【導(dǎo)讀】淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）第I頁(yè)共50頁(yè)

　　

【正文】 KyyyyyyyyyMtt?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 根據(jù)改進(jìn)后的歐拉公式可得 ))。,(),((2/ )。,( )0( 111)0( 1???? ???? ???nnnnnnnnnn yxfyxfhyy yxfhyy 其中 n=0,12,3,4,5?? ..,n1. 根據(jù)上述算法利用 MATLAB可畫(huà)出出各個(gè)質(zhì)量塊的垂直加速度時(shí)域曲線以及俯仰角加速度時(shí)域曲線。由于在整個(gè)汽車運(yùn)輸中，使用最多的工況是汽車在接近平穩(wěn)隨機(jī)的路面上，此工況下激起的振動(dòng)是隨機(jī)振動(dòng)。隨機(jī)輸入試驗(yàn)就是采用平穩(wěn)隨機(jī)振動(dòng)的研究方法。根據(jù) GB/T4970《汽車平順性隨機(jī)輸入試驗(yàn)方法》的要求，對(duì)整車虛擬樣機(jī)模型的隨機(jī)輸入平順性進(jìn)行仿真分析，設(shè)定車輛在 B 級(jí)路面上分別以 50、 60、 70、 80km/h（常用車速為 60km/h）的車速。圖 在車速為 50、 60、 70、 80km/h 時(shí)的人體座椅系統(tǒng)的垂直加速的時(shí)域曲線。 圖 圖 圖 圖 圖 在得到加速度時(shí)域曲線后，為了對(duì)平順性進(jìn)行評(píng)價(jià)，就必須先求出加速度功率譜密度函數(shù)，以便對(duì)其進(jìn)行求加速 度均方根值。本文使用平均周期圖法對(duì)功率譜密度進(jìn)行估計(jì)。周期圖法（ periodogram）是 一種信號(hào)功率譜密度估計(jì)方法。它的特點(diǎn)是：為得到功率譜估值，先取信號(hào)序列的離散傅里葉變換，然后取其幅頻特性的平方并除以序列長(zhǎng)度 N，即一種信號(hào)功率譜密度估計(jì)方法。 平均周期圖法，即先把信號(hào)序列分為若干段，對(duì)每段分別計(jì)算其周期圖，然后取各個(gè)周期圖的平均作為功率譜的估值。平均周期圖可以減小隨機(jī)起伏，但是，如果信號(hào)序列不是足夠長(zhǎng)，由于每段序列長(zhǎng)度變短，功率譜估值對(duì)不同頻率成分的分辨能力也隨之下降。另一種改進(jìn)方法是將周期圖與 一個(gè)適當(dāng)?shù)念l域窗函數(shù)相褶積，從而對(duì)周期圖產(chǎn)生平滑作用，以減小隨機(jī)起伏。加窗處理的結(jié)果雖然可以使隨機(jī)起伏減小，但也會(huì)使周期圖的分辨能力下降。 先把分段的數(shù)據(jù)乘以窗函數(shù) (進(jìn)行加窗處理 )，分別計(jì)算其周期圖，然后進(jìn)行平均。為了得到較好的功率譜估值，加窗和平均處理均應(yīng)兼顧減小隨機(jī)起伏和保證有足夠的譜分辨率兩個(gè)方面。周期圖法的優(yōu)點(diǎn)是能應(yīng)用離散傅里葉變換的快速算法來(lái)進(jìn)行估值。 在 matlab 中進(jìn)行個(gè)質(zhì)量塊的加速度時(shí)域函數(shù)的功率譜密度計(jì)算，圖 分別是速度在 50、 60、 70、 80km/h 時(shí) 得到的加速 度時(shí)域函數(shù)的功率譜密度曲 線。 圖 圖 圖 圖 圖 平順性的計(jì)算以及評(píng)價(jià) 根據(jù)第 2 章所確定的隨機(jī)輸入平順性評(píng)價(jià)方法，可以計(jì)算出垂直方向的人體振動(dòng)的加權(quán)加速度均方根值和加權(quán)振級(jí)，在計(jì)算一 個(gè)三分之一倍頻帶內(nèi)的加速度均方根值的時(shí)候，考慮到頻率的分辨率達(dá)到 ，甚至小于,所以對(duì)其進(jìn)行盲目的求積分會(huì)產(chǎn)生很大的誤差。在求積分時(shí)，當(dāng) （ 1） 頻率值距 1/3 倍頻帶下限小于 delta_f，但距上限大于 delta_f 時(shí)，對(duì)應(yīng)的均方值應(yīng)該為 Pya9(round(f/))*abs(ff_l)； （ 2） 頻率值距 1/3 倍頻帶上限小于 delta_f，但距下限大于 delta_f 時(shí)，對(duì)應(yīng)的均方值應(yīng)該為 Pya9(round(f/))*(abs(ff_u)+delta_f)； （ 3） 頻率值距 1/3 倍頻帶上限、下限均小于 delta_f 時(shí)，對(duì)應(yīng)的均方值為Pya9(round(f/))*(f_uf_l)； （ 4） 頻率值距 1/3 倍頻帶上限、下限均大于 delta_f 時(shí)對(duì)應(yīng)的均方值為Pya9(round(f/))*delta_f； 計(jì)算出各個(gè)三分之一倍頻帶內(nèi)的加速度均方根值后再對(duì)對(duì)他們進(jìn)行加權(quán)便求的加權(quán)加速度均方根值以及加權(quán)振級(jí)。 