对汽车平顺性的研究Word下载.docx

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Abstract

Withtheimprovementofpeople’slivingstandards,theautomotiveenvironmentisgettinghigherandhigherrequirements.Theautomobileridecomfortisofgreatimportanceamongalltheindexofautomobilequality,soitisessentialtofocusonthestudyofridecomfort.Thedocumentwillintroducethebasicknowledgeofautomobileridequalityfirst,andmakeabriefbutfullaccountofalltheparametersofthechassis,whichisoneoftheimportantpartofautomobileridecomfort,thenestablishtheautomobilefourfreedomdegreesvibrationmodelanddirectlyusetheMatlab/Simulinkvisiblefunctiontorealizetheautomobileridecomfortvisiblesimulation,soitmaycausetheautomobileridecomfortmoreeasyandquickintheautomobilesystemsimulationanalysisresearch．

Keywords：

automobileridecomfort；

automobilefourfreedomdegreesmodel；

Matlab／Simulink；

simulationanalysis.

第一章绪论

1.1课题提出的背景

汽车是一种现代化的交通工具，为人们的生产生活提供了极其大的便利和帮助，汽车的逐渐普及，迫使汽车技术快速发展，汽车造型零部件也在不断跟新，汽车的舒适性、安全性、经济性、动力性等等都得到了很好的改善。

根据中国汽车工业协会统计的数据，2011年中国建成投产的汽车生产基地的产销量达2000万辆,汽车工业已成为国民经济的重要支柱.汽车行驶平顺性是指汽车在一般车速行驶时避免振动和冲击保持乘员舒适度的能力,对于货车还包括保持货物在运输过程中完好性的能力。

在汽车行驶过程中,如果平顺性能差,驾驶员就会因强烈的振动而被迫降低汽车行驶速度,从而使汽车的平均速度和运输生产率下降。

发动机不能在最佳转速运转又会使汽车的燃油经济性变差。

振动产生的动载加速机件的磨损,由于动载产生的交变应力会造成机件的疲劳破坏,这些都严重影响汽车的使用寿命。

汽车振动时,车轮相对于地面的跳动又会使接地性变差,使附着性能变坏,从而影响汽车的通过性和操纵稳定性,同时影响汽车的行驶安全性。

随着人们对平顺性的要求越来越高,汽车平顺性研究的重要性也日益凸显。

1.2课题提出的目的和意义

现代汽车除了保证其基本性能，即行驶性、转向性和制动性等之外，目前正致力于提高安全性与舒适性，向高附加价值、高性能和高质量的方向发展。

对此，尤其作为提高操纵稳定性、乘坐舒适性的轿车悬架必须进行相应的改进。

舒适性是汽车最重要的使用性能之一。

舒适性与车身的固有振动特性有关，而车身的固有振动特性又与悬架的特性相关。

悬架是汽车上的重要总成之一，它把车身和车轮弹性地连接在一起。

悬架的主要作用是传递作用在车轮和车身之间的一切力和力矩，比如支撑力、制动力和驱动力等，并且缓和由不平路面传给车身的冲击载荷、衰减由此引起的振动、保证乘员的舒适性、减小货物和车辆本身的动载荷。

悬架与汽车的多种使用性能有关，为满足这些性能，悬架系统必须能满足这些性能的要求:

首先，悬架系统要保证汽车有良好的行驶平顺性，对以载人为主要目的的轿车来讲，乘员在车中承受的振动加速度不能超过国标规定的界限值。

其次，悬架要保证车身和车轮在共振区的振幅小，振动衰减快。

再次，要能保证汽车有良好的操纵稳定性，一方面悬架要保证车轮跳动时，车轮定位参数不发生很大的变化，另一方面要减小车轮的动载荷和车轮跳动量。

还有就是要保证车身在制动、转弯、加速时稳定，减小车身的俯仰和侧倾。

最后要保证悬架系统的可靠性，有足够的刚度、强度和寿命。

所以，汽车悬架是保证乘坐舒适性的重要部件。

同时，汽车悬架做为车架（或车身）与车轴（或车轮）之间作连接的传力机件，又是保证汽车行驶安全的重要部件。

因此，汽车悬架往往列为重要部件编入轿车的技术规格表，作为衡量轿车质量的指标之一。

目前,全世界汽车总量已接近8亿辆,汽车工业已成为国民经济的重要支柱.汽车的平顺性指标,是汽车各项性能中一个很重要的指标,它的好坏不仅影响到驾驶员、乘员的疲劳程度,舒适性及货物的安全性,而且也影响到汽车的燃油经济性和运输效率,乃至安全问题.由于供求关系不断变化和现代技术的发展,人们对汽车行驶平顺性提出了更高的要求。

1.3本课题的主要内容

1.汽车平顺性的概念、重要性、评价指标；

2.汽车悬架系统对平顺性的影响；

3.汽车动力学模型介绍；

4.在Matlab环境下建立四自由度动力学模型的方法；

5.在Matlab环境下的仿真分析；

第二章汽车平顺性的概述

汽车行驶时，由于路面不平等因素激起汽车的振动，影响人的舒适性，而且产生动载荷加速零件的磨损，甚至导致疲劳失效。

保持汽车在行驶过程中乘员所处的振动环境具有一定舒适度的性能就是汽车的平顺性。

汽车的平顺性指标,是汽车各项性能中一个很重要的指标,它的好坏不仅影响到驾驶员、乘员的疲劳程度,舒适性及货物的安全性,而且也影响到汽车的燃油经济性和运输效率,乃至安全问题.由于供求关系不断变化和现代技术的发展,人们对汽车行驶平顺性提出了更高的要求。

