驾驶室悬置系统平顺性分析
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驾驶室悬置系统振动的计算分析
目录
• 1. 模型的建立原则 • 2. 输入参数要求 • 3. 计算结果的分析与评价
2
1. 模型的建立原则
思路：在路面对轮胎的位移激励下， 思路：在路面对轮胎的位移激励下，计算驾驶室和相关振动 评价点振动的频率响应。 评价点振动的频率响应。 路面位移的传递路径： 路面位移的传递路径： 路面位移激励 轮胎 非簧载质量 悬架系统
（1）非簧载的质量； ）非簧载的质量； （2）非簧载部分的质心坐标。 ）非簧载部分的质心坐标。
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2.5 轮胎的参数： 轮胎的参数：
（1）轮胎的垂向刚度。 ）轮胎的垂向刚度。
2.6 路面的位移激励： 路面的位移激励：
（1）路面对各个车轮的位移 ） 激励，可输入负值。 激励，可输入负值。前轮同 向跳到或反向跳动
2.7 分析的频率范围： 分析的频率范围：
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• 1. 模型的建立原则 • 2. 输入参数要求 • 3. 计算结果的分析与评价
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3. 计算结果的分析与评价
计算结果包括： 计算结果包括： 自由度振动模型的各阶固有频率。 （1）10自由度振动模型的各阶固有频率。 ） 自由度振动模型的各阶固有频率 （2）在路面位移激励下，驾驶室质心的垂向、侧倾和 ）在路面位移激励下，驾驶室质心的垂向、 俯仰自由度的幅频响应。 俯仰自由度的幅频响应。 （3）振动评价点的幅频响应。 ）振动评价点的幅频响应。
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2.2 车架的参数： 车架的参数：
（1）包括车架的质量，车架 ）包括车架的质量， 相对其质心的惯性参数， 相对其质心的惯性参数，以 及车架的质心坐标。 及车架的质心坐标。
2.3 悬架系统的参数： 悬架系统的参数：
（1）刚度和阻尼参数。 ）刚度和阻尼参数。
2.4 非簧载部分的参数： 非簧载部分的参数：
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Y
汽车坐标系方向
X
路面位移激励
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• 1. 模型的建立原则 • 2. 输入参数要求 • 3. 计算结果的分析与评价
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2. 输入参数要求
输入参数包括： 输入参数包括： （1）驾驶室的惯性参数和驾驶室悬置的参数； ）驾驶室的惯性参数和驾驶室悬置的参数； （2）车架的质量和惯性参数； ）车架的质量和惯性参数； （3）悬架系统的刚度和阻尼参数； ）悬架系统的刚度和阻尼参数； （4）非簧载质量的参数； ）非簧载质量的参数； （5）轮胎的刚度参数； ）轮胎的刚度参数； （6）对各个轮胎的路面位移激励； ）对各个轮胎的路面位移激励； （7）分析频率范围。 ）分析频率范围。
（1）包括驾驶室的质量，驾 ）包括驾驶室的质量， 驶室相对其质心坐标系的惯 性参数， 性参数，以及驾驶室的质心 坐标。 坐标。 （2）驾驶室悬置的个数，悬 ）驾驶室悬置的个数， 置的刚度和的阻尼， 置的刚度和的阻尼，悬置点 的安装位置。 的安装位置。 （3）振动评价点的坐标。 ）振动评价点的坐标。
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3.1 10自由度振动模型的固有频率－计算实例 自由度振动模型的固有频率－ 自由度振动模型的固有频率
）（垂向 （1）驾驶室悬置系统的固有频率（Hz）（垂向，侧倾，俯仰） ）驾驶室悬置系统的固有频率（ ）（垂向，侧倾，俯仰） 1.0882, 2.6970, 2.4772 一般情况下驾驶室悬置系统的固有频率在1～ 范围。 一般情况下驾驶室悬置系统的固有频率在 ～3Hz范围。 范围 ）（垂向 （2）车架的刚体模态固有频率（Hz）（垂向，侧倾，俯仰） ）车架的刚体模态固有频率（ ）（垂向，侧倾，俯仰） 1.2431, 1.6703, 7.0604 ）（前左 （3）非簧载质量的固有频率（Hz）（前左，前右，后左，后右） ）非簧载质量的固有频率（ ）（前左，前右，后左，后右） 15.9959, 16.0036, 15.9660，15.9617 ， 该部分的固有频率一般位于12～ 该部分的固有频率一般位于 ～15Hz 。
与驾驶室垂向固 有频率发生共振。 有频率发生共振。
