1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上  xxx學(xué)院本科畢業(yè)論文開題報告   題 目 汽車平順性仿真分析 學(xué)生姓名 xxx 學(xué)號 xxx 所在學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院 專業(yè)班級 xxxx 指導(dǎo)教師 xxx     2015 年 3 月 17 日題 目 汽車平順性仿真分析一、選題的目的及研究意義 中國商務(wù)部投資促進(jìn)局和德勤12日聯(lián)合發(fā)布2014中國汽車行業(yè)發(fā)展報告稱，2013年中國汽車產(chǎn)銷約占全球總產(chǎn)銷量的四分之一，已連續(xù)五年穩(wěn)居全球汽車產(chǎn)銷量首位。2014年前三季度的中國汽車產(chǎn)銷量已突破1700萬輛，汽車工業(yè)已成為國民經(jīng)濟(jì)的重要支柱

2、。調(diào)查表明，60%以上的人在乘車過程中會有難受、暈車甚至嘔吐的事情發(fā)生。所以人們對汽車乘坐要求也越來越高，尤其向著安全、舒適、環(huán)保和節(jié)能的方向發(fā)展，特別是對汽車乘坐的舒適度更是人們追求的目標(biāo)，然而汽車的平順性是影響汽車乘坐舒適度的重要原因之一。因此，汽車平順性的研究越來越受國內(nèi)外重視。 1.汽車平順性研究意義 汽車在一般行駛車速時為避免強(qiáng)烈振動或者沖擊而使各位乘員舒適性的能力,并且還包括對于貨車保持在運輸貨物過程中完好性的能力，這樣的能力叫做汽車行駛平順性。由于行駛平順性主要是根據(jù)乘員的舒適程度來評價，又稱作乘坐舒適性。研究汽車平順性的主要目的就是控制汽車系統(tǒng)的動態(tài)特性，使震動的輸出在給定工況

3、的輸入下不超過一定界限，以保持乘員的舒適性。平順性能如果在汽車行駛過程中比較差,由于強(qiáng)烈的振動而產(chǎn)生的沖擊，駕駛員會選擇降低汽車行駛速度,從而使汽車行駛的平均速度和運輸生產(chǎn)率都下降；并且這樣還會使零部件的加速磨損，降低它們的疲勞壽命和使用壽命；發(fā)動機(jī)如果不能在最佳轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)時，燃油不充分，汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性和排放性又會變差。汽車振動時,車輪在路面的跳動使附著性變差,影響汽車的操縱穩(wěn)定性、動力性和制動性，并且影響汽車的在路上的行駛安全。車內(nèi)噪聲的主要來源之一也是車輛震動。由此看來，汽車的平順性的研究是一件很有價值的事情更是十分有必要的。 2.汽車平順性建模的意義 為了使汽車具有良好的平順性，預(yù)測汽車

4、性能極其重要。剛開始通過試驗評價汽車平順性的優(yōu)良，是通過驗證汽車建模與仿真結(jié)果的正確與否的方法。然而，汽車平順性的試驗研究當(dāng)然重要，但是由于使用樣車試驗的方法，其設(shè)計周期長，耗費大量的人力、物力和財力，同時且不能滿足現(xiàn)代汽車快速的更新、短的生產(chǎn)周期和汽車生產(chǎn)商之間激烈競爭的要求，因此汽車平順性的建模與仿真研究變得非常重要。汽車平順性的建模與仿真研究的好處是不受試驗條件的限制，并且可以避免試驗中的一些隨機(jī)因素的影響，因此便于比較分析。建模與仿真能夠?qū)ΜF(xiàn)有汽車進(jìn)行評價，提出改進(jìn)措施，而且最為重要的是它可以預(yù)測新產(chǎn)品的平順性，可以發(fā)現(xiàn)平順性存在的問題并及時解決，同時還能優(yōu)化各參數(shù)間的匹配關(guān)系，改善汽

5、車平順性，縮短設(shè)計周期，降低生產(chǎn)成本，并且在設(shè)計初期就能夠預(yù)測各部件對汽車平順性的影響。國內(nèi)外的學(xué)者在汽車平順性的建模與仿真分析方面進(jìn)行了大量的研究及其應(yīng)用，但是，汽車建模與仿真分析簡單的、快速的和精確程度的方法不僅影響著預(yù)測結(jié)果的真實性，而且還影響著設(shè)計周期的長短、生產(chǎn)成本的高低。為促進(jìn)汽車平順性的研究，為探討更為好的建模與仿真方法，具有重要的意義。 二、綜述與本課題相關(guān)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢、研究方法及應(yīng)用領(lǐng)域等 1. 汽車平順性研究現(xiàn)狀在壞路上，汽車的允許行駛速度受動力性的影響不大，主要取決于行駛平順性；但是在壞路上汽車被迫降低行車速度，所以減低了汽車的平均技術(shù)速度，使運輸生

