重型載貨汽車懸架系統(tǒng)多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)的研究開發(fā)

1、合肥工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文重型載貨汽車懸架系統(tǒng)多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)的研究開發(fā)姓名：韓燕申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：碩士專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)及理論指導(dǎo)教師：呂新生20090301重型載貨汽車懸架系統(tǒng)多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)的研究開發(fā)摘要懸架是汽車的重要部件，對(duì)汽車的平順性、操縱穩(wěn)定性及壽命等多種使用性能有很大影響。鋼板彈簧目前仍被廣泛應(yīng)用于重型載貨汽車的懸架，因此，鋼板彈簧懸架系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)的研究開發(fā)具有廣泛性和通用性。本論文在論述汽車平順性評(píng)價(jià)方法的基礎(chǔ)上，建立了重型載貨汽車的簡(jiǎn)化物理模型和數(shù)學(xué)模型，應(yīng)用語(yǔ)言工具箱對(duì)給定參數(shù)的某車型進(jìn)行了仿真分析，得到了加速度均方根值以及加速度隨頻率變化的振動(dòng)曲線圖。根據(jù)仿真結(jié)果分析影響

2、載貨汽車平順性的主要因素，為后面的回歸方程和優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)的建立提供依據(jù)。評(píng)價(jià)懸架性能的指標(biāo)主要有汽車車身加速度、懸架動(dòng)撓度、懸架動(dòng)載荷，而這三個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)在懸架參數(shù)優(yōu)化過程中具有一定的矛盾性。為了在設(shè)計(jì)時(shí)能夠得到性能更好的板簧懸架，本文選用了交互式滿意協(xié)調(diào)的多目標(biāo)優(yōu)化方法，對(duì)三個(gè)評(píng)價(jià)懸架的性能指標(biāo)進(jìn)行綜合優(yōu)化處理，運(yùn)用編制了滿足不同要求載貨汽車的懸架優(yōu)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)。通過該系統(tǒng)，設(shè)計(jì)人員在產(chǎn)品開發(fā)階段就能對(duì)產(chǎn)品的性能作出理論性的預(yù)測(cè)，從而縮短了產(chǎn)品開發(fā)周期，降低了開發(fā)成本。關(guān)鍵詞：鋼板彈簧平順性仿真動(dòng)撓度動(dòng)載荷多目標(biāo)優(yōu)化滿意協(xié)調(diào)法，：，插圖清單圖減振器和彈性元件安裝示意圖圖非獨(dú)立懸架圖獨(dú)立懸架圖疲勞

3、功效降低界限曲線圖五自由度半車模型圖汽車振動(dòng)系統(tǒng)框圖圖前后輪的兩個(gè)輸入圖汽車簡(jiǎn)圖圖裝載貨物后汽車簡(jiǎn)圖圖空載工況下的加速度功率譜圖滿載工況下的加速度功率譜圖空載情況下加速度均方根值圖滿載情況下加速度均方根值圖各程序段調(diào)用關(guān)系圖程序流程圖圖像圖圖一維無(wú)約束問題圖二維無(wú)約束問題圖三維無(wú)約束問題圖協(xié)調(diào)曲線法理想點(diǎn)、悲觀點(diǎn)、期望水平之間相互關(guān)系圖優(yōu)化程序的總流程框圖圖滿意解集圖圖表格清單表懸架系統(tǒng)一、或、怫的實(shí)用范圍表路面不平度級(jí)分類標(biāo)準(zhǔn)表軸荷分配表表某型號(hào)重型卡車計(jì)算輸入?yún)?shù)表兩種工況下的中心頻率從對(duì)應(yīng)的加速度均方根值表因子個(gè)數(shù)與組合試驗(yàn)次數(shù)表因子編碼表表方差分析表表因素水平編碼表試驗(yàn)參數(shù)表表實(shí)驗(yàn)安排

4、、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)矩陣及計(jì)算結(jié)果表回歸方程方差分析表表目標(biāo)函數(shù)的單目標(biāo)優(yōu)化結(jié)果表。優(yōu)化前后結(jié)果分析表獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。據(jù)我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得金壁王些態(tài)堂或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說(shuō)明并表示謝意。撇一魏沖象鼽多月加日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解金世王些太堂有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤，允許論文被查閱和借閱。

