汽车行驶平顺性建模与仿真
基于ADAMS的汽车平顺性仿真分析
基于ADAMS的汽车平顺性仿真分析贺翠华，王树凤（山东理工大学交通与车辆工程学院，山东淄博255049）摘要：本文利用动力学仿真软件ADAMS对汽车的平顺性进行了分析。
首先在view中建立了车身与车轮双质量二自由度振动模型，然后用vibration模块对其进行了振动仿真分析。
分别研究了悬架刚度、悬架阻尼系数、非悬挂质量和轮胎刚度对平顺性的影响。
结果表明，在相同的路面输入下，通过合理选择悬架和轮胎参数可以明显改善汽车平顺性。
关键词：平顺性；仿真；性能评价；虚拟样机技术The Research of Vehicle Riding Comfort Based onADAMSHE Cui-hua；WANG Shu-feng（School of Transportation and Vehicle Engineering,Shandong University of Technology,Zibo China255049）Abstract:The riding comfort is one of the most important performances of vehicle.This paper analyses the vehicle riding comfort performance using ADAMS/view.According to the vehicle vibration theory,the vehicle is simplified to a dual mass model with two freedoms.The simulation of the model is carried out using ADAMS/Vibration.The influence of suspension stiffness,damping,body mass and tire stiffness on the comfort has been investigated.The result shows that choosing the appropriate parameters of suspension and tire can improve the vehicle riding comfort performance. Key words:riding comfort performance;simulation;performance assessment1引言随着汽车车速的提高，汽车的乘坐舒适性越来越受到人们的重视，而汽车的乘坐舒适性与汽车的平顺性息息相关。
汽车平顺性建模与分析
目录1 绪论 (2)1.1课题研究的背景和意义 (2)1.1.1汽车平顺性研究的背景和意义 (3)1.1.2汽车平顺性建模的意义 (4)1.2 国内外汽车平顺性建模与仿真研究现状 (4)1.2.1 面向结构和面向参数的方法比较 (4)1.2.2 动力学模型的选择 (5)1.2.3 国内汽车平顺性的研究 (6)1.3 MATLAB软件介绍 (7)1.4 本文主要研究内容 (7)2 路面激励 (8)2.1引言 (8)2.2随机路面的拟合 (9)2.2.1 随机路面拟合的方法 (9)2.2.2 路面激励的拟合 (9)2.3 路面激励的生成 (11)2.4车辆平顺性的评价方法 (13)2.5随机输入平顺性评价指标 (14)3 汽车模型建立 (16)3.1 模型建立 (16)3.2 微分方程的建立 (18)3.3 微分方程的矩阵表达式 (19)4 MATLAB软件下平顺性的计算及分析 (21)4.1 利用MATLAB编写改进的欧拉方法后的微分方程的解法 (21)4.2求加速度功率谱密度 (24)4.3 平顺性的计算以及评价 (26)4.4 各种汽车参数对平顺性的影响 (28)结论.................................................................................................................. 错误！未定义书签。
致谢.................................................................................................................... 错误！未定义书签。
参考文献.. (32)1 绪论汽车平顺性是指汽车过程中能保证乘员不致因车身振动而引起不舒适和疲乏感觉，以及保持运载货物完整无损的性能。
纯电动汽车的平顺性仿真与分析
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ＨＵＡＮ（ ｕ ｈ ａ ＧＵ０ Ｊ ｎ ｔａ Ｚ Ｊ — ｕ ， ｕ —ｕ ｎ， ＨＡＮＧ Ｔ ｎ — ａ ｇ ｉｇ ｆｎ
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２１１ 悬架 的建立 ．．前