6、產(chǎn)率下降。其次，振動和沖擊產(chǎn)生的動載荷，使零件加速了磨損，乃至引起它們的損壞，因此降低了汽車的使用壽命。此外，振動和沖擊還能引起能量的損耗，燃料經(jīng)濟(jì)性會因此變差。所以，減少汽車本身的振動沖擊，不僅關(guān)系到乘員的舒適度和運輸貨物的完整性，而且還關(guān)系到汽車的運輸生產(chǎn)率、燃料經(jīng)濟(jì)性、使用壽命和工作可靠性等方面。我國的汽車平順性標(biāo)準(zhǔn)是借鑒國際上關(guān)于振動評價的標(biāo)而準(zhǔn)建立的，但與國際標(biāo)準(zhǔn)還有一定差距。 2.國內(nèi)外汽車平順性建模與仿真研究現(xiàn)狀 2.1 面向結(jié)構(gòu)和面向參數(shù)的方法比較 20世紀(jì)50年代后，仿真技術(shù)開始發(fā)展，并被逐漸引入到汽車振動研究領(lǐng)域。20世紀(jì)70年代，汽車動態(tài)仿真技術(shù)已在國外得到普及，產(chǎn)生了不

7、同復(fù)雜程度的汽車型。汽車動態(tài)仿真的方法可以分為兩大類：多體參數(shù)法和集中參數(shù)法。但是無論應(yīng)用哪一種方法進(jìn)行汽車平順性分析，都必須建立合理而正確的汽車振動的力模型。 多體參數(shù)法，是面向結(jié)構(gòu)的方法，需要給定各部件的詳細(xì)特征，將汽車的每一件看作剛體或彈性體，通過各種約束連接建立汽車結(jié)構(gòu)系統(tǒng)振動的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，然后相應(yīng)的商業(yè)化軟件，如ADAMS、DADS等進(jìn)行仿真。商業(yè)化的多體參數(shù)法的軟件需要使用者有很高的專業(yè)水平，同時，應(yīng)用軟件建的汽車模型一般自由度很多，有些參數(shù)難以得到，所以不能從整體上保證系統(tǒng)的準(zhǔn)性。而且，復(fù)雜的模型在計算機(jī)上求解時間長，且一旦模型出錯，很難準(zhǔn)確查找問題。 集中參數(shù)法，是面向參數(shù)的方法

8、，不必考慮汽車的具體結(jié)構(gòu)，只要根據(jù)汽車振動分析需要給出描述汽車零部件結(jié)構(gòu)的質(zhì)量、剛度和阻尼參數(shù)，即可進(jìn)行汽車平順性的分析。因此，應(yīng)用集中參數(shù)法建立汽車結(jié)構(gòu)系統(tǒng)振動的力學(xué)模型，方法簡單。在汽車設(shè)計初期，由于不能完全得到汽車結(jié)構(gòu)，應(yīng)用集中參數(shù)法建立汽車結(jié)構(gòu)系統(tǒng)振動的力學(xué)模型，對汽車平順性的預(yù)測與分析是非常有效的。 2.2 國內(nèi)汽車平順性的發(fā)展趨勢及應(yīng)用領(lǐng)域 從七十年代后期以來，隨著隨機(jī)振動理論、概率論、電子計算機(jī)技術(shù)在汽車行業(yè)中普及應(yīng)用，以及一些先進(jìn)試驗測試設(shè)備、儀器的引進(jìn)，我國汽車平順性的實驗研究工作有了突飛猛進(jìn)的進(jìn)展。許多國內(nèi)學(xué)者經(jīng)過努力，開展了大量的基礎(chǔ)研究工作，制定了一系列近代的試驗評價方