5、本人授權(quán)金旦墾王些太堂可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文。（保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)書）學(xué)位論文簽字日期學(xué)位論文工作單位：通訊地址：觸弓月如日導(dǎo)師簽名：特醐：電話：郵編：致謝從年的金秋季節(jié)再次踏入學(xué)校算起，兩年半的研究生求學(xué)階段行將結(jié)束。在此期間，與老師和學(xué)長(zhǎng)的交流，與同學(xué)的朝夕相處，獲得真知卓見的喜悅。本文的成稿算是這段寶貴經(jīng)歷的一種總結(jié)形式，藉此，向這兩年半間所有幫助和支持我的老師、朋友和家入表示衷心的感謝！首先感謝我的導(dǎo)師呂新生教授。導(dǎo)師呂新生教授的豐富理論知識(shí)與創(chuàng)新研究思維相結(jié)合，在研究領(lǐng)域顯示了很強(qiáng)的生命

6、力。我的論文正是基于導(dǎo)師呂新生教授嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)風(fēng)格，其間呂老師在研究方向上給予了很多的指導(dǎo)，每次與他交流后，自己對(duì)研究問題的看法都顯得更清晰。我在攻讀碩士學(xué)位期間所取得的每一點(diǎn)進(jìn)步都離不開導(dǎo)師的指導(dǎo)和幫助。在這兩年多時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)師不僅在學(xué)業(yè)上給予了我精心指導(dǎo)，而且在生活上也給予了我無(wú)微不至的關(guān)懷。值此論文完成之際，謹(jǐn)向我的導(dǎo)師表示衷心的感謝和崇高的敬意！感謝中心的王曉楓老師、曹文鋼老師、陳科老師、張曄老師在我研究生期間所給予的指導(dǎo)與關(guān)懷！感謝劉亞東、王敬之、石作維、喬依男、武立勝、劉濤等同學(xué)對(duì)我研究工作的支持和幫助！感謝父母多年來(lái)對(duì)我的理解和支持，他們給予了我莫大的支持和關(guān)愛，使我有不斷進(jìn)取的氛圍

7、和信心，才使我有再次得以提高自己的求學(xué)機(jī)會(huì)。最后，感謝評(píng)閱本文和出席論文答辯的各位專家教授在百忙中給予本人的指導(dǎo)。作者：韓燕年月第一章緒論汽車懸架系統(tǒng)簡(jiǎn)介懸架的功用懸架是車架（或承載式車身）與車橋（或車輪）之間的一切傳動(dòng)連接裝置的總稱。它的功用是把路面作用于車輪上的垂直反力（支承力）、縱向反力（驅(qū)動(dòng)力和制動(dòng)力）和側(cè)向反力以及這些反力所造成的力矩都要傳遞到車架（或支承式車身）上，以保證汽車的正常行駛【。懸架的組成現(xiàn)代汽車的懸架盡管有各種不同的結(jié)構(gòu)形式，但是一般都由彈性元件（使車架或車身與車橋或車輪之間做彈性連接）、減振器（使振動(dòng)迅速衰減）和導(dǎo)向結(jié)構(gòu)（使車輪按一定軌跡相對(duì)于車架和車身跳動(dòng)）三部分組

8、成】。（一）彈性元件彈性元件的分類主要有鋼板彈簧、螺旋彈簧、扭桿彈簧、油氣彈簧及橡膠彈簧等。（）鋼板彈簧由多片不等長(zhǎng)和不等曲率的鋼板疊合而成。安裝好后兩端自然向上彎曲。鋼板彈簧除具有緩沖作用外，還有一定的減震作用，縱向布置時(shí)還具有導(dǎo)向傳力的作用，非獨(dú)立懸掛大多采用鋼板彈簧做彈性元件，可省去導(dǎo)向裝置和減震器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單【】。由于這些特性，鋼板彈簧在載貨汽車尤其重型載貨汽車上得到廣泛應(yīng)用，而本文在后面的研究中都是以鋼板彈簧為研究對(duì)象。（）螺旋彈簧只具備緩沖作用，多用于轎車獨(dú)立懸掛裝置。由于沒有減震和傳力的功能，還必須設(shè)有專門的減震器和導(dǎo)向裝置。（）扭桿彈簧將用彈簧桿做成的扭桿一端固定于車架，另一端通

