汽车操纵稳定性和平顺性的仿真研究

本科生科研训练-项目申请表2011 年 1 月 2日项目名称： 汽车操纵稳定性和平顺性的仿真研究项目负责人： 所在学院： 能源与动力工程学院 班 级： 联系电话： 指导教师 学校代码：10128 学 号：200820302071成绩考核表项目名称汽车操纵稳定性和平顺性的仿真研究成绩完成人姓名班级交运08-评阅内容评阅要求得分资料调研完成相关科研资料的调研。

撰写项目概述。

（10分）立项意义研究现状选题是否紧密结合生产实际或贴近学科前沿。

撰写项目研究意义和课题研究现状。

（40分,各20分）创新性创新点是否明确，创新性与实用性是否兼备。

不作评价成果预见性所研究项目的成果应用前景是否看好，撰写项目应用前景预测。

不作评价研究内容研究内容是否按照项目名称、技术路线及目标任务等要求来设置。

只写项目研究内容。

（10分）技术路线技术路线是否科学、合理，思路是否正确完整。

不作评价研究方法研究方法是否先进可行，校内条件是否可以达到。

不作评价研发能力研发队伍的合作精神，知识积累及指导老师的相关科研项目的资助力度是否有利于本项目的开展。

不作评价完成情况本次科研训练作业是否按期完成；撰写内容、撰写格式是否规范。

（20分）格式规范撰写内容、撰写格式是否规范。

（20分）得分合计综合评语一、项目概况项目名称：汽车操纵稳定性和平顺性的仿真研究英文：Study on simulation of vehicle handling and stability of peace along项目概述：（400字以内，五号字，行距16磅）汽车的操纵稳定性和平顺性是指在驾驶者不感到过分紧张疲劳的条件下，汽车能遵循驾驶者通过转向系及转向车轮给定的方向行驶，且当遭遇外界干扰时，汽车能抵抗干扰而保持稳定行驶的能力汽车的操纵稳定性不仅影响到汽车驾驶的操纵方便程度，而且也是决定高速汽车安全行驶的一个主要性能随着社会经济的发展和汽车科学技术的进步，公路交通呈现出行驶高速化、车流密集化和驾驶员非职业化的趋势。

频繁的交通事故使公路的交通安全成为社会广泛关注的问题。

为了保证安全行驶，汽车的操纵稳定性受到汽车设计者的很大重视，成为现代汽车的重要使用性能之一。

几十年来，如何设计和试验汽车以获得良好的安全性，尤其是如何试验和评价汽车的操纵稳定性，始终是各国学者和设计师们的主要研究方向之一。

本项目通过对汽车在悬架、转向、车身等初始参数匹配状态下整车的操纵稳定性和平顺性的研究，得出的仿真实验数据为评估、改进、优化同型车辆提供了重要的理论参数。

该项目研究为整车的设计开发开拓了更加科学的方法解决了一些汽车运动学和动力学的难题。

关键词操纵稳定性；行驶平顺性；仿真技术类别√A.自然科学类学术论文□B.科技发明制作A类□C.科技发明制作B类注：科技发明制作A类：指科技含量较高、制作投入较大的作品；科技发明制作B类：投入较少，为生产技术或社会生活带来便利的小发明、小制作。

申请资助金额大写：小写：项目起止时间结题形式（打√）√A、论文□B、著作□C、报告□D、软件申请人情况姓名性别男民族汉出生年月专业交通运输班级学号2008 所在学院能源与动力工程学院项目组主要成员姓名性别学历院系、专业、年级项目分工签名二、项目可行性分析1．项目研究意义：汽车的平顺性的控制目标就是将汽车在行驶过程中产生的振动和冲击强度控制在一定界限之内，因此平顺性主要根据座椅表面或车身地板加速度响应的均方根值来评价，它已成为现代高速汽车的主要性能指标之一[1]。

