乘用车质量纵向转移特性分析(附件)
本文研究乘用车质量纵向转移特性，为分析车辆纵向稳定性提供依据。首先对乘用车的轴荷分布及制动时的轴荷进行简单的计算分析，为轴荷转移提供理论依据。其次，依据轴荷变化分析结果，用SIMULINK软件建立乘用车轴载分配的仿真模型，完成各种制动工况下汽车轴荷转移的仿真分析。最后，实验验证并确定制动工况下轴荷转移规律。本文得到不同制动工况下汽车轴荷变化的规律，发现前轴的轴荷会变大，后轴轴荷会减小，纵向上质量前移。关键词 纵向转移,轴荷分布,仿真分析,实验验证
目 录
1 引言 1
1.1 课题研究背景 1
1.2 国内外研究的发展概况 1
1.3 课题研究的意义 2
2 汽车轴荷分配及受力分析 3
2.1 汽车轴荷分配的原则 3
2.2 汽车轴荷分配的形式及其对车辆性能的影响 3
2.3 汽车受力分析 4
3 模拟仿真 6
3.1 软件介绍 6
3.2 SIMULINK建模仿真 7
3.3 仿真结果及分析 10
3.4 汽车车身位移仿真分析 12
4 试验验证 13
4.1 试验设备及简单介绍 13
4.2 实验准备及要求 13
4.3 实验方案及步骤 15
4.4 实验结果及分析 15
结论 19
致谢 20
参考文献 21
1 引言
1.1 课题研究背景
汽车产业是我国国民经济的支柱产业之一，它的发展同时也带动了机械电子等许多其他行业的发展，汽车行业是资金密集型、技术密集型产业，汽车行业的发展水平从一方面可以代表一个国家的整体工业水平，汽车业的发展直接或间接在各个方面影响着国民经济1。汽车的发明给人们的生活打开了一扇方便门，以汽车为中心的新式交通工具登上了舞台，人们逐渐告别了传统的代步工具，汽车逐渐成为了主流，尤其是在今天，私家车的普遍都是汽车的发展，速度成了人们对交通的要求。随着科学技术的迅速发展，人们对汽车的要求也变得多元化，已经不仅仅追求高速度，驾驶舒服，安全可靠，方便 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
智能等也成为了人们对汽车的追求。人们对汽车的需求的改变，是汽车领域各个方面的一场巨大改革，促进了一系列新式汽车技术涌现，安全可靠、舒服、节能减排等成为了汽车技术发展的重点2。为了推动汽车行业的发展，生产出高质量的汽车，本文研究质量纵向偏移特性，也就是轴荷的变化，主要是汽车制动时的轴荷变化，借此为汽车轴荷分配提供理论依据，促进汽车操纵稳定性和舒适性的提高。
乘用车的质量分布，也就是轴荷分布，在设计阶段就已经设计完成。匀速行驶时，轴荷分布一般不会改变，但是当我们提速或者减速制动时，质量会产生纵向转移，会发生迁移或者后移，这样就会加剧前轴或者后轴的负荷，而且会给人们带来一种强烈的不适感。为了增加汽车的使用寿命，提高人们的舒适度，迫切需要改进方案，基于这种情况，轴荷分布的变化等情况下的数据就举足轻重了，在此情况下，本课题就利用现有的技术条件，尝试对汽车的质量纵向转移特性进行了分析，以便能更好地为汽车行业做一份贡献。
1.2 国内外研究的发展概况
早期，大多采用经典力学的研究手段，进行浅显的计算校核，无法对汽车的整体性能进行系统的评价和分析，更做不到对汽车的设计提供有效的指导3。后来，随着科技的进步，逐渐发展了一些基于简化的经验模型的计算与仿真，将汽车作为一个完整的控制系统进行分析研究，初步得到了一些对操作稳定性的见解。然而，鉴于模型过于单调，过于简单，无法直接针对设计时的参数进行具体 分析和改善优化4。随着仿真技术的不停发展,以及仿真软件的愈加成熟，操纵稳定性也可以更多地采取较为完善的计算机仿真理论和更高性能的仿真软件进行研究分析，同时结合计算机辅助设计软件，直接参与和指导汽车参数的优化设计。这种研究方式在海外汽车设计领域中已经取得了比较普遍的运用，近年来，国内也开始着手这方面的研究，并逐渐推向实用化5。近年来，随着多体动力学的诞生和进步，车辆建模方式出现了新的扭转。因为对车辆模型的精确度要求愈来愈高，大型的多体系统动力学公式推导非常艰难，于是通用的仿真软件(如ADAMS或者MATLAB/SIMULINK等)渐渐被广泛应用。