9、過擺臂與車輪相連，利用車輪跳動(dòng)時(shí)扭桿的扭轉(zhuǎn)變形起到緩沖作用，適合于獨(dú)立懸掛使用。（）橡膠彈簧橡膠彈簧是利用橡膠本身的彈性來(lái)起彈性作用。它可以承受壓縮載荷和扭轉(zhuǎn)載荷。其優(yōu)點(diǎn)是單位質(zhì)量的儲(chǔ)存能量較金屬?gòu)椈啥?，隔音性能好，橡膠彈簧多用做懸架的副簧和緩沖塊】。在某些汽車的懸架中也有用它作為主簧的。（）油氣彈簧油氣彈簧以氣體作為彈性介質(zhì)，液體作為傳力介質(zhì)，它一般由氣體彈簧和相對(duì)于液力減振器的液壓缸所組成。它不但具有良好的緩沖能力，還具有減震作用，同時(shí)還可調(diào)節(jié)車架的高度，適用于重型車輛和大客車使用【】。（二）減振器彈性系統(tǒng)在受到?jīng)_擊后，將會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)。持續(xù)的振動(dòng)易使乘員感到不舒適和疲勞，故懸架還應(yīng)當(dāng)具有減振

10、作用，使振動(dòng)迅速衰減（振幅迅速減小）。為此，在許多結(jié)構(gòu)型式的汽車懸架中都設(shè)有專門的減振器，減振器與懸架彈性元件一般采用并聯(lián)安裝，如圖。圖減振器和彈性元件安裝不意圖目前汽車懸架系統(tǒng)中最廣泛采用的是液力減振器，其作用原理【】是當(dāng)車架與車橋作往復(fù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，而活塞在缸筒內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，減振器殼體內(nèi)的油液便反復(fù)地從一個(gè)內(nèi)腔通過一些窄小的孔隙流入另一內(nèi)腔。此時(shí)，孔壁與油液間的摩擦及液體分子內(nèi)摩擦便形成對(duì)振動(dòng)的阻尼力，使車身和車架的振動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為熱能，而被油液和減振器殼體所吸收，然后散到大氣中。除了液力減振器以外，目前又陸續(xù)研究開發(fā)了一系列新型減振器，如充氣式減振器、阻尼可調(diào)式減振器等。（三）導(dǎo)向機(jī)構(gòu)車輪相對(duì)

11、于車架和車身跳動(dòng)時(shí)，車輪（特別是轉(zhuǎn)向輪）的運(yùn)動(dòng)軌跡應(yīng)符合一定的要求，否則對(duì)汽車某些行駛性能（特別是操縱穩(wěn)定性）有不利的影響【】。因此，懸架中某些傳力構(gòu)件同時(shí)還承擔(dān)著使車輪按一定軌跡相對(duì)車架和車身跳動(dòng)的任務(wù)【】，因而這些傳力構(gòu)件還起導(dǎo)向作用，故稱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。除了彈性元件、減振器和導(dǎo)向機(jī)構(gòu)之外，在許多轎車和客車上，為防止車身在轉(zhuǎn)向等情況下發(fā)生過大的橫向傾斜，在懸架中還設(shè)有輔助彈性元件一橫向穩(wěn)定器等。所有這些元件共同組成了汽車的懸架系統(tǒng)，共同承擔(dān)著緩沖、減振和傳力的作用，保證汽車正常行駛【】。懸架的分類根據(jù)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)型式的不同，汽車懸架可分為兩大類：非獨(dú)立懸架和獨(dú)立懸架川。（）非獨(dú)立懸架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是兩側(cè)

