【正文】 ......................... 44 MATLAB軟件簡(jiǎn)介 .......................................................................................... 44 運(yùn)用 MATLAB軟件進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理 ........................................................... 45 試驗(yàn)結(jié)果與仿真結(jié)果的對(duì)比 ............................................................................. 49 本章小結(jié) ........................................................................................................ 51 總 結(jié) ......................................................................................................................... 52 參考文獻(xiàn) ..................................................................................................................... 53 致謝 ............................................................................................................................. 54 附錄一 平順性評(píng)價(jià)程序 ........................................................................................ 55 附錄二 時(shí)域圖和頻譜圖程序 ................................................................................ 57 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 第一章 緒 論 隨著我國(guó)社會(huì)的發(fā)展與科技技術(shù)水平的提高，我們?nèi)粘Ｉ钪衅?chē)已經(jīng)成為不可缺少的一部分，人們對(duì)汽車(chē)性能的需求也越來(lái)越高， 人們對(duì)汽車(chē)在行駛過(guò)程中的乘坐環(huán)境舒適性能和操縱性能也越來(lái)越重視。 本課題的研究現(xiàn)狀 汽車(chē)的平順性主要是保持汽車(chē)在行駛的過(guò)程中產(chǎn)生的振動(dòng) 和沖擊環(huán)境對(duì)乘員舒適性的影響在一定界限之內(nèi)，因而汽車(chē)平順性主要是根據(jù)乘員主觀感覺(jué)的舒適性來(lái)評(píng)價(jià)，對(duì)于載貨汽車(chē)還包括保持貨物完好的性能，它是現(xiàn)代高速汽車(chē)的主要性能之一。然而要定量的描述平順性能，必須包括物理的，生理的和心理的各個(gè)方面的評(píng)價(jià) [1]。通過(guò)試驗(yàn)表明，保持汽車(chē)具有良好的行駛平順性，就需要車(chē)身振動(dòng)的固有頻率為人體所習(xí)慣的步行時(shí)，身體上、下運(yùn)動(dòng)的頻率 。還有就是為了保證所運(yùn)輸貨物的完整性，汽車(chē)振動(dòng)其加速度也不宜過(guò)大。所以，加速度的極限值應(yīng)該低于 ～ 。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的重點(diǎn)是指出人體對(duì)振動(dòng)的反應(yīng)不僅與振動(dòng)的強(qiáng)度，而且與振動(dòng)的頻率、方向有關(guān)。 本課題的研究意 汽車(chē)平順性是衡量汽車(chē)性能優(yōu)良的重要指標(biāo)之一， 良好的平順性可以保證駕駛員在復(fù)雜的行駛環(huán)境和操縱條件下具有良好的心理狀態(tài)和準(zhǔn)確靈敏的反映，而且還會(huì)影響汽車(chē)的操縱穩(wěn)定性，完全性，對(duì)于乘員則需要保證乘坐的舒適性和身體健康。應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)及電子測(cè)試技術(shù)，汽車(chē)行駛平順性試驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集和處理更加合理與精確。