DEC_06_ 不平硬地面上行驶的平顺性_02模型的建立与分析.pptx

第六章 不平硬地面上行驶的平顺性,第二节 模型的建立与分析,1.汽车系统的简化与模型的建立,6.2 模型的建立与分析,当 ，并忽略轮胎阻尼后，汽车立体模型可简化为平面模型车身质量有垂直、俯仰、侧倾3个自由度，4个车轮质量有4个垂直自由度，整车共7个自由度图6-7 四轮汽车简化的立体模型,,,1）总质量保持不变,2）质心位置不变,3）转动惯量保持不变,简化前后应满足以下三个条件,解得,令 悬挂质量分配系数6.2 模型的建立与分析,,,对于大部分汽车， = 0.81.2，即接近1当 = 1时,,1.汽车系统的简化与模型的建立,对于大部分汽车， = 0.81.2，即接近1当1时，mc=0这样前后轴可以进一步简化成两个双质量的振动系统如果车轮质量相对车身质量很小，则可以进一步简化为单质量系统6.2 模型的建立与分析,2.单自由度振动系统,（1）简谐振动的表示方法,图6-9 复数旋转矢量,简谐振动的函数为 简谐振动的速度为 节谐振动的加速度为,6.2 模型的建立与分析,,在 =1 的情况下，前、后轴上方车身部分的集中质量m2f 、 m2r在垂直方向的运动是相互独立的 双轴汽车模型可以简化为车身、车轮两个自由度振动系统模型。

2.单自由度振动系统,（2）有阻尼的自由振动,6.2 模型的建立与分析,车轮部分的固有频率为1016Hz，如果激振频率远离车轮固有频率（即5Hz以下），轮胎的动变形很小，可忽略车轮质量和轮胎的弹性，从而得到车身单质量系统模型图6-10 车身单自由度系统模型,2.单自由度振动系统,（2）有阻尼的自由振动,6.2 模型的建立与分析,,0振动系统固有圆频率； 阻尼比图6-10 车身单自由度系统模型,2.单自由度振动系统,6.2 模型的建立与分析,,,齐次微分方程的解为,,有阻尼自由振动时，质量m2以有阻尼固有频率,,振动，振幅按,,衰减6.2 模型的建立与分析,,,阻尼比决定振幅的衰减程度,,,,,,两个相邻的振幅A1与A2之比称为减振系数d,由实测的衰减振动曲线得到d，即可确定系统的阻尼比阻尼比越大，振幅衰减得越快,2.单自由度振动系统,6.2 模型的建立与分析,,,,复振幅,z0、q0为输出、输入谐量的幅值；,频率响应函数的确定,由输出、输入谐量复振幅 z 与 q 的比值或 与 的傅里叶变换Z()与Q() 的比值，可以确定频率响应函数 输出、输入谐量的幅值比，称为幅频特性。

输出、输入谐量的相位差，称为相频特性3）单质量系统的频率响应特性,6.2 模型的建立与分析,,,令,则,代入,,,6.2 模型的建立与分析,,,,,,,,幅频特性,6.2 模型的建立与分析,（3）单质量系统的频率响应特性,,幅频特性曲线的讨论,1）低频段,,|z/q|略大于1，阻尼比对这一频段的影响不大6.2 模型的建立与分析,（3）单质量系统的频率响应特性,,2）共振段,,|z/q|出现峰值，将输入位移放大，加大阻尼比，可使共振峰值明显下降幅频特性曲线的讨论,6.2 模型的建立与分析,（3）单质量系统的频率响应特性,,3）高频段,,悬架对输入位移起衰减作用，阻尼比减小对减振有利与无关,,,,幅频特性曲线的讨论,6.2 模型的建立与分析,（3）单质量系统的频率响应特性,,,,,,（4）单质量系统对路面随机输入的响应,6.2 模型的建立与分析,,用随机振动理论分析汽车平顺性的概述,平顺性分析的振动响应量,车轮与路面间的动载,车身加速度,悬架弹簧的动挠度,2.单自由度振动系统,,,,,,6.2 模型的建立与分析,1）车身加速度均方根值,当汽车振动系统近似为线性系统时，在路面随机输入下，车身加速度均方根值可由下式计算,考虑到人体对各频段的敏感程度不同，需引入加权函数。

