汽车平顺性建模及仿真研究
ｚ
ｘ１
ｘ７
ｘ４
K ｆ
ｘ５ ｚ
ｙ ｘ
ｑ１ ｑ２
ｑ３
ｘ６
ｑ４
K ｒ
ｃｒ ｍ７
K ｔｒ
ｃｔｒ
K ｔｆ
ｃｔｆ
ｍ５
ｃｆ ｍ４
ｙ J ｙ
ｘ θφＪｘ ｍ６
汽车平顺性建模及仿真研究
李志春
１，２
李佩林１
（１．南昌工程学院 机电系２．江苏大学 汽车与交通工程学院
３．广
州骏威客车有限公司
利用振动理论
应用
Ｍａｔｌａｂ开发了相应的车辆平顺性模拟程序结果表明
关键词平顺性
单因素分析法 中图分类号Ａ 文章编号
１８８Ｘ（２００６）０６
０３
０ 引言
行驶平顺性是车辆的重要性能之一
保证货物在运输中不
受损坏提高运输效率和降低油耗
轮胎的特性参数是影
响整车行驶平顺性的主要因素
轮胎等的特性参数常常不尽如人
意
修改才能获得较
合理的参数匹配方案费用高
平顺性研究方法的成熟及计算机
的快速发展
应用计算机在短时
间内对不同设计方案进行大量运算
１ 车辆振动模型
车辆是一个复杂的多自由度振动系统
要全面反映车身的垂
直振动
并把路面通过各车轮将不平激振传递给车身这一特点反映出来
为了精确地分析
车辆振动
但是随着车辆振动模型复杂程度的增加
如果所有的初始参
数不能比较准确地得到
因此
建立了符合样车
特征的三维７自由度车辆振动模型
人
系统的质量与车身质量相比要小得多
人系统及装载的货物都视为簧上质量
１） 模型中悬架左右完全相同
２） 车辆向前等速行驶在随机不平路面上
３） 在路面激励的作用下
４） 路面不平起伏过程是一个各态历经的平稳
随机过程
将样车简化为如图１所示的三维７自由
度模型
簧上质量 1
x 簧上质量的垂直位移 y J 簧上质量绕y 轴的转动惯量 φ簧上质量纵向角位移
x J 绕x 轴的转动惯量 θ
簧上质量侧向角位移 f
K 前悬
架刚度 r
K 后悬架刚度 f
c 前悬架阻尼 r
c 后悬架阻尼
tf
K 前轮胎刚度 tr K 后轮胎刚度 tf c 前轮胎阻尼 tr
c 后轮胎阻尼 i
m 质量（i ＝４，５，６，７） i x 垂直位移
四车轮下的路面不平激励
位移向量
{}X
&
期
春人
士
Ｅ－ｍａｉｌ
万方数据
- 177 -
图２ 程序流程图
开始
选择道路类型及车速
选择计算内容Ｂ
刚度几何尺寸
等基本参数
{}X &&
[]
M 7?×?êá?
系统的
７
[]
K 7?×???è???ó
{}
F
{}[]{}[]{}ｉ
ｉ
ｑｑＦ&T T C K +=
[]
T K 轮胎刚度矩阵和轮胎阻尼矩阵路面垂直位移输入和速度输入
这种
自由度较多的汽车振动模型
如
果仅仅依靠手工计算是很容易出差错的
多次进行参数更改是必不可少的
为提高研发效率
以方便对车辆的平顺性进行研究， 其流程
图如图２所示
由１个主程序和３个
子程序组成
计算各自由度上振动速度
响应的自谱或互谱
输入不同的工况参数
载荷
即可获得不同工况时的振动响应值
输入相应的基本结构参数和
工况参数显然
分析或预测车辆的行驶
平顺性是十分方便的
本文进行了实验研究货厢
中心及距货厢后板３００ｍｍ处
表１ 实验数据与模拟数据比较
降低舒适界限ＴＣＤ／ｈ
加速度加权均方根值／ｍｈ－１
实验结果 模拟结果 实验结果 模拟结果 实验结果 模拟结果 司机座椅处
３０
４０ ５０ ６０ ３．７４４ ３．３５７ ３．７４４ ３．２９０ ３．８１ ３．１７ ４．４４ ３．４９ ０．３７４ ０．３９５ ０．３７４ ０．３９９ ０．３４４ ０．３０３ ０．３７７ ０．４２６ １１１．４６ １１２．０２ １１１．４６ １１２．０２
１１２．７３ １０９．６１ １１１．３９ １１２．５８
货厢中心
３０
４０ ５０ ６０ ０．８４３ ０．９０７ ０．８４１ ０．８８３ ０．８５ ０．９２ ０．７９ ０．６４ ０．７８８ ０．７６０ ０．７８９ ０．７７０ ０．４５１ ０．６７５ ０．５９９ ０．７４８ １１７．９２ １１７．７４ １１７．９５ １１７．７４ １１３．０８ １２０．６１ １１５．０９ １１７．４７ 距货厢后板３００ｍｍ处
３０
４０ ５０ ６０
０．６６６ ０．６７２ ０．６６１ ０．６７０
０．７４ ０．７２ ０．６６ ０．６２
０．８８７ ０．６００ ０．８９０ ０．８８４
０．６０７ ０．６０９ ０．９３３ ０．７８５
１１８．９６ １１８．９３ １１８．９８ １１８．９３
１１５．６７ １１５．６９ １１９．３９ １１７．９１