9、法。例如八十年代初，長春汽車研究所、清華大學(xué)等首先采用ISO2631人體暴露在全振動環(huán)境下的評價指南國際標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行汽車在實際道路上平順性的評價研究。這套標(biāo)準(zhǔn)主要強(qiáng)調(diào)平順性的不僅與真懂得強(qiáng)度有關(guān)，而且與振動的頻率和方向有關(guān)。再例如應(yīng)用數(shù)學(xué)統(tǒng)計的方法成功地設(shè)計出了汽車試驗跑道。不少研究成果已應(yīng)用到平順性的評價與改進(jìn)工作中，對我國汽車新產(chǎn)品的開發(fā)與老產(chǎn)品的改進(jìn)起到了重要作用，縮短了我國汽車技術(shù)水平在這一領(lǐng)域與國際水平的差距。 八十年代初，關(guān)于改進(jìn)汽車平順性的研究工作也取得了進(jìn)展，如汽車結(jié)構(gòu)動力學(xué)模型以及汽車平順性計算機(jī)模擬的研究，汽車座椅振動的特性及其改進(jìn)的研究，汽車懸架系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析和改進(jìn)方面的研究

10、。其中一些研究成果己經(jīng)應(yīng)用到了產(chǎn)品中，使汽車平順性得到了改善。八十年代對汽車座椅的試驗分析中，說明了座椅是影響汽車平順性的重要因素。清華大學(xué)、長春汽車研究所進(jìn)行了許多有關(guān)座椅的傳遞特性、人椅系統(tǒng)動態(tài)參數(shù)識別、座椅特性與汽車底盤振動特性的合理匹配等方面的研究。1994年重慶大學(xué)徐中明等對汽車座椅系統(tǒng)的動力分析進(jìn)行了研究。1996年吉林工業(yè)大學(xué)林逸等對汽車座椅計算機(jī)輔助設(shè)計方法進(jìn)行了探討研究，該文通過建立7個自由度汽車動力學(xué)模型，對汽車座椅平順性進(jìn)行了仿真計算，并對座椅的剛度和阻尼進(jìn)行了優(yōu)化，提出了汽車座椅參數(shù)化繪圖軟件的開發(fā)方法。3.汽車平順性仿真分析研究方法 3.1 MATLAB軟件 由于仿真

11、采用的很多方法都要通過MATLAB軟件來實現(xiàn)，所以介紹下MATLAB軟件，方便閱覽。 MATLAB是由MathWork公司與1984年推出的一套計算軟件，分為總包和若干個工具箱，可以實現(xiàn)數(shù)值分析、優(yōu)化、統(tǒng)計、偏微分方程數(shù)值解、自動控制、信號處理、圖像處理等若干個領(lǐng)域的計算和圖形顯示功能。它將不同數(shù)學(xué)分支的算法以函數(shù)的形式分類成庫，使用時直接調(diào)用這些函數(shù)并賦予實際參數(shù)就可以解決問題，快速而且準(zhǔn)確。近年來，MATLAB在國內(nèi)的知名度越來越大，并已被廣泛的應(yīng)用于教學(xué)和科研。該軟件的特點可以歸納為以下幾點： （1）簡單易學(xué)MATLAB是一門編程語言，其語法規(guī)則與一般的結(jié)構(gòu)化高級編程語言如C語言等大同小

12、異，而且它不需要定義變量和數(shù)組，使用更加方便。具有一般語言基礎(chǔ)的用戶很快就可以掌握。 （2）代碼短小高效由于MATLAB已經(jīng)將數(shù)學(xué)問題的具體算法編成了現(xiàn)成的函數(shù)，用戶只要熟悉算法的特點、使用場合、函數(shù)的調(diào)用格式和參數(shù)意義等，使用調(diào)用函數(shù)就可以很快的解決問題，而不必花大量的時間糾纏于具體的算法。 （3）計算功能非常強(qiáng)大該軟件具有強(qiáng)大的矩陣計算功能，利用一般的符號和函數(shù)就可以對矩陣進(jìn)行加、減、乘、除的運算以及轉(zhuǎn)置和求逆運算，而且可以處理稀疏矩陣等特殊的矩陣，非常適合于有限元等大型數(shù)值算法的編程。此外，該軟件現(xiàn)有的六十多個工具箱，可以解決數(shù)學(xué)和工程領(lǐng)域的絕大多數(shù)問題。 （4）強(qiáng)大的圖形表達(dá)功能該軟件