12、的車輪由一根整體式車橋相連，車輪連同車橋一起通過彈性懸架懸掛在車架（或車身）的下面，如圖。這種懸架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳力可靠，但兩輪受沖擊震動(dòng)時(shí)互相影響。而且由于非懸架質(zhì)量較重，懸架的緩沖性能較差，行駛時(shí)汽車振動(dòng)，沖擊較大。圖非獨(dú)立懸架（）獨(dú)立懸架則是每個(gè)車輪單獨(dú)通過一套懸掛安裝于車身或者車橋上，車橋采用斷開式，中間一段固定于車架或者車身上，如圖。此種懸架兩邊車輪受沖擊時(shí)互不影響，而且由于非懸架質(zhì)量較輕，緩沖與減震能力很強(qiáng)，乘坐舒適。各項(xiàng)指標(biāo)都優(yōu)于非獨(dú)立式懸架，但該懸架結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且還會(huì)使驅(qū)動(dòng)橋、轉(zhuǎn)向系變得復(fù)雜起來(lái)。圖獨(dú)立懸架重型載貨汽車懸架系統(tǒng)的工作狀況提高汽車的使用性能一直是汽車研究者的研究方向和

13、汽車生產(chǎn)商的目標(biāo)，隨著科技的進(jìn)步和發(fā)展，汽車生產(chǎn)商盡一切可能從汽車的平順性，操縱穩(wěn)定性，轉(zhuǎn)向性，一致性，標(biāo)準(zhǔn)性，燃料經(jīng)濟(jì)性等方面去滿足使用者的需求，目前在小轎車方面的研究已取得了很大的突破甚至成熟，但是由于貨車的作用和工作狀況等特點(diǎn)，貨車某些方面的研究還有待進(jìn)一步的提高和深入【】。例如，貨車尤其是大型工程運(yùn)輸車在凹凸不平的路面甚至是露天礦山上長(zhǎng)時(shí)間往返的行駛時(shí)，要求懸架具有高阻尼系數(shù)的“硬”懸架，而隔離隨機(jī)路面不平度對(duì)汽車的擾動(dòng)應(yīng)具有低阻尼系數(shù)的“軟”懸架。但是在低阻尼系數(shù)的“軟”懸架情況下，車身又容易出現(xiàn)共振振幅過大現(xiàn)象】。其次，對(duì)于載貨汽車，當(dāng)其承載一定量的貨物甚至是滿載時(shí)，其座椅處的加速

14、度均方根值相對(duì)于空載時(shí)要小很多，即其振動(dòng)會(huì)比較小，表現(xiàn)為平順性時(shí)，承載的貨車比空載時(shí)的平順性要好，司機(jī)的承受能力也較強(qiáng)。但貨車不可能一直裝載貨物，司機(jī)有一半的時(shí)間是駕駛空車而回，這種情況下司機(jī)會(huì)感覺汽車顛簸的非常厲害，很容易形成疲勞駕駛，造成交通事故。第三，從載貨汽車作用的角度考慮，我們希望汽車的懸架剛度是越大越好，這樣貨車的承載能力就強(qiáng)，而目前的種種研究表明懸架的剛度對(duì)汽車的平順性有很大的影響，一般是剛度越大，平順性也就越差【】。等等這些矛盾使目前懸架性能的改善，貨車平順性的提高受到了很大的限制。因此，在汽車懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)中既要考慮承載能力，又要考慮平順性，對(duì)于乘用車，平順性是主要考慮因素（因

15、承載能力較小且基本固定），而對(duì)于載貨車，則兩者必須綜合考慮，且不同用途、不同工況、甚至不同用戶的載貨車，對(duì)兩者的要求相差很大，因此，承載能力與平順性一直是載貨汽車懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)中一對(duì)永恒的矛盾。汽車懸架系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀目前對(duì)汽車懸架系統(tǒng)的研究主要有：（）根據(jù)汽車振動(dòng)原理，建立汽車的平順性模型，通過某種軟件仿真求出加速度均方根值和加速度功率譜，分別改變懸架的設(shè)計(jì)參數(shù)、路譜、速度依次得到加速度均方根值，得到汽車平順性的影響因素。這種研究是最基本的研究，為有關(guān)懸架其他的分析研究提供了直接的理論依據(jù)，但未涉及到懸架的設(shè)計(jì)研究，所以根本不能為懸架的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。（）根據(jù)汽車工作狀況建立不同自由度的平順性模型