考虑路面功率谱的常用频率范围小于80 Hz，上式变为下式,（4）单质量系统对路面随机输入的响应,2.单自由度振动系统,,,,,,6.2 模型的建立与分析,2）车轮与路面间的相对动载 /G对 的幅频特性的分析,对单质量振动系统， /G与 只相差系数1/g，因此0和对 幅频特性的影响与 幅频特性的影响，从变化趋势上讲完全一样4）单质量系统对路面随机输入的响应,2.单自由度振动系统,,3）悬架弹簧的动挠度 对 幅频特性的分析,,,,,,6.2 模型的建立与分析,（4）单质量系统对路面随机输入的响应,,在低频段，<<1，,,在高频段，1，,,,,,2:1,,0:1,,,,,,,,,,,频率比=/0,0.1 1 10,10 1 0.1,,=0,=0.5,=0.25,,,6.2 模型的建立与分析,（4）单质量系统对路面随机输入的响应,,,,,思考：悬架固有频率 f0 对 有何影响？,6.2 模型的建立与分析,,,6.2 模型的建立与分析,3.双质量振动系统,图6-17 车身与车轮两个自由度 振动系统,1）无阻尼自由振动及振型分析,,无阻尼自由振动时,（1）车身与车轮双质量系统的振动,无阻尼自由振动时，设两个质量以相同的圆频率和相角 做简谐振动，振幅为z10、z20 。

代入,得,6.2 模型的建立与分析,3.双质量振动系统,一阶振型： 二阶振型：,,方程有非零解的条件是z10和z20的系数行列式为零6.2 模型的建立与分析,3.双质量振动系统,,,6.2 模型的建立与分析,当激振频率接近1时产生低频共振，按一阶主振型振动，车身质量m2的振幅比车轮质量m1的振幅大将近10倍，称为车身型振动当激振频率接近2时产生高频共振，按二阶主振型振动，车轮质量m1的振幅比车身质量m2的振幅大将近100倍，称为车轮型振动6.2 模型的建立与分析,3.双质量振动系统,2）双质量系统的传递特性,,由,,代入复振幅得,（1）车身与车轮双质量系统的振动,,令,,得,3.双质量振动系统,,幅频特性为,；,6.2 模型的建立与分析,,,,由,得,此式为 近似式，用 表示,,,由幅频特性,及,幅频特性近似式,，做幅频特性曲线,3.双质量振动系统,6.2 模型的建立与分析,,0时，|z1/q|1, 0时，渐近线斜率为-2:1，车轮部分将高频输入加以滤波t时，产生高频共振，在t较小时，会出现尖峰3.双质量振动系统,6.2 模型的建立与分析,,3.双质量振动系统,6.2 模型的建立与分析,,幅频特性 |z2/q| 在 f=f0 和f=ft=t/2处有低、高两个共振峰，路面输入 q 在 f f0 时由悬架衰减，在f ft 时，又进一步轮胎衰减。

由,用作图法做出,,=,6.2 模型的建立与分析,,,6.2 模型的建立与分析,3.双质量振动系统,2）双质量系统的传递特性,车轮的接地性指数是指车轮与路面间的最小法向载荷与其法向静载的比值2）车轮的接地性指数,对于车身与车轮双质量振动系统 车轮与路面间动态载荷为： 静态载荷为： 接触载荷为：,,,6.2 模型的建立与分析,3.双质量振动系统,车轮接地性指数方程,相对动载 对 的频率响应函数只与 有关，说明车轮接地性指数 与车轮相对动载具有一致性分析也表明，悬架系统参数对车轮接地性指数 的影响与对车轮相对动载的影响相一致本节内容结束,6.2 模型的建立与分析,。