从表１中可以看出
加速度加权均方根值（ｍ／ｓ２）
模拟结果与实验值的误差基本保持在
５％以内
本文所建立的模型及开发的计算程
序是正确的
３．２ 平顺性影响因素分析
单因素分析法优化值与模拟值的比较结果
Ｂ
表２所示
ｓ－２
f c／Ｈｚ
原样车模拟值 优化计算值 １．００ ０．１６ ０．１３
１．２６ ０．２９ ０．２５
１．５９ ０．４７ ０．３６
２．００ ０．３０ ０．２０
２．５０ ０．１６ ０．０６
３．１８ ０．０４ ０．０６
４．００ ０．１１ ０．１２
５．００ ０．２８ ０．３５
６．３５ ０．４４ ０．２８
８．００ ０．４５ ０．１３
１０．００ ０．４３ ０．３５
１２．７０ ０．４７ ０．３８
１６．００ ０．１７ ０．２０
２０．２０ ０．３０ ０．０４
２５．４０ ０．０９ ０．０１
３２．００ ０．０３ ０．０２
从图１的车辆行驶平顺性数学模型可以看出
轮距悬架刚度和阻尼
分别对样车的前刚度
前阻尼并得出各自垂直振动的总加权加速度均方根值的变化情况
用单因素分析法得出的优化值与原样车的结构参数在满载
４ 结论
本文所建立的７自由度车辆振动分析模型的模拟计算值与试验值基本接近
具有较高的精度
因此
尽管模拟结果与试验值仍有一定的误差
有必要对车辆振动分析模型的简化做更深一步的分析研究
［１］余志生.
汽车理论［Ｍ］.北京:机械工业出版社,２０００．
［２］ Ｍ·米克奇.汽车动力学:第二版［Ｍ］.北京:人民交通出版社,１９９７．
［３］孙建成.车辆行驶平顺性的预测及研究［Ｊ］.汽车研究与开发,１９９８，（１）：２８－３２．
［４］程汉应.汽车行驶的舒适性和安全性及悬架参数设计［Ｊ］.机械研究与应用，２００１，（８）：１－６．
［５］Ｍｉｔｓｕｈｉｋｏ Ｆｕｎａｌｏｓｈｉ， Ｋａｚｕｓｈｉ Ｔａｏｄａ，Ｈｉｒｏｊｉ Ｔｓｕｊｉｍｕｒａ
WANG Hui-qiong3
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汽车平顺性建模及仿真研究
作者：李志春， 王惠琼， 李佩林， LI Zhi-chun， WANG Hui-qiong， LI Pei-lin
作者单位：李志春,LI Zhi-chun(南昌工程学院,机电系,南昌,330099;江苏大学,汽车与交通工程学院,江苏,镇江
,212013)， 王惠琼,WANG Hui-qiong(广州骏威客车有限公司,广州,510430)， 李佩林,LI Pei-lin(南昌工程
学院,机电系,南昌,330099)
刊名：
农机化研究
英文刊名：JOURNAL OF AGRICULTURAL MECHANIZATION RESEARCH
年，卷(期)：2006(6)
参考文献(5条)
1.余志生汽车理论 2000
2.M·米克奇汽车动力学 1997
3.孙建成车辆行驶平顺性的预测及研究 1998(01)
4.程汉应汽车行驶的舒适性和安全性及悬架参数设计 2001(08)
5.Mitsuhiko Funaloshi;Kazushi Taoda;Hiroji Tsujimura Measurement of Whole-Body Vibration in Taxi Drivers 2004(46)
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4.刘树伟.郑利民.田国红.LIU Shu-wei.ZHENG Li-min.TIAN Guo-hong基于减振器神经网络建模的汽车悬架参数优化分析[期刊论文]-机械设计与制造2009(3)
5.吴碧磊.秦民.程超.李幼德.Wu Bilei.Qin Min.Cheng Chao.Li Youde重型牵引车平顺性建模与仿真分析[期刊论文]-汽车技术
2006(3)
6.张(韦华).魏朗.余强.ZHANG Wei.WEI Lang.YU Qiang基于有效路形的车辆振动模型[期刊论文]-交通运输工程学报2008,8(4)
7.阳凤生基于DirectX的汽车平顺性虚拟实验研究[学位论文]2006
8.雷良育.周晓军.LEI Liang-yu.ZHOU Xiao-jun基于虚拟样机技术的汽车平顺性仿真分析[期刊论文]-传感技术学报2006,19(6)
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