郭建亭---车辆系统动力学大作业[精选].doc

车辆系统动力学大作业 2011-2012学年第二学期 课程名称：车辆系统动力学 学 院： 汽车学院 专 业： 车辆工程 姓 名： 孟令智 学 号： 2011122012 二0一二年七月  车辆系统动力学大作业 题目：以车辆整车模型为基础，建立车辆1/4模型，并利用模型参数进行： 车身位移、加速度传递特性分析； 车轮动载荷传递特性分析； 悬架动挠度传递特性分析； 在典型路面车身加速度的功率谱密度函数计算； 在典型路面车轮动载荷的功率谱密度函数计算； 在典型路面车辆行驶平顺性分析； 在典型路面车辆行驶安全性分析； 在典型路面行驶速度对车辆行驶平顺性的影响计算分析； 在典型路面行驶速度对车辆行驶安全性的影响计算分析。 模型参数为： m1 = 25 kg；k1 = 170000 N/m；m2 = 330 kg；k2 = 13000 (N/m)；d2 =1000Ns/m 1、建立车辆1/4模型、确定基本参数 由题目的已知条件可知，建立一个车辆四分之一模型，该模型为一个双质量系统(图1)，其中m1 = 25 kg；k1 = 170000 N/m；m2 = 330 kg；k2 = 13000 (N/m)；d2 =1000Ns/m。 图1 由车辆1/4模型，可以建立出相关的双质量系统的微分方程： 由振动基础理论知识可知 无耦合无阻尼固有圆频率 车轮()： 车身()： 车身衰减常数： 由车身无阻尼固有圆频率和车身衰减常数可得车身有阻尼固有圆频率： 激励的激振频率为。 2车身位移、加速度传递特性分析 由《汽车动力学》B篇车辆振动可知，常用的激励和扰动函数是简谐函数： —激振圆频率。 在汽车动力学分析中，通常将简谐激励函数用复数形式表示，以便于求解： (1) 式中为复振幅。因为在线性系统和简谐扰动的情况下，强迫运动和力也是简谐的，因此，非齐次双质量系统方程组的解可以写成： (2) (3) 质量和位移有着和扰动一样的圆频率，不同的仅仅是其复振幅。 将式(1)，(2)，(3)代入到双质量系统方程组中，得： 求解方程组得： 车轮位移对的幅频响应函数为： 车身位移对的幅频响应函数为： 车身位移的传递函数为： 令 整理得： (4) 对式（4）求模即可得到车身位移的幅频特性即： (5) 又因为： (6) 同理 车身加速度的传递函数为： 故，由式（5）、（6）整理可得车身加速度幅频特性： (7) 将已知条件代入式(5)，并且激振频率取0到10Hz，通过MATLAB计算并绘制出车身位移在激振频率为0到10Hz内的幅频特性曲线(图2)。 图2 同理，将已知条件代入式(7)即可得到车身加速度在激振频率为0到20Hz内的幅频特性曲线(图3)。 图3 3 车轮动载荷传递特性 由第一问中二质量系统方程求得车轮位移对的幅频响应函数为 又因为车轮动载荷与的关系为： 故车轮动载荷对的幅频响应函数为： 同时，车轮