如表 １ 所示。 该纯 电动汽车的前悬架为麦弗逊悬架 。其 主要结构是 由螺 满足整车平顺性分析的要求 。所用轮胎 的参数 ，
旋弹簧加上减震器组成 ，减震器可 以避免螺旋弹簧受力时向前 、 ２３电动机 模型 的建立 ． 后、 、 左 右偏移 的现象 ， 限制弹簧 只能作上 下方 向的振动 ， 并可 以 由于本电动汽车采用 的是 电动机的前置驱 动，本文利用软
黄 菊花 郭 军 团 张庭 芳 （ 昌大学 机 电工 程学 院 ， 昌 ３ ０ ３ ） 南 南 ３ ０ １
Ｐｕ ｅ ｅｅ ｔｉ ｖ ｉ ｌｓ ａ ｄ ａ ａｌｓｓ ｏ ｉ ｅ ｃ ｍｆ ｒ ｓｍ ｕａ ｉ ｒ ｌｃ ｒ ｅｈｃｅ ｎ ｎ ｙ ｉ ｆｒ ｏ ｏ ｔ ｉ ｌｔ ｃ ｄ ｏｎ
汽车震动仿真分析
汽车震动仿真分析廉清泉;徐晶才【摘要】首先概述了汽车的行驶平顺性课题研究的意义和背景,随着私家车和重型汽车的需求量不断提高,私家车和重型汽车的行驶平顺性研究变得非常重要,体现了汽车行驶平顺性的建模与仿真分析研究具有的重要意义,介绍了国内外汽车行驶平顺性的建模与仿真研究的现实状况,确定了文章研究的主要议题.本文围绕汽车行驶平顺性的模型建立与仿真分析展开了研究,提出建模与仿真新方法:虚拟激励法的频域及时域仿真,基于有限元思路建立汽车振动结构数学模型的方法,基于变分理论时域数值方法,应用这二者对汽车行驶平顺性建模与仿真展开了研究,得出了有益结论.将平稳随机振动虚拟激励方法应用到了汽车行驶的平顺性仿真分析中,介绍了虚拟激励方法在行驶平顺性的仿真中的应用,探讨了虚拟激励法对于整车行驶平顺性仿真的有效性.【期刊名称】《汽车实用技术》【年(卷),期】2015(000)003【总页数】5页(P89-92,110)【关键词】华晨;汽车;震动;仿真分析【作者】廉清泉;徐晶才【作者单位】华晨汽车工程研究院外饰工程室,辽宁沈阳 110141;华晨汽车工程研究院外饰工程室,辽宁沈阳 110141【正文语种】中文【中图分类】U461.4CLC NO.: U461.4 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2015)03--从1886年世界第一辆汽车问世到现在，汽车工业经过了一百多年的历史。
这一百多年以来，汽车工业使得人类社会生活发生了巨大的变化，成为人类文明的重要篇章。
在信息高速发展的今天，汽车成为方便、快捷、安全、舒适的代步工具及货运工具，是世界上使用最为广泛、产量最多的交通工具。
伴随着科学技术的快速发展、新的设计、新技术的不断应用使汽车工业的发展万象更新。
与此同时，汽车工业反映时代的变化和文化发展，促进了各个技术领域的革新。
汽车在行驶时，路面起伏和发动机、传动系统和车轮等旋转部件引起汽车的振动。
汽车车辆动力学的建模与仿真
汽车车辆动力学的建模与仿真汽车车辆动力学是指研究汽车在行驶过程中受到的各种力的作用及其对车辆运动的影响的学科。
在现代汽车工业中，为了更好地设计汽车、提高汽车性能和安全性，建模与仿真技术成为了不可或缺的工具。
本文将重点讨论汽车车辆动力学的建模与仿真，以及其在汽车工程领域的应用。
汽车车辆动力学建模是指通过数学、物理等方法描述汽车在运动中受到的各种力和力矩的作用，将汽车系统简化为一系列数学模型。
这些模型可以用来研究汽车在不同路况、驾驶方式下的运动特性，如加速度、速度、转向和悬挂系统的响应等。
建模通常包括车辆动力学、车辆悬挂、车辆转向、车辆稳定性等方面的内容。
通过建模，工程师可以更好地了解汽车在不同情况下的运动规律，为汽车设计和优化提供依据。
在建模的基础上，仿真技术则是将建立的数学模型转化为计算机模型，并进行仿真计算。
通过仿真，工程师可以模拟汽车在不同条件下的运动状态，如加速、制动、转向等，评估汽车性能、安全性和稳定性。
仿真技术还可以用来研究汽车系统的优化设计，提高汽车的性能和安全性。
通过不断调整模型参数和条件，工程师可以找到最佳的解决方案，为汽车设计和制造提供参考。
汽车车辆动力学的建模与仿真在汽车工程领域有着广泛的应用。
首先，它可以帮助工程师更好地了解汽车在不同工况下的运动特性，评估汽车的性能和安全性。
其次，建模与仿真可以帮助设计师优化汽车结构和系统，提高汽车的动力性、操控性和燃油效率。
最后，建模与仿真还可以用来研究汽车的碰撞安全、行驶稳定性、轮胎抓地力等关键问题，为汽车的主动安全和 passagive安全提供支持。
总的来说，汽车车辆动力学的建模与仿真是汽车工程领域的重要技术手段，可以帮助工程师更好地理解汽车的运动规律，优化汽车的设计和性能。
随着计算机技术的不断发展，建模与仿真技术将在未来得到更广泛的应用，为汽车工程师提供更强大的工具来设计、研发和测试新型汽车。
汽车车辆动力学建模与仿真研究
汽车车辆动力学建模与仿真研究汽车车辆动力学是汽车工程的重要学科之一，其研究内容包括车辆运动、悬挂、转向、制动、驱动等方面。
为了更好地理解汽车动力学，进行科学的研究与优化，需要对汽车车辆动力学进行建模与仿真。
一、汽车车辆动力学建模汽车车辆动力学建模是指将汽车运动过程中的各个因素用数学模型表示出来，以便在计算机上进行仿真和分析。
