汽车悬架系统在平板测试台上的振动响应分析

与 汽 运
２ ０ｉ １ Ｏ －年 ０月 ６
第５ 期
汽 车悬 架 系统 在 平板 测试 台上 的振 动 响应 分 析
徐 礼 超
（ 阴工 学 院 ，江 苏 淮安 淮 ２３０） ２０ １
摘
要 ： 用平 板 测 试 台检 测 汽 车 悬 架 性 能 时 ， 车 悬 架 系 统在 测 试 台 上 作 有 阻尼 的 自由 振 利 汽
＝ｍＣ一ｐ／口 ） ， ＝ｍ ￣（Ｌ ， 一 １ ；（６］ ， ｐ／ ｂ ） ／ａ ） （Ｌ ， 式 中 为绕 横 轴 Ｙ的 回转 半 径 。取 ｚ ［ ｚ 一 ｚ ｚ
ｚ］ 作为广 义坐 标 列 阵 ， 车身 质 心 ｃ的上 下 位 移 则
ｚ 一 （ｚ ＋ａ ／ 车身 绕 ｃ点 的俯 仰 角 位 移 ｊ ＝ ｂ 。 ｚ ） Ｌ， ５
ｍ１ｍｚ １ ２ 、ｚ分 别 为 前 后 轮 胎 的 质 量 、 度 与 阻 尼 ； 、 、 ， 、 ｍ ｃ 刚 ３ ，３ｃ 别 为 前 后 悬架 系统 的 刚 度 与 阻 尼 ； 、 车 身 质 心 ｃ ｃ 、４分 ａ ｂ为
至前后轴的距离 ； Ｌ为轴距； 为车身俯仰 振动角 ；１ 、 ３ｚ 、 Ｚ 、 Ｚ 、
（ ＂ ／ 系统 的动 能可表 示为 ｚ 一２） Ｌ， ３
Ｅ 一 ｚ １ｍ １ ＂Ｔ ｚ
＂
系统 的耗能 函数 可表示 为
Ｅ 一 １
ｃ
之 专乏 专。 一） ； ｃ。乏。 ＋ ＋ （ ＋ 乏
（） ３
１
ｃ（ ４ ２ 。 ４ 乏 一乏 ）
２ｚ 。
ｚ
Ｔ虿 １
，
乏 ＋ ；
将式 （ ） （ ） 入拉格 朗 日方程 ： １～ ３代
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总 第 １ ６期 １
Ｈｉｈ ｙ ｇ ｗａ ｓ＆ Ａｕ ｏ ｔｖ ｔ ｍｏ ｉ ｅ Ａｐｐ ｉａ ｉｎ ｌｃ ｔｏ ｓ
公 路 与 汽 运
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ｄ｛ ／ Ｅ ＋ Ｅｐ ３ Ｅ， 一 ３ ， ３ ＋
动 ， 中在 建 立 自由振 动 微 分 方 程 的 基 础 上 ， 过 采 用模 态 坐 标 变 换 方 法 对 振 动 方程 进 行 求 解 ，应 。
关 键 词 ：汽 车 ；悬 架 系统 ； 动 方 程 ；坐标 变换 ；响 应 计 算 振 中图 分 类 号 ： ５ ３ ２ ＴＢ ３ ． 文 献 标 识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：６ １ ６ ８ ２ ０ ）５ ００ －０ １７ ～２ ６ （０ ６０ — ０ ８ ３
1广义坐标下汽车自由振动方程的建立对于独立悬架车辆考察其在对称铅垂平面内的上下振动和俯仰振动时可将车身视为刚体同时略去悬架系统的质量仅考虑其弹性则此时车辆的半车简化模型可表示为图1中的四自由度系统
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Ｈｉｈ ｙ ｇ ｗａ ｓ
公
Ａ ｕ ｏ ｏｉ ｅＡｐ ｉａ ｉｎ ｔｍ ｔｖ ｐｌｃ ｔｏ ｓ
ｚ 分别 为 车轮 与 车身 垂 直 振 动 位 移
图 １ 四 自 由 度汽 车 简 化 的 平 面 模 型
系统 的势能 可表 示为
Ｅ ＋ 。１（一 ） １ 专。十 五： ： ＝五 。。 ＋
五 （ 一 ｚ） ４ ４ ：
（） ２
３ 个集 中质量 ｍ 、 ｍ ， ｍ 一 ；（Ｌ ， ｍ 和 ，且 ／ａ ） ｍ
１ （］ ） ； — ＿ 。１ ＋ 巩 十 ＋ 十
爰（ ） 孚 。
车， 应按标 准规定 的检 测设 备 和 检测 方 法对 其 悬 架
特 性进行检 测 与评 定 。 目前 ， 测 汽 车悬 架 性 能 的 检
常用设备 主要有 平 板 测试 台和谐 振式 悬 架试 验 台 。
平 板测试 台集制 动 、 重 、 滑 、 轴 侧 悬架 性 能 ４项检 测 功 能于一身 ， 测试 速度快 、 且 测试过 程 接近实 际道 路 行 驶状况 ， 因此 ， 本文 以平 板测试 台为 例 ， 分析 、 计算
汽 车悬架 系统在 其上 的振动 响应 。
采用平 板 测 试 台 检 测 时 ， 辆 以 ５ １ ｍ／ 车 ～ ０ｋ ｈ
的速度驶 上平 板 台 ， 速踩 下制 动 踏 板 ， 轮 制 动 ， 迅 车
停在 平板 上 ， 时悬 架系统将 作有 阻尼 的 自由振 动 。 此
１ 广 义 坐 标 下 汽 车 自 由振 动 方 程 的建 立
对 于独 立 悬 架 车辆 ， 考察 其 在 对称 铅 垂平 面 内 的上下振 动和俯 仰 振动 时 ， 可将 车身视 为 刚体 ， 同时 略 去悬架 系统 的质 量 ， 仅考 虑其 弹性 ， 则此 时车辆 的 半 车简化 模 型可表 示 为图 １中的 四 自由度 系统 。 在该 模型 中 ， 质 量 为 ｍ、 动 惯 量 为 的 车 将 转 身 按动力 学等 效 的条件 分解为 前后轴 及质 心 ｃ上 的
３ｑ ｊ
Ｑ ｃ 式 Ｊ ４ 中
Ｈ＝ ＝
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鱼 ＋ ， ａ ｐ 二 ｙ— ｓ一 ｂ 。 Ｌ 。’ Ｌ 可得 十 口 口 田 口 Ｌ 口 。 ’ Ｊ‘ 汽 车 的 自由 Ｌ Ｈ 寸
随着 我 国高速 公 路 的快 速 增 长 ， 车行 驶 的条 汽
件越来越 优越 ， 多 汽 车的行 驶 速 度 已达 到或 超 过 许 １ ０ｋ ｈ １ ｍ／ 。依 据 ＧＢ １ ５ ５ ０ １ 营运 车辆综合 性 ８ ６ —２ ０ （ （ 能要 求和检 验方法 》对 于最 大设计 车速 大于或 等于 ， １ ０ｋ ｈ 轴载质 量小 于或等 于 １５ ０ｋ ０ ｍ／ 、 ０ ｇ的载客 汽
，
ｋ ＋ ｋ 一 ｍ１ １ ３
０
一
ｋ ＋ｋ 一 叫： ２ ４ ｍ２
０
振动方 程 ：
Ｍ≥ ＋Ｃ乏 Ｋｚ ０ ＋ 一 （ ５
ｋ ３
０
０
－ ｋ４
ｋ 一日 ： ３ 础ｍ