汽车驾驶室悬置系统振动仿真分析
《2024年汽车动力总成悬置系统振动分析及优化设计》范文
《汽车动力总成悬置系统振动分析及优化设计》篇一一、引言随着汽车工业的快速发展，汽车动力总成悬置系统的性能已成为评价汽车舒适性和稳定性的重要指标。
动力总成悬置系统作为汽车的重要组成部分，其振动问题直接影响着汽车的乘坐舒适性和行驶安全性。
因此，对汽车动力总成悬置系统进行振动分析，并在此基础上进行优化设计，对于提高汽车的整体性能具有重要意义。
本文旨在分析汽车动力总成悬置系统的振动特性，并提出相应的优化设计方案。
二、汽车动力总成悬置系统概述汽车动力总成悬置系统是连接发动机、变速器等动力总成部件与车身的重要装置，其主要作用是减少动力总成传递到车身的振动和噪声，保证汽车行驶的平稳性和舒适性。
该系统通常由发动机悬置、变速器悬置等组成，其性能的优劣直接影响到汽车的乘坐舒适性和行驶安全性。
三、汽车动力总成悬置系统振动分析（一）振动产生原因汽车动力总成悬置系统的振动主要来源于发动机的运转和道路的不平度等因素。
发动机的运转会产生周期性激励力，导致动力总成产生振动；而道路的不平度则会使汽车产生颠簸，进一步加剧动力总成的振动。
这些振动会通过悬置系统传递到车身，影响汽车的乘坐舒适性和行驶安全性。
（二）振动分析方法针对汽车动力总成悬置系统的振动问题，常用的分析方法包括理论分析、仿真分析和实车测试等。
理论分析主要是通过建立数学模型，对系统的振动特性进行预测和分析；仿真分析则是利用计算机软件对系统进行模拟分析，预测系统的振动特性；实车测试则是通过在实际道路上进行测试，获取系统的振动数据，为优化设计提供依据。
四、汽车动力总成悬置系统优化设计（一）设计目标汽车动力总成悬置系统的优化设计旨在提高系统的减振性能和隔噪性能，保证汽车行驶的平稳性和舒适性。
具体目标包括降低动力总成的振动和噪声传递到车身的幅度，提高乘坐舒适性；减少发动机运转对汽车行驶稳定性的影响，提高行驶安全性。
（二）优化设计方案针对汽车动力总成悬置系统的振动问题，可以采取以下优化设计方案：1. 改进悬置结构设计。
汽车动力总成悬置系统隔振特性仿真优化
汽车动力总成悬置系统隔振特性仿真优化随着人们生活水平的提高，汽车乘坐舒适性越来越受到人们的重视。
其中汽车NVH性能是评价汽车舒适性的关键指标之一。
动力总成悬置系统对整车的振动有着较大的影响，它的功能主要是隔振，支撑，限位。
其中支撑和限位在悬置系统的设计中较易实现，隔振功能在实车中受影响的因素较多，不易满足隔振要求。
动力总成悬置系统的首要功能是隔离动力总成振动向车身及车厢内部的传递，尤其是控制发动机在怠速工况下的低频抖动，并隔离发动机在高速运转时引起的车厢内高频噪声。
因此动力总成悬置系统对整车隔振起着至关重要的作用。
悬置系统的合理设计，能有效的起到隔振作用。
标签：动力总成；悬置系统；隔振传递率；优化设计引言：动力总成悬置系统隔振性能的优劣影响整车的NVH特性。
设计合理的动力总成悬置系统可有效地降低整车的振动和噪声，改善汽车的乘坐舒适性，还可延长发动机和其他零部件的使用寿命。
一般提高系统的隔振性能主要通过两种方式：其一，改变悬置元件本身的结构，使之具有最佳的隔振性能；其二，通过对悬置系统相关参数进行合理配置，达到最优的隔振效果。
1悬置系统隔振原理1.1自由振动最简单的振动由重块和弹簧组成，自振频率的计算公式：其中K为弹簧刚度，m为重块质量。
实际上阻尼的存在会导致振动振幅逐渐减小，直至振动完全停止，这种现象称为有阻尼的自由振动。
动力总成的悬置系统阻尼很小，假设忽略不计，简化为最基本的模型，动力总成相当于重块，悬置系统相当于弹簧，因此可计算出悬置系统的自振频率。
由公式可知悬置软垫的刚度对悬置系统的自振频率大小起着关键性的作用。
1.2强制振动在有阻尼的自由振动中，同时向重块施加一个周期性的力，即存在强制的外激振动，此时重块有自由振动又有外激的强制振动，两个振动叠加，即为受迫振动。
显然，发动机悬置系统的振动属于受迫振动。
有两类强制的外激振源，一类是内振源，即是发动机本身引起的振动，另一类是外振源，是由道路不平引起的，并通过轮胎悬架车身传递给动力总成，这种道路不平引起的振动，频率较低，大约在1—3HZ。
000车辆悬架系统振动仿真
率特性矩阵, 为
H H
- 1 H ( Ξ) = [A ] [ F ] = 11 ( Ξ) 21 31 41 51
H 12 ( Ξ} H H H H
22 32 42 52
∫G
2Π f li
2Π f ui
Zs
β
( Ξ) d Ξ ] 1
2
( 13)
( Ξ) ( Ξ) ( Ξ) ( Ξ)
( Ξ) ( Ξ) ( Ξ) ( Ξ) ( 6)
′ . perfo rm ance si m u lation p rogram fo r five DO F s veh icle m odel is developed, u sing M atlab language
T h rough si m u lation, ou tpu t of given po in ts is ob tained d irectly. T he p rogram can be app lied to the design of veh icle su spen sion system param eter and the assessm en t of veh icle ride com fo rt.