采用多体仿真软件进行建模会使汽车各个部件都看作为刚体或者是弹性体，他们之间的连接部分是采用各种约束来描述，多体动力学软件将会自动产生运动和动力学公式，并运用软件内部自带的数学求解器进行精准的求解。但是，多体模型部分包含的部件非常多，有些参数想要进行测量是非常困难的，以至于无法从整体上确保系统数据的精确性；除此之外，繁琐的模型在计算机上求解时运行非常缓慢，让仿真运算有一定难度。仿真技术领域里不断出现新技术，这些新技术逐渐被用到操纵稳定性研究中，定会给操稳性分析研究带来质的飞跃。所以，如今的科学研究技术水平达到了前所未有的新高度，更方便我们对汽车的研究。
1.3 课题研究的意义
近年来，我国汽车工业发展迅速，汽车保有量及产销量逐年增加，随着汽车产品类型的增加，消费者可选择的余地越来越多。如今，汽车不再是奢侈品，已经走入寻常百姓家成为普通家庭的代步工具6。人们在买车的时候越来越重视汽车的平顺稳定性，一辆汽车的平顺性的好坏，直接影响着人们对该汽车的使用体验。目前，汽车的稳定性已经取得了较大的进展，但还是有很大的发展空间，所以，我们应该抓住这个广袤的发展空间，把握住这个发展前景，好好地改善汽车的操纵稳定性，这是一个汽车行业的契机，由于近年来的动车事故等交通，人们对汽车的稳定安全要求达到了空前的高度7。人们驾车时都希望一个稳定的操纵环境，这样可以减缓驾驶人员的驾车压力，尤其是制动时，如果制动时汽车发生滑移，会给驾驶人员带来恐慌，影响接下来的应对措施，若是对于驾驶经验不足的人或者新手来说，就很容易发生交通事故。发生滑移有部分原因是因为汽车在制动时的轮胎与地面间的摩擦力不够，摩擦力与粗糙程度与压力有关，地面情况我们不容易改变，但我们可以适当地改变压力，也就是轴荷，这样就可以一定程度上减少交通事故的发生。汽车紧急制动工况下，会引起车载质量偏移，产生轴荷变化8。本选题主要进行制动工况下车载质量纵向偏移规律研究。查阅车载质量分配理论与动力学仿真资料，分析车辆轴载质量分配形式及其对车辆性能影响，建立制动工况下车辆轴荷分配仿真模型并进行仿真分析，实车验证仿真分析结果，确定轴载质量偏移特性规律。为分析车辆纵向稳定性提供依据，生产厂商也可以借此来完善其设计理念和生产质量。
目 录
1 引言 1
1.1 课题研究背景 1
1.2 国内外研究的发展概况 1
1.3 课题研究的意义 2
2 汽车轴荷分配及受力分析 3
2.1 汽车轴荷分配的原则 3
2.2 汽车轴荷分配的形式及其对车辆性能的影响 3
2.3 汽车受力分析 4
3 模拟仿真 6
3.1 软件介绍 6
3.2 SIMULINK建模仿真 7
3.3 仿真结果及分析 10
3.4 汽车车身位移仿真分析 12
4 试验验证 13
4.1 试验设备及简单介绍 13
4.2 实验准备及要求 13
4.3 实验方案及步骤 15
4.4 实验结果及分析 15
结论 19
致谢 20
参考文献 21
1 引言
1.1 课题研究背景
汽车产业是我国国民经济的支柱产业之一，它的发展同时也带动了机械电子等许多其他行业的发展，汽车行业是资金密集型、技术密集型产业，汽车行业的发展水平从一方面可以代表一个国家的整体工业水平，汽车业的发展直接或间接在各个方面影响着国民经济1。汽车的发明给人们的生活打开了一扇方便门，以汽车为中心的新式交通工具登上了舞台，人们逐渐告别了传统的代步工具，汽车逐渐成为了主流，尤其是在今天，私家车的普遍都是汽车的发展，速度成了人们对交通的要求。随着科学技术的迅速发展，人们对汽车的要求也变得多元化，已经不仅仅追求高速度，驾驶舒服，安全可靠，方便 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
智能等也成为了人们对汽车的追求。人们对汽车的需求的改变，是汽车领域各个方面的一场巨大改革，促进了一系列新式汽车技术涌现，安全可靠、舒服、节能减排等成为了汽车技术发展的重点2。为了推动汽车行业的发展，生产出高质量的汽车，本文研究质量纵向偏移特性，也就是轴荷的变化，主要是汽车制动时的轴荷变化，借此为汽车轴荷分配提供理论依据，促进汽车操纵稳定性和舒适性的提高。