汽车平顺性将影响乘员的乘车时的疲劳强度，同时也会影响驾驶人员的工作强度和心理，进而影响到行车安全性，增加交通事故的发生率。

因此研究汽车悬架减振特性对于提高行驶平顺性，保证行车安全具有现实意义。

汽车操纵稳定性能是关系到汽车行驶安全的非常重要因素之一研稳定性的目的在于改善汽车的运动性能，减少由此引发的交通事故。

据在过去的三十年里，交通事故的发生一直处于上升趋势，按照交通事故素的比例由大到小的排列，其顺序为操纵稳定性、加速制动性、视野良工作可靠性，由此可见，操纵稳定性的好坏是关系到汽车行驶安全性最一个方面。

一直以来，如何设计汽车以获得良好的主动安全性，尤其是定性，始终是各国学者和汽车设计人员的一个重要的研究方向。

对操纵稳定性的研究常常采用试验方法和仿真分析方法进行。

仿真分析是在计算机上建立简化到一定程度的模型，输入各种操纵控制信号，计算出系统的时域响应和频域响应，以此来表征汽车的操纵稳定性能。

因为仿真分析花费时间短，可以在计算机上重复进行，对各种设计方案进行快速优化并对比，并且可实现实车试验条件下不能进行的严酷工况分析，因此日益广泛地被人们采用。

几乎所有汽车生产设计厂家都采用仿真分析的方法来分析汽车的某些性能。

美国MDI(MeehaniCalDynamiCs，Inc.)开发的机械系统动力学仿真软件ADAMS正是应这些要求而诞生的。

特别是专门应用于汽车动力学分析的ADAMS/Car专用模块，极大地方便了汽车设计人员的设计工作。

通过调研国内外整车操纵稳定性和平顺性的相关文章和著作,总结出了针对整车操纵稳定性和平顺性的虚拟评价方法,并利用某多轴独立悬架仿真模型,进行虚拟评价分析,进而得出该整车操纵稳定性和平顺性的虚拟评价。

论文分析整理了操纵稳定性和平顺性的评价方法和评价指标。

针对操纵稳定性,提出了几种常见的操纵稳定性特性并给出了各自相应的评价指标。

针对平顺性,介绍了平顺性仿真数据的处理和评价方法。

对整车动力学模型进行操纵稳定性的仿真分析,并得到各个工况的虚拟评价指标。

对整车动力学模型进行平顺性仿真分析,得到平顺性的虚拟评价指标:加速度均方根值。

通过对整车动力学模型进行操纵稳定性的仿真,并对仿真结果进行虚拟评价分析,说明此车有较好的操纵稳定性。

参考文献：[1]张丽霞.汽车操纵稳定性和平顺性中逆问题的研究. [博士学位论文].南京航空航天大学2007年；2．项目研究现状自从引入与交通事故有密切联系的主动安全性和被动安全性概念以来，相关的行驶特性就被列入主动安全性之中，对操纵稳定性的研究也就进一步深入，许多国家将汽车操纵稳定性能的好坏作为汽车生产研发，销售的一个最重要的参考。

主动安全性指的是在交通事故发生之前，采用的能够主动避免事故发生的一种性能，如防抱死制动系统就是一种主动安全设备。

由于汽车操纵稳定性研究的复杂性和危险性，往往要进行计算机仿真，随着计算机软硬件的飞速发展，许多新的概念被提出来了，如虚拟现实技术[2]（VirtualRealityTeehnolgy)，虚拟试验技术(VirtualExperimentTeChno1Ogy)，虚拟仿真技术，虚拟试验场)和虚拟原型实验仿真技术等等，这为车辆计算机仿真技术描绘了美好的前景。

虚拟试验技术是一种先进的以高性能计算机系统为支撑平台的计算机仿真技术，是近年来随着计算机图形学、多媒体技术、人工智能、人机接口技术、并行技术、传感器技术等一系列技术的迅速发展而发展起来的，基本上是在上世纪90年代发展起来的新技术。

Daimler一BenZ汽车公司己成功地将虚拟试验技术用于系列化高速轿车的产品开发中，设计者只要给出新车型、新部件的设计方案和参数，就可以通过汽车动态仿真器进行仿真试验，从而准确预测和评价新型汽车的动力学特性。

