运输车辆悬架系统的动力学数值模拟与分析

摘要

平顺性问题是车辆行驶动力学的主要研究目的所在。由于在行驶过程中车辆接收来自外部的激励，产生振动和冲击，长时间的振动会让驾驶人员和乘坐人员感觉到不适，甚至引发身体疾病；同时高强度的振动对于一些易碎物品和精密仪器的运输会造成很大的经济损失；此外，这些振动还会造成车辆零部件的相互碰撞，产生损耗，加速零部件老化从而缩短使用期限，进而影响车辆结构的可靠性和驾驶的安全性。故采取合适的方法控制消减这些情况，来保证货物的安全性、提高乘坐人员舒适性、延长零部件使用寿命以及确保结构部件的可靠性，就变得格外重要。本文以车辆悬架系统为研究对象，研究了不同自由度下的车辆平顺性问题，分析了不同自由度下的数值精度与实际耦合程度。全文研究内容分为以下几点：
　　首先，分析了现今国内外对于车辆平顺性的研究现状、动力学物理模型建立的研究现状、动力学数学模型的数值求解研究现状以及悬架系统各项参数优化的研究现状。行驶车辆动力学性能的评价和三个基本运动有关，即：与驱动和制动有关的纵向运动；与导向和转向有关的侧向运动；与悬架和减振有关的垂向运动。本文研究的重点在于垂直方向上的运动，基本的指标是乘坐舒适性和行驶安全性。车轮和悬架作为汽车的重要减振部件，可以吸收来自路面的不平激励，能够保证良好的舒适性。
　　其次，建立了动力学的数学物理模型，并给出了验证结果。对影响平顺性的外部来源路面不平度激励，给出了几种常见路面输入的模型。并且结合所建立的行驶动力学物理模型，选定了合适的路面不平度数值实现，并对结果进行了分析对比，发现所采用的路面不平度数值生成方法得到的数值结果，符合国标《GB/T7031-2005机械振动道路路面谱测量数据报告》中对于道路分级的范围要求。
　　最后，基于上述给定的路面不平度激励输入，不予考虑非线性因素进行数学物理建模，对四分之一车的二自由度模型、以及半车四自由度模型、整车七自由度模型，采用常用的不同精度的单步法与多步法进行求解，并给出了结果分析。最后得出采用的多步法可以达到所需精度，并且程序应用比较方便。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 选题的背景和意义

1.2 国内外的研究现状

1.3系统的性能指标

1.4 主要内容

第二章 车辆动力学模型的建立与验证

2.1 引言

2.2 动力学模型的推导与建立

2.3 整车模型的验证

第三章 路面不平度模型建立及其数值输入

3.1 引言

3.2 路面不平输入及其模型

3.3 基于三角级数法得到的路面不平度激励与验证

第四章 车辆行驶模型的数值计算及结果分析

4.1 数值方法的介绍

4.2 数值方法应用思路

4.3 数值验证与结果分析

第五章 总结与展望

5.1 全文总结

5.2 展望

参考文献

发表论文与参加科研情况说明

致谢