我国汽车的行驶平顺性(乘坐舒适性)一直是该行业的研究人员不停探索和研究的重要方向之一。不同类型的货车在我国的汽车市场中占有相当大的比例,它们的性能的好、坏在一定程度上也影响着整体汽车行业在国际市场上的地位。同时,随着汽车生产水平的提高和路面状况的改善,汽车的行驶速度正不断提高,同时乘客对汽车的各项性能的要求也越来越高,如何保证既要具有高的行驶速度又要具有良好的乘坐舒适性以满足用户的要求,是亟待解决的问题。因此必须对高速行驶时汽车的行驶平顺性特征进行研究,找出影响高速汽车行驶平顺性的主要因素,从而达到改善高速行驶平顺性的目的。本论文结合某集团科技攻关项目《汽车高速运行下的性能研究》中较为重要的一项—高速运行下的货车行驶平顺性进行了研究,并以解放车CA1132P型货车作为主要研究对象。平顺性的试验研究是研究平顺性的开端。在解决CA1132P型货车振动问题时的试验发现,汽车在较好路面高速行驶时汽车振动的响应谱峰较以往的平顺性试验复杂得多,20Hz以上的响应峰值影响了汽车在高速行驶时的舒适性。试验的主要目的是要确定高速平顺性的主要特征,既汽车在高速行驶时影响平顺性主要是由哪些因素引起的,各因素的影响大小。然后在试验分析的基础上,以试验结果为依据,建立合适的整车高速平顺性模型,对高速平顺性进行模拟计算,进而讨论改善高速平顺性的途径。选择解放车、奔驰车、三菱车作为研究车型。从平顺性分析的角度来看,座椅、驾驶室地板、前后桥等处的加速度响应对人体有着重要的影响。考虑高环路、路况较差的直路、小比利时路三种路面不同的作用效果,测量垂直、侧向、纵向加速度响应。通过分析部分试验功率谱图,得出高速车在高环路上行驶时的振动谱峰低于在路况较差的直路和小比利时路上行驶时的振动谱峰,高速行驶的货车振动的频率范围增大,且高频段出现了异常振动,给出了产生异常振动的原因。最后对四套座椅的动态特性进行了试验研究。本文建立了十个自由度整车线性模型,应用SIMULINK软件进行仿真。在仿真模拟的过程中,考虑了高速振动的多激励特征。在SIMULINK环境中,用户可以在仿真进行中改变感兴趣的参数,实时观察系统行为的变化。系统各点的振动加速度功率谱和均方根值的车速特性曲线包括了系统振动特性的丰富信息,通过对它们的分析,可初步总结高速汽车平顺性的基本特征如下:1、从建立模型来看,将汽车简化为线性模型在误差允许的范围内能够满足精度要求,但随着汽车理论的发展,建立更为非线性模型已成为研究的重点。2、从激励角度来看,必须增加高速时激励能量较大的发动机激励、传动轴不平衡激励、以及轮胎不平衡激励,这样才能较好地满足高速载货车研究的需要。3、从系统来看,在高速时,各系统的复合振动是主要的,如动力传动系与承载系的复合振动对整车平顺性影响较大,因此在建模时必须增加动力传动系。4、从频率范围来看研究高速载货车平顺性时频率范围必须提高。同时测得非簧载质量的固有频率在10~13Hz范围内,簧载质量的固有频率在1~4Hz内。所以激振频率应避免这些范围,以免产生共振,降低乘坐舒适性。模拟结果与试验结果虽然存在误差,但曲线的形状大致相同,证明本文所建立的模型基本正确,多激励输入方法合理,模拟结果较为满意。误差产生原因:由于十个自由度的整车模型中涉及的参数较多,不是每个参数都可以得到精确的数值:模型简化带来的误差是一个很关键的因素。前悬架的刚度和阻尼、后悬架的刚度、座椅的垂直刚度前后轮胎的刚度和阻尼的取值都会在不同程度上影响传递到人体的振动强度的大小,通过增大或减小这些参数值观察座椅处的响应变化情况。由于并没有一个可供认可的增大和减小参数的标准,故这一阶段的工作是在试探性的基础上进行的,结论:1、后轮胎刚度和阻尼,前轮胎阻尼对驾驶员座椅处的振动响应不大;2、当座椅的垂直刚度增加很大时,对垂直方向振动响应比较大;3、前桥减振器阻尼系数减小,增大驾驶员座椅处的振动;4、前轮胎刚度对前桥振动影响较大,前轮胎刚度增加,振动加强;5、前悬架刚度对汽车的行驶平顺性影响较大;6、减小后悬架刚度,驾驶员垂直加速度减小;由于将所得结论应用在已成型的样车上试制周期长,故仿真结果的验证这部分工作并没有做到位,但对以后样车的研究具有一定的价值。座椅动态参数的改变对提高汽车乘坐舒适性有着十分重要的意义。通过对试验结果的分析,可以得出:具有二级减振、座垫较软、重量轻这些特点的座椅的性能最佳。本文以汽车随机振动理论为基础通,过样车行驶平顺性的道路试验,建立了CA1132P型货车十个自由度整车数学和动力学模型,运用SIMULINK仿真软件进行了较为详尽的仿真分析。本文的主要内容和结论可归纳为以下几点:1、总结了国内外汽车行业在探讨、研究汽车行驶平顺性方面所取得的成绩,及研究高速车的行驶平顺性的重要意义2、设计了高速载货车行驶平顺性研究的整车试验方案。在整个过程中,从路况、车型、测点的选取等方面作了详细的斟酌。从试验结果看,三种车型在高环路上高速运行时的振动峰值较路况较差的路面所得到的振动峰值小,振动频率范围变宽。3、利用软件Cada-X较为全面地分析了实验数据:加速度均方根值和功率谱密度有效地反映了各测点对各种激励综合作用时的响应变化情况。衰减系数可以明显地反映在振动传递路径上各相关测点在不同的激励综合作用下对振动的衰减情况。固有频率的得出为振动产生的原因提供了部分分析依据。4、建立了高速车整车十个自由度的动力学模型和数学微分方程。利用SIMULINK仿真软件设计了仿真模块。通过详细的仿真分析和试验验证表明,模拟结果与试验结果虽然存在误差,但曲线的形状大致相同,平均误差满足精度要求,证明本文所建立的模型基本正确,模拟结果较为满意。同时也验证了建立模型的原则:简单、正确、实用。5、讨论了载货车在高速运行下的多输入激励问题。从仿真结果可知,多激励输入能更好地反映汽车的实际情况。6、尝试改变了CA1132P型高速车整车中对行驶平顺性有主要作用的子系统特性参数,得出:适当降低座椅垂直刚度、前后悬架刚度系数、前轮胎刚度系数能够有效地改善行驶平顺性,后轮胎刚度系数和阻尼、前轮胎阻尼的增减对响应影响不大。座椅的动态特性对乘坐舒适性有重要的影响。本文所作的工作依然是基础性的研究工作,但所提出的试验方案、建立的仿真模型、相应软件模块及结论还是能够很好地进行CA1132P型高速车行驶平顺性分析和解决现存的问题,对今后研究同类型车的行驶平顺性有一定的参考价值。