开题报告-某重型车辆平顺性仿真分析与评价.doc

中 北 大 学毕业设计开题报告学 生 姓 名：学 号：学 院：机械与动力工程学院专 业：车辆工程设计(论文)题目：某重型车辆平顺性仿真分析与研究指导教师: 年 月 日开题报告填写要求1开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师审查后生效；2开题报告内容必须用按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；3文中应用参考文献处应标出文献序号，文后“参考文献”的书写，应按照国标GB 771487文后参考文献著录规则的要求书写，不能有随意性；4学生的“学号”要写全号（如0201140102,为10位数），不能只写最后2位或1位数字；5. 有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2004年3月15日”或“2004-03-15”；6. 指导教师意见用黑墨水笔工整书写，不得随便涂改或潦草书写。毕 业 设 计 开 题 报 告1选题依据：1.1课题提出的背景 汽车的平顺性是指汽车在一般车速行驶时是否能够避免振动和冲击，而且能够保持乘员舒适的能力。随着社会的不断发展，人类在各方面的技术也愈来愈成熟。汽车作为人类史上给人提供了很多便利的交通工具，它的发展自然也是愈来愈好。但是随着汽车技术的的不断改进，汽车行业得到了飞速发展，在它的舒适性、经济性、动力性都很大的改善。古时候的马车，不仅速度慢，而且颠得厉害。如果想要坐得舒服点，驾车的速度就得慢下来；但是要想速度快点，又颠得厉害。所以，从这一例子可以看出，速度和平顺性有点成反比。随着技术的不断改进，人们的要求也越来越高，既想坐得舒适，又想速度够快。因此，研究汽车的平顺性是十分必要的。而且汽车的平顺性如果好的话，不仅可以提高汽车燃油经济性，还能提高汽车的使用寿命。1.2课题提出的目的和意义 生活的目标是在保证原有的基础上，将原有的性能在进行改进。汽车行业也是这样。目前的汽车在保证原有的基本性能（转向性、动力性、燃油经济性等）的基础上，正向追求高标准的方向上发展，例如提高行车的安全性、舒适性以及其他的高级功能。由于我国是一个地貌特征比较复杂的国家，有高原、平原、盆地、丘陵、山脉等不同的地势。要想让一辆汽车适应不同的路面条件，那么汽车的行驶平顺性对于汽车行业的研究人员来说，是一个不停探索和研究的重要方向之一。随着经济的快速发展，与汽车相关的企业也如雨后春笋般越来越多，当然货车的种类也在增多。尤其对于货车来说，平顺性的好坏会直接影响汽车的销售情况。如果平顺性比较好不仅会很好的保证所运输货物的完好性，而且也会降低驾驶员的疲劳程度。同时,随着国家经济的发展形势越来越好，路面状况得以改善,汽车的行驶速度也在不断提高,那么良好的舒适性是必须具备的性能之一。因此，如何保证汽车在高速行驶时，舒适性也是良好的，这是亟待解决的问题。1.3国内外的研究现状 20世型为研究对象，建立相关的路面谱，再根据相关的数据建立车辆的多体动力学模型和数学模型，然后再根据模型选择评价体系，最后选择合适的评价体系进行分析评价。 （1）路面谱 路面谱，指的是路面不平度的功率谱密度曲线。作为汽车振动输入的路面不平度，主要采用唯一功率谱密度描述其统计特性，路面不平度的时间历程可以视作平稳随机过程处理，了解路面的不平度的变化及基本统计规律对研究车辆平顺性有重要意义。 国际标准化组织在20世纪70年代初，参照英国汽车工业协会创立的以功率谱进行道路不平度分级的方法，并综合大量的研究结果，制定了国际标准ISO/SC2/WG4。1984年，该组织又提出了“路面不平度辨识方法草稿”。我国再此研究的基础上，结合自身情况，由长春汽车研究所起草，国家标准局制定了我国标准GB/T7031-2005机械振动 道路路面谱测量数据报告1。 根据功率谱分析模型，可以采用谐波叠加法、积分单位白噪音法、整形滤波器法、振动加速度反推求解法、AR模型法等多种数值计算方法实现路面不平度模拟。