16、，將建立的不同模型進(jìn)行仿真再與試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，得出哪種自由度的模型更和實(shí)際情況相符，更能很好的反應(yīng)汽車的振動(dòng)系統(tǒng)。這種研究只是在模型的建立上進(jìn)行了研究，并未對(duì)汽車的懸架系統(tǒng)和汽車的平順性進(jìn)行分析和研究。（）根據(jù)以上兩種研究，選定較合理模型，進(jìn)行懸架剛度和阻尼系數(shù)的研究，對(duì)懸架剛度和阻尼系數(shù)進(jìn)行匹配。這種研究通過建立更符合實(shí)際行駛情況的模型，非常準(zhǔn)確的研究了汽車的平順性，為今后的研究提供了可靠的理論基礎(chǔ)，但是由于其研究的只是剛度和阻尼以及他們之間的匹配，而忽略了其他因素對(duì)平順性以及承載能力的影響，這種分析只能對(duì)設(shè)計(jì)方案起到校核和驗(yàn)證的作用，不能直接作為設(shè)計(jì)工具，具體的說(shuō)就是：分析發(fā)現(xiàn)懸架性能有

17、改進(jìn)的必要時(shí)，卻不知道具體調(diào)整哪個(gè)或哪些參數(shù)，具體調(diào)整多少，顯然這種研究方法存在一定的局限性。（）針對(duì)某種車型，建立幾個(gè)自由度的平順性模型，建立平順性函數(shù)，進(jìn)行某些約束條件的單目標(biāo)優(yōu)化，這種研究在汽車的平順性進(jìn)行了很大改善的基礎(chǔ)上為懸架參數(shù)設(shè)計(jì)提了可靠的參考，但對(duì)于載貨汽車，司機(jī)的舒適性和貨物的運(yùn)輸量同樣重要，所以提高汽車的平順性不是唯一目的，提高其承載能力或說(shuō)板簧的“反弓”能力也是我們的一個(gè)主要目標(biāo)。汽車懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，既要考慮承載能力，也要考慮平順性，兩者常常是矛盾的，因此這是個(gè)典型的多目標(biāo)優(yōu)化問題，顯然這種研究方法并未考慮這一問題。（）根據(jù)懸架性能要求建立多目標(biāo)函數(shù)，采用某種數(shù)學(xué)方法進(jìn)行

18、多目標(biāo)優(yōu)化，這種研究方法比以前的研究考慮的更全面更嚴(yán)謹(jǐn)，但是其缺陷在于優(yōu)化的數(shù)學(xué)方法的選擇，大多數(shù)采用的是線性加權(quán)統(tǒng)一目標(biāo)法，這種研究方法實(shí)用范圍很狹窄，不能給多型號(hào)多噸位載貨汽車的設(shè)計(jì)提供可靠依據(jù)。論文研究的主要內(nèi)容針對(duì)以上懸架系統(tǒng)的研究缺陷，本文主要研究的是汽車行駛平順性建模與仿真，并將多目標(biāo)優(yōu)化引入汽車懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)，考慮了平順性，輪胎相對(duì)動(dòng)載荷，懸架動(dòng)撓度等多個(gè)目標(biāo)，考慮了速度、載重量、重心、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等變化因素，編制了可以在懸架設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中直接作為設(shè)計(jì)工具的系統(tǒng)程序。具體主要包括以下幾部分內(nèi)容：（）平順性模型的建立。根據(jù)目前研究的可靠性理論已經(jīng)載貨汽車實(shí)際行駛狀況建立五自由度的載貨汽車

19、的平順性模型，選擇倍頻法的平順性評(píng)價(jià)方法，以及道路輸入模型。（）對(duì)建立的五自由度模型進(jìn)行仿真。通過編制語(yǔ)言程序?qū)o定參數(shù)的模型進(jìn)行仿真，得到加速度均方根值以及加速度功率譜圖。為后面的回歸方程和目標(biāo)函數(shù)的建立提供依據(jù)。（）建立平順性的二次回歸方程。將影響平順性的某些因素作為獨(dú)立變量，進(jìn)行二次正交回歸試驗(yàn)的平順性一般顯性函數(shù)的建立。（）優(yōu)化懸架設(shè)計(jì)參數(shù)。根據(jù)載貨汽車的作用和特點(diǎn)，建立多目標(biāo)函數(shù)和多設(shè)計(jì)變量和約束條件，編制優(yōu)化程序，將多優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行分析，驗(yàn)證其可靠性和正確性。本章小結(jié)本章從介紹懸架系統(tǒng)的功用分類出發(fā)，分析了載貨汽車的工作狀況，發(fā)現(xiàn)懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)中需要解決的各種矛盾，介紹了汽車行駛平順性