建立路面譜，模擬實(shí)車(chē)道路行駛工況。能夠有效縮短汽車(chē)的設(shè)計(jì)周期、降低開(kāi)發(fā)成本、達(dá)到提高汽車(chē)產(chǎn)品性能的目的。本課題以虛擬樣機(jī)技術(shù)為手段，開(kāi)展汽車(chē)平順性仿真技術(shù)研究，研究成果可促進(jìn)整車(chē)產(chǎn)品使用性能的提升，具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。并將仿真結(jié)果與實(shí)車(chē)道路試驗(yàn)分析結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證所建立模型的準(zhǔn)確性。 1. 利用 ADAMS/Car 建立起某輕型乘用車(chē)前后懸架等各子系統(tǒng)。 3. 進(jìn)行隨機(jī)路面平順性的仿真。 5. 進(jìn)行 試驗(yàn)結(jié)果與仿真結(jié)果對(duì)比， 以 驗(yàn)證所建立 模型的準(zhǔn)確性 。 圖 11“人一汽車(chē)一路面”系統(tǒng)框圖 汽車(chē)平順性評(píng)價(jià)指標(biāo)及其評(píng)價(jià)方法 1948年，人體舒適性評(píng)價(jià)指標(biāo)被 Janeway提出，并且給出計(jì)算評(píng)價(jià)指標(biāo) J值的計(jì)算公式； 1957年，德國(guó)學(xué)者 Dikman把 K系數(shù)法提出； 1968年， Pradko等人通過(guò)研究提出了吸收功率法；之后，在 1972年，德國(guó)米奇克提出用座椅垂直加速度的均方根值和整車(chē)縱向加速度的均方根值評(píng)價(jià)汽車(chē)的平順性。目前總加權(quán)值評(píng)價(jià)方法及其評(píng)價(jià)指標(biāo)被普遍采用 [2]。 汽車(chē)的平順性主要是保持汽車(chē)在行駛過(guò)程中產(chǎn)生的振動(dòng)和沖擊環(huán)境對(duì)乘員舒適性的影響在一定界限之內(nèi)，因此平順性主要根據(jù)乘員主觀感受的舒適性來(lái)評(píng)價(jià)，對(duì)載貨汽車(chē)還包括保持貨物完好的性能，它是現(xiàn)代高速汽車(chē)的主要性能之一。根據(jù)振動(dòng)的反應(yīng)結(jié)果可分為以下幾類(lèi)：健康狀況、舒適程度、工作效能、主觀感覺(jué)、暈車(chē)反應(yīng)等。 汽車(chē)的振動(dòng)對(duì)人體的影響，取決于振動(dòng)的頻率、強(qiáng)度、作用方向和持續(xù)時(shí)間，根據(jù)每個(gè)人的心理與身體素質(zhì)不同，故對(duì)振動(dòng)的敏感程度有很大的差異。我國(guó)對(duì)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了修訂，公布了 GB/T49701996《汽車(chē)平順性隨機(jī)輸入行駛試驗(yàn)方法》。 ISO 提出的 ISO2631《人體承受全身振動(dòng)的評(píng)價(jià)指南》根據(jù)加速度均方根值給出在中心頻率 1～ 80HZ 振動(dòng)頻率范圍內(nèi)人體對(duì)振動(dòng)反應(yīng)的三種不同的感覺(jué)界限。 其中 ISO2631 用加速度均方根值給出了人體在 1～ 80Hz振動(dòng)頻率范圍內(nèi)對(duì)四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 振動(dòng)反應(yīng)的三個(gè)不同感覺(jué)界限：舒適－降低界限、疲勞－工效降低界 限和暴露極限 [4]。 （ 2）疲勞 工效降低界限：當(dāng)駕駛員承受振動(dòng)在此極限內(nèi)時(shí)，能保持正常地進(jìn)行駕駛。 圖 22 IS02631給出的暴露界限、疲勞．工效降低界限及舒適性降低界限 由圖 22 可知，三個(gè)界限只是振動(dòng)加速度容許值不同。 平順性的評(píng)價(jià)方法 汽車(chē)平順性的評(píng)價(jià)方法，通常是根據(jù)人體對(duì)振動(dòng)的生理感受及對(duì)保持貨物完整性的影響制定的，并根據(jù)振動(dòng)的物理量，如頻率、振幅、位移、加速度等作為平順性的評(píng)價(jià)指標(biāo)。 第三章 基于 ADAMS 整車(chē)虛擬樣機(jī)模型建立 6 圖 23 人體坐姿受振模型 規(guī)定了人體對(duì)不同頻率振動(dòng)的敏感程度不同，在圖 24 上給出了各軸向 的頻率加權(quán)函數(shù) (漸進(jìn)線 )，又考慮不同輸入點(diǎn)、不同軸向的振動(dòng)對(duì)人體影響的差異，還給出了各軸向振動(dòng)的軸加權(quán)系數(shù) k。 