matlab悬架系统进行模拟仿真研究

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1、1绪论1.1设计目的及意义中国作为发展中国家,在过去20多年里,国民经济持续、健康、快速发展,汽车工业也取得了跨越式的发展,我国的汽车生产能力得到很大的提高。我国汽车近年来的数量快速增长,高速公路和高等级公路迅速建设,十多年的时间铺就的高速公路,相当于发达国家半个世纪完成的里程,汽车平顺性日益显得重要,成为现代汽车的一个主要性能指标。研究如何使汽车具有良好的平顺性,已得到汽车设计人员的高度重视,具有深远的意义。在这个问题当中悬架系统的品质和技术扮演了很重要的角色。汽车悬架的品质，不仅决定着汽车的平顺性、操

2、纵稳定性和车身稳定性，而且还关系着汽车动力性的发挥，关系着汽车平均技术速度的高低，关系着客、货车的运营成本以及军用车的使命任务周期，特别还关系着承载系统和行驶系统的动载，以及影响相关零部件的使用寿命等。此外,由车辆平顺性不好导致的轮胎动载荷过大也会限制汽车动力性能和影响操作稳定性。所以车辆平顺性对保证驾驶员在长时间复杂的行驶和操纵条件下,具有良好的心理和生理状态、准确灵敏的反应对确保行驶安全是非常重要的。为了满足车辆对悬架系统提出的诸多性能要求，悬架的结构形式一直在不断地更新和完善。基于经典隔振理论的传统

3、被动悬架系统无需能量输入，结构简单，价格便宜，因而在汽车工业中获得广泛应用。但其只是一种优化折衷方案，不能适应变化的行驶工况和随机道路激励。其阻尼和刚度参数一般依据经验或优化设计方法进行选择，是一种时不变系统，一经选定，在车辆行驶过程中就无法进行调节，使悬架系统性能不能根据外部信号的变化而改变。在某个特定工况下按目标优化出的被动悬架系统，一旦载荷，车速或路况等发生变化，悬架在新的工况下便不再是最优。因此，传统的被动悬架无法保证车辆在所有工况下都具有良好的综合性能。为了克服被动悬架的不足，早在50年代，国外

4、就有学者提出了主动悬架的概念。随着电、液控制技术﹑计算机技术的不断发展，传感器﹑微处理器及电﹑37液控制元件制造技术的不断提高，必将使主动悬架在实际车辆上的应用越来越广泛。同时，现代社会对车辆性能及行驶速度的要求也在不断提高。因此，一些能够根据汽车行驶的工况和载荷等情况来控制车辆的工作状态，使汽车的整体性能达到最佳的主动悬架系统便应运而生，并且得到了快速发展。为了分析和评估一个汽车的舒适性和安全性时，必须对汽车悬架系统的性能进行测试。目前国内生产汽车的厂家对汽车做这种实验时，基本上都是使汽车在实际路面上进

5、行驾驶，然后用测量仪和传感器测量出判断汽车平顺性的一些参数，再根据这些参数进行分析和评价。这种实验方法需要花费一定的时间，这样就延长了汽车的开发周期，并且这种实验方法还需要一些人力和物力，这样也提高了汽车的开发成本。软件-MATLAB7.0目前在控制领域非常流行,我准备用它对汽车的悬架系统进行模拟仿真，按照实际路面的情况进行模拟，并根据模拟仿真的结果对悬架系统进行了进一步地分析和研究。该软件具有较强的实用价值和可操作性，对汽车设计人员分析汽车(包括主动悬架和被动悬架)的性能提供了极大的帮助。1.2汽车悬架

6、概述所谓汽车悬架，就是把汽车悬挂质体悬置和架设起来的装置，也就是联系汽车悬挂质体和非悬挂质体的所有总成部件(传动轴除外)的总称。它具有承载、传力(矩)、缓冲、衰振、散能以及调节车身高度等主要功能。汽车悬架的品质，不仅决定着汽车的平顺性、操纵稳定性和车身稳定性，而且还关系着汽车动力性的发挥，关系着汽车平均技术速度的高低，关系着客、货车的运营成本以及军用车的使命任务周期，特别还关系着承载系统和行驶系统的动载，以及影响相关零部件的使用寿命等。汽车悬架虽然十分复杂，但它无外包括悬架构件、悬架型式和悬架系统(包括总

7、布置设计等)三个方面的内容。悬架构件构成不同的悬架型式，各轮、轴的悬架型式又决定着整桥和整车的悬架系统。1.2.1汽车悬架的结构悬架主要是由导向机构、弹性元件、梯形机构、阻尼元件、稳定装置五37部分组成，图1.1与图1.2是汽车悬架的结构图与结构示意图。下面分别对这五个主要部分进行简要介绍:图1.2汽车悬架结构示意图25314图1.1汽车悬架的结构图1—弹性元件2—减震器3—车轴4—车轮5—车架(1)导向机构导向机构是导向和传力的机构，它关系着车轮相互间的位移特征并保证其间的力和力矩的可靠传递，是任何悬架

8、都不可缺少的。此外，它不仅起着导向和传力的作用，而且还决定着悬架的独立与相关，连悬架的名称也往往是由导向机构决定的，如单纵臂悬架、双横臂悬架、半拖臂悬架等。导向机构控制着车辆的运动方向，决定着车轮的运动轨迹和定位参数的变化，决定着悬架的悬架中心和整车的侧倾中心和纵倾中心，影响着汽车的平顺性以及车身的稳定性和操纵稳定性。(2)弹性元件弹性元件起着承载和缓冲的作用，它保证着悬挂质体和非悬挂质体之间的弹性联系，并把绝对的刚性传递转变