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驾驶室和评价 点的振动赋值 的大小与驾驶 室、悬架的阻 尼等有关， 尼等有关，该 值的大小应该 由各个主机厂 确定。 确定。 这也是优化驾 驶室和悬架阻 尼匹配的原因
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驾驶室和评价 点的振动赋值 的大小与驾驶 室、悬架的阻 尼等有关， 尼等有关，该 值的大小应该 由各个主机厂 确定。 确定。 这也是优化驾 驶室和悬架阻 尼匹配的原因
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3.2 驾驶室三个自由度的幅频响应
在前左轮和前右轮同时受路面位移激励为1.5mm时，驾驶室三 时 在前左轮和前右轮同时受路面位移激励为 个自由度的幅频响应如下： 个自由度的幅频响应如下：
驾驶室和评价 点的振动赋值 的大小与驾驶 室、悬架的阻 尼等有关， 尼等有关，该 值的大小应该 由各个主机厂 确定。 确定。 这也是优化驾 驶室和悬架阻 尼匹配的原因
驾驶室
驾驶室悬置
车架
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驾驶室
车架及簧载质量 悬架系统： 悬架系统：刚度 和阻尼 非簧载质量 轮胎： 轮胎：刚度 路面激励
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Z
驾驶室：只考虑垂向， 驾驶室：只考虑垂向， 侧倾、俯仰三个自由度。 侧倾、俯仰三个自由度。 驾驶室悬置： 驾驶室悬置：考虑悬置的垂 直刚度和阻尼。 直刚度和阻尼。 车架及簧载质量： 车架及簧载质量：只考虑垂 侧倾、俯仰三个自由度。 向、侧倾、俯仰三个自由度。 悬架系统：简化成刚度和阻尼元件。 悬架系统：简化成刚度和阻尼元件。 非簧载质量：垂向自由度。 非簧载质量：垂向自由度。 轮胎：简化成刚度元件。 轮胎：简化成刚度元件。
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设计的程 序界面： 序界面：
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汽车坐标系定义： 向水 汽车坐标系定义：X向水 平指向汽车后方为正， 平指向汽车后方为正，Z 向垂直地面向上为正， 向垂直地面向上为正，Y 向符合右手定则。 向符合右手定则。 2.1 驾驶室及其悬置参数： 驾驶室及其悬置参数：
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• 1. 模型的建立原则 • 2. 输入参数要求 • 3. 计算结果的分析与评价
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1. 模型的建立原则
思路：在路面对轮胎的位移激励下， 思路：在路面对轮胎的位移激励下，计算驾驶室和相关振动 评价点振动的频率响应。 评价点振动的频率响应。 路面位移的传递路径： 路面位移的传递路径： 路面位移激励 轮胎 非簧载质量 悬架系统
（1）非簧载的质量； ）非簧载的质量； （2）非簧载部分的质心坐标。 ）非簧载部分的质心坐标。
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2.5 轮胎的参数： 轮胎的参数：
（1）轮胎的垂向刚度。 ）轮胎的垂向刚度。
2.6 路面的位移激励： 路面的位移激励：
（1）路面对各个车轮的位移 ） 激励，可输入负值。 激励，可输入负值。前轮同 向跳到或反向跳动
2.7 分析的频率范围： 分析的频率范围：
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• 1. 模型的建立原则 • 2. 输入参数要求 • 3. 计算结果的分析与评价
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3. 计算结果的分析与评价
计算结果包括： 计算结果包括： 自由度振动模型的各阶固有频率。 （1）10自由度振动模型的各阶固有频率。 ） 自由度振动模型的各阶固有频率 （2）在路面位移激励下，驾驶室质心的垂向、侧倾和 ）在路面位移激励下，驾驶室质心的垂向、 俯仰自由度的幅频响应。 俯仰自由度的幅频响应。 （3）振动评价点的幅频响应。 ）振动评价点的幅频响应。
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2.2 车架的参数： 车架的参数：
（1）包括车架的质量，车架 ）包括车架的质量， 相对其质心的惯性参数， 相对其质心的惯性参数，以 及车架的质心坐标。 及车架的质心坐标。
2.3 悬架系统的参数： 悬架系统的参数：
（1）刚度和阻尼参数。 ）刚度和阻尼参数。
2.4 非簧载部分的参数： 非簧载部分的参数：
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汽车坐标系方向