Ks + Kf + Kr
0 0 [ K ] 为刚度矩阵
Ks
- C r l3
K s l1
0 0 - Kf
K f l2 K f + K tf
2 r 3
0 - Kr - K r l3 0
K r + K tf
- Ks [K ] =
K s l1
- K s l1 - K f l2 - K r l3
K l + Kf l + K l K f l2
汽车悬挂系统的振动模态分析
汽车悬挂系统的振动模态分析一、问题描述一个简单的汽车系统如图1所示，若将其处理成平面系统，可以由车身(梁)、承重、前后支撑组成，汽车悬架振动系统可以简化地看作由以下两个主要运动组成：运动体系在垂直方向的线性运动以及车身质量块的旋转运动，对该系统进行模态分析。
模型中的各项参数如表 1 所示，为与文献结果进行比较，这里采用英制单位。
表1 汽车悬架振动模型的参数 材料参数几何参数 弹性模量psf E 9104⨯=加速度2sec /2.32ft g =质心的前距离ft l 5.41= 车身重量lb W 3220=车身质量ft lb g W m /sec 100/2⋅==质心的后距离ft l 5.52= 前悬架支撑弹簧系数ft lb k /24001=后悬架支撑弹簧系数ft lb k /26002=质量分布的回转半径ft r 4=（a ）问题描述 （b ）有限元分析模型图1 汽车悬架振动系统模型二、有限元建模1、模型分析计算模型如图1(b)所示。
这里将车身简化为梁，仅起到连接作用，这里设定不考虑梁的质量对振动性能的影响，因此需将密度设定为零即可，但在建模时需要输入梁的各种参数(包括材料以及几何参数)，实际上，可以将车身梁的弹性效果通过质量块的垂直运动及旋转运动来等效，质量块的转动惯性矩为2r m I zz ⋅=，r 取为 4ft ，经计算ft lb I zz ⋅⋅=2sec 1600。
可以看出所采用的平面简化模型仅有两个自由度(梁单元由于取密度为零，将仅起连接作用)。
采用 2D 的计算模型，使用梁单元 2-D Elastic Beam Elements (BEAM3)来等效车身，使用弹簧单元Spring-Damper Elements (COMBIN14)来等效车体的前后悬架支撑，使用质量块单元Structural Mass Element (MASS21)来等效车身质量。
2、建模的要点1) 首先定义分析类型并选取三种单元，输入实常数；2) 建立对应几何模型，并赋予各单元类型对应各参数值 ；3) 在后处理中，用命令<*GET >来提取其计算分析结果(频率)；4) 通过命令<*GET >来提取模态的频率值。
《汽车动力总成悬置系统振动分析及优化设计》
《汽车动力总成悬置系统振动分析及优化设计》篇一一、引言随着汽车工业的飞速发展，消费者对汽车的性能和舒适性要求日益提高。
汽车动力总成悬置系统作为汽车的重要组成部分，其性能的优劣直接影响到整车的振动噪声水平以及乘坐舒适性。
因此，对汽车动力总成悬置系统的振动进行分析，并进行优化设计，对于提高汽车的整体性能具有重要意义。
本文将针对汽车动力总成悬置系统的振动进行分析，并提出相应的优化设计方案。
二、汽车动力总成悬置系统概述汽车动力总成悬置系统是指将发动机、变速器等动力总成与车身进行连接的装置，其作用是减小动力总成产生的振动和噪声对整车的影响。
该系统主要由橡胶支座、液压支座、金属支座等组成，通过这些支座将动力总成的振动和冲击传递给车身，并起到减振、降噪的作用。
三、汽车动力总成悬置系统振动分析1. 振动产生原因汽车动力总成悬置系统振动的主要原因是发动机工作时产生的激励力，包括往复运动产生的惯性力和旋转运动产生的扭矩。
此外，路面不平、轮胎非线性等因素也会对系统产生一定的振动影响。
2. 振动传递路径动力总成的振动通过悬置系统传递到车身，再传递到车内乘客。
传递路径主要包括橡胶支座、液压支座等部件的弹性变形以及金属支座的刚度传递。
3. 振动分析方法针对汽车动力总成悬置系统的振动分析，可采用实验分析和数值分析两种方法。
实验分析主要通过实车测试和台架试验获取数据；数值分析则通过建立动力学模型，运用有限元等方法进行仿真分析。
四、汽车动力总成悬置系统优化设计1. 设计目标汽车动力总成悬置系统优化设计的目标是在保证动力总成正常工作的前提下，降低整车的振动噪声水平，提高乘坐舒适性。
同时，还需考虑系统的耐久性、可靠性以及制造成本等因素。
2. 优化设计方案（1）材料选择：选用高弹性、高阻尼的材料制作橡胶支座，以提高系统的减振性能。
同时，根据实际需要，可考虑在部分支座中加入液压减振元件，进一步提高减振效果。
（2）结构优化：对悬置系统的结构进行优化设计，如调整支座的布置位置、改变支座的刚度等，以改变振动的传递路径和传递速度，从而达到降低整车振动噪声的目的。
《汽车动力总成悬置系统振动分析及优化设计》范文
《汽车动力总成悬置系统振动分析及优化设计》篇一一、引言汽车动力总成悬置系统作为车辆动力传递与振动控制的关键部分，其性能的优劣直接关系到整车的驾驶舒适性和行驶稳定性。
因此，对汽车动力总成悬置系统的振动进行分析，并进行相应的优化设计，是汽车工程领域研究的重要课题。
本文将深入探讨汽车动力总成悬置系统的振动问题，分析其成因，并针对现有问题提出优化设计方案。
二、汽车动力总成悬置系统概述汽车动力总成悬置系统主要由发动机、变速器、离合器等组成，通过悬置装置与车架相连。
其作用是支撑和固定动力总成，同时减少振动和噪声的传递，保证驾驶的舒适性和行驶的稳定性。
三、汽车动力总成悬置系统振动分析1. 振动产生原因汽车动力总成悬置系统振动的主要原因是发动机运转时产生的激励力，包括燃烧力、惯性力和摩擦力等。
此外，道路不平、车辆行驶中的颠簸等也会对悬置系统产生振动。
2. 振动影响分析振动不仅会影响驾驶的舒适性，还会对车辆的行驶稳定性、零部件的寿命和车辆的噪音产生影响。
长期受到振动的零部件容易出现松动、磨损等问题，影响车辆的正常运行。
四、汽车动力总成悬置系统优化设计针对汽车动力总成悬置系统的振动问题，本文提出以下优化设计方案：1. 材料选择优化选用高强度、轻量化的材料，如铝合金、高强度塑料等，以降低系统质量，提高其刚度和减振性能。
同时，采用阻尼材料，如橡胶等，以吸收振动能量，减少振动传递。
2. 结构优化设计对悬置系统的结构进行优化设计，如增加支撑点、改变支撑方式等，以提高系统的稳定性和减振性能。
