车辆的行进平顺性是点评车辆功能的重要指标之一。车辆行进平顺性的好坏不仅直接影响到乘员的舒适性和运送货物的安全，而且影响着轿车零部件的使用寿命，因而改进车辆行进平顺性的研讨工作具有重要意义。目前对车辆行进平顺性的研讨，主要是树立车辆振荡剖析模型，以路面不平度作为体系鼓励，以座椅处振荡呼应、悬架动行程和车轮动载荷为输出，对整车振荡呼应进行模拟计算。
本次以数学仿真原理为理论基础，树立了整车7自由度轿车模型及其拉格朗日方程，并使用仿真软件MATLAB/Simulink 树立了轿车平顺性的仿真模型。
1建模基本原理与要求****
在车辆振荡预测与平顺性模型剖析、悬架参数优化设计等研讨中，轿车七自由度振荡体系得到更广泛的使用。要全面反映车身的笔直运动、纵向角振荡及侧向角振荡，并把路面经过各车轮将不平鼓励传递给车身这一特色反映出来，三维立体模型如图2-1所示。该模型在车身笔直、俯仰、侧倾情况进行受力平衡剖析，更真实地反映了车辆振荡的实际情况。选用这种模型，还能将前后悬架结构方式的不同组合情况表示出来，即前独立悬架、后非独立悬架、前后都是独立悬架等多种组合。
首要需求树立车辆7自由度的数学模型，并对实际体系进行仿真，在这里咱们经过建立MATLAB/Simulink模型进行仿真计算。接下来剖析7自由度具体的模型。
在轿车平顺性的研讨进程中，人们最关心的是车身上各点的加速度，其间最重要的是 Z 方向即笔直方向的加速度值，依据课上所学内容树立了7自由度轿车模型，包含车身部份笔直运动、俯仰和侧倾 3个自由度，四个车轮在笔直方向的4个自由度。
对整车模型进行相应简化：轿车结构对称，质量分布对称；轮胎力学特性简化为一般绷簧；轿车振荡体系为线性振荡体系；前、后悬架减振器、绷簧刚度取为常量。简化后的图如图2-1所示。
式中，xc为轿车质心在笔直方向的位移，为轿车俯仰角，为轿车侧倾角，l3为轿车轴距的一半，Jx为轿车俯仰转动惯量，Jy为轿车侧倾转动惯量，mc为整车悬挂质量，x1、x2别离为轿车左、右前轮的垂向位移，x3、x4别离为轿车左、右后轮的垂向位移，l1、l2别离为轿车质心距前、后轴的间隔，ksfl、ksfr别离为轿车左、右前悬架绷簧刚度，ksrl、ksrr别离为轿车左、右后悬架绷簧刚度，ktfl、ktfr别离为轿车左、右前车轮刚度，ktrl、ktrr别离为轿车左、右后车轮刚度，c1、c2别离为轿车左、右前悬架减振器阻尼系数，c3、c4别离为轿车左、右后悬架减振器阻尼系数，mfl、mfr别离为轿车左、右前车轮质量，mrl、mrr别离为轿车左、右后车轮质量。
此模型保留了整车的7个自由度，可以求出轿车行进进程中车身以及各车轮在笔直方向的加速度和位移，悬架在四个车轮处的绷簧和减振器别离独立，而且可以选择不同的路面输入。
依据7自由度轿车的拉格朗日数学模型和路面的数学模型，在 MATLAB/Simulink 环境下树立相应的仿真模型。7自由度轿车模型的输出量包含轿车质心处的加速度、车身俯仰角加速度
和车身侧倾角加速度
。依据轿车模型输出的三个加速度量和车身上座椅相对质心的结构尺度，在三个加速度量的基础上计算出驾驭员的笔直加速度。仿真体系的Simulink模型见图4-1，包含道路模型和车辆模型两部分，道路模型及车辆模型子体系见图4-2及4-3。仿真体系模型中的主要部分为 7 自由度的轿车模型，
仿真进程需供给整车相关的一些参数，轿车质心位置、轴距、轮距、座椅中心到轿车中轴的间隔、座椅中心到轿车前后轴的间隔、整车空载质量、满载质量等结构尺度和质量参数经过实车参数获得，一些在运动进程中为变量的参数如轮胎刚度、减振器阻尼系数等依据需求进行合理估算。本文所选取车型与对标车型的整车参数值及仿真参数别离见表5-1与表5-2。
表5 -1 选取车型仿真参数表****
| 参数称号 | 参数值 | 参数称号 | 参数值 |
|---|---|---|---|
| Jx(kgm2) | 5936 | Jy (kgm2) | 1258.8 |
| ksfl (Nm-1) | 53418 | ksfr (Nm-1) | 53418 |
| ksrl(Nm-1) | 55000 | ksrr(Nm-1) | 55000 |
| ktfl (Nm-1) | 410000 | ktfr(Nm-1) | 410000 |
| ktrl (Nm-1) | 410000 | ktrr (Nm-1) | 410000 |
| c1(Nsm-1) | 4052 | c2(Nsm-1) | 4052 |
| c3 (Nsm-1) | 4052 | c4 (Nsm-1) | 4052 |
| mfl(kg) | 90 | mfr(kg) | 90 |
| mrl(kg) | 120 | mrr(kg) | 120 |
| l1(m) | 1.41 | l2(m) | 1.45 |
| l3(m) | 1.43 | d1(m) | 0.6 |
| d2(m)**** | 0.5 | d3(m) | 1 |
| mc(kg)** | 2262 | ** |
对模型中所有的参数赋值以后，还需对仿真环境进行设置，包含仿真程序运行的起止时刻、仿真运算进程中数值的精度、绝对误差、相对误差、最大仿真步长、最小仿真步长等等。设置完成后，即可进行模型仿真。
本次计算拟在固定车速下进行平顺性仿真，得出时域的仿真曲线。设定初始量，车速为50km/h，以抱负的单位白噪声当作路面鼓励输入，均值为0，方差为1的抱负单位白噪声，设置仿真时刻为30s。此车速下的左前轮与右前轮的垂向位移见图6-1，左后轮与右后轮的垂向位移见图6-2。所选车型驾驭座椅垂向加速度见图6-3，对标车型驾驭座椅垂向加速度见图6-4。可知，在车速为50km/h条件下，驾驭员座椅的垂向加速度均被控制在0.1m/s2内，平顺性杰出。
7 仿真成果剖析及定论****
平顺性的时域剖析主要从加速度的时域曲线和均方根值进行点评。从时域曲线可以看出测量点的数据比较平稳，它可以反映出路面的基本情况；加速度均方根值则反映了振荡信号的能量，反映轿车行进舒适性的优劣。 本次计算进行了平顺性模型的树立及仿真，选用了传统的数学建模研讨办法，结合使用广泛，功在其组件 Simulink 环境下树立了轿车整车7自由度轿车模型，对模型进行了赋值仿真。