由表 21上各軸向的軸加權(quán)系數(shù)可以看出，椅面輸入點(diǎn) sx 、 sy 、 sz 三個(gè)線振動(dòng)的軸加權(quán)系數(shù) k ＝ 1，他們是 12 個(gè)軸向中人體最敏感的方向，其余各軸向的軸加權(quán)系數(shù)均小于 。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定座椅靠背水平軸向 bx 、 by 可以由椅面 sx 、 sy ，水平軸向代替，此時(shí)軸加權(quán)系數(shù)取 k =。椅面垂直軸向頻率加權(quán)函數(shù)的最敏感頻率范圍為 4～ ,其中 4～ 8Hz 頻率范圍內(nèi)，人體內(nèi)臟器官最易產(chǎn)生共振，而 8～ 范圍的振動(dòng)對(duì)人體脊椎系統(tǒng)影響最大。因此，我國(guó)在修訂的相應(yīng) GB/T49701996《汽車(chē)平順 性隨機(jī)輸入行駛試驗(yàn)方法》時(shí)，評(píng)價(jià)汽車(chē)平順性就考慮椅面 sx 、 sy 、 sz 這三個(gè)軸向 [2][3][4]。因此 三個(gè)軸向的總加權(quán)加速度均方根值按下式計(jì)算： ? ?2122 2)()( zwywxww aaaa ??? （ 6） （ 3）根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的評(píng)價(jià)方法，需要采用加權(quán)振級(jí) awL ，它與加權(quán)加速度均方根值 wa 換算，可根據(jù)下式進(jìn)行計(jì)算 )/lg(20 0aaL waw ? (27) 其中， 0a 為參考加速度均方根值， 260 /10 sma ?? 。 表 22 和 wa awL 與人的主觀感覺(jué)之間的關(guān)系 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 本章小結(jié) 本章 根據(jù)人體對(duì)振動(dòng)的反應(yīng)和人體內(nèi)部器官在汽車(chē)振動(dòng)環(huán)境內(nèi)可能發(fā)生共振的現(xiàn)象， 結(jié)合國(guó)內(nèi)外汽車(chē)平順性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，介紹了汽車(chē)平順性的評(píng)價(jià)指標(biāo)及其評(píng)價(jià)方法，重點(diǎn)介紹了總加權(quán)值評(píng)價(jià)方法，首先計(jì)算出各軸向加權(quán)加速度均方根值，再 計(jì)算出總加權(quán)加速度均方根值，然后根據(jù)加權(quán)加速度均方根值和加權(quán)振級(jí)來(lái)評(píng)價(jià)汽車(chē)的平順性。本章主要介紹利用ADAMS軟件建立汽車(chē) 前后懸架、輪胎等各子系統(tǒng)、構(gòu)建整車(chē)模型，并對(duì)模型的可行性進(jìn)行驗(yàn)證。 2021 年 以 億美金收購(gòu)了 MDI 著名虛擬樣機(jī)仿真軟件公司。由于其領(lǐng)先的“功能化數(shù)字樣機(jī)”技術(shù) ， ADAMS 目前成為國(guó)際上應(yīng)該廣泛且具有權(quán)威性的機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真分析軟件， 占據(jù)了該領(lǐng)域 53%的市場(chǎng)，在航天、航空、汽車(chē)、鐵道、船舶工業(yè)以及工程機(jī)械等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。中國(guó)一汽、二汽、上海通用、長(zhǎng)安、奇瑞等汽車(chē)公司都采用 ADAMS 技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)研究，國(guó)內(nèi)許多著名高校也將 ADAMS 虛擬樣機(jī)仿真軟件作為機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生必須掌握的工具軟件，并開(kāi)設(shè)了相關(guān)課程 [6]。 ADAMS 軟件的仿真可用于預(yù)測(cè)機(jī)械系統(tǒng)的性能、運(yùn)動(dòng)范圍、碰撞、峰值載荷以及計(jì)算有限原件的輸入載荷等。ADAMS 中提供了進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究、設(shè)計(jì)試驗(yàn)和優(yōu)化分析的工具，同時(shí)，ADAMS 根據(jù)其開(kāi)發(fā)性的程序結(jié)構(gòu)和 多種接口，可以成為特殊行業(yè)用戶(hù)進(jìn)行 特殊四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 類(lèi)型 虛擬樣機(jī)分析的二次開(kāi)發(fā)平臺(tái)。