1. 车辆模型车辆模型是汽车车辆动力学建模的基础，主要分为自由度模型和多体模型两种。
自由度模型通常包括垂直运动、横向运动和纵向运动三个自由度，其建模基于牛顿第二定律，包括了车辆的悬挂系统、车轮力、刹车等因素。
多体模型是指以整个车辆为一个多体系统进行建模，除了考虑车辆受力、受扭等因素外，还需要考虑车辆的刚度、弹性等因素。
2. 动力系统模型动力系统模型指的是发动机、变速器、传动系等部分的建模，主要用于模拟车辆行驶过程中的速度、加速度和所需的扭矩等参数。
这些参数可以帮助分析车辆的加速和制动性能，以及制定优化策略。
3. 环境模型环境模型包括路面状态、气象条件等因素，通过对这些因素的建模，可以更好地帮助预测车辆的行驶状态和性能。
例如，模拟不同路面条件下车辆的制动距离、转向响应和行驶稳定性等。
二、汽车车辆动力学仿真汽车车辆动力学仿真是通过计算机程序对汽车运动过程进行模拟，以评估汽车的性能、预测其行为并进行优化设计。
1. 动力学仿真动力学仿真主要用于分析车辆加速、制动和转向等性能。
通过仿真可以模拟不同车速下车辆的加速和制动距离、不同路面条件下车辆的制动力和转向响应等因素，从而得出优化设计的方案。
2. 悬挂系统仿真悬挂系统的仿真主要用于分析车辆在不同路面条件下的行驶稳定性和舒适性。
通过对悬挂系统进行仿真，可以预测不同路面下车辆的摇摆情况、平顺性能以及行驶性能等参数，为改进车辆悬挂系统提供设计方案。
3. 转向仿真转向仿真主要用于分析车辆在快速转向和超车等情况下的转向响应和稳定性。
通过对车辆转向系统的建模和仿真，可以分析车辆的稳定性、刹车距离和抓地力等因素，为设计更有效的转向系统提供方案。
基于MATLAB／Simulink的汽车平顺性的仿真模型（可编辑）
基于MATLAB／Simulink的汽车平顺性的仿真模型摘要本文在分析平顺性的研究意义和研究内容的基础上,以数学仿真原理为理论基础,建立了以某经济型轿车为原型的整车八自由度汽车模型拉格朗日方程,并应用仿真软件MATLAB/Simulink建立了汽车平顺性的仿真模型。
按照国家标准模拟了不同车速下的汽车试验,得出了平顺性仿真在不同车速下时间域和频率域的仿真结果。
本文还参考了实车的平顺性试验,该试验参照国标GB/T4970?1996执行。
在国家B级路面上以不同车速对驾驶员座椅、副驾驶员座椅和后排左侧座椅的垂直加速度信号进行了测量,得出了平顺性试验在时间域和频率域的结果。
在汽车平顺性仿真与试验的基础上,文中对处理后的数据结果进行了比较分析,对试验所用汽车的平顺性作出了评价,给出了仿真与试验的相应结论。
关键词:平顺性,八自由度建模,路谱,MATLAB/SimulinkAbstractThis paper analyzes the significance of ride comfort and contents of research based on the principle of mathematical simulation based on the theory established by an economy car for the prototype vehicle eight degrees of freedom vehicle model Lagrange equation, and applying simulation software MATLAB / Simulink to establish a simulation model ofvehicle ride comfort. Simulated in accordance with national standards of vehicles under different speed test results, the simulation ride at different speeds time domain and frequency domain simulation results This article also during the actual car test ride, test the light of the implementation of national standard GB/T4970-1996. B-class roads in the country at different speeds on the driver's seat, co-pilot seat and left rear seat of the vertical acceleration signal was measured, obtained test ride in the time domain and frequency domain results. In the car ride simulation and experiment based on the text of the processed data results were compared, the test used in