基于Matlab的二自由度车辆的动力学仿真_李俊
基于MATLAB的汽车动力性仿真分析毕业设计任务书
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二级学院 专 班 学 业 级 生
机电工程学院
车辆工程
指导教师 负责教师
毕 业 设 计 (论 文 )任 务 书
毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）题目
基于 MATLAB 的汽车动力性仿真分析 毕业设计（论文）时间 2014 年 毕业设计（论文）进行地点 毕业设计（论文）内容及要求： (一)主要内容 1.根据所给参数，运用 MATLAB 软件绘制该车各项性能曲线。 2.运用汽车设计、汽车理论等相关知识，根据所绘曲线分析汽车各项性能。 3.利用 MATLAB 软件编制图形界面，实现界面输入参数，即完成部分曲线的自 动绘制。 4 .撰写设计说明书和英文资料翻译。 设计所需参数: 汽油发动机使用外特性的 Tq—n 曲线的拟合公式为 月 日至 2014 年 月 日
式
传动系机械效率 波动阻力系数 空气阻力系数×迎风面积 主减速器传动比 飞轮转功惯量 二前轮转动惯量 四后轮转功惯量 变速器传动比
η т ＝0.85 f＝0.013 CDA＝2.77 i0＝5.83 If＝0.218kg• Iw1＝1.798kg• Iw2＝3.598kg• ig(数据如下表)
轴距 质心至前铀距离(满载) 质心高(满载) （二）基本要求
机电工程学院
n n 2 n 3 n 4 Tq 19.13 295 .27( ) 165 .44( ) 40.874( ) 3.8445( ) 1000 1000 1000 1000
中, Tq 为发功机转矩(N•m)；n 为发动机转速(r／min)。 发动机的最低转速 nmin=600r/min ，最高转速 nmax=4000 r／min 装载质量 整车整备质量 总质量 车轮半径 2000kg 1800kg 3880 kg 0.367 m
利用Matlab进行动力学建模和仿真分析的基本原理
利用Matlab进行动力学建模和仿真分析的基本原理引言：动力学建模和仿真分析是工程领域中重要的研究方法之一。
利用动力学建模和仿真分析，可以通过数学模型模拟和分析物体的运动、力学响应和控制系统的性能。
而Matlab作为一种功能强大的科学计算软件，为动力学建模和仿真提供了广泛的工具和函数库。
本文将介绍利用Matlab进行动力学建模和仿真分析的基本原理和方法。
一、动力学建模动力学建模是动力学仿真的第一步，它是将实际工程问题转化为数学模型的过程。
在动力学建模中，首先需要确定系统的运动学和动力学特性，然后利用合适的数学模型来描述这些特性。
1. 运动学特性的确定运动学是研究物体运动的几何性质和规律的学科。
在动力学建模中，我们需要确定系统的位置、速度和加速度等运动学变量。
这些变量可以通过对实际系统的观测和测量得到，也可以通过数学关系和几何推导来求解。
2. 动力学特性的确定动力学是研究物体运动的力学性质和规律的学科。
在动力学建模中，我们需要确定系统的力学特性，包括质量、惯性系数、弹性系数和阻尼系数等。
这些特性可以通过实验测量和物理原理推导得到。
3. 数学模型的选择在确定了系统的运动学和动力学特性后，我们需要选择合适的数学模型来描述系统的动力学行为。
常用的数学模型包括常微分方程、偏微分方程和差分方程等。
根据系统的特点和求解的需求，选择适当的数学模型非常重要。
二、动力学仿真分析动力学仿真分析是利用数学模型来模拟和分析系统的运动和响应。
通过仿真分析，我们可以预测系统在不同工况下的运动状态、力学响应和控制性能。
1. 数值解方法数值解方法是求解动力学数学模型的常用方法。
常见的数值解方法包括欧拉方法、改进欧拉方法和四阶龙格－库塔方法等。
通过数值解方法，我们可以将动力学方程离散化，并利用计算机进行求解。
2. 仿真参数的选择在进行动力学仿真分析时，我们需要选择合适的仿真参数。
仿真参数包括系统的初始条件、外部输入信号和仿真时间等。
(完整word版)汽车2自由度和7自由度动力学建模仿真
1 路面模型的建立在分析主动悬架控制过程时，路面输入是一个不可忽略的重要因素，本文利用白噪声信号为路面输入激励，)(2)(2)(000t w U G t x f t x gg ππ+-=•其中，0f 为下截止频率，Hz ；G 0为路面不平度系数，m 3/cycle ；U 0为前进车速，m/sec ；w 为均值为零的随机输入单位白噪声。
