在仿真分析的基础上，本文进一步探讨了悬架参数对汽车平顺性的影响。

通过改变悬架的刚度、阻尼等参数，本文分析了悬架参数变化对汽车平顺性的影响规律。

基于仿真结果，本文采用优化算法对悬架参数进行了优化，以提高汽车的平顺性能。

本文的研究不仅有助于深入理解汽车平顺性的影响因素，而且为汽车悬架参数的设计和优化提供了理论依据。

通过本文的研究，可以为汽车设计提供有益的参考，提升汽车的舒适性和市场竞争力。

2. 多体动力学理论基础多体动力学（MBD）是研究由多个刚体和柔体组成的系统在力的作用下的运动和动力学的学科。

在汽车工程领域，多体动力学方法被广泛应用于汽车动力学仿真，特别是在汽车平顺性分析和悬架参数优化方面。

本节将介绍多体动力学的基本原理和关键概念，为后续的汽车平顺性仿真分析提供理论基础。

多体动力学系统由多个刚体和柔体组成，它们通过关节或其他连接方式相互连接。

每个刚体或柔体都有其自身的质量、惯性和几何属性。

系统中的力可以来自外力，如重力、摩擦力、空气阻力等，也可以来自连接体之间的相互作用力，如弹簧力、阻尼力等。

多体动力学的基本原理基于牛顿欧拉方程，包括牛顿第二定律和欧拉运动方程。

10.16638/ki.1671-7988.2021.08.025多轴商用车的行驶平顺性仿真分析*秦玉英，曹俊杰，孟晓满，祝嘉龙（辽宁工业大学，辽宁锦州121001）摘要：基于拉格朗日方程建立多轴商用车的五自由度振动微分方程，已知激励功率密度前提下，构造了具有复谐和函数特点的多轴商用车的路面虚拟激励，应用复模态分析给出虚拟响应的求解公式。

通过虚拟激励法求取了车身垂直加速度的功率谱密度及均方根值，评价了多轴商用车的行驶平顺性。

结果表明，复模态和虚拟激励方法结合，进行多轴商用车的行驶平顺性仿真分析，方法简单、易行。

关键词：多轴商用车；复模态方法；虚拟路面激励；行驶平顺性中图分类号：U461.4 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2021)08-77-03Ride Comfort Simulation Analysis of Multi-axle Commercial Vehicle*Qin Yuying, Cao Junjie, Meng Xiaoman, Zhu Jialong( Liaoning University of Technology, Liaoning Jinzhou 121001 )Abstract:Based on Lagrange equation, the five degree of freedom vibration differential equation is established for a multi-axle commercial vehicle. Under excitation power density given, pseudo excitation of multi-axle commercial vehicle with complex harmonic function is constructed, and the solution formula of pseudo response is given by using complex modal analysis. The power spectral density (PSD) and root mean square (RMS) values of vertical acceleration of the vehicle body are obtained by pseudo excitation method, and the ride comfort of the multi-axle commercial vehicle is evaluated. The results show that simulation analysis of ride comfort of multi-axle commercial vehicle is simple and feasible by combining complex modal analysis with pseudo excitation method.Keywords: Multi-axle commercial vehicle; Complex modal method; Pseudo road excitation; Ride comfortCLC NO.: U461.4 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2021)08-77-031 引言随着公路和物流的发展，商用车的需求大幅度增加，对于商用车的整体性能的要求也逐渐提高。