1、汽车系统动力学第十一章 行驶动力学模型汽车系统动力学 汽车系统动力学路面车辆的振动环境实际上非常复杂，影路面车辆的振动环境实际上非常复杂，影响乘员舒适性的振动分量频率范围分布也很响乘员舒适性的振动分量频率范围分布也很宽。就车辆乘坐舒适性来说，通常是以噪声宽。就车辆乘坐舒适性来说，通常是以噪声（ Noise）、振动（）、振动（ Vibration）和啸鸣（）和啸鸣（Harshness） 即车辆平顺性即车辆平顺性 车辆振动车辆振动一般情况下，车辆系统的振动频率范一般情况下，车辆系统的振动频率范围：围：015Hz ：刚体运动：刚体运动15150Hz ：结构振动，板件共振：结构振动，板件共振150Hz
2、以上：噪声及啸鸣以上：噪声及啸鸣VibrationNoise&Harshness汽车系统动力学 汽车系统动力学典型部件的共振频率范围：典型部件的共振频率范围：o车身共振频率车身共振频率 : 11.5Hzo座椅座椅 : 34Hzo人体人体 : 46Hzo车轮跳动车轮跳动 : 1012Hzo悬置动力总成悬置动力总成 : 1020Hzo轮胎共振频率轮胎共振频率 : 3050Hz &80100Hz汽车系统动力学 汽车系统动力学悬架工程师设计参数悬架工程师设计参数oKs Cs Mb/Hw Kbushing Cbushing Kt 本章目标：本章目标： 建立车辆行驶动力学模型，优建立车辆行驶动力学模型，优
3、化悬架设计化悬架设计（ 1）本章平顺性研究频率范围）本章平顺性研究频率范围 0.515Hz 15Hz :考虑结构考虑结构（ 2）悬架系统优化目标：）悬架系统优化目标：不舒适性参数不舒适性参数 Aw悬架动行程悬架动行程 SWSrms车轮动载荷车轮动载荷 DTLrms表现为高频特性表现为高频特性，故本章忽略，故本章忽略汽车系统动力学 汽车系统动力学第一节第一节 行驶动力学物理模型建立行驶动力学物理模型建立一、建模假设：一、建模假设：o根据研究目标确定根据研究目标确定 ，一般整车七自由度模型，一般整车七自由度模型假定：车身为刚体、水平面直线行驶、微幅假定：车身为刚体、水平面直线行驶、微幅振动（线性）
4、、低速坏路（非线性）、忽略振动（线性）、低速坏路（非线性）、忽略车轮阻尼车轮阻尼二、二、 现有模型现有模型 （如图）（如图）1、以上车模型若考虑座椅则分别加一个自由度、以上车模型若考虑座椅则分别加一个自由度（ 3DOFs 5DOFs 8DOFs）汽车系统动力学 汽车系统动力学2、整车人体模型、整车人体模型o1） 1/4车模型车模型 +1 2DOFs 3DOFso2） 1/2车模型车模型 +1 4DOFs 5DOFso3） 整车模型整车模型 +1 7DOFs 8DOFso4）整）整 车车 +发动机发动机 +1 10DOFs 11DOFso5）整车）整车 椅椅 人人 8DOFs +4 12DOFs
5、o6）整车）整车 发动机发动机 椅椅 人人 12DOFs +3 15DOFso7）车架影响情况）车架影响情况 低阶五阶模型低阶五阶模型 上述自由度数上述自由度数 +5o8）复杂柔性模型）复杂柔性模型 ADAMS Simpack 模型模型汽车系统动力学 汽车系统动力学第二节第二节 行驶动力学数学模型行驶动力学数学模型建模方法：建模方法： 牛顿矢量力学牛顿矢量力学 &拉格朗日分析力学拉格朗日分析力学一、牛顿矢量力学建模：一、牛顿矢量力学建模：1、以两自有度为例：运动方程图、以两自有度为例：运动方程图2、线性分析、线性分析o可采用频域或时域求解可采用频域或时域求解o频域常用且简单频域常用且简单上上
6、“-”下下 “+”以以 “小小 ”减减 “大大 ”汽车系统动力学 汽车系统动力学o频域解法前提：线性系统频域解法前提：线性系统 +简谐输入简谐输入 简谐输出（唯一）简谐输出（唯一）o即：时域内含即：时域内含o则：频域内有则：频域内有o路面解法可视为简谐函数的和形式，若车辆系统为线性，路面解法可视为简谐函数的和形式，若车辆系统为线性，可采用频率解法可采用频率解法o频域解法：频域解法：o方程组两边方程组两边 Laplace变换且：变换且：o所以所以o求解：求解：汽车系统动力学 汽车系统动力学系统传函：系统传函：因此因此汽车系统动力学 汽车系统动力学系统性能指标系统性能指标（ 1）不舒适性参数）不舒适性参数 aw -ISO2631频率加权后垂直加频率加权后垂直加速度方均根速度方均根（ 2）悬架动行程）悬架动行程 SWSrms-车身与车轮相对位移的方车身与车轮相对位移的方均根值；描述悬架相对静平衡位置的位移变化程度均根值；描述悬架相对静平衡位置的位移变化程度；符合高斯正态分布；符合高斯正态分布 设计动行程：设计动行程： +/-3 SWSrms（99.7% ） 0.3% 悬架击穿悬架击穿（ 3）轮胎动载荷）轮胎动载荷 DTLrms 车轮相对平衡位置的载车轮相对平衡位置的载荷变化情况；体现为轮胎接地附着性能荷变化情况；体现为轮胎接地附着性能
