基于7自由度模型的整车振动分析(8)

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图3

5.路面输入模型

由于这里所推导出的是建立在频域之中的传递函数公式，所以需要找到合理的以时间频率为自变量的路面位移输入Zg( )或Zg(f)，才可以通过传递函数计算出整车模型对路面激励的各种响应。

用时间频率f表达的路面位移功率谱密度为：

S(f) G0

u

2f

其中G0为路面不平度系数（m3/cycle），u为车速（m/s）。

将路面位移功率谱密度转换成一系列离散的正弦波，分解频率分别为0.01Hz、

0.02Hz、0.03Hz…15.00Hz，频率增量为 f 0.01Hz。对于频率为f、振幅为Zg(f)

的正弦波，其方均值为Zg(f)/2。由随机过程法则及线性系统理论可知，正弦波的方均值除以 f即等于功率谱密度，于是有：

2

Zg(f)

2

2 f

S(f) G0

u

f2

整理得： Zg(f)

1

2G0u f f

这就是所需要的以时间频率为自变量的路面位移输入Zg(f)。

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6.计算分析结果

根据上述分析可以编写出相应MATLAB程序，其分析结果用图形(图4-15)表示如下：

图4 图6 图8 图10

图

5

图

7

图

9

图11

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图12 图13

图14 图15

由上面的分析图可以看出，随着簧载质量的的增大，车身质心处的加速度有一定程度的减少，因此带来的是不舒适性参数增益的减小。但同时，悬架动行程和车身俯仰角的共振峰值却显著上升，在高频部分基本一致。由此可见，质量较大的车舒适性较好，是在悬架设计时需要注意避免其动行但程超出其极限范围。

随着悬架阻尼系数的减少，车身质心处的加速度和轮胎动载荷的变化幅度加大，共振峰值显著上升，在中高频段却有一定程度减小。而对悬架动行程和车身俯仰角的影响最为显著，随着阻尼系数的减小而剧烈增大。因此，较大的阻尼系数能明显减小悬架的动行程和车身的俯仰角，一定程度上提高车辆的舒适性。

随着悬架刚度的增大，车身质心处的加速度、轮胎动载荷和车身俯仰角在共振区显著增大，增加了不舒适性。但在共振区以外的高频区，其影响并不大。另外，悬架刚度对悬架动行程的影响却不如簧载质量和悬架阻尼系数来的显著。

参考文献：

[1]余志生.汽车理论[M].北京：机械出版社，1989.

[2]盖玉先.郭庆悌.宋健.李亮.汽车动力学稳定性的研究[M]. 哈尔滨工业大学学报,2006.12 [3]张春红.基于MATLAB的汽车振动系统仿真[J]. 机械工程与自动化.2008.4

[4]陈立平,张云清,任立群.机械系统动力学分析及ADAMS应用教程[M].北京:清华大学出版社, 2005