汽車懸架模型仿真及分析

1、    汽車懸架模型仿真及分析    張作森 丁欣欣摘要： 本文首先通過分析轎車的懸架系統(tǒng)的結構及作用，并將其簡化。建立汽車懸架1/4模型，應用matlab軟件里面的simulink對懸架的1/4模型進行仿真，觀察其加速度，輸出位移等特性，然后改變相應的剛度參數(shù)、阻尼參數(shù)來觀察并分析其動態(tài)響應。最后得出系統(tǒng)在仿真路面下，其振動有低頻振動與高頻振動兩種，低頻振動為車輪的振動，高頻振動為車身的振動。關鍵詞：1/4模型；仿真； 動態(tài)響應：580.2010引言據(jù)公安部交管局統(tǒng)計，截至2017年3月底，全國機動車保有量首次突破3億輛，其中汽車達2億輛。汽車數(shù)量的劇

2、增，人們開始越來越重視汽車的乘坐舒適性，而平順性是舒適性的一個重要部分。振動是影響平順性的主要因素，因此合理設計車身系統(tǒng)參數(shù)對于提高汽車舒適性，安全性具有重要意義。目前，對于汽車模型有很多研究.詹長書1等對二自由度懸架模型的頻域響應特性進行了研究； 李俊2等對不同車速和路面情況下的二自由度車輛模型進行了動力學仿真； 鄭昭明3研究了二自由度汽車車輪動載荷的均方值.本文基于matlab 建立較為復雜的懸架的1/4模型，分析了其在仿真路面作用下的響應，并分析了改變系統(tǒng)阻尼參數(shù)和剛度參數(shù)對車身動態(tài)響應的影響。1.汽車懸架1/4模型傳統(tǒng)的懸架系統(tǒng)一般由具有固定參數(shù)的彈性元件和阻尼元件組成，本文選取汽車后

3、輪任意一個懸架系統(tǒng)建立1/4模型，模型的簡圖如下圖一所示。其中m1為非簧載質量（kg），m2為簧載質量（kg），路面不平度對系統(tǒng)的輸入為x0（m），非簧載質量的響應為x1（m），簧載質量的響應為x2（m），k1是輪胎的剛度（kn/m），k2是彈簧的剛度（kn/m）。c1是阻尼器的阻尼系數(shù)（ns m-1）。1.1系統(tǒng)運動微分方程及矩陣方程車身垂直位移坐標的原點取在靜力平衡位置4，根據(jù)牛頓第二定律建立系統(tǒng)的運動微分方程：將狀態(tài)方程寫成矩陣的形式如下5：2. 靈敏度分析2.1汽車懸架模型的仿真首先選取系統(tǒng)的仿真參數(shù)如下：m1=36kg： m2=340kg： k1=127000n/m： k2=1030

4、0n/m： c1=1100 ns本文利用matlab中的simulink建立仿真模型，如下圖二所示。在輸入模塊選擇band limited white noise，經(jīng)積分后得到仿真路面。實際路面上可以看作路面速度功率頻譜值在整個范圍里為一常數(shù)。人體對平順性、舒適度最敏感的是車身振動的頻率和強度，本仿真輸出模塊選取示波器和功率頻譜分析器對加速度進行分析。2.2仿真分析建立仿真模型后就可以開始對懸架系統(tǒng)進行動態(tài)仿真。得到如圖三所示的汽車懸架系統(tǒng)仿真結果。從圖三中可以看出系統(tǒng)在仿真路面下低頻振動為車輪的振動，高頻振動為車身的振動。2.3模型對比分析本次仿真以改變系統(tǒng)剛度參數(shù)為例。改變統(tǒng)剛度參數(shù)如下：

5、k1=116000 ： k2=26282 ，其余參數(shù)保持不變。得到改變參數(shù)后的模型結果如圖五所示。3 .結論本文基于matlab建立了簡單的汽車1/4懸架振動模型，分析其在路面作用下的動態(tài)響應，并研究了系統(tǒng)阻尼參數(shù)和剛度參數(shù)對車身動態(tài)響應的影響。但是本文未考慮汽車實際是一個多自由度的動力學模型，可進一步考慮到多自由度非線性汽車系統(tǒng)的研究，從而得到更精確的結論。參考文獻：1 詹長書，呂文超. 汽車懸架的二自由度建模方法及分析j.拖拉機與農用運輸車，2010， 37（ 6） ： 9 - 15.2 李俊，張維強，袁俊. 基于matlab 的二自由度車輛的動力學仿真j. 科學技術與工程，2010（ 4） .3 鄭昭明. 二自由度汽車車輪動載荷的均方值計算公式j. 武漢交通科技大學學報，