在实际的工程应用中，由于目前没有形成比较完整的道路谱数据库，因此在很多设计开发试验中，使用的道路模型都是虚拟生成的。由于应用的需要，这方面的研究有很多，例如功率谱模型、时间序列模型等2。 （2）动力学模型 汽车主动悬架控制中采用的模型大概有3种：二自由度四分之一模型、四自由度半车模型、七自由度全车模型3。 檀润华在前人的基础上建立了半车5自由度车辆平顺性模型，这个模型将车辆简化为两个非悬挂质量、一个悬挂质量、成员通过座椅与悬挂车辆连接的一个动力学模型4。这个模型也是十分的精确，后来的研究学者在他的基础上进行了修改和补充，为以后的研究奠定了基础。 通过人车路三者相互作用的关系,建立了五自由度人车路耦合振动模型。利用牛顿法建立五自由度人车路模型的振动微分方程，用SIMULINK软件对数学模型进行转化获得仿真模型5。 GOBBI等按照全局近似的方法，用数学模型代替物理模型，将汽车的整车模型简化为数学模型有利于研究。这个数学模型功能十分强大，它可以精确地模拟很多行车条件，例如直行转弯、启动、制动、平/不平路面行驶等6。 Yuan等人研究了如何建立模拟试验场和整车的分析模型。他们根据试验场真实道路的路面轮廓好和车辆的设计参数，分别建立了道路的有限元模型和整车的有限元模型7。 金睿臣用美国开发的软件ADAMS，经过研究建立了11自由度的汽车非线性振动模型。为了生成符合实际路面统计特性的路面谱模型，使用了白噪声法8。 （3）评价方法 对平顺性的研究，从1935年开始进入人们的视线，就一直没有断过，最早的研究文章发表于1935年。1948年，经过十几年的发展，Janeway为了评价汽车的平顺性提出人体承受的舒适度评价指标，在此基础之上还给出了指标J值的计算公式；随着科技的不断进步，相继提出了K系数法和吸收功率法；于1972年，又提出用可以使用座椅垂直加速度的方均根值和整车纵向加速度的方均根值来评价车辆的平顺性。 除了随机输入平顺性评价外，长春汽车研究所在1985年制定了“汽车平顺性单脉冲输入行驶试验方法”国家标准。除此之外，1990年清华大学和长春汽车研究所共同制定的GB/T12477-90客车平顺性评价指标及限值以及GB/T49701996汽车平顺性随机输入行驶试验方法等初步构成了一个比较完善的汽车平顺性评价方法体系9。 2006年，陈士，安何仁，陆森林等人为了对汽车平顺性进行评价,建立了一个汽车平顺性评价体系，这个评价体系是在根据汽车平顺性的3个评价指标并综合主观评价法和客观评价法各自优点的基础上提出的，比较全面10。 2009年吉林大学刘辉提出了一种既适用于ISO2631标准,也适用于脉冲输入和吸收功率的评价方法11。 （4）用于平顺性仿真的软件 20世纪80年代以后，欧洲及美洲的一些国家，随着其经济的迅速发展，汽车行业也取得了突飞猛进的进展。 隗寒冰、邓楚南、何文波等人在多体系统动力学的基础上,应用软件ADAMS的Car专业模块来建立某轿车的整车样机模型12。 赵飞针对气动控制元件、气动执行器元件建立了子模型。从仿真方面进行研究,将AMESim和客户化定制两种方法结合起来使用,利用质量守恒定律、流量方程等建立一阶微分数学模型，并配以AMESim平台对所建立的模型进行进一步的系统仿真验证13。戚壮、李芾、黄运华依据热力学、流体力学和空气动力学理论,建立了包括橡胶气囊、差压阀和高度调整阀的空气弹簧系统气动力学的微分方程组，在建立的微分方程的基础上，使用软件AMESim建立了仿真模型,然后以某动车组为例进行空气弹簧系统的静、动刚度仿真计算14。 毕 业 设 计 开 题 报 告设计方案： 本文所研究的的课题属于汽车系统动力学领域，主要应用多提系统动力学理论和机械系统动力学仿真软件AMESim,，针对某重型车辆，建立动力学模型并进行平顺性仿真与评价，根据整车参数及各部件的布置，对悬架系统进行匹配本文利用虚拟样机技术，根据相关数据建立了整车动力学模型，对整车进行平顺性仿真，然后对仿真结果进行评价与分析。（1） 路面模型。 汽车振动的主要激励来源于路面，路面模型研究是汽车平顺性的关键之一。