ScienceandTechnology&Innovation┃科技与创新2020年第17期
·67·文章编号：2095－6835（2020）17－0067－03
基于MATLAB的二自由度和四自由度汽车振动模型分析
金琦珺，罗骞＊
（武汉理工大学汽车工程学院，湖北武汉430070）
摘要：以普通乘用车为例，将汽车简化成独立悬架整车二自由度与四自由度动力学模型，根据牛顿第二定律求
出系统的运动微分方程，并利用MATLAB研究了汽车振动的频率响应特性，求解得到该振动系统的固有频率和各
主振型，绘制出车身、前后轴振动对前后轮激励的频率响应曲线图。并着重研究了轮胎阻尼对汽车平顺性的影响。
该研究能够对减轻汽车振动及提高汽车行驶平顺性提供一定有益的参考。
关键词：MATLAB；二自由度：四自由度；自由振动
中图分类号：TH701文献标识码：ADOI：10.15913/ki.kjycx.2020.17.026
1引言
机械振动对于人类的生产生活来说是一把双刃剑，既可
以服务于人类，又对人类的生产活动有重大危害。机械振动
既有有利的一面也有有害的一面。需对振动进行动态分析，
通过研究物体偏离平衡位置的位移、速度、加速度等的动态
变化来达到目的。在物体的平衡点附近出现的物体的来回运
动，有线性和非线性两种振动模式。由于外界对系统的激励
或作用，使得机械设备产生噪声及有损于机械结构的动载
荷，从而影响设备的工作性能和寿命。尤其是发生共振情况
时，可能使机器设备受到损坏，所以急需对机械振动的相关
原理进行研究。为了合理减小振动对设备的危害，充分利用
振动进行机器运作，对机械振动产生的规律进行了探讨和研
究。随着计算机智能系统的快速发展，相关的仿真技术都出
现了极大的提升空间，在日常的生产活动中，人们经常用到
的相关软件有adams、abaqus等。目前MATLAB计算机软
件在计算机的仿真方面使用更加广泛一些，MATLAB是一
款拥有强大绘图能力的工程计算高级计算机语言。
1.绘制云图
Ex=18
En=2
He=0.2
hold on
for i=1:1000
Enn=randn(1)*He+En;
x(i)=randn(1)*Enn+Ex;
y(i)=exp(-(x(i)-Ex)^2/(2*Enn^2));
plot(x(i),y(i),'*')
end
Ex=48.7
En=9.1
He=0.39
hold on
for i=1:1000
Enn=randn(1)*He+En;
x(i)=randn(1)*Enn+Ex;
y(i)=exp(-(x(i)-Ex)^2/(2*Enn^2));
plot(x(i),y(i),'*') end
2.求期望、熵及超熵
X1=[51.93 52.51 54.70 43.14 43.85 44.48 44.61 52.08];
Y1=[0.91169241573 0.921875 0.96032303371 0.75737359551
0.76983848315 0.7808988764 0.78318117978 0.9143258427];
m=8;
Ex=mean(X1)
En1=zeros(1,m);
for i=1:m
En1(1,i)=abs(X1(1,i)-Ex)/sqrt(-2*log(Y1(1,i)));
end
En=mean(En1);
He=0;
for i=1:m
He=He+(En1(1,i)-En)^2;
end
En=mean(En1)
He=sqrt(He/(m-1))
3.平顶山so2环境:
X1=[0.013 0.04 0.054 0.065 0.07 0.067 0.058 0.055 0.045];
Y1=[0.175675676 0.540540541 0.72972973 0.878378378 0.945945946 0.905405405 0.783783784 0.743243243 0.608108108];
基于MATLAB的汽车直线加速工况下振动模型分析