ride comfort has been evaluated, the simulation and testing the corresponding conclusionsKey words: Comfort,Eight degrees of freedom model, Road spectrum, MATLAB/Simulink 目录前言 11绪论 21.1汽车平顺性研究的意义21.2汽车平顺性研究的主要内容 21.3汽车行驶平顺性研究发展概况 42汽车行驶平顺性的评价 62.1行驶平顺性评价的研究62.2人体对振动的反应 62.3平顺性指标评价方法72.3.1ISO 2631标准评价法72.3.2吸收功率法112.4平顺性评价流程113随机路面模型的研究 133.1随机路面模型133.1.1路面不平度的概述133.1.2路面不平度的表达133.1.3时域模型143.1.4时域响应153.2建立随机路面模型 153.2.1汽车前轮所受路面随机激励153.2.2前后轮滞后输入的处理164汽车平顺性模型的建立及仿真184.1建模基本原理与要求184.1.1建模基本要求184.1.2建模基本原理194.2 汽车平顺性建模194.2.1 八自由度整车力学模型的建立204.2.2 数学模型的建立214.2.3 汽车座椅的布置254.2.4 汽车八自由度Simulink仿真模型的建立26 4.3整车平顺性仿真284.3.1仿真参数的选取 284.3.2 50km/h车速下汽车平顺性仿真结果304.3.3 60km/h车速下汽车平顺性仿真结果314.3.4 70km/h车速下汽车平顺性仿真结果325整车平顺性试验与结果分析335.1 平顺性试验原理及试验过程335.2 仿真与试验结果的数据处理345.3 仿真与试验结果的时域分析365.4 仿真与试验结果的频域分析37结论38致谢39参考文献40前言汽车平顺性主要是指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,对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。
基于MATLAB的汽车平顺性的建模与仿真
基于MATLAB 勺汽车平顺性的建模与仿真车辆工程专硕1601 Z1604050李晨1. 数学建模过程 1.1建立系统微分方程如下图所示，为车身与车轮二自由度振动系统模型:图中，m2为悬挂质量（车身质量）；m1为非悬挂质量（车轮质量）； K 为弹簧刚度；C 为减振器阻尼系数；Kt 为轮胎刚度；z1为车轮垂直 位移；z2为车身垂直位移；q 为路面不平度。
车轮与车身垂直位移坐标为 z1、z2,坐标原点选在各自的平衡 位置，其运动方程为:m 2Z 2 C(Z 2 &)K(z 2 Z 1)(1)ma & c(& &) K(Nz 2) K t (z q) 0T 3刚計 ______________11.2双质量系统的传递特性先求双质量系统的频率响应函数，将有关各复振幅代入，得:Z 2( 2m 2j CK) Z i ( j C K)( 2)Z i (2.mi j cK K t )Z 1(j CK) qK t (3)令：A ijcKA 22.m 2 j C KA 2m 2 j C K K t由式（2）得Z 2-z i 的频率响应函数:将式（4）代入式（3）得z i -q 的频率响应函数：G = 笛乞=仏匕q — A y A 2 -Af ~ N（5）式中：N A 3 A 2 A下面综合分析车身与车轮双质量系统的传递特性。
车身位移 Z 2对 路面位移q 的频率响应函数，由式（4）及（5）两个环节的频率响应 函数相乘得到：Z2Z2 Z 1A A 2Kt =A Ktq Z q A N Nz j c K Z i2m 2 K j CA 2(4)(6)1.3车身加速度、悬架弹簧动挠度和车轮相对动载的幅频特性1. 车身加速度对路面不平度的频率特性:3. 悬架动挠度对路面不平度的频率特性悬架动挠度为：fd Z 2 Z 1Z2Z1q q q qH()Z2 q& ) q()2Z 2() q()2. 相对动载对路面不平度的频率特性车轮动载荷为:m 1m 2Z &(8)车轮静载荷为：G (m i m 2)g(9)则车轮与路面相对动载为：&黒m 2F d mZ & 匹鳗 ______ m iG (m i m 2)g (1 m2)gm i车轮与路面间相对动载与路面不平度之间的传递函数为:H()Fd/G qF d ()Gq()z , Z 2 m 22qq B m 2、 (1 2)g(11)(12)悬架动挠度与路面不平度之间的传递函数为:2. 仿真过程通过建模，我们已经得到了各所需的传递函数。
