行驶动力学模型 车辆系统动力学课件教学 讲义.pptVIP

* 汽 车 系 统 动 力 学 马天飞 第 十 一 章行 驶 动 力 学 模 型 * 第一节 模型推导的前提 车辆系统振动频率范围的划分 车辆中的振动现象 0~15Hz——刚体运动 15~150Hz——板件、弹性结构振动 150Hz以上——噪声 车辆各子系统的模态频率范围 车身刚体频率——1~1.5Hz 车轮跳动频率——10~12Hz 座椅上的乘客——4~6Hz 动力总成悬置系统——10~20Hz 汽 车 系 统 动 力 学 马天飞 * 模型推导的前提 建模的目的 设计者通过协调相互矛盾的性能指标，实现悬架系统的最优设计。 悬架系统的设计参数 悬架刚度 阻尼 簧载质量与非簧载质量之比 橡胶限位块的特性：典型的非线性特性 轮胎特性 衬套刚度：主要影响高频传递特性 汽 车 系 统 动 力 学 马天飞 * 七自由度车辆模型 根据实际需要选择适当复杂程度的模型 汽 车 系 统 动 力 学 马天飞 * 四自由度半车模型 在低频路面激励下，左右车轮的轨迹输入具有较高的相关性，另外车辆结构基本是左右对称的，所以响应也是对称的。 高频路面激励只影响车轮跳动，对车身影响很小。 汽 车 系 统 动 力 学 马天飞 * 第二节 单轮车辆模型的推导 运动方程 用牛顿定律导出单轮车辆模型的运动方程 汽 车 系 统 动 力 学 马天飞 * 系统的频率响应函数 整理方程，并对两端进行付式变换，得到用矩阵形式表达的单轮模型运动方程 可以求出车轮和车身位移的频率响应z1/z0和z2/z0 ，见175页公式（11-19和11-20）。 以下平顺性指标均可利用z1、z2求出。 车身加速度的频率响应 悬架的相对位移（z2-z1） 轮胎动载荷 Kt(z1-z0) 汽 车 系 统 动 力 学 马天飞 * 系统对路面谱密度输入的响应 根据路面功率谱密度输入，求解该线性系统的输出。 输出的功率谱等于输入谱乘以系统频响函数模的平方。 输出变量的均方根值等于其谱密度函数在整个频率范围内积分值的开方。 汽 车 系 统 动 力 学 马天飞 * 系统的性能指标 悬架的主要功能 保证良好的乘坐舒适性和稳定的轮胎载荷； 将悬架行程控制在允许的限度内； 在非稳态工况中保持车身姿态。 悬架性能的评价参数 不舒适性参数：车身垂向加速度的频率加权方均根值； 悬架动行程：车轮与车身位移之差的方均根值。 轮胎动载荷：相对于静平衡位置的轮胎载荷变化的方均根值。 汽 车 系 统 动 力 学 马天飞 * 福特Granada轿车后悬架单轮模型 模型参数见表11-1。 某典型路面输入谱密度函数（公式11-21）。 假设车辆匀速行驶，可以得到路面的时间频率谱（公式11-22）。 假设频率增量为0.5Hz，可以得到不同频率下的正弦波幅值Z0。 进而计算出不同频率下的车身垂向位移和加速度及加权加速度方均值。 汽 车 系 统 动 力 学 马天飞 * 单轮模型计算结果 频率响应函数和响应功率谱密度 汽 车 系 统 动 力 学 马天飞 * 悬架刚度和阻尼对系统响应的影响 低的固有频率和阻尼比可获 得高的舒适性； 但所需的工作空间增大； 轮胎动载荷达到最小值时，附着性能最佳。 汽 车 系 统 动 力 学 马天飞 单轮模型计算结果 * 悬架动行程等值曲线 设计悬架时，首先必须把悬架部件安装在有限的空间内，还要留出足够的悬架工作行程。 确定动行程方均根值 本例中，悬架相对于静平衡位置的允许最大行程是9cm，根据路面输入的高斯特征及3σ原则，悬架动行程的均方根值为0.03m。 获得fn和ξ的匹配方案 在图11-7a中查出悬架动行程为0.03m的四种悬架方案。 汽 车 系 统 动 力 学 马天飞 单轮模型计算结果 * 悬架动行程等值曲线 得到az和DTL的方均根值 在11-7bc图中查出这四种方案的不舒适性参数和轮胎动载荷。 画出动行程的等值曲线。 显然，方案2和3为较好方案。 但在实际中并没有应用 刚度不足，静态位移过大； 悬架太软，转弯侧倾过大。 汽 车 系 统 动 力 学 马天飞 单轮模型计算结果 * 扩展的悬架动行程等值曲线 标明了定刚度和定阻尼曲线。 汽 车 系 统 动 力 学 马天飞 单轮模型