汽车在直线加速工况下面临着振动问题，这对于车辆的性能和乘坐舒适度都会产生一定影响。因此，针对这一问题，我们可以利用MATLAB进行振动模型的分析，以便更好地了解振动的原因和解决方案。
在进行振动模型分析之前，首先需要了解汽车在直线加速工况下的运动特性。汽车在直线加速时，受到动力所产生的加速度和阻力的影响，会引起车身的振动。这种振动主要是由质量的不平衡、悬挂系统的刚度和阻尼失效等因素引起的。因此，我们需要建立一个合理的振动模型，来描述这些因素对汽车振动的影响。
在MATLAB中，可以利用多种数学方法和工具箱来建立汽车振动模型。其中一种常用的方法是使用有限元分析（FEA）技术来进行振动分析。有限元方法基于连续介质力学原理，将结构划分为各种小的有限元，通过建立节点和单元的连接关系来描述结构的振动。这样就可以利用MATLAB提供的FEA工具箱来进行汽车振动的模拟和分析。
在进行有限元模型分析之前，首先需要建立汽车的几何模型。可以通过CAD软件将汽车的主要构件进行绘制，然后导入MATLAB中进行后续的处理。可以使用MATLAB提供的CAD工具箱来进行CAD文件的读取和处理。
接下来，需要对汽车的材料特性和悬挂系统参数进行建模。汽车的材料特性可以通过实验或者文献数据进行获取。而悬挂系统的参数需要进行测量或者仿真分析。可以使用MATLAB提供的参数优化和曲线拟合工具箱来进行参数的优化和拟合。
建立好汽车的几何模型和参数后，就可以使用MATLAB的FEA工具箱进行振动分析了。可以通过在汽车结构上加入初始激励和加载条件，来模拟直线加速工况下的振动响应。然后使用MATLAB提供的振动分析函数，如固有频率分析、模态分析和频域响应分析等，来分析振动的模态特性和响应情况。
在振动模型分析过程中，还可以考虑不同控制策略和系统参数对振动的影响。可以利用MATLAB提供的控制系统工具箱和优化算法来进行参数的优化和系统性能的改善。
东北大学
仿真实验：基于simulink的汽车仿真
姓名：张冬磊＿＿＿＿＿＿＿＿
班级：自动化1309班＿＿＿＿
学号：20137675＿＿＿＿＿＿＿
日期：2015.11.3＿＿＿＿＿＿离合器充油特性对车辆起步性能的影响
一、实验目的
基于simulink仿真系统建立车辆起步过程的仿真，仿真模型包括，发动机、
主离合器、车体、路面阻力等。通过仿真结果分析,讨论离合器充油特性对车辆
起步性能的影响。
起步性能是车辆性能的一个重要指标，仿真是研究其动态过程的重要方法.
研究车辆动力换挡离合器充油过程动态特性及其影响因素．建立充油过程动态
数学模型并进行仿真，形成一个功能独立的模型部件，再将各个模型部件组合
在一起，从而建立起系统模型。
二、实验工具
Matlab
Simulink
三、实验步骤
1、建立车辆起步的数学模型
2、建立发动机的简化模型
3、建立离合器的简化模型
4、建立车体动力学简化模型
5、建立地面阻力简化模型
6、建立车辆起步过程模型
7、建立仿真实例
8、实验结论四、实验内容
1、车辆起步过程的数学模型
车辆起步过程复杂，涉及的部件很多，是一个多质量，多阻尼的非线性系统,
根据模块化建模的思想，将一个大的复杂系统分解成若干个子系统，再根据
研究的对象和边界条件确定各个子系统之间的关系。对于车辆起步过程可以根
据车辆各部件的功能和联系分成发动机、主离合器、变速器、车体和路面子系
统等。
2、发动机的简化模型
发动机的工作过程复杂，动态过程难以用一个数学方程式来表达，一般用实
验的方法得到发动机在不同油门开度，不同转速下的转矩数据，再根据实验的
数据，用数学插值的方法得到发动机的稳态模型形成一个转速，油门开度和发
动机输出转矩的查询表，仿真时只要给定油门开度和发动机的转速就可以通过
查表得出相应的发动机的转矩值，但查表得出的是发动机的稳定值，发动机的
动态模型可以简化为一个扭矩发生器和一个转动惯量，其动力学方程式简化为：
=-(1)
式中为发动机的等效转动惯量，为发动机的输出扭矩，为离合器传递的扭
