四 川 理 工 学 院
1．毕业设计（论文）的主要内容及基本要求
利用ADAMS建立前后悬架、轮胎等各子系统、构建整车模型，进行平顺性仿真。
1. 利用ADAMS/Car建立起某轻型乘用车前后悬架等各子系统。 2. 构建整车虚拟样机模型，进行模型可行性的验证。 3. 进行随机路面平顺性的仿真。 4. 进行进行实车道路试验。
5. 进行试验结果与仿真结果对比，以验证所建立模型的准确性。 6. 绘图及撰写毕业论文。
2．指定查阅的主要参考文献及说明
[1] 余志生主编.汽车理论（第三版）．北京：机械工业出版社，2004. [2] 王望予主编.汽车设计[M].机械工业出版社,2004,8. [3]《汽车工程手册》编辑委员会．北京：人民交通出版社，2001.
[4] 范成建，熊光明，周明飞编著.虚拟样机软件MSC.ADAMS应用与提高. 北京：
机械工业出版社，2006.
[5] 陈立平，张云清，任卫群，等.机械系统动力学分析及ADAMS应用教程.北京：
清华大学出版社，2005.
[6] 李军，刑俊文，覃文洁.ADAMS实例教程.北京:北京理工大学出版社，2002. [7] 石博强，申焱华，宁晓斌，等. ADAMS基础与工程范例教程.北京：中国铁
道出版社，2007.
[8] 黄承修. 基于虚拟样机技术的汽车行驶平顺性仿真研究：[硕士学位论文].
浙江:浙江大学，2006.
[9] 李莉. 基于ADAMS_Car的某轿车平顺性仿真分析与改进：[硕士学位论文].
吉林:吉林大学，2006.
[10] 沈晓安. 汽车行驶平顺性建模及其仿真研究：[硕士学位论文].浙江:浙江
工业大学，2005.`
3．进度安排 设计（论文）各阶段名称 起 止 日 期 2月28日—3月14日 1 收集、学习本课题有关资料 2 建立虚拟样机整车模型 3 进行平顺性仿真及道路试验数据处理 4 完成毕业论文编写，提交毕业设计相关资料 5 毕业设计资料审核、整改及答辩
3月15日—4月4日 4月5日—5月9日 5月10日—5月23日 5月24日—5月30日 摘要
汽车的平顺性主要是保持汽车在行驶过程中产生的振动和冲击环境对乘员舒适性的影响在一定界限之内，因此平顺性主要根据乘员主观感觉和舒适性来评价，对于载货汽车还包括保持货物完好的性能，它是现代高速汽车的主要性能之一。
第一章 绪 论
1.1 本课题的研究背景和意义
随着我国高速公路网的大力建设，以及人民生活水平和消费水平的不断提高，汽车已成为人们日常生活中不可或缺的一部分，人们对汽车性能的要求也越来越高。然而，由于汽车是一个包含惯性、弹性、阻尼等动力学特征的非线性系统，零件多、受力复杂，而且构成汽车的各子系统之间存在相互耦合作用，使得汽车的动态特性非常复杂，要想真实描写汽车的动态特性，必须考虑尽可能多的零件运动来获得精确的数学模型，而太复杂的模型又给求解带来了巨大困难，甚至得不到结果。因此，提出一种合理的轿车平顺性研究方法已经显得极为迫切。
传统的平顺性研究方法是通过试验或人为地把汽车各个子系统加以简化，抽取出能够代表系统或总成特性的本质因素，建立起较简单的数学、力学模型进行求解，并对求得的结果进行验证。但是在建模过程中，许多总成是通过试验或人为简化的，获得的参数一般都是系统的静态和准静态试验参数，与汽车实际运动状态中的动态参数有一定的误差，所以，要想得到高精度的模型，就要经过反复试验、修改和验证，工作周期较长。因此，如何更好地建立汽车行驶平顺性模型，已成为国内外学者研究汽车平顺性的关键问题。
虚拟样机的动力学仿真分析是利用数字化分析方法改变汽车设计参数、试验道路环境等参数，模拟实车道路行驶工况，从而验证或修改设计方案的过程。它可以有效缩短设计周期、降低开发成本、达到提高汽车产品品质的目的。采用虚拟样机技术进行轿车平顺性研究已经逐渐被国外的汽车企业所采用，并取得了良好的效果。本课题以数字样机技术为手段，开展轻型乘用车平顺性仿真技术研究。本文研究成果可促进整车产品使用性能的提升，具有重要的理论意义和实用价值。
1.2 汽车平顺性研究的国内外现状
国外对对于汽车平顺性的研究，主要经历了以下四个阶段:
第一阶段：在二十世纪三十年代前，主要研究成果是从实际经验中观察和认识到车辆的
动力学行为与轮跳现象，认识到乘座舒适性是车辆性能的重要指标。
第二阶段：从二十世纪三十年代至1952年，认识到轮胎的侧滑角，开始进行乘座舒适性试验，研制了独立悬架。
第三阶段：1952年至八十年代，对轮胎理论建模与试验，应用随机振动理论分析悬架系统响应。
在此阶段，国外主要从两方面针对车辆的振动和乘坐舒适性开展研究，一方面从实验的角度研究人体对振动的感受，以解决平顺性评价问题，并于20世纪70年代制定出了国际标准ISO 2631-74《人体承受全身振动的评价指南》，20世纪80年代经修订后推出了ISO2631-85。我国在这方面的研究工作起步较晚，20世纪80年代初，长春汽车研究所、清华大学等单位首先采用了ISO 2631国际标准进行了汽车道路行驶平顺性的研究；1982年的《汽车悬架系统固有频率和相对阻尼系数的测量方法》；1985年参照ISO 2631制定了GB4970《汽车行驶平顺性随机输入试验方法》标准，1986年制定了GB5902《汽车行驶平顺性脉冲输入试验方法》标准，以及近几年的《客车平顺性评价指标及限值》等，初步构成了我国较为完善的汽车平顺性评价方法体系。