20、及汽車懸架研究等相關(guān)領(lǐng)域的研究發(fā)展與現(xiàn)狀，最后根據(jù)提出的矛盾，給出了本文的主要研究?jī)?nèi)容及相關(guān)的研究方法與路線。第二章汽車懸架系統(tǒng)平順性與仿真平順性評(píng)價(jià)概述汽車平順性是指避免汽車在行駛過程中所產(chǎn)生的振動(dòng)和沖擊使人感到不舒適、疲勞甚至損害健康或使貨物損壞的性能。汽車的平順性是現(xiàn)代高速汽車的主要性能之一，是檢驗(yàn)汽車性能的重要指標(biāo)之一，它的好壞直接影響到汽車多種使用性能的發(fā)揮和行駛系的壽命，也是同類汽車在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中的一項(xiàng)重要性能指標(biāo)【】。汽車在實(shí)際使用中，常因路面不平而引起強(qiáng)烈的車身振動(dòng)，對(duì)乘坐者的生理反應(yīng)或所運(yùn)貨物的完整，均產(chǎn)生不利的影響；其次，振動(dòng)還在汽車上產(chǎn)生動(dòng)載荷，加速零件磨損，使某些部件早期

21、疲勞失效；第三，振動(dòng)產(chǎn)生的車輛動(dòng)荷載通過車輪作用在路面上，使路面易于產(chǎn)生疲勞損傷和宏觀破壞【。相比乘用車而言，通用載貨車的工作條件比較惡劣，行駛的道路標(biāo)準(zhǔn)低、彎道多、坡路多、轉(zhuǎn)彎半徑小，車輛頻繁轉(zhuǎn)向與制動(dòng)，并長(zhǎng)期在滿載、振動(dòng)與沖擊載荷下工作，座椅部位的振動(dòng)水平是一般客車的倍，更為嚴(yán)重的是大多數(shù)載貨車駕駛員在這種環(huán)境中一天工作長(zhǎng)達(dá)、，時(shí)【，這給駕駛員帶來(lái)較大疲勞和更多的危險(xiǎn)。同時(shí)，平順性對(duì)車輛油耗和車體損傷也有重要影響。因此在著力研究汽車平順性為減少這些危險(xiǎn)和損傷的同時(shí)還要根據(jù)需要選擇平順性評(píng)價(jià)指標(biāo)。平順性評(píng)價(jià)方法一般認(rèn)為，汽車平順性評(píng)價(jià)的影響因素有三個(gè)：客觀的生理學(xué)因素、主觀的心理學(xué)因素和評(píng)價(jià)

22、方法的差異。目前平順性評(píng)價(jià)方法大致可分為主觀評(píng)價(jià)法和客觀測(cè)量法。主觀評(píng)價(jià)法是由有經(jīng)驗(yàn)的乘員組成的專門小組來(lái)完成汽車平順性的主觀評(píng)價(jià)【。該評(píng)價(jià)法的缺點(diǎn)是：需要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)認(rèn)真的規(guī)劃、需要統(tǒng)計(jì)上的無(wú)偏見采樣、人們對(duì)振動(dòng)的感覺的復(fù)雜性以及不同次或不同組人員給出的評(píng)價(jià)汽車平順性的比較定性的數(shù)據(jù)具有差異等。僅用定性的說(shuō)明或描述不容易確定汽車平順性，而客觀測(cè)量評(píng)價(jià)法是借助于測(cè)量?jī)x器來(lái)完成對(duì)隨機(jī)振動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)的采樣、記錄，在專用數(shù)據(jù)處理機(jī)上進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，通過得到相關(guān)的分析值與相對(duì)應(yīng)的限制指標(biāo)相比較，可較為客觀的確定汽車平順性。目前有以下幾個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)【：（）倍頻率評(píng)價(jià)法在頻譜圖上，將頻率分成倍頻帶。任意頻帶的上限頻率