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《物流系统建模与仿真》结课论文汽车行驶平顺性建模与仿真学院：研究生学院专业班级：机械工程1402班学生姓名：剑江湖时间：2015 年5月18 日摘要通过分析汽车振动源和人体对振动的反应, 用模态综合技术, 建立了十三自由度人-椅-车系统的动力学模型, 运用随机振动理论, 给出了振动形态、传递函数、悬架动挠度、车轮动载荷、座椅加速度等参量的计算方法, 开发了一套“ 汽车平顺性仿真软件” 并利用已有的汽车数据, 对汽车行驶时的振动特性进行了仿真, 得到了重要结论: 发动机与轮胎刚度、阻尼, 后桥阻尼对驾驶员座椅处的振动影响不大; 驾驶员座椅的垂直刚度增加很大时, 对垂直方向振动响应比较大; 前桥刚度、阻尼对驾驶员座椅处的振动影响较大; 前轮胎刚度对前桥振动影响较大, 前轮胎刚度增加, 则振动加强;后桥刚度对汽车平顺性有一定影响, 后桥刚度减小, 则座椅处垂直加速度减小. 利用该模型可对汽车行驶平顺性进行预测或评估.关键词: 汽车; 平顺性; 建模; 仿真AbstractFrom the analysis of automobile vibration sources and the human responses to vibration , a mechanic model of man -chair -vehicle system with 13 degrees of freedom is built by vibration pattern analyzing technology .Using the random vibration theory , the calculating methods are developed for parameters , including vibration pattern , transfer function , wheel transient load , and acceleration of seat , automobile ride quality simulation software is developed . With available data of motor , the simulation calculating results about vibration character istics are given ,and important conclusions drawn are as follows : the stiffness and damping of the generator and wheel tire and the damping of back -axis have not much effect on the vibration of the seat ; Vertical stiffness of driver ' s seat has much effect on the vibration as it gets larger ; The stiffness and damping of fore-axis have much effect on the vibration of driver seat . The stiffness of the fore tires has much effect on the vibration of the fore-axis . The vibration increases with the stiffness of fore -tire increasing , The stiffness of back-axis has some effect on the automobile ride quality .As the stiffness of back-axis decreased , the acceleration of the driver ′ s seat decreases . With this simulation software , automobile ride quality can be predicted or evaluated .Key words : Automobile ; ride quality ; model ; simulation目录摘要 (I)Abstract (II)目录............................................................................................... I II 第1章绪论 ............................................................................... - 1 -1.1 课题研究的背景和意义 ................................................ - 1 -1.1.1 汽车行驶平顺性研究的背景和意义 ................. - 1 -1.1.2 轿车和重型汽车行驶平顺性研究的意义 ......... - 1 -1.1.3 汽车行驶平顺性建模与仿真研究的意义 ......... - 2 -1.2 国内外汽车行驶平顺性建模与仿真研究现状 ............ - 3 -1.2.1 面向结构和面向参数的方法比较 ..................... - 3 -1.2.2 路面对汽车激励建模研究的现状 ..................... - 3 -1.2.3 汽车振动模型建模研究的现状 ......................... - 4 - 第2 章平稳随机振动虚拟激励法研究 ................................... - 5 -2.1 单点激励单点响应虚拟激励法的基本理论 ................ - 5 -2.1.1 平稳随机振动的基本假设 ................................. - 5 -2.1.2 关于单点激励单点响应虚拟激励法的说明..... - 5 -2.2 广义单点虚拟激励法的基本理论 ................................ - 6 -2.2.1 结构系统的频率响应 ......................................... - 6 -2.2.2 广义单点平稳随机激励 ..................................... - 6 - 第3 章平稳随机振动虚拟激励法的应用 ............................... - 7 -3.1 虚拟路面激励的构造 .................................................... - 7 -3.1.1 1/2 汽车结构系统的虚拟路面激励................... - 7 -3.1.2 四轮整车结构系统的虚拟路面激励 ................. - 7 -3.2 应用实例 ........................................................................ - 8 - 第4章总结 ............................................................................... - 9 - 参考文献...................................................................................... - 10 -第1章绪论汽车行驶平顺性[1]是指汽车行驶过程中能保证乘员不致因车身振动而引起不舒适和疲乏感觉，以及保持运载货物完整无损的性能。
汽车行驶平顺性的优劣直接影响到乘员的舒适性和货物的完整性，并制约着汽车动力性和经济性的发挥及零部件的使用寿命。
随着汽车日新月异的发展，汽车行驶平顺性也被越来越加重视，体现着汽车技术的提高。
1.1 课题研究的背景和意义1.1.1 汽车行驶平顺性研究的背景和意义随着社会的发展和科学技术的进步，世界汽车工业已取得了令人瞩目的成就，正朝着安全、舒适、环保、节能的方向前进，尤其是汽车乘坐的舒适性更是人们追求高品质生活的重要体现，汽车行驶平顺性是影响汽车乘坐舒适性的重要原因。
因此，汽车行驶平顺性的研究日益受到国内外的重视。
对于汽车本身而言，由于各种性能相互影响，因此，作为汽车的性能指标之一的行驶平顺性也影响着其它性能的发挥。
在行驶过程中，如果行驶平顺性很差，强烈振动产生的冲击会加速零部件的磨损，降低零部件的疲劳寿命，降低汽车的操纵稳定性和制动性。
为了减小振动产生的冲击，必须放慢车速，但却使运输效率降低。
低速行驶会使燃油燃烧不充分，而使燃油经济性变差，排放性也变差。
对于驾驶员而言，好的行驶平顺性能会让人心情愉快，充分享受驾驶带来的快乐。
否则，汽车的不停颠簸，会使驾驶员疲惫，注意力不集中，易引发交通事故，造成人财损失。
1.1.2 轿车和重型汽车行驶平顺性研究的意义汽车是综合性很强的耐用产品，它在工业、农业、国防建设中已经必不可少。
汽车工业在国际经济领域中占有重要的地位，例如，十大跨国公司在世界上具有举足轻重的作用。
现在，世界轿车发展的趋势之一就是安全舒适，无论是在国内还是在国外，无论是低档轿车还是高档轿车，人们关注的仍然是轿车的舒适性[3]。
中国自主品牌的轿车在市场的竞争能力不如国外品牌轿车的主要原因之一：舒适性不如国外品牌轿车。
国内路形复杂，影响轿车的行驶平顺性，从而更加影响轿车的乘坐舒适性。
因此，研究轿车的行驶平顺性，提高国产轿车的舒适性，对增强轿车市场的竞争能力有着至关重要的作用。
重型汽车目前在世界上是长途公路运输的主力军，其优势为高效、低成本、低油耗[4]，然而，较有实力的重型汽车制造公司基本上都在欧洲和美国。
正是由于上述原因，研究轿车、重型汽车的行驶平顺性也成为国家863 高技术研究发展计划重点项目：轿车集成开发先进技术（2006AA110102）的子课题“轿车底盘匹配与性能优化”的一部分和重型商用车集成开发先进项目（2006AA110104）的子课题“底盘集成匹配与性能优化”的一部分。
1.1.3 汽车行驶平顺性建模与仿真研究的意义为了保证汽车具有良好的行驶平顺性，汽车性能的预测极其重要。