13、不僅可以繪制一般的二維、三維圖形，如線圖、條形圖、餅圖、散點圖、直方圖與誤差條圖等，還可以繪制工程特性較強(qiáng)的特殊圖形，如玫瑰花圖、極坐標(biāo)圖、二維、三維等值線圖、三維表面圖、假彩色圖、二維、三維流線圖、三維彩色流錐圖、流沙圖、流帶圖、流管圖、卷曲圖與切片圖等，此外還可以生成快照圖和進(jìn)行動畫制作。 （5）可擴(kuò)展性能可擴(kuò)展性能是該軟件的一大優(yōu)點，用戶可以自己編寫M文件，組成自己的工具箱，以解決本領(lǐng)域內(nèi)常見的計算問題。 3.2汽車行駛平順性的評價指標(biāo) 汽車行駛平順性的評價方法，通常是根據(jù)人體對振動的生理反應(yīng)，以及對保持貨物完整性的影響制定的，并用振動的物理量，例如頻率、振幅、加速度等作為行駛平順性的評

14、價指標(biāo)。 目前常用汽車車身振動的固有頻率和振動加速度均方根值來評價汽車的行駛平順性。試驗表明，為了保持汽車具有良好的行駛平順性，車身振動的固有頻率應(yīng)為人體所習(xí)慣的步行時，身體上、下運動的頻率，它約為6080次min(11.6Hz),振動加速度的極限值為0.2g0.3g。為了保證運輸貨物的完整性，車身振動加速度也不宜過大。如果車身加速度達(dá)到1g,沒有經(jīng)固定的貨物，就有可能離開車廂底板。所以，車身振動加速度的極限值應(yīng)低于0.6g0.7g。 3.2.1人體對振動的反應(yīng) 70年代，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）在綜合大量有關(guān)人體全身振動的研究工作和文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，訂出了國際標(biāo)準(zhǔn)ISE人體承受全身振動的評價指南

15、，這樣在人承受全身振動的評價方面才有了國際通用性標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)用加速度的均方根值給出了在180Hz振動頻率范圍內(nèi)人體對振動反應(yīng)的三個不同的感覺界限。它們分別是暴露極限、疲勞降低工作效率界限和舒適降低界限。 3.2.2暴露極限 當(dāng)人體承受的振動強(qiáng)度在這個極限之內(nèi)，將保持健康或安全。通常把此極限作為人體可以承受振動量的上限。 3.2.3疲勞-降低工作效率界限 這個界限與保持工作效率有關(guān)。當(dāng)駕駛員承受的振動在此界限內(nèi)時，能保持正常地進(jìn)行駕駛。 3.2.4舒適降低界限 此界限與保持舒適有關(guān)，它影響人在車上進(jìn)行吃、讀、寫等動作。這三個界限只是容許的振動加速度值不同。暴露極限的值為疲勞-降低效率界限的2倍，

16、舒適降低界限為疲勞-降低工作效率界限的13.15。各界限容許加速度值，隨頻率的變化趨勢完全一樣。三、對本課題將要解決的主要問題及解決問題的思路與方法、擬采用的研究方法（技術(shù)路線）或設(shè)計（實驗）方案進(jìn)行說明（論文要寫出相應(yīng)的寫作提綱） 主要研究內(nèi)容及解決方法 主要以理論力學(xué)、統(tǒng)計數(shù)學(xué)等學(xué)科為理論基礎(chǔ)，應(yīng)用MATLAB仿真軟件，針對某商用車，建9自由度整車動力學(xué)模型并進(jìn)行平順性仿真。具體工作是： 1、闡述課題的背景及其目的以及汽車的平順性研究的意義，針對汽車平順性仿真的關(guān)鍵問題：路面激勵建模、振動模型建模和仿真方法進(jìn)行了綜述和分析，提出本文研究的內(nèi)容。 2、 路面模型與評價指標(biāo)研究。汽車

17、振動的主要源來源于路面，路面模型研究是汽車平順性研究的關(guān)鍵之一。需要重點研究了汽車的時域路面激勵模型。確定了采用諧波疊加原理模擬路面時域模型，針對平穩(wěn)隨機(jī)路面進(jìn)行研究，用不同形式的三角級數(shù)進(jìn)行模擬，以離散譜逼近目標(biāo)隨機(jī)路面模型。根據(jù)B級標(biāo)準(zhǔn)路面譜，模擬再現(xiàn)了路面的功率譜密度，驗證了模擬路面與標(biāo)準(zhǔn)路面基本吻合。參考國標(biāo)GB7031-86車輛振動輸入路面平度表示方法，采用MATLAB程序編寫路面程序，建立了標(biāo)準(zhǔn)B級隨機(jī)路面，參考GB汽車平順性脈沖輸入試驗方法建立了脈沖輸入路面。重點介紹國際標(biāo)準(zhǔn)ISO2631-1(1997)人體承受全身振動的評價指南及GB/T4970-1996汽車平順性隨機(jī)輸入試驗

