汽车平顺性脉冲输入行驶试验研究

摘要

汽车在路面不平输入作用下整车及部件发生的垂直方向的振动是汽车行驶动力学主要研究的内容之一，脉冲输入属于大振动，在较高车速下作用于车辆的一瞬间必然会对汽车结构的可靠性产生较大的影响，因此研究汽车在脉冲输入下的振动规律具有重要意义。
　　本文的主要研究内容及创新点在于：
　　第一，提出了将随机路面输入与脉冲输入合成，作为车辆行驶动力学仿真时的路面激励输入。首先基于谐波叠加法建立了随机路面输入，然后考虑到脉冲输入起点与终点处的输入应为该点的随机路面不平度而并非为零，实现了随机输入与脉冲输入在一定范围与角度内的有效合成，得到合成后的路面模型。
　　第二，在上述研究的基础上，建立了5自由度1/2车辆振动模型，并给出了具体求解方法。结合路面激励输入建立了动力学方程，并在 Matlab下应用定步长的四阶Runge-Kutta方法求得微分方程组的数值解，获得了各被测物理量随时间变化，经比较发现，车轴最大加速度平均误差约为13.36％，座椅最大加速度平均误差约为7.8％，地板最大加速度平均误差约为13.8％，说明模型是有效可靠的。
　　第三，以仿真试验数据为基础，分析了在脉冲输入条件下，车辆行驶速度对其冲击激励的影响。分别比较试验中测得车轴、车身及座椅在不同车速下的振动情况发现，随着车速升高，车轴处振动加速度随之明显增大，车身处振动增长先快后慢，而座椅振动情况变化不明显，而比较同一车速下不同被测部位的振动情况发现，车轴处振动最为剧烈，而相比之下经过悬架缓冲吸能的车身处的振动大大减小，座椅最小。
　　本文为车辆行驶动力学的脉冲输入研究提供了一种更加接近实际输入的激励模型，大大提高了仿真的有效性和合理性，同时，研究结论对车辆的悬架系统设计和公路减速路障的设计也能提供有益的参考，以实现对车辆的冲击最小，控速效果最好的目的。

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第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 研究现状及评述

1.3 问题的提出及研究的意义

1.4 课题研究的内容及技术路线

第二章 随机输入与脉冲输入有效合成路面模型的建立

2.1路面不平度分析的数学基础

2.2 基于谐波叠加法的随机输入路面激励数学模型建立

2.3 脉冲输入路面激励模型的建立

2.4 随机输入与脉冲输入有效合成的路面激励模型的建立

第三章 汽车振动模型建立

3.1 轮胎模型的建立

3.2 五自由度1/2汽车振动模型建立

3.3 动力学方程建立

第四章 仿真实现及试验验证

4.1 解常微分方程数值方法的选择

4.2 仿真步长及动力学方程初值确定

4.3 仿真实现

4.4 车辆行驶动力学脉冲输入试验

第五章 不同脉冲输入对于车辆振动规律影响分析

5.1 同一位置不同车速下实测结果

5.2 同车速下不同被测位置的比较

结论与展望

结论

主要创新点

展望

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