表 41 是 B 級(jí)路面上不同車速下人體 座椅系統(tǒng)的加權(quán)加速度均方根值和加權(quán)振級(jí)計(jì)算結(jié)果。 表 41 車速（ km/h） 40 50 60 70 80 wa awl 表 42 是 c 級(jí)路面上不同車速下人體 座椅系統(tǒng)的加權(quán)加速度均方根值和加權(quán)振級(jí)計(jì)算結(jié)果。 車速（ km/h） 40 50 60 70 80 wa awl 由表 41 和表 42 可看出，隨著速度的增加，加權(quán)加速度均方根值和加權(quán)振級(jí)也相應(yīng)的增加，也就是說(shuō)平順性隨著車速的增加而有所降低。加權(quán)加速度均方根值與主觀感覺(jué)的對(duì)應(yīng)關(guān)系已在表 22 中給出，由表 22 所示的對(duì)應(yīng)關(guān)系可以看出，該車在瀝青路面（ B級(jí)路面）上，在低速時(shí)沒(méi)有不舒服的感覺(jué)，但隨著車速的提高人會(huì)感覺(jué)有些不舒服。當(dāng)汽車在 c 級(jí)路面上時(shí)，在低速時(shí)就會(huì)有些不舒服，隨著車速的提高會(huì)有相當(dāng)不舒服的感覺(jué)。所以速度對(duì) 平順性的影響是很大的，而且平順性隨著車速的增加而降低。 表 43 是讓車輛以常用車速 60km/h 的速度分別在 A級(jí)、 B級(jí)、 C級(jí)上面時(shí)的平順性。 路面等級(jí) A B C wa awl 從表 43中可以看出，車輛以 60km/h 的速度在隨機(jī) A級(jí)、 B 級(jí)、 C級(jí)路面上 時(shí)，人體座椅系統(tǒng)的加權(quán)加速度均方根值的變化很大，在 A 級(jí)路面上時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)響應(yīng)最小，在 C 級(jí)路面 上時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)響應(yīng)最大。振動(dòng)響應(yīng)越大對(duì)平順性的影響越大。該車以 60km/h 的速度在隨機(jī) A級(jí)路面上時(shí)沒(méi)有不舒服，在 B級(jí)路面上時(shí)也沒(méi)有不舒服， C 級(jí)路面上時(shí)則有相當(dāng)不舒服的感覺(jué)。所以路面對(duì)平順性的影響非常的大。 各種汽車參數(shù)對(duì)平順性的影響 汽車參數(shù)直接影響著車輛振動(dòng)的強(qiáng)弱，影響著車輛的平順性。研究汽車參數(shù)對(duì)汽車平順性的影響可以用來(lái)對(duì)車輛進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而提高車輛的平順性能。通過(guò)依次調(diào)節(jié)車輛前后懸架剛度和阻尼及駕駛室前懸剛度參數(shù)，利用 MATLAB 對(duì)其進(jìn)行多次仿真，研究車輛參數(shù)變化后人體座椅系統(tǒng)的加權(quán)加速度均 方根值的變化規(guī)律。研究工況為 C 級(jí)路面，車速為 40km/h。表 44 到表 410 分別列舉了人體座椅系統(tǒng)加權(quán)加速度均方根值隨前懸架剛度、后懸架剛度、前懸架阻尼、后懸架阻尼、駕駛室前懸架剛度、人座椅系統(tǒng)剛度、人座椅系統(tǒng)阻尼變化的變化率。 表 44 前懸架的剛度 原剛度 增加 25% 減少 25% )/( 2smaw )(dBLaw wa 變化率 0 % % 表 45 后懸架的剛度 原剛度 增加 25% 減少 25% )/( 2smaw )(dBLaw wa 變化率 0 % % 表 46 前懸架的阻尼 原剛度 增加 25% 減少 25% )/( 2smaw )(dBLaw wa 變化率 0 % % 表 47 后懸架的阻尼 原剛度 增加 25% 減少 25% )/( 2smaw )(dBLaw wa 變化率 0 % % 表 48 駕駛室前懸架的剛度 原剛度 增加 25% 減少 25% )/( 2smaw )(dBLaw wa 變化率 0 % % 表 49 人椅系統(tǒng)剛度 原剛度 增加 25% 減少 25% )/( 2smaw )(dBLaw wa 變化率 0 % % 表 410 人椅系統(tǒng)阻尼 原剛度 增加 25% 減少 25% )/( 2smaw )(dBLaw wa 變 化率 0 % % 由表 44 到表 410 可以得出結(jié)論： （ 1） .前懸架剛度和阻尼的變化比后懸架剛度和阻尼對(duì)平順性的影響更大； （ 2） .