X
路面位移激励
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• 1. 模型的建立原则 • 2. 输入参数要求 • 3. 计算结果的分析与评价
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2. 输入参数要求
输入参数包括： 输入参数包括： （1）驾驶室的惯性参数和驾驶室悬置的参数； ）驾驶室的惯性参数和驾驶室悬置的参数； （2）车架的质量和惯性参数； ）车架的质量和惯性参数； （3）悬架系统的刚度和阻尼参数； ）悬架系统的刚度和阻尼参数； （4）非簧载质量的参数； ）非簧载质量的参数； （5）轮胎的刚度参数； ）轮胎的刚度参数； （6）对各个轮胎的路面位移激励； ）对各个轮胎的路面位移激励； （7）分析频率范围。 ）分析频率范围。
（1）包括驾驶室的质量，驾 ）包括驾驶室的质量， 驶室相对其质心坐标系的惯 性参数， 性参数，以及驾驶室的质心 坐标。 坐标。 （2）驾驶室悬置的个数，悬 ）驾驶室悬置的个数， 置的刚度和的阻尼， 置的刚度和的阻尼，悬置点 的安装位置。 的安装位置。 （3）振动评价点的坐标。 ）振动评价点的坐标。
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3.1 10自由度振动模型的固有频率－计算实例 自由度振动模型的固有频率－ 自由度振动模型的固有频率
）（垂向 （1）驾驶室悬置系统的固有频率（Hz）（垂向，侧倾，俯仰） ）驾驶室悬置系统的固有频率（ ）（垂向，侧倾，俯仰） 1.0882, 2.6970, 2.4772 一般情况下驾驶室悬置系统的固有频率在1～ 范围。 一般情况下驾驶室悬置系统的固有频率在 ～3Hz范围。 范围 ）（垂向 （2）车架的刚体模态固有频率（Hz）（垂向，侧倾，俯仰） ）车架的刚体模态固有频率（ ）（垂向，侧倾，俯仰） 1.2431, 1.6703, 7.0604 ）（前左 （3）非簧载质量的固有频率（Hz）（前左，前右，后左，后右） ）非簧载质量的固有频率（ ）（前左，前右，后左，后右） 15.9959, 16.0036, 15.9660，15.9617 ， 该部分的固有频率一般位于12～ 该部分的固有频率一般位于 ～15Hz 。
与驾驶室垂向固 有频率发生共振。 有频率发生共振。
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驾驶室和评价 点的振动赋值 的大小与驾驶 室、悬架的阻 尼等有关， 尼等有关，该 值的大小应该 由各个主机厂 确定。 确定。 这也是优化驾 驶室和悬架阻 尼匹配的原因
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驾驶室和评价 点的振动赋值 的大小与驾驶 室、悬架的阻 尼等有关， 尼等有关，该 值的大小应该 由各个主机厂 确定。 确定。 这也是优化驾 驶室和悬架阻 尼匹配的原因
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3.2 驾驶室三个自由度的幅频响应
在前左轮和前右轮同时受路面位移激励为1.5mm时，驾驶室三 时 在前左轮和前右轮同时受路面位移激励为 个自由度的幅频响应如下： 个自由度的幅频响应如下：
驾驶室和评价 点的振动赋值 的大小与驾驶 室、悬架的阻 尼等有关， 尼等有关，该 值的大小应该 由各个主机厂 确定。 确定。 这也是优化驾 驶室和悬架阻 尼匹配的原因
驾驶室
驾驶室悬置
车架
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驾驶室
车架及簧载质量 悬架系统： 悬架系统：刚度 和阻尼 非簧载质量 轮胎： 轮胎：刚度 路面激励
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Z
驾驶室：只考虑垂向， 驾驶室：只考虑垂向， 侧倾、俯仰三个自由度。 侧倾、俯仰三个自由度。 驾驶室悬置： 驾驶室悬置：考虑悬置的垂 直刚度和阻尼。 直刚度和阻尼。 车架及簧载质量： 车架及簧载质量：只考虑垂 侧倾、俯仰三个自由度。 向、侧倾、俯仰三个自由度。 悬架系统：简化成刚度和阻尼元件。 悬架系统：简化成刚度和阻尼元件。 非簧载质量：垂向自由度。 非簧载质量：垂向自由度。 轮胎：简化成刚度元件。 轮胎：简化成刚度元件。
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设计的程 序界面： 序界面：
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汽车坐标系定义： 向水 汽车坐标系定义：X向水 平指向汽车后方为正， 平指向汽车后方为正，Z 向垂直地面向上为正， 向垂直地面向上为正，Y 向符合右手定则。 向符合右手定则。 2.1 驾驶室及其悬置参数： 驾驶室及其悬置参数：