车辆平顺性分析

车辆悬架技术汽车平顺性分析姓名：学号:班号：汽车的平顺性就是保持汽车在行驶过程中乘员所处的振动和冲击环境具有一定舒适度的性能，对于货车还包括保持货物完好的性能。平顺性主要根据乘员主观感受的舒适性来评价，同时也辅助以客观评价的方法。平顺性是现代高速汽车的主要性能之一。平顺性分析的框图表示：评价指标：车体质心垂直振动加速度(ACC)，反映乘员乘坐舒适性和车体振动环境悬架动行程(SWS)，即车轮相对于车体垂直跳动的动位移，反映了车轮撞击限位器的概率车轮相对动载(DTL)，即相对于静平衡位置时车轮载荷的变化，衡量车轮抓地能力，反映了高速车辆的行驶安全性基于以上，本文主要包括三方面内容：系统激励分析，路面不平度，路面功率谱密度，路面等级车辆振动系统模型的搭建根据系统响应的平顺性分析(一).路面激励分析（程序见附录一）通常把路面相对基准平面的高度q，沿道路走向长度l的变化q(l),称为路面纵断面曲线或路面不平度函数。020406080100120-30-20-10010203040测量长度l[m]路面不平度度q(l)[mm]路面不平度路面不平度的均方根值σq=10.7976mm在matlab中利用[Gq,n]=pwelch(q(l),[],0,NFFT,Ns),其中Gq为路面的功率谱密度，n=1/λ为路面波的空间频率，NFFT为快速傅立叶变换的采样点数，Ns=1/0.05=20m-1为采样的空间频率.画出标准路面的功率谱密度Gq=Gq(n0)*no^2/n^2,n0=0.1。图中上面的直线取Gq(n0)=512mm^2/m^(-1),下面的直线取Gq(no)=128mm^2/m^(-1)。对比路面不平度系数的分级标准：路面等级mm2/m-1mm下限几何平均上限下限几何平均上限ABCDEFGH832128512204881923276813107216642561024409616384655362621443212851220488192327681310725242282.695.3810.7721.5343.0686.13172.26344.523.817.6115.2330.4560.90121.81243.61487.225.3810.7721.5343.0686.13172.26344.52689.04该路面属于C级路面。10-210-110010110-210-1100101102103104105空间频率[m-1]功率谱密度[mm2/m-1]路面的功率谱密度)(0nGqq路面不平度的快速傅立叶变换Q=fft(q)，求取幅值magnitude=abs(Q)在车速30Km/h时，路面波主要集中在低频段。（二）.simulink模型搭建利用系统动力学方程M∗𝑋̈+𝐶∗𝑋̇+𝐾∗𝑋=𝑓,其中M为质量矩阵M=[𝑀𝑏00𝑀𝑤],C为阻尼矩阵C=[𝐶𝑠−𝐶𝑠−𝐶𝑠𝐶𝑠],K为刚度矩阵K=[𝐾𝑠−𝐾𝑠−KsKs+Kt],f为激励f=[0𝐾𝑡∗𝑋𝑟]0102030405060708001000200030004000500060007000频率/[Hz]幅值/mm幅频特性DisplacementToWorkspace1AccelerationToWorkspace1sIntegrator11sIntegratorKtGain3K*uvecGain2K*uvecGain1K*uvecGain[t,Xr]FromWorkspace0ConstantAdd(三).系统响应的平顺性分析（程序见附录二）车体质心垂直振动加速度(ACC)车体质心加速度均方根值：sigma_acc_Xb=1.1007m/s^2对质心加速度进行功率谱密度分析：02468101214-8-6-4-2024681012时间[s]车体质心加速度[m/s2]车体质心加速度10-110010110210-710-610-510-410-310-210-1100频率[Hz]车体质心加速度功率谱密度[m2/(s4*Hz)]车体质心加速度功率谱密度悬架动行程(SWS)悬架动行程均方根值sigma_SWS=0.0103m对悬架动行程进行功率谱密度分析：02468101214-0.06-0.05-0.04-0.03-0.02-0.0100.010.020.03时间[s]悬架动行程[m]悬架动行程10-110010110210-1110-1010-910-810-710-610-510-4频率[Hz]悬架动行程功率谱密度[m2/Hz]悬架动行程功率谱密度车轮相对动载(DTL)车轮动载的均方根值sigma_DTL=549.7985N对车轮动载进行功率谱密度分析02468101214-10000-8000-6000-4000-20000200040006000时间[s]车轮动载[N]车轮动载10-1100101102101102103104105频率[Hz]车轮动载功率谱密度[N2/Hz]车轮动载功率谱密度附录一clear;namein='F:\PersonalDocument\matlab\road\road1l.m';q=dlmread(namein);average=mean(q);q=q-average;l=0:0.05:(numel(q)-1)*0.05;plot(l,q);gridon;sigma=std(q);xlabel('测量长度l[m]');ylabel('路面不平度度q(l)[mm]');title('路面不平度');Ns=1/0.05;Q=fft(q);magnitude=abs(Q);phase=angle(Q);n=(0:numel(q)-1)*Ns/numel(q);f=30/3.6*n;plot(n,phase);figure;plot(f,magnitude);xlabel('频率/[Hz]');ylabel('幅值/mm');title('幅频特性');[Gq,n]=pwelch(q,[],0,256,Ns);loglog(n,Gq);holdon;xlabel('空间频率[1/m]');ylabel('功率谱密度[mm2/(1/m)]');title('路面的功率谱密度');n=0.01:0.1:10;GqBup=8*0.1^2./n.^2;GqBlow=32*0.1^2./n.^2loglog(n,GqBup);gridon;loglog(n,GqBlow);gridon;附录二clear;Mb=317.5;Mw=45.4;Cs=1520;Ks=22000;Kt=192000;u=30;%车速30Km/hnamein='F:\PersonalDocument\matlab\road\road1l.m';Xr=dlmread(namein)/1000;t=0:0.05*3.6/u:0.05*3.6/u*(numel(Xr)-1);t=t';M=[Mb,0;0,Mw];C=[Cs,-Cs;-Cs,Cs];K=[Ks,-Ks;-Ks,Ks+Kt];sim('one_fourth');acc_Xb=Acceleration.signals.values(:,1);plot(t,acc_Xb);xlabel('时间[s]');ylabel('车体质心加速度[m/s^2]');title('车体质心加速度');gridon;average=mean(acc_Xb);sigma_acc_Xb=std(acc_Xb);Fs=1/(0.05*3.6/u);[Gq_acc_Xb,f]=pwelch(acc_Xb,[],0,256,Fs);figure;loglog(f,Gq_acc_Xb);gridon;xlabel('频率[Hz]');ylabel('车身加速度功率谱密度[m^2/(s^4*Hz)]');title('车身加速度功率谱密度');