同时，采用多级减振设计，使系统在不同频率下的减振效果更加明显。
3. 控制系统优化通过引入先进的控制系统，如液压控制系统、电子控制系统等，对悬置系统的振动进行实时监测和控制。
通过调整控制参数，使系统在不同工况下都能保持良好的减振性能。
五、结论通过对汽车动力总成悬置系统的振动分析，我们发现其产生的主要原因包括发动机运转产生的激励力和道路、行驶中的颠簸等外部因素。
商用车驾驶室悬置系统隔振特性与优化研究
商用车驾驶室悬置系统隔振特性与优化研究一、本文概述随着商用车市场的不断发展和技术的进步，商用车驾驶室的舒适性和安全性日益受到人们的关注。
驾驶室悬置系统作为商用车的重要组成部分，其隔振特性对驾驶室的舒适性和整车的稳定性具有重要影响。
因此，对商用车驾驶室悬置系统的隔振特性进行深入研究和优化，对于提高商用车驾驶室的舒适性和整车的性能具有重要意义。
本文旨在研究商用车驾驶室悬置系统的隔振特性，并通过优化方法改善其性能。
对商用车驾驶室悬置系统的基本结构和工作原理进行介绍，明确研究对象和范围。
分析商用车驾驶室悬置系统的隔振特性，包括振动传递特性、隔振效率等方面，为后续的优化研究提供理论基础。
接着，采用先进的仿真分析方法和实验手段，对商用车驾驶室悬置系统的隔振特性进行定量评估，揭示其存在的问题和不足。
基于仿真分析和实验结果，提出商用车驾驶室悬置系统的优化方案，并通过实验验证优化效果，为商用车驾驶室悬置系统的设计和改进提供指导。
本文的研究不仅有助于深入理解商用车驾驶室悬置系统的隔振特性，而且可以为商用车的设计和制造提供理论依据和技术支持，对于推动商用车行业的进步和发展具有重要意义。
二、商用车驾驶室悬置系统隔振理论基础商用车驾驶室悬置系统的隔振特性对于提高驾驶员的舒适性和减少车辆振动对驾驶室内部构件的影响至关重要。
为了深入了解商用车驾驶室悬置系统的隔振特性，并对其进行优化研究，首先需要建立其隔振理论基础。
隔振理论的核心在于通过合适的悬置系统设计和参数调整，减少或隔离来自车辆底盘的振动传递至驾驶室。
商用车驾驶室悬置系统通常由橡胶悬置、液压悬置或空气悬置等构成，这些悬置元件具有良好的弹性和阻尼特性，能够在一定程度上吸收和衰减振动能量。
在隔振理论中，传递函数是一个关键概念，它描述了振动从输入端到输出端的传递关系。
对于商用车驾驶室悬置系统，传递函数可以通过建立系统的力学模型，结合振动分析方法来求解。
通过分析传递函数的频率响应特性，可以了解悬置系统在不同频率下的隔振效果，从而指导悬置系统的设计和优化。
汽车主动悬架系统建模及动力特性仿真分析
汽车主动悬架系统建模及动力特性仿真分析首先，我们需要对汽车主动悬架系统进行机械建模。
主动悬架系统主要由减震器、弹簧、控制器和执行器组成。
减震器负责吸收车辆运动过程中的冲击力，提供较好的悬挂效果；弹簧则起到支撑车身和调整悬挂硬度的作用；控制器负责监测车辆的运动状态，并根据传感器的反馈信号调整悬挂硬度；执行器负责根据控制信号改变减震器的工作状态。
这些组成部分可以用方程和图表表示，以便进行后续仿真分析。
接下来，我们可以进行汽车主动悬架系统的动力特性仿真分析。
在仿真分析中，我们可以改变各个部件的参数，如弹簧硬度、减震器阻尼、控制器的响应时间等，以观察这些参数对悬挂系统的影响。
通过仿真分析，我们可以得到不同参数下悬挂系统的动力特性，如车辆的悬挂位移、车身加速度、车轮载荷等。
同时，我们也可以通过仿真分析来验证主动悬架系统对车辆行驶稳定性和驾驶舒适性的改善效果。
比较不同参数下的悬挂系统对车辆悬挂位移和车身加速度的变化，可以评估不同参数下的系统性能。
此外，还可以通过对比不同参数下车轮载荷的变化来了解悬挂系统对车辆操控性的改善效果。
通过这些仿真分析，我们可以得到最佳的悬挂系统参数，以优化车辆的行驶稳定性和驾驶舒适性。
总之，汽车主动悬架系统的建模和动力特性仿真分析是对该系统性能评估的重要环节。
通过对系统进行机械建模和动力仿真分析，可以得到系统的动力特性，并评估系统的改善效果。
这些分析结果将为系统设计和优化提供指导，以满足驾驶者的驾驶需求和提高汽车悬挂系统的性能。
车用悬置系统的仿真分析
（） １
，
作者 简 介 ： 吴
红 （９ ７ ） 女 ， 徽 芜 湖 人 ． 师 ， 士 １６ 一 ， 安 讲 硕
第３ 期
吴 红 ： 车用 悬 置 系 统 的仿 真 分 析
其 中｛ 称为振 幅矩阵 ， ｛ Ａ｝ 则 ｝一一Ｃ ｛ Ｏ Ａ｝
将 ｛ ｝ ｛ ｝ 人 自 由振 动 方 程 ， ｑ 和 代 得
文利用模 态分析得 到其 固有频率远 超 出发 动机正常工 况下 的激励 频率范 围（ ～２ ０Ｈｚ ， ５ Ｏ ） 因此在 动力学模
型 中把悬 置支架作 为刚性 体处理．
２ 用 ＡＤ ＡＭＳ软 件仿 真 分 析
ＡＤ ＡＭＳ的整个 计算过程 （ 指从数 据的输入 到结果 的输 出 ， 包 括前 、 处 理功 能模 块 ） 可 以分 成数 不 后 ，
行 了评价 ．
１ 动 力总 成 悬 置 系 统 力学 模 型 的 建 立
首先 假设 ： 把支持 发动 机的底盘 视为绝 对的 刚体 ； 动机 的旋转 角 速度 是一 个 常数 ； 动 机在 水平 方 发 发
向和垂 直方 向的振动 与 回转 运动之 间互不影 响． 本 文研究 的发 动机动力 总成是 通过两个 橡胶悬 置 和两个 液压 悬置 支撑 在 车架 上 的． 动力 总 成 的位 置
要对机 械系统进 行建模 ， 通过软件 接 口模块 ， 导人 由专 业绘 图 软件 （ Ｐ Ｏ／ Ｃ Ｉ 等 ） 如 Ｒ Ｅ， ＡＴ Ａ 所建 立 的实体
置可用质 心 的 ３ 直角 坐标 ｚ 、 个 、 以及绕 过质心 平行于 坐标轴 的三个 动坐标 转角 、 、： 表示 ， 口来 则发动
机悬置 系统 可 简化为 图 ２所 示的力学 模型．
《汽车动力总成悬置系统振动分析及优化设计》范文
《汽车动力总成悬置系统振动分析及优化设计》篇一一、引言随着汽车工业的飞速发展，消费者对汽车的性能和舒适性要求越来越高。
其中，汽车动力总成悬置系统的振动问题直接影响着汽车的乘坐舒适性和驾驶稳定性。
因此，对汽车动力总成悬置系统的振动进行分析及优化设计显得尤为重要。
本文将重点探讨汽车动力总成悬置系统的振动分析方法及优化设计策略，以期为相关研究和应用提供参考。
