车辆整体行走振动分析

取 广 义 坐 标
T u
Z1、Z 2、Z3、Z 4、Zb、b、
， 由 拉 格 朗wk.baidu.com日 方 程
得到振动微分方程
E p Ek Ed d Ek p t . . dt u ui ui ui i
M

Z
..
C Z

.
K Z
2 2
2
2
1 1 1 1 k 3 Z b b b l r Z 3 k 4 Z b b b l r Z 4 2 2 2 2 1 1 1 1 2 2 2 2 k fA Z1 q1 k fB Z 2 q2 k fC Z 3 q3 k fD Z 4 q4 2 2 2 2
系统的耗能方程为：
Ep
. . . 1 1 . c1 Z b a b l f Z1 2 2 2
2
. . . 1 1 . c2 Z b a b lf Z 2 2 2 22
2
. . . 1 1 . c3 Z b b b lr Z 3 2 2 系统的势能方程为：
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汽车振动分析
ontents
1 2
建立力学模型 建立数学模型 计算固有频率振型 确定路面参数，做仿真振动 求解频响特性
3
4
5
6
研究悬架参数设定
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力学模型
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力学模型
分析由路面不平引起的汽车振动，即产生振动的原因为外部激励。 首先，汽车是一个复杂的系统，它的发动机和传动系统、制动系统、 转向系统、悬架系统以及车身甚至车轮都可以看成能够振动的结构， 为了简化模型进行研究，我们可以先对汽车进行如下简化： 1）车身 在进行分析时，可将车身看成一个等效刚体 2）悬架系统 由于现代汽车发展趋势是逐渐摒弃非独立悬架系统，所以我们在 建模过程中均采用独立悬架系统。对于单个的独立悬架系统来说， 将其看成是一个仅仅具有垂直方向自由度的弹簧-阻尼系统，便于建 立模型与计算。
B q (t )
汽车振动分析
汽车整体行走振动分析
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问题描述
汽车本身是一个具有质量、弹簧和阻尼 的振动系统。它的振动包括由路面和非路 面对悬架的作用、发动机运动件的不平衡 旋转和往复运动、曲轴的变动气体负荷、 气门组惯性力和弹性力、变速器啮合齿轮 副的负荷作用、传动轴等速万向节的变动 力矩等各种内部和外部激励的作用而产生 整车或局部的振动。汽车振动使汽车的动 力性能得不到充分发挥，乘员的舒适度降 低。 作为整车开发，对于以上振动最为关心 的是低频振动。即由路面不平引起的汽车 振动，对应频率范围约为0.5~25Hz。它是影 响汽车平顺性的主要组成部分，也是考核 汽车性能的主要指标之一。本次研究的内 容为汽车平顺性，即研究车辆整体行走振 动分析。
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力学模型
3）轮胎 对于轮胎来说，由于一般的充气式轮胎具有局部变形的特点，即 轮胎遇到路面有凸起等异常变形时，轮胎能够只让接触处产生大幅 度变形而保持总体基本不变，当然，因为轮胎只能使车辆整体保持 相对平稳，本质上来说，轮胎依然是一个弹簧系统。 4）发动机和传动系统 由于发动机振动相对于车身的悬架系统的振动并不是主要振动， 所以在分析车辆行走振动时将其忽略。由于这里只考虑汽车正常行 走过程中的振动，因此转动和转向系统也简略不计。 综上所述，我们将车辆行走系统简化为车身、悬架系统和轮胎三 部分，车身看做一个等效刚体，悬架系统看成一个弹簧-阻尼系统， 轮胎看成一个弹簧系统。由于忽略了内部因素，则车辆行走中振动 来源仅考虑外部激励，即路面不平激励。
kg kg
kN / m
kN g / m
非簧载质量
80.32
悬架的刚度系数
48.78
悬架的阻尼系数
1.5
轮胎的刚度系数 前轮轴与质心的距离 后轮轴与质心的距离
192 1250 1510
kN / m
a
b
mm mm
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麦弗逊独立悬架结构图
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力学模型
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汽车振动分析 力学模型
七自由度：车身质量讨论平顺性时主要考虑垂直、俯仰 、侧倾三个自由度，四个车轮质量有四个垂直自由度
名称 簧载质量
符号
取值 1463.7
单位
mb mwi （i 1,2,3,4） k（ si i 1,2,3,4） c（ si i 1,2,3,4） k（ ti i A, B, C, D）
数学关系
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用能量法求解，系统的动能方程为：
EK
. . . . . . . 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 mw1 Z1 mw 2 Z 2 mw3 Z 3 mw 4 Z 4 mb Z b I p b Ir 2 2 2 2 2 2 2 2
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汽车振动分析 数学模型 （七自由度）
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汽车振动分析 选择1949年生产的福特Granada轿车的模型参数
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汽车振动分析
各种实测路面模型参数
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汽车振动分析 数学模型
对于振动模型，可以采用 拉格朗日法（能量法）和 牛顿力学法（直接法）， （影响系数法）建立数学 模型。七自由度模型比较 复杂，采用拉格朗日法。
. . . 1 1 . c4 Z b b b lr Z 4 2 2
Ep
1 1 1 1 k1 Z b a b l f Z1 k 2 Z b a b l f Z2 2 2 2 2