上式表明，路面位移可以表示为一随机滤波白噪声信号。
这种表示方式来源于试验所测得的路面不平度功率谱密度（PSD ）曲线的形状。
我们可以将路面输入以状态方程的形式加到模型中：⎪⎩⎪⎨⎧=+=•XC Y WF X A X road road road road road 1,2,2,000==-==road road road g road C UG B f A x X ππ；D=0；考虑路面为普通路面，路面不平系数G 0=5e-6m 3/cycle ；车速U 0=20m/s ；建模中，路面随机白噪声可以用随机数产生（Random Number ）或者有限带宽白噪声（Band-Limited White Noise ）来生成。
本文运用带宽白噪声生成，运用MATLAB/simulink 建立仿真模型如下：图1 路面模型2 汽车2自由度系统建模图2 汽车2自由度系统模型根据图2所示，汽车2自由度系统模型，首先建立运动微分方程：()()()()()b b s b w s b w w w t w g s b w s b w m x K x x C x x m x K x x K x x C x x =----⎧⎪⎨=--+-+-⎪⎩&&&&&&&&整理得：⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧+--+-+-+-=-+-+-+-=g w tb w t s b w s b w s b w s w b b s b b s w b s b s bx m K x m K K x m K x m C x m C x x m K x m K x m C xb m C x &&&&式中：s C 为悬架阻尼，s K 为悬架刚度，t K 为轮胎刚度，b m 为车身质量，w m 为车轮质量，b b b x x x &&&、、分别为车身位移、速度、加速度，w w w x x x &&&、、分别为车轮位移、速度、加速度，g x 为路面输入。
基于MATLAB 的二自由度和四自由度汽车振动模型分析
Science and Technology &Innovation ┃科技与创新2020年第17期·67·文章编号：2095－6835（2020）17－0067－03基于MATLAB 的二自由度和四自由度汽车振动模型分析金琦珺，罗骞＊（武汉理工大学汽车工程学院，湖北武汉430070）摘要：以普通乘用车为例，将汽车简化成独立悬架整车二自由度与四自由度动力学模型，根据牛顿第二定律求出系统的运动微分方程，并利用MATLAB 研究了汽车振动的频率响应特性，求解得到该振动系统的固有频率和各主振型，绘制出车身、前后轴振动对前后轮激励的频率响应曲线图。
并着重研究了轮胎阻尼对汽车平顺性的影响。
该研究能够对减轻汽车振动及提高汽车行驶平顺性提供一定有益的参考。
关键词：MATLAB ；二自由度：四自由度；自由振动中图分类号：TH701文献标识码：A DOI ：10.15913/ki.kjycx.2020.17.0261引言机械振动对于人类的生产生活来说是一把双刃剑，既可以服务于人类，又对人类的生产活动有重大危害。
机械振动既有有利的一面也有有害的一面。
需对振动进行动态分析，通过研究物体偏离平衡位置的位移、速度、加速度等的动态变化来达到目的。
在物体的平衡点附近出现的物体的来回运动，有线性和非线性两种振动模式。
由于外界对系统的激励或作用，使得机械设备产生噪声及有损于机械结构的动载荷，从而影响设备的工作性能和寿命。
尤其是发生共振情况时，可能使机器设备受到损坏，所以急需对机械振动的相关原理进行研究。
为了合理减小振动对设备的危害，充分利用振动进行机器运作，对机械振动产生的规律进行了探讨和研究。
随着计算机智能系统的快速发展，相关的仿真技术都出现了极大的提升空间，在日常的生产活动中，人们经常用到的相关软件有adams 、abaqus 等。
目前MATLAB 计算机软件在计算机的仿真方面使用更加广泛一些，MATLAB 是一款拥有强大绘图能力的工程计算高级计算机语言。
考虑传动轴转动的IVECO动力学分析
考虑传动轴转动的IVECO动力学分析摘要：采用多体系统传递矩阵和MATLAB仿真分析的方法，对包含传动轴和减振支撑圈的IVECO整车系统进行动力学仿真分析,使车厢质心的振动水平最小。