吉林工业大学建成的汽车动态模拟[4]国家重点实验室的汽车室内动态仿真器实质上就是一个虚拟的汽车试验场。

该仿真器的主要功能模块有:驾驶模拟舱、视景计算机及投影部件、声响发生部件、液压运动装置、汽车动力学计算机及主控制台等。

在汽车动态仿真器上，可以任意设定条件，无危险地对人一车闭环系统进行全工况仿真。

在中国农业大学，余群教授等许多研究人员提出了“汽车一驾驶员一环境闭环系统操纵稳定性虚拟试验技术研究”课题，基于桌面虚拟试验系统[5](Deskt。

pvirtualRealiytSystme)开发了汽车操纵稳定性的软件试验平台，就某轿车在该试验平台上进行了双移线、蛇行线等典型工况的虚拟试验，并对其提出的模糊神经网络驾驶员控制模型进行了虚拟仿真试验，试验的良好结果表明了虚拟试验技术的可行性。

汽车的平顺性主要研究“输入”一“系统”一“输出”[6][7]三者之间的关系，并进行符合实际的评价。

它可由下图所示的汽车振动系统框图来分析。

系统的“输入”主要由汽车以一定车速驶过随机的路面不平度所引起，因此产生的振动也是随机的。

此“输入”经过轮胎、悬架、座垫等弹性元件、阻尼元件及悬挂质量、非悬挂质量构成的振动系统，传递到悬挂质量或人体，这两部分的加速度就是“输出”的振动物理量。

然后根据人体对振动的反应—乘坐者的舒适程度来评价汽车的平顺性。

总的讲，就是把路面不平度的统计规律作为汽车振动系统的输入，然后用一定的算法求出与事实一致的响应，并进行符合实际的评价。

有时汽车振动系统的“输出”还要同时考虑车轮与路面间的动载。

研究平顺性[8]的目的就是要控制振动的传递，使乘坐者的不舒适的感觉控制在一定的界限以内。

参考文献：[2]沈晓安.汽车行驶平顺性建模及其仿真研究. [硕士学位论文]. 浙江工业大学.2005年；[3]王秉刚.我国汽车平顺性实验研究工作概况及展望.汽车工程.1998年；[4]余强.主动悬架系统的连续模糊控制.汽车技术.1999年；[5]李向华.汽车振动仿真‘武汉理工大学硕士论文.2001年；[6]孙建成.车辆行驶平顺性的预测及研究汽车.研究与开发.1998年；[7]赵又群，尹浩，张丽霞，等.汽车操纵逆动力学的现状与发展[J].中国机械工程，2005年；[8]刘献栋，邓志党，高峰.公路路面不平度的数值模拟方法研究[J].北京航空航天大学学报，2003年；[9]高红华，陈学东，钱文军，汽车平顺性的建模分析及研究[J] .工程设计学报，2003[10]宗长富,郭孔辉;汽车操纵稳定性的研究与评价[J];汽车技术;2000年06期3．本项目的创新点4．项目研究的应用前景预测三、项目研究方案1．研究目标2．项目研究的主要内容整车操纵稳定性试验仿真分析，主要是在前悬架优化的基础上建立整车模型，整车进行转向回正试验、转向轻便性试验、稳态回转试验，并根据国标计分评价。

整车平顺性试验仿真分析，根据汽车行驶平顺性试验的评价分析标准，引起汽车振动的路面可以分为两种，一种是接近平稳随机的不同等级路面，其不平整主要是由于在施工和使用过程中的一些随机因素形成的，不平整状态比较均匀，例如一般的沥青路面、沙石路面。

这些路面的特性可以用统计特性来描述，它的频率成分一般是很丰富的，是一种宽带随机过程。

汽车平顺性随机输入行驶试验就是在这种路面上进行的。

另一种路面是冲击型不平整路面或称为典型路面。

在这种路面上往往出现一个或几个比较大的凸块或凹坑，这种路面不能用统计特性来描述，只能用路面的几何尺寸来描述。