基于SIMULINK悬架系统动力学仿真分析

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1、研究生课程论文答题本科目：汽车动力学授课教师：乔维高年级专业：学生姓名：学生学号：是否进修生？是□否■基于SIMULINK悬架系统动力学仿真分析（武汉理工大学汽车工程学院）摘要：汽车行驶平顺性的优劣直接影响到乘员的乘坐舒适性，并影响车辆动力性和经济性的发挥，是车辆在市场竞争中争夺优势的一项重要性能指标。因而如何最大限度地降低汽车在行驶过程中所产生的振动，成为汽车行业的研究重点。本文以某轿车为例，对其进行力学分析，建立四自由度半振动微分方程，以不同等级路面和不同车速下的随机路面激励谱作为输入，利用Matlab/Simulink仿真软件建立了动态模型，

2、进行计算机仿真，并分析了动力学参数的改变对汽车行驶平顺性影响。关键词：悬架系统；平顺性；仿真SuspensionSystemdynamicsimulationanalysisBasedonSIMULINKAbstract:CarRidewilldirectlyaffectoccupantcomfortandaffectvehicledynamicsandeconomyoftheplay,isavehicletocompeteforadvantageinthemarketcompetitionisanimportantperformanceindic

3、ators.Sohowtominimizevibrationduringdrivingcarsproduced,becamethefocusoftheautomotiveindustryresearch.Takingacar,forexample,itsmechanicsanalysis,fourandahalfdegreesoffreedomvibrationdifferentialequations,randomroadpavementanddifferentlevelsofexcitationspectraunderdifferentspee

4、dastheinput,usingMatlab/Simulinksimulationsoftwaretoestablishadynamicmodelforcomputersimulationandanalysisofthechangingdynamicsoftheparametersaffectingthecarridecomfort.Keywords:SuspensionSystem；ridingcomfort;dynamicsimulation1汽车动力学振动模型的建立四自由度半车模型既能表征车身的质心加速度和速度的变化，又能表征车身绕其质心轴

5、的俯仰角加速度和角速度的变化，结构也不太复杂，因此其仿真结果具有一定的代表性。四自由度半车模型的建立，必须作如下假设：整个系统为线性系统；前轴与前轮质量之和为前簧下质量；后轴与后轮质量之和为后簧下质量；非悬挂分布质量由集中质量块m1f、m1r代替，车轮的力学特性简化为一个无质量的弹簧，不计阻尼；汽车对称于其纵轴线，且左、右车辙的不平度函数相等。车身振动的四自由度模型如图1所示。车身质量根据动力学等效的原则分为前轴上后轴上及质心上的三个集中质量m2f、m2r、m2c，三个质量由无质量的刚性杆连接。图1四自由度汽车模型1.1四自由度半车模型自由振动方程

6、(1)采用z2f、z2r坐标系的自由振动方程以车身为研究对象，对前、后端取力矩平衡，得：（1）（2）式中：z2f、z2r、zc、z1f、z1r分别表示前、后轴上集中质量、车身质心、前、后轴非悬挂分布质量的垂直振动位移；K2f、K2r分别为前、后轴悬架刚度；C2f、C2r是前、后悬架减振器阻尼系数；L、a、b为轴距及质心至前、后轴的距离。以前、后非悬挂质量为研究对象得：（3）（4）式中：qf、qr为前、后轮路面不平度激励。(2)采用zc、Φ坐标系时的自由振动方程以车身为研究对象由垂直方向力的平衡和绕质心的力矩平衡得：（5）（6）1.2状态空间模型建立

7、状态方程和输出方程，选取状态向量为输入向量输出向量建立状态方程和输出方程（7）其中，A,B,C,D如下：1.3SIMULINK仿真模型建立其SIMULINK仿真模型如图2所示车辆悬架系统的性能用车身加速度、悬架动行程和轮胎动载荷３个基本参数进行定量评价，其中悬架动行程定义为车轮与车身的位移之差，轮胎动载荷定义为相对于初平衡位置的轮胎载荷变化。在白噪声路面输入下，建立悬架系统动力学微分方程。最后通过MATLAB/SIMULINK进行仿真分析，SIMULINK模型如图2所示。图2四自由度汽车SIMULIN仿真模型2路面模型的建立本文采用比较容易实现的滤

8、波白噪声作为路面输入模型，根据滤波白噪声的数学模型,建立其Simulink仿真模型，如图3所示。图3路面激励的时域模型对于