考虑传动轴的旋转，分析讨论了车身质量、悬架刚度、悬架阻尼对车身振动的影响，同时分析了传动轴旋转和不旋转时对系统固有频率及其分布规律的影响，在设计时必须考虑使轴的工作转速避免和系统固有频率相同或接近。
关键词：多体系统传递矩阵MATLAB 传动轴旋转1 概述传动轴在汽车行驶过程中传递运动、力和扭矩的作用.由于传动轴结构本身的复杂的动力学特点，工作过程中转速高，这导致不可避免地存在共振现象.振动的存在将影响汽车的经济性、平顺性，甚至使元件断裂破坏等。
传动轴振动的激励源主要是发动机，当量夹角过大、传动轴自身的不平衡、以及任何形式的旋转不平衡也会引起传动轴的振动。
[1]文献1以七自由度车辆模型为基础进行研究计算，求算了在左右车轮激励不同、车速不同、路面模型中波长不同、车辆载重质量不同时的动荷载大小及分布。
文献2在7自由度的基础上引入发动机的振动，建立十自由度车辆动力学模型，对汽车平顺性进行分析．运用振动理论分析了车辆的传递函数和振动特性，并通过讨论选择了车身质心加速度、悬架动挠度、车轮相对动载荷、车身俯仰角加速度等参量作为平顺性评价标准。
但由于这类模型忽略了部件的弹性效应因而进行平顺性分析时会产生较大的误差，而且都是孤立的研究路面随机激励对整车振动的影响或者只考虑传动轴的振动，而由于传动轴的转动引起的传动轴-车厢耦合振动的共振研究的很少。
若考虑橡胶元件的影响，则使多自由度的复杂模型手工推导过于烦琐，基于此我们建立基于整车环境下的传动轴模型。
1.1 汽车动力学仿真模型用多体仿真模型研究汽车竖向振动的动力学仿真问题主要包括轮胎模型、路面模型以及分析汽车平顺性的整车模型。
在前人研究的基础上,将汽车模型进行简化,考虑传动轴的整车振动,其模型如图1,其中1、2、3、4为前后轮胎的刚度阻尼和质量，5、11为悬架系统，6为后桥，7,9为光滑较，8为传动轴，10为橡胶支撑圈，12为车体，13为输出点。
二自由度动力学模型 simulink
二自由度动力学模型Simulink如下：
建立模型。
利用Simulink对车辆的两自由度单轨模型进行操纵响应和稳定性分析，最后进行简单的四轮转向控制器（4WS）设计。
建模思想。
确定状态变量，围绕状态变量展开。
从上述的线性二自由度方程看，β、v'、ω都是变量，但是系统的阶数是2阶，状态变量个数=系统总阶数，从前面的推导可知，侧向速度v和质心侧偏角有一定的关系，即tanβ = v/u，而质心侧偏角很小，所以做出tanβ = β的近似处理，所以即β = v/u（注：这里u是匀速，也就是说纵向速读u是常量），求导所以β' = v'/u，这样状态变量可以有两种形式的选择，即选择v、ω或者β、ω为状态变量。
汽车理论课程设计：基于Matlab的汽车动力性的仿真
2009 届海南大学机电工程学院汽车工程系汽车理论课程设计题目：汽车动力性的仿真学院：机电工程学院专业：09级交通运输姓名：黄生锐学号：20090504指导教师：编号名称件数页数编号名称件数页数1 课程设计论文 1 3Matlab编程源程序 12 设计任务书 12012年6月20日成绩汽车理论课程设计任务书姓名黄生锐学号20090504 专业09交通运输课程设计题目汽车动力性的仿真内容摘要：本设计的任务是对一台Passat 1.8T手动标准型汽车的动力性能进行仿真。
采用MATLAB编程仿真其性能，其优点是：一是能过降低实际成本，提高效率；二是获得较好的参数模拟，对汽车动力性能提供理论依据。
主要任务：根据该车的外形、轮距、轴距、最小离地间隙、最小转弯半径、车辆重量、满载重量以及最高车速等参数，结合自己选择的适合于该车的发动机型号求出发动机的最大功率、最大扭矩、排量等重要的参数。
并结合整车的基本参数，选择适当的主减速比。
依据GB、所求参数，结合汽车设计、汽车理论、机械设计等相关知识，计算出变速器参数，进行设计。
论证设计的合理性。
设计要求：1、动力性分析：1)绘制汽车驱动力与行驶阻力平衡图；2)求汽车的最高车速、最大爬坡度；3)用图解法或编程绘制汽车动力特性曲线4)汽车加速时间曲线。
2、燃油经济性分析：1) 汽车功率平衡图；完成内容：1．Matlab编程汽车驱动力与行驶阻力平衡图2．编程绘制汽车动力特性曲线图3．编程汽车加速时间曲线图4．课程设计论文1份汽车动力性仿真摘要本文是对Passat 1.8T 手动标准型汽车的动力性能采用matlab 编制程序，对汽车动力性进行计算。