18、方法，在此基礎(chǔ)上確定評價方法，得到的駕駛員座椅處加權(quán)加速度均方根值和加權(quán)振級，然后根據(jù)該值與人的主觀感覺的對應(yīng)關(guān)系進(jìn)行乘坐舒適度評價。 3、根據(jù)1/2汽車模型建立9自由度動力學(xué)模型，模型中包括了駕駛室、發(fā)動機(jī)、人體座椅，能夠方便對平順性進(jìn)行評價。然后利用牛頓第二定律建立9自由動力學(xué)模型的微分方程，為方便以后計算求出剛度矩陣、阻尼矩陣、輸入剛度矩陣并將微分方程用矩陣的形式表示。 4、在建立矩陣形式的微分方程的基礎(chǔ)上運用改進(jìn)的歐拉算法，在MATLAB軟件里實現(xiàn)對垂直加速度進(jìn)行積分，然后在0.5-50HZ內(nèi)求加速度均方值功率譜密度，然后根據(jù)平順性評價方法依次求出各種速度下、各種路面等級下的加權(quán)加速度

19、均方根值以及加權(quán)振級，然后在特定車速及某種路面等級下分析各種汽車參數(shù)對平順性的好壞的影響。 研究方法 （1） 收集MAYLAB仿真分析、汽車結(jié)構(gòu)圖冊、工程力學(xué)手冊、汽車動力學(xué)、和汽車設(shè)計手冊等資料，以及收集汽車技術(shù)和汽車工程期刊上與本題目內(nèi)容相關(guān)的論文等資料，為接下來的論文做好鋪墊。 （2）學(xué)習(xí)MAYLAB軟件，為自己所選汽車進(jìn)行汽車平順性仿真分析，撰寫論文。 四、檢索與本課題有關(guān)參考文獻(xiàn)資料的簡要說明 1 Mert Aydn & Y. Samim nlsoy，Optimization of suspension parameters to improve impact ha

20、rshness of road vehiclesJ. Int J Adv Manuf Technol ,2012， 60:. 2 Uys P S, Els P S M. Thoresson suspension settings for optimal ridecom fort of off-road vehicles traveling on roads with differentrough-ness and speedsJ.Journal of Terramechanics, 2007, 44(2): 163-175 3余志生汽車?yán)碚摚ǖ谒陌妫㎝北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008 4樓順天，

21、姚若玉，沈俊霞.MATLAB程序設(shè)計語言（第二版）M.西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2007 5師漢民.機(jī)械振動系統(tǒng)-分析.測試.建模.對策（第二版）M.武漢：華中科技大學(xué)出版社，2004 6徐中明，張志飛，黃澤好，肖建伯，周坤.摩托車平順性評價研究J.汽車工程，2007 7劉雙杰.基于matlab的微分方程組的數(shù)值計算J.科技資訊，2009 8 李朝峰，王得剛，劉杰，聞邦椿 . 11自由度非線性車輛平順性模型的研究及應(yīng)用. N 東北大學(xué)學(xué)報，2009（6） 9 穆立茂，黃海英，張靖. LabVIEW下貨車平順性仿真分析N.汽車電子報,2009(8) 10 秦玉英.汽車平順性建模與仿真的新方法

22、研究及應(yīng)用D .吉林大學(xué)博士學(xué)位論文，2009（6） 11 徐中明，譚海偉，張志飛，陳雪梅，蘇周成. 全地形車平順性客觀評價M，2008 12 陳珂，胡修富，徐內(nèi)恒. HFC3081KR1T型自卸汽車抖動問題的研究. 合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報N,2009（11） 13 陳玲，張文明，楊耀東. 礦用汽車平順性的研究現(xiàn)狀M.礦山機(jī)械，2004（9） 14 盧海峰，李明，李軍. 汽車平順性分析與評價系統(tǒng)軟件N.重慶大學(xué)學(xué)報，2005 15 王秉剛. 我國汽車平順性試驗研究工作概況及展望M.吉林大學(xué)，2007 16 李玉生. 我國汽車技術(shù)現(xiàn)狀分析研究N. 汽車,2008(5) 17賀巖松，趙仲輝.載貨汽車的平順性預(yù)測J.中南林學(xué)院學(xué)報，2006(6) 18徐昭鑫.隨