车辆悬架性能评价

4.5 车辆悬架性能评价指标的描述

车辆悬架作为车体与车轴的连接部件，缓和来自于地面的冲击，衰减各种动载荷引起的振动。因此对悬架控制性能的评价可以通过车辆的平顺性（驾乘舒适性）、车轮与路面可靠接触性、轮胎的动载荷以及悬架的动行程工作空间等各项指标进行，而具体评价指标的选取则与车辆悬架的设计目标有关。

在本文中，为满足研究的需要，将从车辆的平顺性、轮胎的动态力与车辆悬架的动行程工作空间三方面确定相应的评价指标。

4.5.1车辆平顺性的评价指标

通常情况下，车辆的平顺性能可由簧载质量的加速度响应来评价。在车辆的各项性能评价中，以平顺性的评价最为困难和复杂，因为人体对机械振动的反应不仅取决于振动的强度、频率、以及作用时间，而且取决于人的心理和生理状态。所有这些不确定的主观因素均影响着人体对振动的反应程度，为此如何进行定量的评价，一直是一个有争议的问题。

在本文的研究中，对于连续振动类型的路面输入可以采用簧载质量的加速度传输率（T as ）进行悬架平顺性的性能评价[51]。其中传输率描述了悬架系统的共振传输率和对振动隔离的程度。鉴于MR 组尼器的非线性，加速度传输率定义为在给定激励频率下簧载质量加速度的均方根（RMS ）对激励加速度信号均方根的比率

)()()(T i s s f a f a f a = （4-15）

其中，)(f a s 和)(f a i 分别是簧载质量加速度和激励加速度信号对于给定激励频率f 的均方根。 ⎰=T s s dt t x T a 02)(1 和⎰=T i i dt t x T

a 02)(1 （4-16）

其中，T 是加速度信号的持续时间。 对于冲击作用类型的路面输入可以采用簧载质量冲击位移率和加速度率（SDR s ，SAR s ）来评价[52]。分别定义为位移和加速度响应的峰值对激励位移和加速度峰值的比率。

)](max[)](max[t x t x SDR i s s =和)](max[)](max[t x t x SAR i s s =；L T t ≤≤0 （4-17） 其中，T L 是加速度信号的持续时间。

对于随机路面信号激励下的悬架平顺性可由簧载质量加速度响应的功率谱密度（PSD ）来评价。

4.5.2 轮胎动态力的评价指标

对于车辆悬架性能而言，除了车辆平顺性外，车辆的操作稳定性也是悬架的主要性能指标。其中轮胎动态力的变化与车辆操纵稳定性有很大的影响。片面追求乘坐的舒适性，必然

会增加车轮的动载荷，从而影响车轮与路面可靠接触性，导致车辆操纵稳定性的恶化。同时轮胎动态力的大小还直接影响到对路面的友好性，若施加到路面的轮胎力过大，特别是货车，必然对路面造成较大损害。此外，轮胎力的变化还与“轮跳”现象有关，一般可用非簧载质量加速度响应来评价[51]。

对于连续振动类型的路面输入，可用非簧载质量加速度传输率（T au ）作为评价指标，定义为

)()()(T i f a f a f u au =

（4-18）

其中，)(f a u 非簧载质量加速度信号对于给定激励频率f 的均方根值。

⎰=T u u dt t x T a 02)(1 （4-19）

对于冲击作用类型的路面输入，轮胎动态力的变化性能可由非簧载质量冲击位移率和加速度率（SDR u ，SAR u ）来评价。

)](max[)](max[t x t x SDR i u u =和)](max[)](max[t x t x SAR i u u =，L T t ≤≤0 （4-20）

在随机路面信号激励下，轮胎动态力的变化经常用动载荷系数来评价，定义为轮胎动态力的均方根值（RMS ）对平均轮胎动态力的比率。

T Trms F F DLC = （4-21） 其中，T F 是平均轮胎动态力，等于g m m u s )(+。Trms F 是轮胎动态力的均方根值。

轮胎力均方根值（RMS ）与其静态力比率定义为轮胎力传输率，其为频率的函数，可用来评价车轮与路面可靠接触性。因此，轮胎力传输率也可以表示为对于给定频率下的DLC 。

T f Trms F F f DLC )

()(= （4-22）

4.5.3 车辆悬架动行程的评价指标

片面追求驾乘舒适性是不可取的，因为要保持车身加速度为零就必需保证车辆悬架要有足够大的运动空间。但是考虑到车身总体设计的制约，车辆悬架的动行程空间总是有限的。在运动空间一定的情况下，若悬架的动行程过大，必然会增加行驶中撞击限位块的概率，即发生悬架被击穿的现象，导致车辆平顺性恶化。此外车辆悬架还具有导向功能，过大的悬架运动有可能改变前轮定位参数，从而影响操纵稳定性。但是，如果悬架的动行程过小的话，必然会向车身传递更多的冲击，造成较大的簧载质量加速度响应，从而破坏驾乘的舒适性。因此，悬架的动行程与驾乘舒适性是一对相互矛盾的性能指标，需要进行综合评价。

结合本文研究的需要，采用了相对位移传输率（T dr ）来进行车辆悬架动行程指标的评价

[52]。

)()()(T f x f x f in r dr =

（4-23）

其中，)(f x r 是对于给定激励频率下相对位移响应的均方根值，相对位移u s r x x x -=。

⎰=T r r dt t x T x 02)(1 （4-24）

对于冲击作用则采用相对位移峰值对激励位移峰值之间的比率来评价，称为峰值相对位移率（RDR ）。

)](max[)](max[t x t x RDR i r = （4-25）

在随机信号激励下，悬架动行程性能由簧载质量对非簧载质量相对位移响应的PSD 来评价。