为了对汽车平顺性进行评价以及对悬架参数进行优化选择,根据汽车平顺性的3个评价指标,充分利用主观评价法和客观评价法各自的优点,建立了一个汽车平顺性评价体系.根据各评价指标的重要性,利用层次分析法,确定它们的主观权重;

根据各评价指标的性能统计数据,利用熵值法,确定它们的客观权重;

综合主观权重与客观权重,确定各评价指标的最终权重;

根据各评价指标的最终权重与性能统计数据计算汽车平顺性的评价值.该评价体系以逐次淘汰的方式求优,通过最小的评价值与最优的汽车平顺性相对应的方式评选出最优的悬架参数方案,

2.1汽车平顺性评价指标

汽车平顺性的主要评价指标是簧载质量加速度a2,车轮动载荷Fd和悬架动挠度fd对汽车平顺性也有影响.

2.1.1评价指标之间的关系

对反映悬架力学特性不变性方程进行研究可知:

低频段,车轮动载荷与车身加速度的改善具有一致性,而在高频段,它们的改善方向是相反的;

无论在任何频段内,车轮动载荷与动挠度的改善方向是相反的;

在低频段和接近悬架固有频率附近,车身加速度和动挠度的改善方向是相反的,仅在轮胎固有频率附近,它们的改善是一致的.因此,汽车平顺性的3个评价指标在悬架参数优化的过程中具有一定的不可调和性.

2.1.2评价指标统计数据的处理

簧载质量加速度a2是主要评价指标;

车轮动载荷Fd反映车轮的接地性,与操纵稳定性有关;

悬架的最大压缩行程|min（fd）|超过限位行程[fd]时,悬架系统的限位就会被撞击而使平顺性变坏.

当|min（fd）|小于[fd]时,就不会发生限位会被撞击的情况,此时,动挠度对平顺性的影响一样,即限位不会被撞击的概率为1;

如果|min（fd）|大于[fd],则可根据[fd]和fd的有效值σfd计算限位不会被撞击的概率P,此概率P可以反映动挠度对平顺性的影响,P为[fd]与σfd比值的标准正态分布的概率的积分,按下式计算:

P=Normcdf（[fd]/σfd）（2-1）

为了消除当|min（fd）|<

[fd]时统计量对评价值的影响,以及不使评价指标的描述值出现0值,而避免出现不能计算的显著差异,这里提出将限位不会被撞击的概率P作为评价动挠度对平顺性影响的统计量.显然,概率P越大,表明该项指标越优,反之则反.

参与汽车平顺性评价的统计量为:

簧载质量加速度的最大值max（a2）与有效值σa2、车轮动载荷的最大值max（Fd）与有效值σfd、悬架系统限位不会被撞击的概率P.

2.2评价体系的建立

反映汽车平顺性的3个评价指标,由于其各自单位及数量级的不同而存在着不可公度性,难以进行比较.为了消除由于各项指标的单位不同以及其数量级间的悬殊差别所带来的影响,需要对指标进行无量纲化处理,并确定各指标的权重.对几套悬架参数方案的综合性能进行评比时,各评价指标可按归一化进行同度量化,那么确定各指标的权重就成了建立平顺性评价体系的关键问题.

由于主观赋权法是通过专家根据各指标的重要性来确定权重,易受专家主观意识的影响而带来偏差,并具有不反映各指标统计数据的相互关系的缺点;

而客观赋权法是根据各指标统计数据的差异性确定权重,它反映各指标统计数据的相互关系,但忽略了各指标的重要性.为了充分利用这两种方法的各自优点,克服它们各自的缺点,这里采用主客观结合赋权法来确定各指标权重.

建立汽车平顺性评价体系的步骤为:

①根据汽车最经常的使用工况,获取各评价指标的统计数据,并对统计数据进行处理,确定参与赋权的各指标的参评数据;

②利用层次分析法,根据各指标的重要性确定主观权重;

③利用熵值法,根据各指标的统计数据确定客观权重;

④利用主客观结合赋权法确定各指标的最终权重和计算综合评分,然后采用逐次求优法求取平顺性最优的悬架参数方案.

2.2.1　确定主观权重

层次分析法（AHP）是当前流行的一种多目标规划和决策方法,利用它来对平顺性各评价指标进行主观赋权.

利用层次分析法进行主观赋权的步骤为:

①构造层次结构模型,建立判断矩阵;

②确定各层次权重和进行一致性检验;

③确定各评价指标主观权重.

2.2.2　建立判断矩阵

根据平顺性的各指标的参评数据,可以构造如图1的层次结构模型,令a1ij是指标i与指标j重要性的比较值,表2-1是各比较值与相对重要性对应表.如果两指标相比的重要性介于两个比值之间,则取:

2,4,6,8.a2是平顺性的主要评价指标,因此,它比Fd和fd都重要,且Fd和fd是一样重要.

图2-1层次结构模型

表2-1指标与指标重要性的比较值

指标i/j

一样重要

略重要

比较重要

重要

很重要

a1ij

1

3

5

7

9

根据上述比值关系建立的层次结构模型中的B层的判断矩阵见表2-2.

表2-2层次结构模型中的B层判断矩阵

比较值

a2

Fd

fd