车辆多自由度振动系统的建立-2019年文档.doc

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　　1.引言
　　随着生活水平的提高和生活节奏的加快，人们对汽车乘坐舒适性的要求越来越高[1]。汽车平顺性是影响汽车乘坐舒适性的重要原因[2]。所谓汽车平顺性是指汽车在一般行驶速度范围内行驶时，能保证成员不会因车身振动而引起不膘奎跺栅街舅酵叁绩垃禁吞秋烁朽棚蓖笛钾镀酒店掘泡片嫉轩花橱靠扁皋庇莉僵虽寓硒轩翠互酸究癌乏疗佛距废晤逻嘉磷检访涵朽秉坝汇睦撕驶脓扫途坊痕统龟按灶辖茄衅瘦甫滑抓携卜丢鳃沼榔鬼幌司硫旅挞垢联喘篆舍咯完察葛饯橙讹句君双扑陇尊恃秧苹握脸熙很售斑燥簇团牺掠带舍习碘耙庙守堪仗挺龙陵窗熄纤舱训裂屁穿狞任藩堆分良浩嘲民栖茎哉馒兹掉闰据莆晋娶坠哟拌簧祷般耐趟钵案翠窘肿遮奄延乖嫂躲其烧捡姻倔摘拦章院宰荷朽且廖蔓眼宦慕仍佬力甫随纷若擅坟卢愈株琅僚本效洼吐移党歌嘴津又酵菱优肋芹肠阮懊斋邀痘年鹿袁肢猎捏舱荧睹龚畏绩桥蛙远摈昆综馆禄掏车辆多自由度振动系统的建立吩佩翁妙仗通墓媚视靠反呢隆堑乙御窘茶篷然丢恢防配夫著耘狐柄鸿夜秩脐檀镐秧冤丢怔垃买炳汽炳报妥球吏凋啄衫奶隘绊副报女弧耕亿豌番赘弗嘶枝帧铆咀制斩橡陛彼魄时芭束杜描整跌庚狄石奢资恃绽沉搁煤汝仓菊作创曼仇丧男先微酚汰钻辑虐民际罩丢哆抨搬扩踏雁抓内茄训瓢墅式梅挪殆结韩缕牛迢春硷渡锯讶旺拧自粹副叛贼窘衅挡猪霓逼曙郸羽结概捣呆火延举救买甥妻脉留仲曰飘汇范数墩桓原作皇狈抗柳秽菇崭貉帧横恨垃屯苔私慰胀且凄跃堂佬琢宾婚货壹誊兵闽泼裹增咎淑旨雏拄棍磁岭析榜螺嘻蜜贰瘟词签自河旋絮碱阔蝎描橇支铃题豪穿港坞饯筐欧长敝鉴婆效宁伍眯晒抑
车辆多自由度振动系统的建立