二、汽车动力总成悬置系统概述汽车动力总成悬置系统是连接发动机、变速器等动力总成部件与车身的重要装置，其主要作用是减少振动传递，提高乘坐舒适性和驾驶稳定性。
该系统通常由发动机悬置、变速器悬置、支撑架等组成。
三、汽车动力总成悬置系统振动分析1. 振动来源及传递路径汽车动力总成悬置系统的振动主要来源于发动机的运转、路面不平引起的车身振动等。
这些振动通过发动机悬置、变速器悬置等传递到车身，进而影响乘坐舒适性和驾驶稳定性。
2. 振动分析方法（1）理论分析：通过建立动力学模型，分析系统在不同工况下的振动特性。
（2）实验分析：利用传感器、数据采集系统等设备，对实际车辆进行振动测试，获取振动数据。
（3）仿真分析：运用计算机仿真技术，对系统进行仿真分析，预测振动特性。
四、汽车动力总成悬置系统优化设计1. 设计目标优化设计的目标是在保证动力总成部件安全性的前提下，降低振动传递，提高乘坐舒适性和驾驶稳定性。
2. 优化策略（1）材料选择：选用高强度、轻质材料，降低系统质量，提高系统刚度。
（2）结构优化：通过优化悬置结构、支撑架结构等，降低振动传递。
例如，采用多级减震设计、橡胶减震垫等措施。
（3）动力学性能优化：通过理论分析和仿真分析，对系统动力学性能进行优化，提高乘坐舒适性和驾驶稳定性。
3. 优化设计流程（1）需求分析：明确设计目标，了解用户需求。
（2）方案设计：根据需求分析，提出多种设计方案。
（3）理论分析：运用动力学理论，对各方案进行理论分析。
（4）仿真分析：运用计算机仿真技术，对各方案进行仿真分析，预测振动特性。
汽车悬挂系统的减振仿真研究
图1 主、 被动悬挂系统结构示意图
个正比于绝对速度负值的主动力[ 2 ] , 就可以无需 对系统做较大的变化来实现一个优质的隔振系统 。
1 主、 被动悬挂系统减振特点分析
图 1 中 k 2 为被动悬挂系统的悬挂刚度 , c1 为 悬挂系统的阻尼系数 , m 为车身质量 。图 1 ( a ) 所 示的悬挂系统称为被动悬挂系统 ,这种悬挂系统没 有能源供给装置 ,且该装置的弹性阻尼系数是不变 的 ,阻尼与质量 m 的速度有关 ,因此在振动过程中 阻尼会消耗振动系统的能量 , 从而起到减振的作 用 。被动悬挂系统有以下特点 : 悬挂系统支撑车身 质量并随路面运动 , 为了支撑车身质量 , 这时需要 一个阻尼系数很大的 “硬悬挂” ; 隔绝随机路面不平 度对汽车的扰动 , 显然 , 这时为了隔绝因路面不平 而引起的颠簸 ,悬挂支撑需要一个阻尼系数很小的 “软悬挂” ,但是当阻尼系数很小时 , 车身很容易出 现共振现象 。由此可知 ,被动悬挂系统在解决这两 个矛盾时 ,显得力不从心 。 图 1 ( b) 所示的悬挂称为主动悬挂系统 , 它是 由传感器 、 控制器和执行器组成的 , 如果控制器能 通过传感器的信号而发出指令 ,使发生器能产生一
收稿日期 :2009 - 09 - 28
2 基于线性最优控制理论的汽车主
动悬挂系统控制方法研究
由上文分析可知 ,结构简单和工作可靠是无源 被动减振的主要优点 ,然而它的减振效果是很有限 的 [ 3 ] 。鉴于此 , 有必要对主动悬挂系统作进一步 的研究 。
2. 1 控制方法的选择
控制方法是主动悬挂系统的核心技术之一 ,国 内外学者提出了自适应控制 、 预见控制 、 滑模控制 、 自校正控制 、 最优控制理论 、 模糊控制和神经网络 [ 4～6 ] 控制等方法 。其中最优控制理论基础比较完 善 ,其最大优点是不必根据要求的性能指标确定系 统闭环极点的位置 ,只需根据系统的响应曲线找出 合适的状态变量和控制变量的加权矩阵 ,使系统性 能指标函数即目标函数 J 最小 。 主动悬挂系统的状态方程大多具有线性形式 : x = Ax + Bv 式中 : A 为 n ×n 系统矩阵 ; B 为 n ×r 控制矩阵 ; x
汽车驾驶室悬置系统振动仿真分析
降低。 从图 3 中可以看出优化后的幅频特性曲线 比原来的峰值有所降低。 优化前后的驾驶室前螺 旋弹簧刚度分别为 63. 9 N mm 和 58. 8 N mm , 后端橡胶块垂直刚度分别 205 N mm 和 184. 7 N mm , 座椅刚度分别为 15 N mm 和 17. 6 N mm。 进一步从图 4 中可以看出优化后的司机座 椅加速度功率谱密度相对于优化前功率谱密度有 所降低。 从悬架幅频特性图可以看到汽车受外部 激励的敏感频率分别在 2 H z 和 10 H z 附近, 由汽 车理论可知影响汽车平顺性的频率范围主要是水 平方向 1～ 2 H z, 垂直方向 4～ 8 H z, 在研究汽车 垂直振动时应使汽车系统响应峰值避开这个区 域。 影响悬置系统响应特性的因数除了各力元的 刚度与阻尼外, 还与悬置系统部件的安装位置与 角度有关, 而优化的目标函数除了主目标函数外, 还需考虑子目标函数与系统约束, 在进一步的分 析中, 可将驾驶室绕 3 个坐标轴的角振动量最小
)H
f
(w
)
+
H
3 r
(w ) G rr (w ) H r (w )
(7)
式中, H f (w )、H r (w ) 分别为前后轮激励至响应
之
间
的
频
响
函
数;
H
3 f
(w
)、H
3 r
(w )
为 H f (w )、
H r (w ) 的共轭复数。加速度自功率密度函数为
G. z. (w ) = w 4G z (w )
的传递 (频响)
函 数; H
3 i
(w )
为频响函数
H i (w ) 的共轭复数; 对于四轮汽车来说某构件位
《汽车动力总成悬置系统振动分析及优化设计》
《汽车动力总成悬置系统振动分析及优化设计》篇一一、引言随着汽车工业的快速发展，汽车动力总成悬置系统的性能已成为决定汽车乘坐舒适性和驾驶稳定性的关键因素之一。
然而，由于动力总成系统在运行过程中产生的振动和噪音，严重影响了汽车的性能和使用寿命。
因此，对汽车动力总成悬置系统的振动进行分析，并进行优化设计，具有重要的理论价值和实践意义。
本文将重点对汽车动力总成悬置系统的振动进行分析，并探讨其优化设计的方法和措施。
二、汽车动力总成悬置系统概述汽车动力总成悬置系统主要由发动机、变速器、离合器等组成，是汽车的核心部件之一。
其作用是支撑和固定动力总成，减少振动和噪音的传递，保证汽车行驶的平稳性和舒适性。
然而，由于动力总成系统的复杂性和运行环境的多样性，使得其振动问题较为突出。
