第四章 悬架性能匹配计算ppt课件.ppt

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1、第四章悬架性能匹配计算北京理工大学振动与噪声控制实验室1轿车悬架性能匹配计算模型¼轿车动力学模型双轴汽车动力学平面模型整车7自由度动力学模型描述轿车悬架性能的模型很多，这里简要介绍最常用的动力学线性模型2¼轿车动力学模型以一个计算实例介绍图中，xb，xw，xr分别为车体、车轮垂直振动位移和地面激励福特产Granada轿车1/4模型如右图示，参数如下1/4车体质量Mb=317.5kg，车轮质量Mw=45.4kg,轮胎刚度kt=192000N/m,悬架刚度ks=22000N/m，悬架阻尼系数C＝1520Ns/m。现假定车辆以30km/h的速度行驶在c级路面上行驶。3¼轿车动力学模型

2、的基本假设悬架质量分配系数，前后悬架系统的垂直振动独立忽略轮胎的阻尼影响不计车体俯仰，侧倾等事实上，在轿车悬架系统初始参数设计时，通常将整个悬架系统简化为¼轿车动力学模型(即线性二自由度系统)进行参数初选4建立系统动力学模型根据牛顿第二定律，在车体静平衡位置建系，竖直向上为正，列写系统方程：（**）由于系统的输入（路面激励）为一个零均值的随机信号，根据线性系统的性质，其输出必定也是一个零均值的随机过程。因此，对系统的描述采用其统计指标，即均方（根）值。5模型分析对(**)式两边取Fourier变换，整理可得：其中，Xb，Xw，Xr分别是xb，xw，xr经过Fourier变换的像

3、函数为使后续计算表示变的简单，引入参变量A1,A2,A36模型分析由此可得xb～xw，xw～xr的传递函数为：对以上两式取模，可得其幅频特性：令得其中，7模型分析上式中引入变量如下，并代入已知数据质量比刚度比阻尼比这样Xb～Xr的幅频特性为：8模型分析－评价指标的计算车体加速度均方值以加速度均方值为例，其余指标计算与之类似其中：代入已知数据(路面，车速等)，采用数值积分的方式可得9模型分析－评价指标的计算悬架动行程和车轮相对动载均方值的计算与上式类似，不再赘述，关键是找到所求变量与路面速度的传递关系，利用路面速度谱是白噪声这一特性，积分即可求得。下面讨论系统固有频率和阻尼比对悬

4、架信能的影响，本例中可以很容易的求得系统固有频率为1.32Hz，阻尼比为0.2810悬架动行程功率谱密度11车体垂直振动加速度功率谱密度12车轮动载功率谱密度13不同阻尼比，不同固有频率下悬架动行程均方根值变化曲线可以看出，相同固有频率下，阻尼比越大，悬架动行程越小；同一阻尼比下，悬架动行程随车辆固有频率增大而减小图中纵轴为悬架动行程（m），横轴为固有频率（Hz）14不同阻尼比，不同固有频率下车体加速度均方根值变化曲线图中纵轴为车体垂直加速度（m/s2），横轴为固有频率（Hz）可以看出，相同固有频率下，阻尼比越大，车体加速度越小；同一阻尼比下，车体加速度随固有频率增大而增大

5、15不同阻尼比，不同固有频率下车轮动载均方根值变化曲线图中纵轴为车轮动载（kN），横轴为固有频率（Hz）可以看出，同一阻尼比下，车体加速度随固有频率变化趋势为先减小后增大16¼车模型小结悬架评定的三个指标在不同的阻尼比和固有频率下变化趋势不一致，在悬架设计时要兼顾三者的影响对于轿车悬架动行程可以小一些，因为悬架击穿的概率比较小，这样，为了降低车体加速度，固有频率可以低一些；若行驶路面差，为减小悬架击穿概率，设计时可以增大阻尼比一般地，轿车固有频率为1.05～1.60Hz之间，阻尼比在0.15～0.45之间17双轴汽车动力学平面模型为了进一步研究汽车垂直俯仰两个自由度的振动以及

6、汽车纵轴上任一点的垂直振动，忽略车轮部分的影响，建立如上图所示的双轴汽车模型(又称摩托车模型)18模型基本数据½车身质量Mbh＝690kg转动惯量Jb＝1222kgm2车轮质量Mwf＝40.5kg，Mwr＝45.4kg轮胎刚度ktf＝ktr＝192000N/m悬架刚度ksf＝17000N/m，ksr＝2000N/m悬架阻尼csf＝csr＝1500Ns/m几何尺寸a＝1.25m，b＝1.51m车辆以30km/h的速度行驶在c级路面上行驶仍以福特Granada轿车参数为例19动力学模型的建立根据Lagrange方程，列写系统方程如下其中20动力学模型分析当俯仰角较小时，可以近似的认

7、为：则前述（***）式可变为：21悬架动行程功率谱密度22垂直振动加速度功率谱密度激励频率为3.6Hz和10.9Hz时，质心加速度值最小23车轮动载功率谱密度24双轴模型小结由于质量分配系数为1，容易得到前悬架的固有频率为1.01Hz，后悬架为1.27Hz，故上述频响中，前部的峰值总是先于后部出现激励频率为3.6Hz和10.9Hz时，车身质心加速度值最小，但频率为10.9Hz时车身俯仰响应最大在频率点10Hz附近出现的峰值是由于簧下质量（前轮，后轮固有频率分别为10.43Hz、10.9Hz）