本文重点研究汽车的时域路面，确定采用谐波叠加原理模拟时域路面模型，针对平稳随机路面进行研究，用不同形式的三角级数进行模拟，以离散谱逼近目标路面模型。根据B级标准路面谱，模拟再现了路面的功率谱密度，验证了模拟路面模型。参考国际GB7031-86车辆振动输入路面平度表示方法，采用MATLAB程序编写路面程序，建立标准B级随机路面。（2）动力学模型 通过对整车系统进行分析、简化，利用AMESim软件建立整车动力学仿真模型，根据所给数据建立一个以车桥和车体重量为质量，以轮胎刚度和悬架弹簧为弹簧，和以车轮和减振器的阻尼系数为阻尼的机械振动系统。通过对建立模型的自由度的计算及AMESim软件自身的模型检验功能验证建立模型的正确性。（3）平顺性仿真研究 将建立的路面谱作为激励输入用软件AMESim建立的动力学模型，对建立的动力学模型进行仿真。（4）平顺性的评价体系 根据国际标准ISO2631-1（1997）人体承受全身振动的评价指南GB/T4970-1996汽车平顺性随机输入行驶试验方法，从动力学模型横向、纵向、垂向三个方向得到总加权加速度均方根值，然后根据钙质与人的主观感觉的对应关系进行舒适度评价。 3.参考文献1 赵力航，陈轶杰，顾亮. 论路面不平度的研究背景和进展J. 机械制造. 2009（04）2 李玉兰. 基于AMESim的路面谱模拟研究J. 科学技术与工程. 2013.U4613 张庆才、雷雨成、董文明. 汽车7自由度振动模型建模以及在汽车平顺性 仿真研究中的应用J. 上海汽车，1999,3:16-184 檀润华. 汽车减振器及乘坐动力学非线性建模研究D. 浙江，浙江大学，19985 解文辰，李震，时培成. 五自由度人-车-路耦合模型振动分析J. 井冈山大学 学报. 2014，U461.4 6 M.Gobbi，G.Mastinu，C.Doniselli. Optimizing a Car Chassis. Vehicle System Dynamics，1999,32:149-170 7 Yang Zhang，Arthur Tang，Tim Palmer. Virtual Proving Ground anintergrated technology for vehicle analysis and simulationJ. Int.J.Vehicle Desig 2000，21，451-4578 鞠成超. 重型商用车行驶平顺性分析与优化D. 湖南，湖南大学，20099 李朝峰. 车辆平顺性评价方法及试验研究D. 沈阳，东北大学，200710 陈士安; 何仁; 陆森林汽车平顺性评价体系D. 江苏大学学报(自然科学版). 200611 刘辉. 汽车平顺性评价研究及其在两厢轿车中的应用D. 长春，吉林大学200912 隗寒冰、邓楚南、何文波. 基于ADAMS软件的汽车平顺性仿真分析J. 机械设计 与制造，2006，U461.413 赵飞. 基于AMESim的气动系统建模与仿真技术研究D. 燕山大学，201014 戚壮，李芾，黄运华. 基于AMESim平台的轨道车辆空气弹簧系统气动力学仿真 模型研究J. 中国铁道科学.2013.TH138 毕 业 设 计 开 题 报 告指导教师意见： 指导教师： 年 月 日附件：参考文献注释格式学术期刊 作者论文题目J期刊名称，出版年份，卷(期)：页次如果作者的人数多于3人，则写前三位作者的名字后面加“等”，作者之间以逗号隔开。例如：1 李峰,胡征,景苏等. 纳米粒子的控制生长和自组装研究进展J. 无机化学学报， 2001, 17(3): 3153242 J.Y.Li, X.L.Chen,H.Li. Fabrication of zinc oxide nanorodsJ. Journal of Crystal Growth, 2001,233:57学术会议论文集 作者论文题目文集编者姓名学术会议文集名称C，出版地：出版者，出版年份：页次例如：3 司宗国 谢去病 王群重子湮没快度关联的研究见赵维勤，高崇寿编第五届高能粒子产生和重离子碰撞理论研讨会文集C，北京：中国高等科学技术中心，1996：105图书 著者书名M版本出版地：出