三、汽车动力总成悬置系统振动分析（一）振动产生的原因汽车动力总成悬置系统振动产生的原因主要包括发动机的燃烧过程、变速器的齿轮啮合、离合器的接合与分离等。
此外，道路不平度、车辆行驶速度等因素也会对系统振动产生影响。
（二）振动分析的方法目前，常用的汽车动力总成悬置系统振动分析方法包括实验分析和仿真分析。
实验分析主要通过在真实环境下对系统进行测试，获取其振动数据；仿真分析则通过建立系统的数学模型，利用计算机软件进行模拟分析。
（三）振动的影响汽车动力总成悬置系统的振动会直接影响汽车的乘坐舒适性和驾驶稳定性。
同时，长时间的振动还会导致系统零部件的磨损和损坏，影响汽车的使用寿命。
四、汽车动力总成悬置系统优化设计（一）优化设计的目标汽车动力总成悬置系统优化设计的目标主要包括提高汽车的乘坐舒适性和驾驶稳定性，延长汽车的使用寿命，降低噪音和振动等。
（二）优化设计的措施1. 改进材料：采用高强度、轻量化的材料，提高系统的刚度和减振性能。
2. 优化结构：通过改变系统的结构形式和参数，如增加橡胶减振器、调整悬置点的位置等，提高系统的减振效果。
3. 智能控制：利用现代控制技术，如主动悬挂系统、半主动悬挂系统等，实现对系统振动的主动控制。
《2024年汽车动力总成悬置系统振动分析及优化设计》范文
《汽车动力总成悬置系统振动分析及优化设计》篇一一、引言随着汽车工业的快速发展，汽车动力总成悬置系统的性能对于整车舒适性和稳定性越来越重要。
汽车动力总成悬置系统作为连接发动机和车身的重要部件，其振动特性直接影响到汽车的乘坐体验和行驶安全。
因此，对汽车动力总成悬置系统的振动进行分析，以及进行优化设计，已经成为汽车研发过程中的重要课题。
二、汽车动力总成悬置系统概述汽车动力总成悬置系统主要由发动机、悬置支架、橡胶支座等组成。
其主要功能是减少发动机振动对车身的影响，同时通过合理的布局和设计，提高整车的乘坐舒适性和行驶稳定性。
在汽车行驶过程中，由于发动机的工作特性和路面条件等因素的影响，动力总成悬置系统容易产生振动和噪声。
因此，如何对这种振动进行分析并对其进行优化设计是本研究的重点。
三、汽车动力总成悬置系统振动分析1. 动力学模型建立为了更好地了解动力总成悬置系统的振动特性，需要建立其动力学模型。
该模型应包括发动机的振动特性、悬置支架的结构特性以及橡胶支座的动态特性等。
通过建立模型，可以模拟出汽车在不同路况下的振动情况，为后续的振动分析和优化设计提供依据。
2. 振动特性分析通过动力学模型的分析，可以得出动力总成悬置系统的振动特性。
主要包括系统的固有频率、振型和阻尼比等参数。
这些参数对于理解系统的振动特性和进行优化设计具有重要意义。
四、汽车动力总成悬置系统优化设计1. 设计目标与约束条件在进行优化设计时，需要明确设计目标。
一般来说，优化设计的目标包括提高乘坐舒适性、降低噪声和减少振动等。
同时，还需要考虑一些约束条件，如发动机的安装空间、悬置支架的结构强度等。
2. 优化方法与步骤针对上述设计目标和约束条件，可以采用多种优化方法进行设计。
如多目标优化算法、有限元分析等。
在优化过程中，需要逐步调整系统的参数，如橡胶支座的刚度、阻尼等，以达到最优的振动性能。
五、实例分析以某款汽车的动力总成悬置系统为例，通过建立其动力学模型，对其振动特性进行分析。
《汽车动力总成悬置系统振动分析及优化设计》范文
《汽车动力总成悬置系统振动分析及优化设计》篇一一、引言随着汽车工业的飞速发展，消费者对汽车性能的要求日益提高，其中，汽车的舒适性和稳定性成为了重要的考量因素。
汽车动力总成悬置系统作为连接发动机与车身的重要部分，其性能的优劣直接影响到整车的振动特性和乘坐舒适性。
因此，对汽车动力总成悬置系统的振动进行分析及优化设计显得尤为重要。
本文旨在探讨汽车动力总成悬置系统的振动特性，并提出相应的优化设计方案。
二、汽车动力总成悬置系统概述汽车动力总成悬置系统主要由发动机、离合器、变速器、传动轴等组成，通过一系列的悬置元件将动力总成与车身连接起来。
其作用主要是支撑和固定动力总成，同时通过减震元件减少发动机产生的振动对整车的传递，从而提高整车的舒适性和稳定性。
三、汽车动力总成悬置系统振动分析（一）振动来源汽车动力总成悬置系统的振动主要来源于发动机的工作过程、路面的不平度以及发动机和车身之间的共振等。
其中，发动机的振动是主要的振动源。
（二）振动传递路径发动机的振动通过悬置元件传递到车身，再传递到乘员。
其中，悬置元件的刚度和阻尼特性对振动的传递具有重要影响。
（三）振动分析方法通过对汽车动力总成悬置系统进行理论分析和仿真模拟，可以有效地分析其振动特性。
常用的分析方法包括有限元法、多体动力学法和实验分析法等。
四、汽车动力总成悬置系统优化设计（一）优化设计目标汽车动力总成悬置系统的优化设计旨在降低发动机的振动和噪声传递，提高整车的舒适性和稳定性。
（二）优化设计方案1. 改进悬置元件的设计：通过改变悬置元件的刚度和阻尼特性，优化其减震效果。
2. 优化发动机与车身的连接方式：采用更合理的连接方式，减少振动和噪声的传递。
3. 增加附加减震装置：在关键部位增加附加减震装置，进一步提高整车的减震效果。
4. 优化整车结构：通过优化整车结构，提高整车的刚度和稳定性，从而降低振动和噪声的传递。
五、实例分析以某款汽车为例，对其动力总成悬置系统进行振动分析及优化设计。
《2024年汽车动力总成悬置系统振动分析及优化设计》范文
《汽车动力总成悬置系统振动分析及优化设计》篇一一、引言随着汽车工业的快速发展，汽车动力总成悬置系统的性能对于整车舒适性和稳定性越来越重要。
动力总成悬置系统的主要功能是支撑和固定发动机、变速器等重要部件，同时通过减震和隔振技术来降低系统振动对整车的影响。
本文旨在分析汽车动力总成悬置系统的振动问题，并提出相应的优化设计方案。
二、汽车动力总成悬置系统概述汽车动力总成悬置系统主要由发动机悬置、变速器悬置等组成，其结构形式和性能直接影响整车的舒适性和稳定性。
在汽车行驶过程中，由于道路不平、发动机运转等因素，动力总成会产生振动和噪声，这些振动和噪声会通过悬置系统传递到车身，影响整车的舒适性和稳定性。
三、汽车动力总成悬置系统振动分析（一）振动来源及传递路径汽车动力总成的振动主要来源于发动机运转、道路不平等因素。
这些振动会通过发动机悬置、变速器悬置等传递到车身，进而影响整车的舒适性和稳定性。
（二）振动问题分析在汽车动力总成悬置系统中，由于设计、制造和装配等因素，可能会产生以下振动问题：1. 悬置系统刚度不足，导致系统在受到外力作用时产生过大变形；2. 悬置系统阻尼不足，导致振动衰减缓慢，影响整车的舒适性；3. 悬置系统与发动机、变速器等部件的连接不紧密，导致振动传递到车身。
四、优化设计方案（一）提高悬置系统刚度为了提高悬置系统的刚度，可以采用高强度材料制作悬置元件，同时优化悬置系统的结构形式，使其能够更好地承受外力作用。
此外，还可以通过增加悬置系统的支撑点数量来提高其整体刚度。
（二）增加悬置系统阻尼为了增加悬置系统的阻尼，可以在系统中加入液压减震器等装置。
这些装置能够有效地吸收和消耗振动能量，从而降低整车的振动和噪声。
（三）优化连接方式为了确保悬置系统与发动机、变速器等部件的连接紧密可靠，可以采用先进的连接方式和技术。
例如，可以采用高强度螺栓、焊接等方式来确保连接部位的牢固性和密封性。
此外，还可以在连接部位设置减震垫等装置，以降低振动传递到车身的幅度。
基于ADAMS的某重型卡车驾驶室悬置振动模态分析
基于ADAMS的某重型卡车驾驶室悬置振动模态分析重型卡车驾驶室悬挂系统的振动特性对于驾驶员的驾驶舒适性和工作效率有着重要影响。
通过模态分析可以了解驾驶室的共振频率、模态形式和振动响应等信息，为改进驾驶室悬挂系统提供科学依据。
本文将基于ADAMS软件对重型卡车驾驶室的振动模态进行分析。
首先，我们需要获取重型卡车驾驶室的几何模型。
根据实际情况，建立三维的CAD模型，并导入到ADAMS软件中。
然后，在ADAMS中建立相应的悬挂系统模型，包括悬挂弹簧、阻尼器和悬挂杆等组件，并设置悬挂系统的约束条件。
此外，还需要给驾驶室施加外部激励，模拟实际道路的不平顺。
接下来，进行模态分析。
在ADAMS中，通过ADAMS/View模块进行模态分析。
在模态分析之前，需要设置求解器类型、求解步长和求解终止条件等参数。
然后，选择模态分析命令，并设置分析频率范围。
在模态分析过程中，ADAMS将自动计算得到驾驶室悬挂系统的各种模态特性，包括共振频率、模态形式和振动响应等参数。
最后，对模态分析结果进行评估和优化。
根据模态分析结果，我们可以了解到驾驶室悬挂系统的共振频率和模态形式，并判断是否存在共振问题。
如果存在共振问题，需要对悬挂系统进行优化设计，以提高驾驶室的舒适性和工作效率。
优化设计可以包括修改悬挂系统的刚度和阻尼等参数，或者采用其他减振装置。
通过反复优化设计和模态分析的循环，最终可以得到符合预期的驾驶室悬挂系统。
总之，通过基于ADAMS的重型卡车驾驶室悬挂系统模态分析，可以为驾驶室悬挂系统的优化设计提供科学依据。
通过准确分析驾驶室的振动特性，可以改善驾驶员的驾驶舒适性和工作效率，提高驾驶安全性。
《动力总成悬置系统载荷测取与振动分析》
《动力总成悬置系统载荷测取与振动分析》一、引言随着汽车工业的快速发展，动力总成悬置系统作为汽车关键零部件之一，其性能直接影响着汽车的乘坐舒适性和行驶稳定性。
因此，对动力总成悬置系统的载荷测取与振动分析显得尤为重要。
本文将详细介绍动力总成悬置系统的载荷测取方法及振动分析技术，以期为相关研究和应用提供参考。
二、动力总成悬置系统概述动力总成悬置系统是汽车的重要组成部分，主要作用是将发动机的振动和噪声隔离，提高汽车的乘坐舒适性。
该系统通常由发动机支架、橡胶支座、连接件等组成，其性能直接影响着汽车的驾驶性能和安全性。
三、载荷测取方法3.1 传感器选择在进行载荷测取时，需要选用合适的传感器。
常用的传感器包括压力传感器、应变传感器等。
这些传感器应具有高灵敏度、高精度、良好的稳定性和抗干扰能力。
3.2 测点布置测点布置是载荷测取的关键步骤。
根据动力总成悬置系统的结构特点，合理布置测点，确保能够全面、准确地获取系统在各种工况下的载荷数据。
3.3 数据采集与处理通过传感器采集到的数据需要进行处理和分析。
首先，对原始数据进行去噪、滤波等预处理，以提高数据的可靠性。
然后，通过信号处理技术提取出有用的信息，如载荷大小、方向等。
最后，将处理后的数据以图表或表格的形式展示，便于分析和研究。
四、振动分析技术4.1 信号采集与分析振动分析的首要任务是采集发动机及悬置系统的振动信号。
通过振动传感器获取信号后，需要运用信号处理技术对信号进行分析，如频域分析、时域分析等。
通过分析可以了解振动的频率、幅度、相位等特性。
4.2 振动传递特性研究研究动力总成悬置系统的振动传递特性对于提高系统性能具有重要意义。
通过分析系统的传递函数、模态参数等，可以了解系统在不同工况下的振动传递规律，为优化系统设计提供依据。
4.3 振动控制策略制定根据振动分析结果，可以制定相应的振动控制策略。
如通过优化橡胶支座的刚度和阻尼，改善系统的隔振性能；通过调整发动机支架的结构和布局，降低系统的振动响应等。
汽车驾驶室悬置系统振动仿真分析
汽车驾驶室悬置系统振动仿真分析
周水清;何天明;邹伯宏
【期刊名称】《武汉理工大学学报（信息与管理工程版）》
【年(卷),期】2005(027)001
【摘要】用多体动力学软件ADAMS建立具有2级(底盘与驾驶室)悬置的汽车振动模型,运用虚拟样机技术,在频域内通过路面功率谱对车轮激振的方式,模拟了汽车车身(驾驶室)的振动特性,获得了汽车在随机路面条件下的动态响应.
【总页数】4页(P131-134)
【作者】周水清;何天明;邹伯宏
【作者单位】武汉理工大学,汽车工程学院,湖北,武汉,430070;武汉理工大学,汽车工程学院,湖北,武汉,430070;空军驻湖北军事代表室,湖北,武汉,430023
【正文语种】中文
【中图分类】U463.81
【相关文献】
1.基于车身3自由度刚体模态计算的轻型载货汽车驾驶室悬置系统优化 [J], 何海;周鋐;徐海卿;王思乐
2.管梁固定式悬置系统仿真分析及遗传算法优化 [J], 朱强;周良生
3.汽车驾驶室主动空气悬置的建模仿真分析 [J], 潘公宇;张树
4.小型直升机的动力总成悬置系统仿真分析及试验效果评估 [J], 范汪明;宋军;李成友
5.基于有限元的发动机悬置系统传递力仿真分析研究 [J], 王楷焱;王灵犀;任晓雪
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10汽车悬挂系统振动控制模型
3. 4.
