汽车振动系统及其简化

muf
Zu
2020/3/18
许洪国
6/46
单质量振动系统
在远离车轮固有频率 (ft≈10~16Hz) 的 较 低 振 动频率(f< 5Hz)范围内， 轮胎的动态变形很小， 可忽略轮胎的弹性变 形和质量，得到单质 量垂直振动系统模型。
m ms mu
t tyre
Z
m
kc
q(l )
2020/3/18
12/46
msf
ms
2 y
L1L
质心位置不变 msf L1 msr L2 0
msr
ms
2 y
L2 L
转动惯量I
不变
y
Iy
ms
2 y
msf L12
msr L22
msc
ms 1
2 y
L1L2
Road track unevenness function
2020/3/18
许洪国
3/46
2个车轮、Z、
立的。即仅分别研究前 后轴的双质量振动即可。
2 DOF：1个车轮、Z
2020/3/18
许洪国
5/46
msc 0 , 1
ms
双质量振动系统
后桥
前桥
msr
悬挂质量
Sprung mass
msf
悬挂质量 簧上质量 簧载质量 轴荷质量
Zs
mur
悬架
Suspension
非悬挂质量
Unsprung mass
2020/3/18
0.9许6洪82国458365518542212948163499114/4566
阻尼比对振幅衰减的影响
减幅系数：
d
A1 A2
Aent1 Aen(t1T )
enT
n
0
,T
2 r
0
2 1 2
2
d e 1 2 , ln d 2 1 2
2020/3/18
许洪国
1
1 4 2 / ln 2 d
y
c ms
p
r_roll p_pitch
x
r
k
c
mu
悬架
qr (l)
ql (l)
2020/3/18
2/46
汽车纵轴一般对称，当左、右车辙路面不平度函
数ql(l)=qr(l)时，汽车只有两个车轮垂直振动、车身
垂直振动z和俯仰角振动p，这样汽车可简化为
4DOF平面模型。
总质量不变（悬挂或簧上质量）
msf msr msc ms
1
f0
0 2
2
1
2
k m
k 1
(m / 2)Hale Waihona Puke 2, 满载 2k 1.414
m 2
k , 空载 m
说明：忽略阻尼的影响，汽车空载振动频率近似为 满载质量的1.414倍。
这里假设刚度不变，实际是变刚度的(满载时副弹簧起作用)！
2020/3/18
许洪国
9/46
一般汽车悬架系统阻尼比 0.25
z Aent sin rt , r 02 n2
A
z
0-系统固有圆频率
r-有阻尼固有圆频率
Aent -相位角
2020/3/18
t
Aent
振动因阻尼而衰减
许洪国
10/46
阻尼比对衰减振动的影响
r 02 n2＝0 1－ 2
r ＝1(临界阻尼） r＝0
大阻尼时，系统丧失振动条件： r=0 小阻尼时系统近似自由振动r≈0
0.25 r比0降低3％
msr
4DOF平面模型
z
msc
总质量不变
质心位置不变
转动惯量I
不变
y
msf
mur
L2
L1
muf
L
4DOF模型——双轴平面汽车模型
2020/3/18
许洪国
4/46
q(l)
悬挂质量分配系数：
2 y
/(L1L2 )
msc ms 1
ε=1时，中心联系质量 msc=0，此时msf和msr的 垂直方向运动是互相独
第六章 汽车平顺性
6.1 概述 6.2 人体对振动的响应及平顺性 6.3 路面统计特性 6.4 汽车振动系统及其简化 6.5 车身和车轮双质量系统的振动
2020/3/18
许洪国
1/46
6.4 汽车振动系统简化及单质量系统的振动
1.汽车振动系统的简化
7DOF 汽车模型
z
4DOF 车轮Zi
3DOF r,p,Z
单质量垂直振动系统的车身模型
许洪国
7/46
二阶常系数齐次方程
mz c(z q) k(z q) 0
z c (z q) k (z q) 0
m
m
2n c m
02
k m
n c 0 2 mk
2020/3/18
许洪国
k-悬架刚度 c-悬架阻尼系数 -阻尼比
8/46
振动频率因载荷而变化
对于载货汽车而言，空载质量近似为满载质量的½ 倍，这样就有: