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清华大学学报自然科学版JOURNALOF TSINGHUAUNIVERSITY SCIENCEANDTECHNOLOGY1999年第39卷第8期Vol．39 No．81999路面不平度的模拟与汽车非线性随机振动的研究*金睿臣，宋健文摘预测汽车的随机振动响应对汽车的开发设计是非常重要的。
实际汽车存在许多非线性环节，需采用非线性振动模型进行研究，在这种情况下，通常采用的频域分析方法一般不再适用。
应用机械系统分析软件ADAMS建立了11自由度汽车非线性振动模型，并用由伪白噪声法生成的符合实际路面统计特性的伪随机序列来模拟路面不平度。
在此基础上，利用数值算法在时域中对汽车的非线性随机振动响应进行了计算机仿真计算研究。
结果表明，这种方法对研究汽车的非线性随机振动是有效的。
关键词汽车动力学；ADAMS软件；非线性随机振动；路面不平度分类号U 461；O 322Simulation of the road irregularity and study of nonlinear randomvibration of the automobileJIN Ruichen，SONG JianDepartment of Automotive Engineering，State Key Laboratory of Automotive Safety and Energy Conservation，Tsinghua University，Beijing 100084，China Abstract To use the simulation technique is very important to predict the random vibration of the automobile．Because there are many nonlinear factors in a real automobile，a nonlinear vibration model should be necessarily used．In this case，the frequency domain methods can not be applicable．Under the help of the mechanical system simulation program ADAMS，an 11 DOF nonlinear vibration model of the automobile was built．By means of pseudo white noise，pseudo random sequences，which can simulate the random irregularities of a road，were generated．Based on these，using numerical method，the random vibration of the automobile was studied．The results of simulation have demonstrated the validity of the method．Key words vehicle dynamics；program ADAMS；nonlinear random vibration; road irregularities汽车以一定的速度行驶时，路面的随机不平度通过轮胎、悬架等弹性、阻尼元件传递到车身上，并通过座椅将振动传递到人体。
随机路面输入对汽车平顺性的仿真分析熊金胜;王天利;张健;章桂林【摘要】为了研究随机路面对汽车平顺性的影响,文章采用多体动力学理论,基于ADAMS/Car建立某商用车的整车模型;介绍了汽车平顺性的评价方法;在随机B,C 级路面输入下,以不同的行驶车速进行整车的平顺性仿真分析,结果表明:相对于随机C级路面,随机B级路面更能够有效地提高汽车的平顺性.该结论可为不同的路面激励对汽车平顺性的影响,提供理论依据和参考.【期刊名称】《汽车工程师》【年(卷),期】2014(000)005【总页数】3页(P39-41)【关键词】商用车;随机路面;平顺性仿真【作者】熊金胜;王天利;张健;章桂林【作者单位】辽宁工业大学;辽宁工业大学;辽宁工业大学;苏州市奥杰汽车技术有限公司【正文语种】中文汽车平顺性是指保持汽车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，对于载货汽车还包括保持货物完好的性能[1]。
在汽车行驶中，外界的输入通常为路面不平度产生的激励经过轮胎、悬架及座椅，最后到达驾驶员产生响应。
平顺性作为汽车性能的一个重要评价指标，通常根据乘员的主观评价来判定。
文章基于ADAMS/Car 建立某商用车整车模型，进行了随机级路面的平顺性仿真，为进一步研究路面对商用车的影响有一定参考。
1 整车动力学模型的建立汽车是一个非常复杂的系统，因此在建模前必须简化，对影响汽车平顺性指标的构件建立相应的模型，其他的简化为刚性构件。