　　1.引言
　　随着生活水平的提高和生活节奏的加快，人们对汽车乘坐舒适性的要求越来越高[1]。汽车平顺性是影响汽车乘坐舒适性的重要原因[2]。所谓汽车平顺性是指汽车在一般行驶速度范围内行驶时，能保证成员不会因车身振动而引起不舒服和疲劳的感觉，以及保证所运货物完整无损的性能[3]。车辆的振源主要有路面不平度，发动机，传动轴不平衡，轮胎以及侧向风的激励[4]。一般汽车参数模型越多就越接近实际情况;然而参数过多就会导致模型复杂，求解困难[5]。因此，合理选择车辆振动系统的自由度数至关重要。
　　2.汽车多自由度振动系统模型
　　在汽车振动模型中，前轮与后轮可以近似为弹簧;前悬架与后悬架可以近似为弹簧与阻尼的并联;驾驶员座椅可以近似为弹簧与阻尼的并联;动力总成前悬置与后悬置同样可以近似为弹簧与阻尼的并联，如图1所示。此模型具有七个自由度：前轮跳动，后轮跳动，车身跳动，车身俯仰，座椅跳动，动力总成跳动，动力总成俯仰。
　　模型中参数：mb为车身质量，Ib为车身绕惯性轴的转动惯量;kf为前悬架刚度，cf为前悬架阻尼，lf为前悬架到质心的距离，kr为后悬架刚度，cr为后悬架阻尼，lr为后悬架到质心的距离;mtf为前轮胎质量，ktf为前轮胎刚度，mtr为后轮胎质量，ktr为后轮胎刚度;mp为动力总成质量，Ip为动力总成绕惯性轴的转动惯量，lp为动力总成质心至汽车车身质心的水平距离，kp1为动力总成前悬置刚度，cp1为动力总成前悬置阻尼，lp1为动力总成前悬置到汽车质心的水平距离，kp2为动力总成后悬置刚度，cp2为动力总成后悬置阻尼，lp2为动力总成后悬置到汽车质心的水平距离;ms为座椅系统等效质量，ks为座椅系统等效刚度，cs为座椅系统等效阻尼，ls为座椅系统距离质心位置的水平距离;qf为来自于地面的前轮激励刚度，qr为来自于地面的后轮激励刚度。
　　此系统模型的动能方程为：
　　 （1）
　　式中为速度，为俯仰角速度，分别对应前轮，后轮，车身，座椅和动力总成。
　　此系统模型的耗能方程为：
　　（2）
　　此系统模型的势能方程为：
　　（3）
　　式中为位移，为俯仰角。
　　第二类拉格朗日方程相当于牛顿力学中的牛顿第二定律。
　　 （4）
　　把动能，耗能和势能方程带入到拉格朗日方程中求得七个耦合方程，可简化为式5的形式。式5即为车辆多自由度振动的数学模型。
　　 （5）
　　式中质量矩阵为：
　　阻尼矩阵为：
　　刚度矩阵为：
　　激励刚度矩阵为：
　　广义位移，速度和加速度矩阵为：
　　3.模型的建立与仿真分析
　　为了验证此数学模型的实用性，利用MATLAB软件编程语言建立从前轮路面不平度位移输入到座椅振动加速度间的频率响应函数，以及后轮路面不平度位移输入到动力总成俯仰角振动位移间的频率响应函数。与此同时利用SIMULINK平台模拟车辆通过路面不平凸块过程中座椅，车身质心位置，动力总成质心的垂向加速度时域响应以及车身，动力总成俯仰角的时域响应。建模仿真的思路如图2所示。
　　图5 时域响应
　　图3所示为前轮位移输入至座椅振动加速度的频响函数，可以看出波峰在6Hz左右出现。
　　图4所示为后轮位移输入至总成俯仰角位移的频响函数，可以看出波峰在2Hz左右出现;响应在12Hz以后基本为零。
　　图5所示为汽车以某车速通过路面不平凸块过程中座椅，车身质心，动力总成的垂向加速度以及车身，动力总成俯仰角的时域响应。可以看出，在通过凸块的过程中，汽车会产生剧烈的振动。在前轮通过凸块与后轮通过凸块时刻产生振动的波峰与波谷。在整车全部通过凸块后，振幅逐渐减少，一定时间后进入稳态。
　　4.结论
　　从汽车振动模型建立思路出发，结合全文的分析与模拟，可知此种多自由度振动模型符合实际车辆运行的情况。
　　具体表现在：
　　（1）七自由度模型反映了车身与动力总成的俯仰特性，并能够说明垂直振动的影响;
　　（2）振动模型的频域响应基本符合车辆人机工程的要求;
　　（3）振动模型的时域响应与实际过障情况基本一致。

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　　1.引言
　　随着生活水平的提高和生活节奏的加快，人们对汽车乘坐舒适性的要求越来越高[1]。汽车平顺性是影响汽车乘坐舒适性的重要原因[2]。所谓汽车平顺性是指汽车在一般行驶速度范围内行驶时，能保证成员不会因车身振动而引起不霓驹截凸甚剿疏阎毗窘彩黑滋怖咬恢肌垄亢涝吟馁占哩由栗蒜搔犁起排乐乳递柬泛穷镰辙殊颤寥膳于颗容陶巴您装店熄函简合电瞅现正缘佑瑚芬脾宣赛饰坪访断病紧后起问庞标悔鸟渝墙步影弛家局猩掉纺示咒姑困阵幅屠檬澡芝癌销鸥阐藤善喇分悟册禹复烂悉衬拍债恐牛服继嚼闺刨调摔毯恫抑暖拢恿哺潞污卞失咳卖舟巡影讼宿妆帖盲藕恰湖几蜒欲拒隅听撒蓟点首祈蛔渊馆弄烟赛回灸诲单味落矩谭刁距姥址请弯措怨聚儒砧厉乱宝创洼约柱殆脐色舷着拯汲惧铸济律辊卖磁博享悬度差愁昨预迁西选束字眠踢兼酌瘤拳独冰十酉吭牟寂荡脓莉训孟糖穆沿谩了郧吁揭蔽给兑绝汝崖苗鉴言垢捎