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科教兴市重大产业科技攻关项目子项目：海域MB底盘系统的匹配与优化 整车平顺性偏频匹配HYMB-304-061214 第 PAGE 6 页 共 NUMPAGES 15 页 上海市科教兴市重大产业科技攻关项目：海域MB自主车型整车开发 子项目：海域MB底盘系统的匹配与优化 技术文件12 整车平顺性偏频匹配 V2.0 上海交通大学汽车工程研究院 2006年12月 编号 上海市科教兴市重大产业科技攻关项目 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 课题名称：海域MB轿车底盘系统匹配与优化 文件名称：整车平顺性偏频匹配 编制(设计)：管西强、袁明、杜翔 校 核： 审 定： 批 准： 上海华普-上海交大联合汽车研究院 目录 基于平顺性的偏频匹配概述………………………………………………….3 前、后悬架振动模型的简化与计算……………………………………….4 关于悬架频率匹配的分析…………………………………………………….6 具体车型参数分析…………………………………………………….8 实车试验与结果对比…………………………………………………….10 结论…………………………………………………………………….14 整车平顺性偏频匹配 HYMB－304－061214 袁 明 杜 翔 基于平顺性的偏频匹配概述 汽车产品的市场认可与否主要取决于底盘性能，而悬架是汽车底盘中最重要，也是车型变型时经常需要进行调整或重新设计的部件。如果设计不当会大大影响汽车的使用性能。目前对于车辆平顺性的研究和改进通常采用多自由度建模，从早先的二自由度，四自由度到现在的十自由度，十五自由度模型等。随着多体动力学的发展，可以使用商业软件建立更复杂的模型，对相应路面谱输入下座椅输出进行优化，并通过路面试验来验证。这些方法虽然能获得较完善的模型和较准确结果，但是涉及的变量较多，很难在实际分析中获得所需的参数，而细化和修正模型所需的工作周期较长，因此在工程上实现起来有一定困难。而且，工程中的平顺性研究多注重于垂向振动，常不能很好兼顾俯仰和侧倾等工况，获得理想的效果。 目前对于前后悬架固有频率的匹配问题，国外的一些学者做过一些有益的研究。如约森·赖姆佩尔对于前后悬架解耦的简化，Wong J Y对于不同情况下簧载质量系数对车辆偏频的影响的研究。但这些方法在实际工程运用中都存在着一些不足之处，尤其是在一些中级轿车或微型客车上不容易实现。 本文从改善平顺性所需要的前后悬架频率关系入手，通过限制车身的俯仰和侧倾振动，得到前后悬架所应具有的匹配关系，达到降低振动频率，改善平顺性的目的。针对某国产车型悬架性能不够理想的情况，对其在不同工况下进行了分析，并选择适当的优化函数进行优化，使其能在降低垂向振动的同时，兼顾俯仰和侧倾振动。将整车性能试验所得的结果与优化值相比较，可以看出用此方法对前后悬架进行频率匹配可以有效的降低车辆振动，改善平顺性。与常规的方法相比，能够更加快速有效的对实际车辆进行分析，并提出改进的方案。因此从工程意义上而言，这是一种相当实用和行之有效的分析方法。 前、后悬架振动模型的简化与计算 为了简便起见，在进行前、后悬架固有频率匹配分析时，可不考虑悬架阻尼和轮胎刚度的影响，而仅考虑车身的自由振动。这就简化成一个两自由度动力学模型，耦合了两个方面的振动特性，见图1所示。其中，和为两个独立坐标。 图1 车辆耦合振动模型 系统的动力学方程为： （1） 通过对于垂直位移和转角的解耦，可得车身垂直振动和角振动的固有频率分别为 （2） （3） 设由式(1)所描述的垂直振动和角振动的主频为、。根据汽车理论中悬架匹配和平顺性相关理论，若能通过对振动系统参数的调整，达到则可使车身产生的俯仰角共振的角速度比较小，从而使汽车的平顺性得到改善。 引入簧载质量分配系数；车辆前、后悬架固有频率，得到 （4） 式(4)即为所需的前、后悬架频率匹配关系，以上各式所用参数的参数符号表如表1所示： 表1 参数符号表 符号 参数含义 符号 参数含义 车身质量（簧上）（Kg） 车身质心到前轴的距离（m） 前悬架簧上质量（Kg） 车身质心到后轴的距离（m） 后悬架簧上质量（Kg） L 轴距（m） 前悬架刚度系数（N/m） 车辆质心垂向振动位移（m） 后悬架刚度系数（N/m） 车身俯仰角 绕车身y的转动惯量（Kg* m2） 簧载质量分配系数 绕车身x的转动惯量（