建模前首先要确定商用车的整车几何参数（硬点坐标和几何外形）、物理参数（质心位置、质量和转动惯量）以及力学特性参数（轮胎弹簧的刚度和减振器的阻尼等），建模的思路为：模板（template）—子系统（subsystem）—装配（assembly）。
模块的建模顺序为自下而上，建立汽车前后悬架系统、转向系统、轮胎、车身和动力总成模型,用通讯器（communicator）把各个系统联系起来，完成整车的装配，最后调试模型，分析各系统是否正确连接[2]。
路面谱测量技术研究现状及发展1 引言路面不平度通常用来描述路面的起伏程度，是汽车行驶过程中的主要激励，影响车辆行驶的平顺性、乘坐舒适性、操纵稳定性、零部件疲劳寿命、运输效率、油耗等各个方面。
所以对于汽车工程技术人员，研究分析路面不平度具有重要意义。
经过大量的路面不平度研究表明，路面功率谱密度能很好地表征路面不平度，是研究路面不平度特性的重要方式。
通过对路面谱的研究，可以改善汽车行驶的平顺性，提高汽车的可靠性及操纵性等。
通常把道路垂直纵断面与道路表面的交线作为路面不平度的样本，通过样本的数学特征方差或功率谱密度函数来描述路面，均值为零时，方差可以反映路面不平度大小的总体情况。
功率谱密度函数能够表示路面不平度能量在空间频域的分布，它刻画了路面不平度或者说路面波的结构。
当功率谱密度用坐标图表示时，坐标上功率谱密度曲线下的面积就是路面不平度方差。
从功率谱密度函数不仅能了解路面波的结构，还能反映出路面的总体特征。
因此，功率谱密度函数是路面不平度的最重要数学特征。
2 路面不平度研究现状与发展我们从车辆工程的角度出发探讨路面不平度在车辆设计、分析及应用中的功能和作用，从三个不同角度阐述路面不平度的研究现状和发展前景：首先是理论研究，分别从路面不平度的定义和数学模型进行了分析和探讨；其次是路面不平度的试验分析研究，包括路面不平度的采集、测量和试验验证等；另外就是路面不平度的工程应用研究，描述路面不平度在道路工程与车辆设计和研发的各个领域的应用。
2.1 路面不平度的理论研究2.1.1 路面不平度的定义路面不平度指得是道路表面对于理想平面的偏离，它具有影响车辆动力性、行驶质量和路面动力载荷三者的数值特征。
这是国际道路不平度试验（IRRE，1982年在巴西进行的项目）中的规定，它简洁地表示了路面不平度的评价指标，包涵客观评价指标（道路表面对于理想平面的偏离）和主观评价指标（用乘车人的主观感觉）来评价。
沿着车辆的行驶方向，也就是路面纵剖面的路面不平度，路面不平度根据波长可分为：长波、短波和粗糙纹理三种类型。
整车路面不平度激励的仿真方法研究徐东镇;张祖芳;夏公川【摘要】Analysis of road surface roughness on the three axle vehicle random excitation input, using white noise method and the transfer function method is used to derive the vehicle six rounds of road roughness input state equations are obtained. In Matlab/Simulink to build a two-dimensional pavement roughness mathematical model, and standard pavement roughness the comparison and validation, indicating the accuracy of the model to build. Through the vehicle state equation to build six rounds of pavement roughness mathematical model. The simulation results show that the with the axle of the power density of the two wheels of the spectrum differences, on the same side of the front and rear wheels of power density spectrum difference of smaller, more in line with the actual situation of multi vehicle bridge heavy truck and in order to further validate the simulation results, the correlation coefficient of the road roughness of the six round of the vehicle is analyzed, and the results are consistent with the above conclusions.%分析了路面不平度对三轴式整车的随机激励输入，利用白噪声法和传递函数法推导得出整车六轮路面不平度输入的状态方程。
基于IFFT法的路面不平度时域模拟方法作者：鲍家定伍建伟王瀚超莫秋云来源：《现代电子技术》2016年第20期摘要：路面不平度时域模拟方法存在模拟精度低下等问题。