剛度增加會(huì)導(dǎo)致加權(quán)均方根值變大，即平順性變差，特別是人體座椅系統(tǒng)的懸架剛度，原剛度增加 25%會(huì)導(dǎo)致 wa 增大 %,平順性明顯變差；相反，剛度減少會(huì)導(dǎo)致加權(quán)均方根值變小，即平順性變好，特別是前懸架剛度，原剛度增加 25%會(huì)導(dǎo)致 wa 減少 %，平順性變好； （ 3） .人體 座椅系統(tǒng)的阻尼對(duì)平順性的影響最大，當(dāng)人椅系統(tǒng)的阻尼減少 25%時(shí)，wa 增加 ，平順性明顯下降； （ 4） .后懸架阻尼及駕駛室前懸架剛度的變化對(duì)平順性的影響不大 。 綜上所述，提高平順性的最好方法是減少前懸架剛度、后懸架剛度、人體座椅系統(tǒng)剛度，增加人體座椅系統(tǒng)的阻尼。 結(jié)論 本文介紹了汽車平順性的發(fā)展概況和評(píng)價(jià)方法，在眾多的平順性研究方法中采用了傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)建模研究方法，建立了汽車整車 9 自由度汽車模型，并應(yīng)用 MATLAB 軟件，對(duì)模型進(jìn)行了賦值仿真。 本文主要內(nèi)容可以概括為以下幾點(diǎn)： 1． 參考國(guó)內(nèi)外大量文獻(xiàn)，對(duì)汽車平順性的發(fā)展及研究方法進(jìn)行了論述，并對(duì)MATLAB 軟件做了基本介紹 ，針對(duì)汽車平順性仿真的關(guān)鍵問(wèn)題：路面激勵(lì)建模、振動(dòng)模型建模和仿真方法進(jìn)行了綜述和分析 。 2． 路面模型與評(píng)價(jià)指標(biāo)研究。本文重點(diǎn)研究了汽車的時(shí)域路面激勵(lì)模型，采用三角級(jí)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(jí)標(biāo)準(zhǔn)路面譜，模擬再現(xiàn)了路面的功率譜密度，驗(yàn)證了模擬路面與標(biāo)準(zhǔn)路面基本吻合。 3．根據(jù) 1/2 汽車模型建立 9 自由度動(dòng)力學(xué)模型， 模型中包括了駕駛室、發(fā)動(dòng)機(jī)、人體座椅，能夠方便對(duì)平順性進(jìn)行評(píng)價(jià)。然后利用牛頓第二定律建立 9 自由動(dòng)力學(xué)模型的微分方程，為方便以后計(jì)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(yùn)用改進(jìn)的歐拉算法，在 MATLAB 軟件里在 內(nèi)求加速度均方值功率譜密度，然后根據(jù)平順性評(píng)價(jià)方法依次求出各種速度下、各種路面等級(jí)下的加權(quán)加速度均方根值以及加權(quán)振級(jí)。并且分析了在一種速度和路面下前懸架、后懸架、人體座椅系統(tǒng)的剛度和阻尼的變化對(duì)平順性的影響。 致謝 首先向 王軍 老師表示衷心的感謝，在這做 畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)間里，他 為我們的成長(zhǎng)和進(jìn)步做出了貢獻(xiàn)。在這次 畢業(yè) 設(shè)計(jì)中， 王軍老師 作為我們的輔導(dǎo)老師，給了我們很大幫助 ,盡職盡責(zé)，一絲不茍。 至此，這次 畢業(yè) 設(shè)計(jì)也將告以段落，但老師的教誨卻讓人終生難忘，通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，不但使我學(xué)到了知識(shí)，也讓我學(xué)到了許多的道理，總之是受益匪淺。 盡管我在 畢業(yè) 設(shè)計(jì)過(guò)程中做出了很多的努力，但由于我的水平有限，設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤和不當(dāng)之處仍在所難免，望老師提出寶貴的意見(jiàn)。 最后，向文中引用到其學(xué)術(shù)論著及研究成果的學(xué)術(shù)前輩與同行們致謝！ 再次向敬愛(ài)的老師表示衷心的感謝！ 參考文獻(xiàn) [1]余志生．汽車?yán)碚摚ǖ谒陌妫?[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2020 [2]樓順天，姚若玉，沈俊霞 .MATLAB程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言（第二版） [M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社， 2020 [3]師漢民 .機(jī)械振動(dòng)系統(tǒng) 分析 .測(cè)試 .建