乘用车的质量分布，也就是轴荷分布，在设计阶段就已经设计完成。匀速行驶时，轴荷分布一般不会改变，但是当我们提速或者减速制动时，质量会产生纵向转移，会发生迁移或者后移，这样就会加剧前轴或者后轴的负荷，而且会给人们带来一种强烈的不适感。为了增加汽车的使用寿命，提高人们的舒适度，迫切需要改进方案，基于这种情况，轴荷分布的变化等情况下的数据就举足轻重了，在此情况下，本课题就利用现有的技术条件，尝试对汽车的质量纵向转移特性进行了分析，以便能更好地为汽车行业做一份贡献。
1.2 国内外研究的发展概况
早期，大多采用经典力学的研究手段，进行浅显的计算校核，无法对汽车的整体性能进行系统的评价和分析，更做不到对汽车的设计提供有效的指导3。后来，随着科技的进步，逐渐发展了一些基于简化的经验模型的计算与仿真，将汽车作为一个完整的控制系统进行分析研究，初步得到了一些对操作稳定性的见解。然而，鉴于模型过于单调，过于简单，无法直接针对设计时的参数进行具体 分析和改善优化4。随着仿真技术的不停发展,以及仿真软件的愈加成熟，操纵稳定性也可以更多地采取较为完善的计算机仿真理论和更高性能的仿真软件进行研究分析，同时结合计算机辅助设计软件，直接参与和指导汽车参数的优化设计。这种研究方式在海外汽车设计领域中已经取得了比较普遍的运用，近年来，国内也开始着手这方面的研究，并逐渐推向实用化5。近年来，随着多体动力学的诞生和进步，车辆建模方式出现了新的扭转。因为对车辆模型的精确度要求愈来愈高，大型的多体系统动力学公式推导非常艰难，于是通用的仿真软件(如ADAMS或者MATLAB/SIMULINK等)渐渐被广泛应用。采用多体仿真软件进行建模会使汽车各个部件都看作为刚体或者是弹性体，他们之间的连接部分是采用各种约束来描述，多体动力学软件将会自动产生运动和动力学公式，并运用软件内部自带的数学求解器进行精准的求解。但是，多体模型部分包含的部件非常多，有些参数想要进行测量是非常困难的，以至于无法从整体上确保系统数据的精确性；除此之外，繁琐的模型在计算机上求解时运行非常缓慢，让仿真运算有一定难度。仿真技术领域里不断出现新技术，这些新技术逐渐被用到操纵稳定性研究中，定会给操稳性分析研究带来质的飞跃。所以，如今的科学研究技术水平达到了前所未有的新高度，更方便我们对汽车的研究。
1.3 课题研究的意义
近年来，我国汽车工业发展迅速，汽车保有量及产销量逐年增加，随着汽车产品类型的增加，消费者可选择的余地越来越多。如今，汽车不再是奢侈品，已经走入寻常百姓家成为普通家庭的代步工具6。人们在买车的时候越来越重视汽车的平顺稳定性，一辆汽车的平顺性的好坏，直接影响着人们对该汽车的使用体验。目前，汽车的稳定性已经取得了较大的进展，但还是有很大的发展空间，所以，我们应该抓住这个广袤的发展空间，把握住这个发展前景，好好地改善汽车的操纵稳定性，这是一个汽车行业的契机，由于近年来的动车事故等交通，人们对汽车的稳定安全要求达到了空前的高度7。人们驾车时都希望一个稳定的操纵环境，这样可以减缓驾驶人员的驾车压力，尤其是制动时，如果制动时汽车发生滑移，会给驾驶人员带来恐慌，影响接下来的应对措施，若是对于驾驶经验不足的人或者新手来说，就很容易发生交通事故。发生滑移有部分原因是因为汽车在制动时的轮胎与地面间的摩擦力不够，摩擦力与粗糙程度与压力有关，地面情况我们不容易改变，但我们可以适当地改变压力，也就是轴荷，这样就可以一定程度上减少交通事故的发生。汽车紧急制动工况下，会引起车载质量偏移，产生轴荷变化8。本选题主要进行制动工况下车载质量纵向偏移规律研究。查阅车载质量分配理论与动力学仿真资料，分析车辆轴载质量分配形式及其对车辆性能影响，建立制动工况下车辆轴荷分配仿真模型并进行仿真分析，实车验证仿真分析结果，确定轴载质量偏移特性规律。为分析车辆纵向稳定性提供依据，生产厂商也可以借此来完善其设计理念和生产质量。
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