从而对汽车各个参数做出准确的仿真研究，为研究汽车动力性提供理论依据，本文主要进行的汽车动力性仿真有：最高车速、加速时间和最大爬坡度。
及相关汽车燃油性经济。
关键词：汽车；动力性；试验仿真；matlab1. Passat 1.8T 手动标准型汽车参数功率Pe （kw ）转速n （r/min ）15 1000 36 1750 50 2200 66 2850 80 3300 90 4000 110 5100 1055500各档传动比主减速器传动比第1档 3.665 4.778第2档 1.999 第3档 1.407 第4档 1 第5档 0.472 车轮半径0.316（m ）传动机械效率0.91 假设在良好沥青或水泥路面上行驶，滚动阻力系数 0.014 整车质量1522kgC D A2.4m22. 最高车速汽车的最高车速是指汽车标准满载状态，在水平良好的路面(混凝土或沥青路面)上所能达到的最高行驶速度。
汽车动力性matlab仿真源程序
汽车动力性matlab仿真源程序clcn=[1500:500:5500];%转速范围T=[78.59 83.04 85.01 86.63 87.09 85.87 84.67 82.50 80.54];%对应各转矩dt=polyfit(n,T,3);%对发动机输出转矩特性进行多项式拟合，阶数取4n1=1000:100:5500;%t=polyval(dt,n1);figure(1)title('发动机外特性')plot(n1,t,n,T,'o'),grid on%图示发动机输出转矩特性%汽车驱动力计算G=input('整车重力/N，G=');%输入970*9.8ig=[3.416 1.894 1.28 0.914 0.757];%变速器速比k=1:5;%5个前进档r=0.272;i0=4.388;eta=0.9;ngk=[800 800 800 800 800];ngm=[5500 5500 5500 5500 5500];ugk=0.377.*r.*ngk(k)./(ig(k).*i0);%计算每一档发动机800rpm 时的最低行驶速度ugm=0.377.*r.*ngm(k)./(ig(k).*i0);%计算每一档发动机5400rpm最高行驶速度for k=1:5%依次计算5个档的驱动力u=ugk(k):ugm(k);n=ig(k)*i0.*u./r/0.377;t=54.8179+2.2441.*(n./100)-4.8003.*(n./1000).^2+2.815e-10.*n.^3Ft=t.*ig(k).*i0*eta/r;figure(2)plot(u,Ft)hold on,grid on %保证K的每次循环的图形都保留显示end%行驶阻力计算f0=0.009;f1=0.002;f4=0.0003;%三者都是轿车滚动阻力系数% disp'空气阻力系数Cd=0.3--0.41,迎风面积A=1.7--2.1'Cd=input('空气阻力系数Cd=');%输入0.3A=input('迎风面积/m2,A=');%输入2.3u=0:10:180;f=f0+f1.*(u./100)+f4.*(u./100).^4;Ff=G*f;%计算滚动阻力Fw=Cd*A.*u.^2./21.15;%计算空气阻力F=Ff+Fw;%滚动阻力、空气阻力之和title('驱动力-阻力图（五档速比为3.416 1.894 1.28 0.914 0.757）')plot(u,F,'mo-');grid on%图解法求最高车速for u=50:180;k=5;n=ig(k)*i0.*u./r/0.377;t=54.8179+2.2441.*(n./100)-4.8003.*(n./1000).^2+2.815e-10.*n.^3;Ft=t.*ig(k).*i0*eta/r;f=f0+f1.*(u./100)+f4.*(u./100).^4;Ff=G*f;Fw=Cd*A.*u.^2./21.15;F=Ff+Fw;if abs(Ft-F)<1;umax=u;breakendenddisp('== == =汽车动力性能仿真计算结果== == =')disp('驱动力-行驶阻力平衡图及最高车速')fprintf('汽车理论最高车速（驱动力与行驶阻力曲线交点）Vmax=%3.3f km/h\n',umax)（注：文档可能无法思考全面，请浏览后下载，供参考。