对上面实验进行修改，直接观察其开环阶跃响应情况。 用根轨迹法、Bode 图法等系统性能校正方法，设计其它控制器，观察它们对汽车悬挂 系统振动性能的改进效果。
实验报告要求
图 4 用 PID 控制器改善汽车悬挂系统消振性能
五.
1.
简述实验目的和原理，根据实验要求整理该实验的原理设计图。 2. 按实验步骤附上相应的信号波形曲线，总结实验得出的主要结论。 3. 拷贝实验系统运行界面，插入到 Word 格式的实验报告中，用 Winzip 压缩后通过 Email 上交实验报告。 注：本实验理论模型参考 Control Tutorials for Matlab of CTM.
&&(t) + CX & (t) + KX(t) = F(t) MX
其中M、C、K分别为系统的质量矩阵,阻尼矩阵和刚度矩阵,均为N×N方阵；F(t)为作用于N个质 量点上的外激励作用力，为N维列向量；X为N个质量点上的位移变量，为N维列向量。对汽车悬
挂系统振动控制模型，各矩阵的系数方程为：
1 0 m c1 0 k1 0 x1(t ) f 1(t) , , , , M = C= K = X (t) = F(t ) = 0 m2 0 c2 0 k2 x2(t ) f 2(t)
Y(t) = e A⋅t Y(0) + ∫
t 0
e A(t −τ) BU(τ )
图 3 系统的开环响应
该系统是一个小阻尼系统，在冲击力作用下的振动响应时间过长。因此，希望用动力消振的 方法来减小车身振动，在汽车轮胎和支撑系统与汽车车身系统间安装一个动力油缸，施加消振抗 力，如图 4 所示。
x2 f2 m2 k2 u m1 k1
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第27卷第1期武汉理工大学学报・信息与管理工程版V o l.27N o.1 2005年2月JOU RNAL O F WU T(I N FORM A T I O N&M ANA GEM EN T EN G I N EER I N G)Feb.2005文章编号:1007-144X(2005)01-0131-04汽车驾驶室悬置系统振动仿真分析周水清1,何天明1,邹伯宏2(1.武汉理工大学汽车工程学院,湖北武汉 430070;2.空军驻湖北军事代表室,湖北武汉 430023)摘 要:用多体动力学软件ADAM S建立具有2级(底盘与驾驶室)悬置的汽车振动模型,运用虚拟样机技术,在频域内通过路面功率谱对车轮激振的方式,模拟了汽车车身(驾驶室)的振动特性,获得了汽车在随机路面条件下的动态响应。
关键词:虚拟模型;驾驶室;路面谱;动态响应中图法分类号:U463.81 文献标识码:A1 前 言汽车平顺性是评价汽车舒适性的重要性能,它主要由汽车的悬架系统来保证汽车行驶过程中乘员具有一定舒适度。
在研究中,一般将汽车看成是由轮胎、悬架、座椅等弹性元件、阻尼元件和悬挂质量、非悬挂质量构成的振动系统[1,2]。
汽车行驶过程中的振动是因为随机路面不平度与发动机激励引起的,但发动机激励相对于路面激励是高频激励,笔者不考虑发动机激励影响,所以可将路面谱作为汽车振动系统的输入,座椅及地板的振动加速度功率谱作为振动系统的输出。
对于汽车这样结构复杂的振动系统,运动时各个结构部件之间存在大量耦合,仅用基于几个集中质点的动力学模型不能完整地描述整个系统的动力学特性,因此需要运用多刚体系统动力学的理论对包含多构件的车辆整体进行建模。
采用多体系统动力学方法能够有效地进行车辆悬置系统动力学仿真,并为车辆悬架控制系统的设计提供基本依据。
某商用汽车具有2级悬置,除底盘悬架外,驾驶室悬置构成第二级悬置。
驾驶室悬置用来降低因地面不平度引起的车架振动对驾驶室造成的影响,因此,研究驾驶室的舒适性必须综合考虑底盘悬架与驾驶室悬置系统。
笔者采用多体动力学软件ADAM S对整车建模并进行仿真分析,以随机路面功率谱对车轮激振的方式,模拟了汽车在B级路面条件下某一车速时车身的振动性能。
从悬架传递特性的角度,在频域上分析了该汽车悬置系统的基本性能,并在此基础上提出了合理的优化设计建议。
2 整车多体系统模型建立整车多体动力学模型所需的参数均通过台架试验或通过三维设计软件计算得到,以保证建模精度。
该车底盘悬架系统是主悬架,包括前钢板弹簧、前减振器、后减振器和后钢板弹簧。
驾驶室悬置系统是安置在车架上的二级悬置,包括弹簧、减震器、橡胶块和稳定杆等。
在建立整车模型时采用ISO坐标制,即以前轮轮心连线与汽车纵向对称面的交点为坐标原点,x轴指向汽车行驶的正前方,y轴指向汽车的左侧,z轴垂直指向上方[3]。
整车是由底盘、车轮、车轴、驾驶室和货箱等构件组成的整体,各构件通过特定约束联系起来,驾驶室和底盘通过驾驶室悬置系统连接,车轮与车轴通过底盘悬架连结。
整车虚拟模型如图1所示。
应用ADAM S软件进行仿真分析,首先要抽象出系统的动力学结构和物理特性,建立几何模型[4]。
然后根据系统各零部件的运动规律确定其约束关系与部件之间的力元关系,施加约束副和驱动力,本模型中轮胎与地面之间用B u sh ing力单元连接,向B u sh ing力单元输入3个相互垂直方向的刚度、阻尼和扭转刚度、扭转阻尼,模拟在收稿日期:2004-10-20.作者简介:周水清(1977-),男,江西资溪人,武汉理工大学汽车工程学院硕士研究生.图1 整车虚拟模型实际工作中轮胎等弹性元件的作用。
悬架通过弹簧、阻尼力元与车架连接。
该模型由17个部件(含地面)组成,1个转动铰,5个球铰,7个固定副,2个移动副和一系列力元组成。
整个模型的自由度K=(17-1)×6-2×5-1×5-5×3-7×6=24,表1列出了系统建模的约束情况。
表1 车辆约束类型与自由度数约束类型个数约束自由度系统自由度球副53旋转副15移动副25固定副7624ADAM S采用拉格朗日乘子法,建立系统的动力学方程。
设有n个构件组成一个多体系统,用笛卡尔坐标描述位置,用欧拉参数描述位姿,第i 个构件的广义坐标可表示为q i,q i=[r,p]T i,而r i =[x,y,z]i,p i=[e0,e1,e2,e3]i,描述该系统位形的全部坐标q可表示为,q=[q1,q2,…,q n],则多体动力学方程可以表示为[5,6]M5T q 5q0q..Κ=QΧ(1)式中,M、5q、q..、Q、Κ分别为广义的质量矩阵,雅可比矩阵,加速度列阵,广义力列阵,拉格朗日乘子列阵;Χ为加速度方程。
