1、車輛動(dòng)力學(xué)車輛動(dòng)力學(xué)北京科技大學(xué)USTB汽車的平順性汽車的平順性l控制汽車振動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，使振動(dòng)的“輸出”在給定工況的輸入下不超過一定值，使汽車行駛平順、乘員舒適且貨物完好。l輸入：路面不平度l輸出：頻響特性，輸出的振動(dòng)值l客觀評(píng)價(jià)及人的主觀評(píng)價(jià)汽車的振源汽車的振源l1.路面不平； 2. 車上振源車上振源由旋轉(zhuǎn)部件引起，主要包括：l發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩變化l不平衡輪胎及車輪的旋轉(zhuǎn)；l不平衡的傳動(dòng)系部件的旋轉(zhuǎn)引起的干擾力和力矩路面不平度路面不平度l按波長分為：長波，短波和粗糙紋理。長波引起車輛的低頻振動(dòng)，短波引起車輛的高頻振動(dòng)，粗糙紋理引起輪胎的行駛噪聲。1. 路面的測量技術(shù)路面的測量技術(shù)l水平儀與標(biāo)

2、尺：l路面不平度測量儀（上下截至頻率）l非接觸式路面測量裝置l傾斜測量裝置)(tqqtO基準(zhǔn)平面路面縱向斷面曲線路面縱向斷面曲線2. 路面輸入模型路面輸入模型頻域模型時(shí)域模型路面不平度的功率譜通常把相對(duì)基準(zhǔn)平面的高度q ，沿著道路走向長度l的變化q(l) 稱為道路縱(斷面)曲線或不平度函數(shù)。 根據(jù)測量的路面不平度隨機(jī)數(shù)據(jù)，在計(jì)算機(jī)上處理得到路面不平度功率譜 或方差 。2q2)(1 . 0)()(01000wnGmnnnnGnGqWqq取路面不平度系數(shù)，通常譜密度參考空間頻率下的功率，其中)(nGq按路面功率譜密度把路面按不平度分為8級(jí)，AH路面不平度 8 級(jí)分類 Gq(no)10-6m2m-1

3、 no0.1m-1 q10-3m 0.011m-1n2.83m-1 路面等級(jí) 下限 幾何平均值 上限 下限 幾何平均值 上限 A B C D E F G H 8 32 128 512 2048 8192 32768 131072 16 64 256 1024 4096 16384 65536 262144 32 128 512 2048 8192 32768 131072 524288 2.69 5.38 10.77 21.53 43.06 86.13 1?2.26 344.52 3.81 7.61 15.23 30.45 60.90 121.80 243.61 487.22 5.38 10.

4、77 21.53 43.06 86.12 172.26 344.52 689.04 2)()(00wnnnGnGWqq，)(nGq功功率率譜譜密密度度n空空間間頻頻率率ABCWqqnnnGnG00)()(注：縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)均采用對(duì)數(shù)單位l時(shí)間頻率功率譜密度fun1( )( )qqGfG nu在路面統(tǒng)計(jì)分析的空間頻率內(nèi)（0.011m-1n2.83m-1）在常用車速（10-30m/s)下，時(shí)間頻率范圍為f=0.33-28.3Hz.該頻率范圍把懸掛的固有頻率（1-2Hz)和非懸掛固有頻率（10-15Hz)有效覆蓋fun時(shí)域輸入l白噪聲l基于白噪聲的路面不平度位移時(shí)域表達(dá)式汽車平順性模型汽車平順性模型

5、l汽車懸架系統(tǒng)的阻尼比車身單質(zhì)量振動(dòng)系統(tǒng)的頻響特性車身單質(zhì)量振動(dòng)系統(tǒng)的頻響特性l激勵(lì)為q，響應(yīng)為z雙質(zhì)量汽車振動(dòng)雙質(zhì)量汽車振動(dòng)人體對(duì)振動(dòng)的評(píng)價(jià)人體對(duì)振動(dòng)的評(píng)價(jià)1. 各軸向加權(quán)加速度均方根值平順性評(píng)價(jià)平順性評(píng)價(jià)l平順性主觀評(píng)價(jià)：l2. 輔助評(píng)價(jià)l可更好地估計(jì)遇到的過大的脈沖引起的高峰值系數(shù)振動(dòng)對(duì)人體的影響汽車懸架汽車懸架汽車懸架汽車懸架l鋼板彈簧l扭桿彈簧l螺旋彈簧空氣彈簧空氣彈簧l廣泛應(yīng)用于商用汽車、公共汽車、軌道車輛中具有自動(dòng)調(diào)節(jié)功能的空氣懸掛系統(tǒng)以及機(jī)器設(shè)備和建筑物基座 油氣懸架油氣懸架油氣彈簧油氣彈簧油氣懸架物理模型油氣懸架物理模型l等效振動(dòng)模型022kxdtdxcdtxdm影響油氣懸架