第四阶段：进入二十世纪八十年代后，计算机技术和控制理论的发展推动了车辆悬架系统动力学的进一步研究，人们开始应用多刚体系统动力学软件(例如:ADAMS,DADS)建立车辆及悬架系统的复杂动力学模型，并通过分析得出了许多有益结论[1] [2] [3]。
发展至今，已经有一套比较成熟的汽车平顺性研究理论，目前平顺性的研究主要集中在评价方法、模型建立方法、悬架系统结构参数优化、路面激励（路面谱）研究和先进测试方法研究等几个方面。
平顺性评价方法是平顺性研究的一个重组成部分，但迄今为止，虽然人们对平顺性的研究作了大量工作，但还没有一种公认的比较理想的评价方法，现有评价方法大体上可归纳为两种[4]:主观（感觉）评价和客观（物理量）评价。1978年国际标准化组织（ISO）在综合大量有关人体全身振动的研究工作和文献的基础上，订出了国际标准ISO2631《关于人体承受全身振动的评价指南》。标准ISO2631的重点是指出人体对振动的反应不仅与振动的强度，而且与振动的频率、方向有关。这样，就把以往只简单地统计汽车本身零件振动响应来进行平顺性评价的方法，发展到“道路—车辆—人体”系统更加科学的水平上。
国外研究者在汽车平顺性模型建立问题上，所采用的研究方法主要有集中质量法、有限元法和模态分析法。集中质量法将车辆简化成多个刚体进研究，由于模型较简单，模拟速度快，耗费少，在实际研究中应用比较广泛；有限元法是将车辆简化为有限个单元，由于单元较多，比较符合车辆的实际情况，但模型的建立比较复杂，计算费时较长；模态分析法是通过对实车的动态测试，获得系统的频响特性和模态参数的数学模型，这种方法可以为结构的动态优化和修改设计提供依据，但在产品设计的初始阶段不可能采用，它主要用于产品设计
[5]
。
在改变车辆的结构参数方面，国外研究者已取得不少成果[6]。自七十年代后期以来，随着随机振动理论、概率论、电子计算机技术在汽车行业中的普及与应用，以及一些先进测试设备、仪器的开发，汽车平顺性的理论、试验和研究工作有突飞猛进的发展。模态分析方法和模态综合技术、有限元法在分析和计算汽车平顺性工作方面得到广泛的应用，并由此开发许多用于改善汽车平顺性的新产品，如主动悬架、半主动悬架、空气弹簧悬架等。目前国外还出现了一种空气弹簧座椅，这种座椅的固有频率很低，而且几乎保持为定值，不随驾驶员的质量而改变，因此，只要使座椅的固有频率与汽车其他部分的固有频率错开，就可避免发生共振，从而提高了汽车的平顺性。
我国在汽车平顺性工作的研究起步较晚，但自八十年代初期以来，随着人们对平顺性的要求日益提高，我国汽车平顺性的试验研究工作也有了飞速的发展。许多研究所、高校的研究人员付出了许多劳动，开展了大量的基础研究工作，不少研究成果已应用到平顺性的评价与改进工作中，对我国汽车新产品的开发与老产品的改进起了重要作用，大大缩短了我国汽车技术水平在这一领域内与国际先进水平的差距。近年来，有关改进汽车平顺性的研究工作发展迅猛，目前的研究主要集中在：汽车结构动力学模型及平顺性仿真模型的研究，汽车座椅振动特性及其改进的研究，汽车悬架系统结构分析与改进的研究。其中一些研究成果已经应用到产品中，获得了较好的效果[5]。
武汉工学院在1978年提出了汽车九自由度振动模型，并在计算机上模拟了四个车轮在随机输入条件下车身振动加速度响应的预测。长春汽车研究所与吉林工业大学合作进行的十自由度模型计算机模拟工作中，利用了先进的MTS电子液压振动台进行了CA141汽车振动参数的动态识别，获得了与实际结果十分吻合的结果。长春汽车研究所在应用模态分析理论进行汽车平顺性分析方面，以及吉林工业大学对大客车平顺性的研究方面都取得了很好的成果[7]。
合肥工业大学的陈黎卿以某皮卡车为研究对象，应用ADAMS软件进行悬架优化设计和控制研究，双横臂独立悬架进行了仿真分析，在此基础上设计了ADAMS软件与C语言的接口文件，实现了基于遗传算法和ADAMS的双横臂独立悬架优化设计；利用ADAMS软件中的控制工具箱设计了基于PID控制的主动悬架系统，仿真结果表明主动悬架系统有效地提高了整车的性能；最后，在对整车数学模型分析的基础上，提出了基于ADAMS和MATLAB/SIMULINK的主动悬架联合仿真[8]。
南京理工大学的苏小平博士，在整车系统多体动力学模型的基础上，采用模态集成方法和离散化方法分别建立汽车横向稳定杆和板簧的柔性体。对依维柯汽车的操纵稳定性、行驶平顺性、紧急制动性能进行了仿真计算并分析与探讨了对这些性能影响因素的变化规律，结合该车换型时在行驶平顺性上出现的问题，对该车悬架系统进行了优化设计，提出了一种悬架系统特性参数动态优化数学模型和一套基于仿真的悬架系统优化设计方法[9]。
江苏大学的汤靖、高翔、陆丹以多体系统动力学理论为基础，应用机械系统动力学仿真