车辆整体行走振动分析.ppt

同济大学机械与能源工程学院 College of Mechanical Engineering Tongji University 同济大学机械与能源工程学院 汽 车 振 动 分 析 汽车整体行走振动分析 汽车本身是一个具有质量、弹簧和阻尼的振动系统。它的振动包括由路面和非路面对悬架的作用、发动机运动件的不平衡旋转和往复运动、曲轴的变动气体负荷、气门组惯性力和弹性力、变速器啮合齿轮副的负荷作用、传动轴等速万向节的变动力矩等各种内部和外部激励的作用而产生整车或局部的振动。汽车振动使汽车的动力性能得不到充分发挥，乘员的舒适度降低。 作为整车开发，对于以上振动最为关心的是低频振动。即由路面不平引起的汽车振动，对应频率范围约为0.5~25Hz。它是影响汽车平顺性的主要组成部分，也是考核汽车性能的主要指标之一。本次研究的内容为汽车平顺性，即研究车辆整体行走振动分析。 问题描述 ontents 1 2 3 4 建立力学模型 建立数学模型 计算固有频率振型 5 6 确定路面参数，做仿真振动 求解频响特性 研究悬架参数设定 力学模型 分析由路面不平引起的汽车振动，即产生振动的原因为外部激励。 首先，汽车是一个复杂的系统，它的发动机和传动系统、制动系统、转向系统、悬架系统以及车身甚至车轮都可以看成能够振动的结构，为了简化模型进行研究，我们可以先对汽车进行如下简化： 1）车身 在进行分析时，可将车身看成一个等效刚体 2）悬架系统 由于现代汽车发展趋势是逐渐摒弃非独立悬架系统，所以我们在建模过程中均采用独立悬架系统。对于单个的独立悬架系统来说，将其看成是一个仅仅具有垂直方向自由度的弹簧-阻尼系统，便于建立模型与计算。 力学模型 3）轮胎 对于轮胎来说，由于一般的充气式轮胎具有局部变形的特点，即轮胎遇到路面有凸起等异常变形时，轮胎能够只让接触处产生大幅度变形而保持总体基本不变，当然，因为轮胎只能使车辆整体保持相对平稳，本质上来说，轮胎依然是一个弹簧系统。 4）发动机和传动系统 由于发动机振动相对于车身的悬架系统的振动并不是主要振动，所以在分析车辆行走振动时将其忽略。由于这里只考虑汽车正常行走过程中的振动，因此转动和转向系统也简略不计。 综上所述，我们将车辆行走系统简化为车身、悬架系统和轮胎三部分，车身看做一个等效刚体，悬架系统看成一个弹簧-阻尼系统，轮胎看成一个弹簧系统。由于忽略了内部因素，则车辆行走中振动来源仅考虑外部激励，即路面不平激励。 力学模型 力学模型 力学模型 七自由度：车身质量讨论平顺性时主要考虑垂直、俯仰、侧倾三个自由度，四个车轮质量有四个垂直自由度 麦弗逊独立悬架结构图 数学模型 （七自由度） 选择1949年生产的福特Granada轿车的模型参数 各种实测路面模型参数 数学模型 对于振动模型，可以采用拉格朗日法（能量法）和牛顿力学法（直接法），（影响系数法）建立数学模型。七自由度模型比较复杂，采用拉格朗日法。 数学关系 同济大学机械与能源工程学院 College of Mechanical Engineering Tongji University 同济大学机械与能源工程学院 汽 车 振 动 分 析