6、性能的懸架結(jié)構(gòu)參數(shù)主要有：l活塞桿直徑；l缸筒直徑；l懸架缸行程；l充氣氣體的體積；l阻尼孔直徑；l單向閥有效過流面積。l活塞桿輸出力方程為l氣體狀態(tài)方程為l氣體體積與缸筒相對(duì)于活塞的位移的關(guān)系為l在靜平衡狀態(tài)下2211APAPFPVVP00 xAAVV210 xAAVVPP21000l懸架彈力表達(dá)式為l彈力對(duì)位移求導(dǎo)，得出懸架剛度表達(dá)式l為氣體多變指數(shù)，計(jì)算靜剛度時(shí)，計(jì)算動(dòng)剛度時(shí)，在實(shí)際情況中取值為之間 xAAVAAVPF2102100 121022100 xAAVAAVPxK油氣懸架的剛度曲線l油氣懸架剛度與活塞相對(duì)于缸筒的位移呈現(xiàn)明顯的非線性關(guān)系 油氣懸架阻尼設(shè)計(jì)油氣懸架阻尼設(shè)計(jì)l油氣懸

7、架的阻尼的非對(duì)稱性由活塞桿壁上的單向閥來實(shí)現(xiàn) l保證車輛在振動(dòng)23次后將振幅衰減為不小于90%，l阻尼孔流量：PCAQ2C-阻尼孔流量系數(shù)；-油液密度；Q-液體流量； p-和腔油液的壓力差；A -阻尼孔過流面積； l流經(jīng)阻尼孔和單向閥的流量表達(dá)式l阻尼力表達(dá)式為：PxsignACACQddzz25 . 05 . 0.2.2325 . 05 . 02xsignACACxsignxAFddzzl阻尼系數(shù)l振幅縮減率表達(dá)式式中 2.325 . 05 . 02xsignACACxsignxAcddzzddnTTtnnteAeAemcn2212ndwTmkc2l根據(jù)舒適性要求，振動(dòng)23個(gè)周期后，振幅衰減

8、為原來的10% sy5 . 02 . 0ys為壓縮行程相對(duì)阻尼系數(shù)，為伸張行程相對(duì)阻尼系數(shù)油氣彈簧研究進(jìn)展油氣彈簧研究進(jìn)展 獨(dú)立式油氣懸架 互聯(lián)式油氣懸架減振器減振器l實(shí)質(zhì)為一個(gè)阻尼器l懸架的結(jié)構(gòu)形式汽車座椅汽車座椅行駛動(dòng)力學(xué)模型行駛動(dòng)力學(xué)模型l單輪車輛模型l研究的頻率范圍：0.25-15HZ頻響分析l由位移求車身加速度的頻率響應(yīng)；l輪胎動(dòng)載荷l對(duì)路面譜密度輸入的響應(yīng)懸架性能的客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)懸架性能的客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)l不舒適參數(shù)： ISO2631，頻率加權(quán)后的垂向加速度方均根值l懸架動(dòng)行程：車輪與車身的位移之差的均方根值。用于描述相對(duì)于靜平衡位置的懸架位移變化程度。l輪胎動(dòng)載荷：相對(duì)于靜平衡位置的輪

9、胎載荷變化的方均根值懸架的半車模型的推導(dǎo)與分析懸架的半車模型的推導(dǎo)與分析l可根據(jù)車身質(zhì)心處的垂向振動(dòng)量和俯仰角給出運(yùn)動(dòng)方程l頻響函數(shù)l半車系統(tǒng)響應(yīng)功率譜密度整車模型整車模型l車身質(zhì)心處的垂向運(yùn)動(dòng)方程l車身俯仰運(yùn)動(dòng)方程：l車身側(cè)傾運(yùn)動(dòng)方程：l四個(gè)簧上質(zhì)量的垂向運(yùn)動(dòng)懸架系統(tǒng)的控制懸架系統(tǒng)的控制車身高度調(diào)節(jié)：l無論靜載如何變化，懸架工作空間可保持恒定或根據(jù)需要進(jìn)行臺(tái)階l自適應(yīng)阻尼調(diào)節(jié)l低阻尼（正常行駛）：控制閥打開，車身的側(cè)傾剛度減小；l高阻尼（啟動(dòng)，加速，轉(zhuǎn)彎，不平路面）：控制閥關(guān)閉，獨(dú)立彈簧l可切換阻尼：保證減振器在幾個(gè)狀態(tài)間切換l相比自適應(yīng)，切換阻尼能不斷快速改變l全主動(dòng)系統(tǒng)：接受加速度和位移測量信息，在控制規(guī)律下產(chǎn)生力信號(hào)做動(dòng)器l有限帶寬主動(dòng)：將懸架做動(dòng)器與可控減振器聯(lián)