考虑到IFFT法能够精确而又简单地重构道路的时域模型，是一种普适性的方法，其具有计算量小、计算简单高效等的特点，可为后续车辆动力学仿真分析提供实时的时域模型。
基于IFFT法（逆快速傅里叶变换法）进行路面不平度的时域模拟，总结了IFFT法时域模拟的五个步骤，并利用Matlab语言开发了基于该方法的时域模拟函数。
通过与标准的功率谱密度曲线比较，其吻合程度高，表明该方法是正确可靠的，同时也说明了模拟参数选取的合理性。
关键词：路面不平度； IFFT；时域模拟； Matlab；功率谱密度中图分类号： TN911.71⁃34； U461.4 文献标识码： A 文章编号： 1004⁃373X（2016）20⁃0008⁃04Abstract： Currently， there are some problems in the time⁃domain simulation of road roughness， such as low simulation precision. Therefore， IFFT （inverse fast Fourier transform）is used to do time⁃domain simulation of road roughness because it can reconstruct time⁃domain model of road accurately and simply. It has the characteristics of small computational amount，simple calculation， etc. The time⁃domain simulation of road roughness was performed on the basis of IFFT method. Five steps of the time⁃domain simulation of IFFT method were summarized. The time⁃domain simulation function based on the method was developed with Matlab language. In comparison with the standard power spectral density curve， its match degree is high， which shows that the method is right and reliable， and also illustrates the rationality of the simulation parameter.Keywords： road roughness； IFFT； time⁃domain simulation； Matlab； power spectral density随着人们对汽车平顺性的要求不断提高，研究人员逐渐认识到汽车振动系统非线性动力学分析的重要性，纷纷通过建立非线性动力学模型来提高平顺性仿真的精度和优化的质量。
第23卷第11期2006年11月机 电 工 程Mechanical &Electrical EngineeringMagazineVol .23No .11Nov .2006收稿日期:2006-06-06作者简介:陈助碧(1983-),男,福建泉州人,主要从事汽车半主动悬架试验的研究。
C M EX S 2函数在时域路面不平度实时仿真中的应用陈助碧,王维锐,潘双夏(浙江大学机械设计研究所,浙江杭州310027)摘 要:采用C MEX S 2函数编程的方法来实现时域路面不平度的线性滤波模拟产生,并结合RT W /xPC Target 的硬件在环实时仿真功能,将所建立的时域路面不平度模型用于能够模拟实时路况的电液伺服式试验台架中。
试验结果表明,模拟产生的时域路面不平度能很好地在试验台架上再现。
关键词:C MEX S 2函数;线性滤波;时域路面不平度;RT W;xPC 目标中图分类号:TP311.1 文献标识码:A 文章编号:1001-4551(2006)11-0047-03Appli ca ti on of C M EX S 2functi on i n the rea l 2ti m e si m ul a teand exper i m en t of road roughness i n ti m e f i eld CHEN Zhu 2bi,WANG W ei 2rui,P AN Shuang 2xia(Institute of M echanical D esign,Zhejiang U niversity,Hangzhou 310027,China )Abstract:The r oad r oughness in ti m e field with linear filter was p r oduced by using the C MEX S 2functi on,and the RT W /xPC Target at the hard ware in the l oop real 2ti m e si m