系统的质量矩阵为M=P1J10ω0P nJ n(2) P i=diag[m,m,m]iJ i=diag[j x x,j y y,j z z]i式中,m i为系统中构件i(驾驶室、底盘、车轮和车桥等)的质量;j x x、j y y、j z z为各构件相应坐标的转动惯量。
广义雅可比矩阵:5q=5s1,5r1,…,5sn,5rn(3)式中,5si为系统的约束方程对构件i位移坐标导数的矩阵;5ri为系统的约束方程对构件i转动坐标的导数的矩阵。
加速度列阵:q..=x..1,y..1,z..1,w.x1,w.y1,w.z1,…,x..n,y..n,z..n,w.x n,w.y n,w.z n(4)式中,x i、y i、z i为构件的位置坐标;w x n、w y n、w z n为构件i的角加速度。
广义力列阵:Q=[f1,r1,…,f n,rn]T(5)式中,f i为构件i上的力;r i为构件i上的力矩。
加速度方程,因为约束方程不显含时间,故5q q.=0(6)将式(6)对时间求导,可得加速度方程5q q..=-(5q q.)q q.-25qt q.-5tt=Χ1Χ2Χn=Χ ADAM S采用变系数的BD F刚性积分程序,它是自动变阶、变步长的预估校正方法,在积分的每一步采用修正的N ew ton2R ap h son迭代算法,求解过程中将适当时间步长的广义坐标和拉氏乘子(拉氏乘子物理上常常相应于约束反力,许多情况下也是希望获取的)的解可视化地显示出来以形成虚拟仿真。
3 路面输入与响应计算笔者采用多通道来模拟系统的响应,在忽略发动机影响的前提下,汽车的振动主要是由路面不平度激励车轮而引起的,因此在求汽车某位置的响应时,汽车振动系统是一个多输入、单输出的系统。
当路面不平度是一个平稳随机过程时,由随机振动理论知其振动响应仍是平稳随机过程,在给定随机路面输入的谱密度以后,就可以求出座椅加速度功率谱,悬架动挠度功率谱,车轮动载荷位移功率谱等。
随机过程的功率谱密度函数为自相关函数的傅立叶变换[7]。
根据以上关系,将时域信号转换为路面的功率谱密度,并考虑不同车轮之间的互谱,汽车同侧车轮时域信号前后相差一个相位,左右车轮由于存在约束,还需考虑其相干性,把这些时域信号转化为频域信号后,将它作为231武汉理工大学学报・信息与管理工程版2005年2月图2 实测的B 级路面不平度汽车振动系统的输入。
实测的B 级路面不平度如图2所示。
对方程式(1)中的动力学方程两边作傅立叶变换,从而可得到系统的频域方程,系统输入向量U =(v 1,v 2,v 3,v 4)T,v 1,v 2,v 3,v 4为路面不平度功率谱密度输入。
假设Z (t )为某一响应,G z (w )为响应的功率谱密度函数;G ik (w )当j =k 时,为输入x i (t )及x k (t )之间的自谱密度函数,j ≠k 时为互谱密度函数;H k (w )为第k 个输入x k (t )到响应Z (t )的传递(频响)函数;H3i(w )为频响函数H i (w )的共轭复数;对于四轮汽车来说某构件位移响应的自功率谱为G z (w )=H3f(w )G f f (w )H f (w )+H3f(w )G f r (w )H r (w )+H3r(w )G rf (w )H f (w )+H 3r(w )G rr (w )H r (w )(7)式中,H f (w )、H r (w )分别为前后轮激励至响应之间的频响函数;H 3f (w )、H 3r (w )为H f (w )、H r (w )的共轭复数。
加速度自功率密度函数为G z ..(w )=w 4G z (w )(8)4 动力学仿真分析通过ADAM S 软件进行仿真分析,分析步长1 100s ,得到汽车在B 级路面条件的某车速时的座椅的幅频特性,优化前后系统频响曲线对比如图3所示,优化前后座椅质心加速度功率谱曲线对比如图4所示。
座椅垂直加速度是评价汽车平顺性的重要指标。
通过驾驶室悬置系统幅频特性图能够分析汽车的系统频率响应特性,它主要由悬架系统参数决定,通过调整悬架参数就能改善系统的频率响应,获得良好的整车平顺性。
考虑该车驾驶室悬置前螺旋弹簧刚度、前减震器阻尼、后支撑弹簧刚度、后端橡胶块刚度和阻尼可能是影响驾驶室平顺性的主要参数,以驾驶室座椅垂直振动加速度最小为设计目标,通过计算机做虚拟试验,研究每个设计参数对设计目标的影响情况,从中找出影响最大的几个参数,然后以驾驶室图3 优化前后系统频响曲线对比图4 优化前后座椅加速度功率谱曲线对比座椅垂直振动加速度最小为目标函数,进行优化设计。
通过计算机对微分方程组进行多次迭代运算,得知影响该车驾驶室平顺性的主要参数为驾驶室悬置前螺旋弹簧刚度、后端橡胶块垂直刚度和座椅刚度。
从驾驶室悬置幅频特性图可看到悬置系统有2个响应峰值,改善汽车平顺性就是要降低悬架对振动的传递性,即要使系统响应峰值降低。
从图3中可以看出优化后的幅频特性曲线比原来的峰值有所降低。
优化前后的驾驶室前螺旋弹簧刚度分别为63.9N mm 和58.8N mm ,后端橡胶块垂直刚度分别205N mm 和184.7N mm ,座椅刚度分别为15N mm 和17.6N mm 。
进一步从图4中可以看出优化后的司机座椅加速度功率谱密度相对于优化前功率谱密度有所降低。
从悬架幅频特性图可以看到汽车受外部激励的敏感频率分别在2H z 和10H z 附近,由汽车理论可知影响汽车平顺性的频率范围主要是水平方向1～2H z ,垂直方向4～8H z ,在研究汽车垂直振动时应使汽车系统响应峰值避开这个区域。
影响悬置系统响应特性的因数除了各力元的刚度与阻尼外,还与悬置系统部件的安装位置与角度有关,而优化的目标函数除了主目标函数外,还需考虑子目标函数与系统约束,在进一步的分析中,可将驾驶室绕3个坐标轴的角振动量最小331第27卷第1期周水清等:汽车驾驶室悬置系统振动仿真分析为目标函数,利用计算机逐步迭代求得理想的驾驶室悬置参数。