汽车振动模型-车辆系统仿真理论

图3.2.6　双质量模型

研究汽车垂向运动时。首先，忽略一辆汽车是靠4个轮子支撑的，并且假设汽车只能做垂向运动，也就是说不存在滚动和侧倾自由度。然后，将4个同时工作的车轮悬架装置归结在一个系统里。这个系统含有：m2为四分之一的车身质量，k2为车身弹性系数，r为车身阻尼常数，m1为车轮质量，k1为车轮弹性系数，车身阻尼与速度成比例，车轮中的阻尼由于影响不大而忽略不计。图3.2.6中所示双质量模型的运动方程为

变成矩阵形式为

其中，P1＝k1 z0。

式（3.2.26）也可以写成

其中，M为质量矩阵，D为阻尼矩阵，K为刚度矩阵，p为激励矢量，而y＝［z1 z2］T则为运动矢量。(www.xing528.com)

依据式（3.2.26）和（3.2.27）可进行时域和频域的模型变换和响应分析计算。

要想建立与实际更接近的模型并对其进行计算，可参考图3.2.7所示几种简单的汽车模型，仍能利用到现在为止所提供的理论，但必须在相应的计算程序帮助之下完成。

图3.2.7　汽车二维替代模型

随着模型的复杂化，计算结果的精度也自然而然地提高了。人们或者停留在利用平面、一维的弹性替代模型上，只对单纯垂向运动感兴趣；或者再引入俯仰运动，与平面二维模型打交道；或者更进一步，同时引入俯仰和侧摆运动，就得使用空间模型，可参考图3.2.8。

图3.2.8　汽车的空间三维替代模型

汽车典型自激频率：汽车车身的垂向自激运动为1～1.6 Hz，一阶扭转振动为15～30 Hz，一阶弯曲振动为20～30 Hz。车轴和车轮的垂向自激运动为10～15 Hz，“轴桥摆振”（逆向于弹簧挠度）为6～14 Hz，弹性支撑轴座（副车架）为12～20 Hz。发动机为6～15 Hz。车身部件（减振器、万向节轴承、排气装置、汽车翼子板、后视镜、电池等）为20～50 Hz。

车架高阶自激振动的频率在50 Hz以上。