ulati on functi on was used .The model of r oad r oughness in ti m e field was used f or electr o 2hydraulic servo test p latf or m,which can i m itate the real 2ti m e r oad conditi on .The experi m ent results show that the r oad r oughness in ti m e field can reappear on the test p latf or m well .Key words:C MEX S 2functi on;linear filter;r oad r oughness in ti m e field;RT W;xPC Target0 前 言路面不平度的建模是进行汽车性能分析的基础,而时域路面不平度的建模是进行道路汽车振动时程分析、汽车台架试验、汽车非线性动力学分析等的基础。
碎石路面上汽车平顺性仿真分析袁绍华;王昆;王曙光;黄波【摘要】为了研究碎石路面对汽车平顺性的影响,文章利用ADAMS软件建立了整车仿真模型.利用三角函数叠加的方法建立了碎石路面随机路面模型.通过VB编程生成不同强度的路面模型文件.通过ADAMS调用不同强度的碎石路面模型文件,研究其对整车平顺性的的影响.【期刊名称】《汽车实用技术》【年(卷),期】2016(000)009【总页数】3页(P137-139)【关键词】平顺性;ADAMS;碎石路面【作者】袁绍华;王昆;王曙光;黄波【作者单位】金龙联合汽车工业(苏州)有限公司,江苏苏州 215123;金龙联合汽车工业(苏州)有限公司,江苏苏州 215123;金龙联合汽车工业(苏州)有限公司,江苏苏州215123;金龙联合汽车工业(苏州)有限公司,江苏苏州 215123【正文语种】中文【中图分类】U46710.16638/ki.1671-7988.2016.09.048CLC NO.: U467 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2016)09-137-03汽车行驶平顺性是汽车的重要使用性能之一，其优劣不仅影响着驾乘人员的乘坐舒适性和货物的安全可靠运输，而且也影响着汽车多种使用性能的发挥和行驶系的寿命。
汽车在行驶过程中，路面不平度作为引起汽车震动的激励源，主要影响汽车的实用寿命和行驶平顺性。
路面不平度的研究在汽车研究中占有极其重要的地位。
路面输入模型能否准确的反应实际研究的路面状况，对研究汽车性能的准确性有着根本的影响。
简化的汽车模型包括：汽车底盘、双横臂式前独立悬架、转向机构、斜置臂式后悬架模型、轮胎模型[1]。
将汽车底盘简化为一个带有质量的球体，车身质量为1800kg，转动惯量IX，IV，IZ分别为：1.06*109kg*mm2，2.28*109kg*mm2，2.18*109kg*mm2。
悬架刚度为129.8kn/mm，阻尼为6000kN·s/m。
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摘要.. (3)A BSTRACT (4)1 前言 (5)1.1课题研究的意义 (5)1.2相关领域发展历史和发展趋势 (5)1.3汽车振动的建模方法 (6)1.4主要研究内容 (7)2 悬架工作过程分析 (9)2.1悬架的功用 (9)2.2悬架的组成 (9)2.3汽车悬架的分类 (11)2.4汽车悬架工作过程 (13)3 MATLAB/SIMULINK简介 (14)4路面激励的时域模型 (16)4.1路面不平度的功率谱密度 (16)4.2路面激励的时域模型 (17)5汽车悬架的五自由度模型 (20)5.1汽车模型简化的假设 (20)5.2五自由度动力学模型 (20)5.3系统动力学方程 (22)5.4路面激励时域模型 (23)5.5悬架特性五自由度仿真模型 (25)5.5某汽车振动仿真结果及分析 (27)6 悬架特性分析与评价 (32)6.1汽车行驶速度对平顺性的影响分析 (32)6.2路面不平度对平顺性的影响分析 (33)6.3悬架弹性元件刚度对平顺性的影响分析 (35)6.4悬架减振器阻尼对平顺性的影响分析 (40)7 结论 (43)总结与体会 (47)谢辞 (48)参考文献 (49)路面不平度的数值模拟方法研究摘要汽车平顺性是汽车的主要性能之一。
它的优劣直接关系到驾驶员的驾驶舒适性和乘员的舒适性。
如何提高汽车平顺性已成为汽车设计人员越来越关心的问题。
随着随机振动理论的发展，计算机仿真也大量运用到汽车性能分析当中。
本文基于汽车振动动力学分析方法，建立五自由度汽车振动模型。
该五自由度模型的五个自由度包括纵向两车轮的两个自由度、车身的两个自由度和驾驶员一个自由度。
汽车振动模型的输入有路面不平度、车速。
因此，本次采用白噪声法以白噪声作为输入建立了A、B、C、D各级路面模型。
通过Matlab/ simulink 软件建立仿真模型，以某汽车参数为基础仿真得到了汽车驾驶员加速度、悬架动挠度和车轮动载荷的仿真结果，这样得到了汽车平顺性与车速、路面不平度、悬架参数的关系。