每種模塊中包含具體的若干模塊，用戶(hù)不僅可以采用通用模塊對(duì)一般的機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行仿真，并且可以采用專(zhuān)用模塊對(duì)其特定行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的問(wèn)題進(jìn)行快速有效的建模與仿真分析 [6][7]。它將簡(jiǎn)單的圖標(biāo)、菜單、鼠標(biāo)點(diǎn)取操作與交互式圖形建模、仿真計(jì)算、動(dòng)畫(huà)演示、 XY曲線圖處理、結(jié)果分析和數(shù)據(jù)打印等功能完美地集成在一起。仿真結(jié)果采用強(qiáng)有力的、形象直觀方式描述，并可以將結(jié)果形象逼真的輸出。 另外， ADAMS/View 還提供多種位移函數(shù)、速度函數(shù)、加速度函數(shù)、接觸函數(shù)、樣條函數(shù)、力和 力矩函數(shù)、用戶(hù)子程序函數(shù)等多種函數(shù)。 ADAMS/Solver 能自動(dòng)形成仿真模型的動(dòng)力學(xué)方程，提供靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)的解算結(jié)果。 ADAMS/Solver可以對(duì)剛體和彈性體進(jìn)行仿真研究，除了輸出力、位移、速度、加速度外，用戶(hù)還可以輸出自定義的數(shù)據(jù)以便進(jìn)行有限元分析。該軟件是為了提高仿真結(jié)果的后處理能力而開(kāi)發(fā)的模塊，可以使用戶(hù)在該模塊里更方便的觀察、研究仿真將結(jié)果。它的主要特點(diǎn) 有如下幾點(diǎn)： 1） 快速的顯示高質(zhì)量的動(dòng)畫(huà)，有利于從每個(gè)角度深入理解分析設(shè)計(jì)方案的第三章 基于 ADAMS 整車(chē)虛擬樣機(jī)模型建立 12 有效性； 2） 能夠清晰分層次的顯示樹(shù)狀數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，快速檢索到對(duì)象； 3） 具有數(shù)據(jù)作圖、數(shù)據(jù)處理及文件輸出功能； 4） 窗口 靈活多變，能夠分割窗口畫(huà)面及多頁(yè)面儲(chǔ)存； 5） 能夠同步顯示多視窗動(dòng)畫(huà)與曲線結(jié)果，且可將其錄制成電影文件； 6） 具有完備的曲線數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)功能：求平均值、極值、和、乘積及斜率等； 7） 含有豐富的數(shù)據(jù)處理功能：曲線的代數(shù)計(jì)算、縮放、偏置、編輯、 FFT變換、濾波等。該模塊是基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的模塊，通過(guò)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)中的多元非線性回歸方法，能夠精確地 給出性能與參數(shù)之間的回歸表達(dá)式。 ADAMS/Insight 是選裝模塊既可以在ADAMS/View, 也能在 ADAMS 軟件中獨(dú)立運(yùn)行。 （ 5） ADAMS/Car(汽車(chē)模塊 ) 汽車(chē)模塊是 ADAMS 軟件的專(zhuān)業(yè)模塊之一，是 MDI 公司與 Audi、 BMW、Renault、 Volvo 等公司合作開(kāi)發(fā)的整車(chē)設(shè)計(jì)模塊。 在 ADAMS 軟件中，還含有概念化懸架模塊、駕駛員模塊、動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)模塊、發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)模塊、經(jīng)驗(yàn)動(dòng)力學(xué)模塊及振動(dòng)分析模塊等。 ADAMS 軟件的日常汽車(chē)開(kāi)發(fā)中得到廣泛應(yīng)用，許多汽車(chē)廠商在進(jìn)行汽車(chē)研發(fā)中都使用到 ADAMS 軟件。 2) 在建模過(guò)程中最重要的部分就是建立模板，在 template builder 下建立各子系統(tǒng)的 template 文件，定義各子系統(tǒng)之間的 municator，此時(shí)則需要知道各子系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，而不用知道各子系統(tǒng)的詳細(xì)參數(shù)。 4) 然后在 Standard 中建立各子系統(tǒng)相應(yīng) template 的 subsystem 文件，并將其代入各子系統(tǒng)的參數(shù)特征。 6) 針對(duì)整車(chē)研究的不同方面，進(jìn)行不同工況的仿真文件進(jìn)行整車(chē)平順性仿真。 （ 6） ADAMS/Tire(輪胎模塊 ) 輪胎模塊是研究輪胎與道路相互作用的可選模塊。 ADAMS 建?；?