23、是其中心頻率的倍，而其下限頻率是其中心頻率的倍，而且某頻帶的上限頻率即為下一頻帶的下限頻率?！捌诮档凸πЫ缦拊诜秶鷥?nèi)規(guī)定的倍頻帶中心頻率為，分成不同的頻帶，各段的上下限頻率與中心頻率的關(guān)系為：無(wú)丘，石，帶寬無(wú)一。各段頻帶的加速度均方根值璣，可以從傳至人體的加速度的功率譜密度對(duì)相應(yīng)的頻帶中心頻率的帶寬積分然后開方而得：驢曬（）這種方法認(rèn)為，同時(shí)有許多的倍頻帶的振動(dòng)能量作用于人體時(shí)，各頻帶無(wú)明顯的聯(lián)系，對(duì)人體產(chǎn)生影響的主要由人體感覺的振動(dòng)強(qiáng)度最大的一個(gè)頻帶造成的。由于人體對(duì)各頻帶振動(dòng)的敏感程度不同，所以倍頻帶加速度均方根值分量的大小并不能反映人體感覺振動(dòng)強(qiáng)度的大小。為此要用人體對(duì)不同頻率振動(dòng)敏感

24、程度的頻率加權(quán)函數(shù)，將人體最敏感的頻率范圍以外的各倍頻帶加速度均方根值分量進(jìn)行頻率加權(quán)，即按人體感覺的振動(dòng)強(qiáng)度相等的原則折算為最敏感頻率范圍，垂直振動(dòng)，水平振動(dòng)的數(shù)值，稱為加權(quán)加速度均方根值分量口耐。它的大小可以反映人體對(duì)振動(dòng)強(qiáng)度的感覺。其計(jì)算公式為：口謝（厶）口。（）式中：以厶）一頻率加權(quán)函數(shù)以，各頻帶的中心頻率（）（）軸方向們。曼篙品【（廠）（）（），軸方向以）：【（）得到口州的最大值后，把它與最敏感頻帶的允許的界限加以比較，進(jìn)行評(píng)價(jià)。（）總加權(quán)值方法這種方法是用一的個(gè)倍頻帶加權(quán)加速度均方根值分量口講的均方根和值總加權(quán)加速度均方根值口來(lái)評(píng)價(jià)。其計(jì)算公式如下：叭仍）矽（）本文根據(jù)實(shí)際課題的研

25、究范圍以及目的，采用倍頻法的加速度均方根值作為平順性評(píng)價(jià)的指標(biāo)，雖簡(jiǎn)化了對(duì)平順性的仿真過程，但本文著重關(guān)注的是在載重車原始設(shè)計(jì)參數(shù)的基礎(chǔ)上，通過優(yōu)化后其加速度均方根值減少程度，以此確定優(yōu)化的正確性和可行性。（）吸收功率法年由美國(guó)機(jī)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的和提出的吸收功率法是根據(jù)人體的解剖學(xué)特性并建立在人體的能量輸入率的基礎(chǔ)之上的。該法認(rèn)為人體是有阻尼的彈性物體，在一定范圍內(nèi)是線性系統(tǒng)，能量流動(dòng)率可評(píng)價(jià)人體振動(dòng)特性，這些能量的時(shí)間耗散率被定為吸收功率（）。吸收功率在時(shí)間域上可表示：以。三，；廠（）（）疵式中，）激勵(lì)的時(shí)間函數(shù)；礦（）速度值（）在頻域上可表示為：局（彳慨）（）式中，（）一各頻率段上的加速度均

26、方根值一考慮了人體特性的頻率函數(shù)；它在一定的頻率上是常數(shù)，是許多人試驗(yàn)的平均值。吸收功率法有兩個(gè)特點(diǎn)：其一是這種方法是用物理量（瓦特）來(lái)表示指標(biāo)，有明確的物理意義；其二是對(duì)多點(diǎn)多方向的振動(dòng)輸入可以不考慮各輸入之間的相位關(guān)系而直接相加綜合成一個(gè)單值，便于工程上的應(yīng)用。吸收功率法可以進(jìn)行時(shí)域分析，這對(duì)于建立非線性系統(tǒng)模型是十分重要的。但是吸收功率法沒有明確的規(guī)定舒適界限，它只能評(píng)價(jià)已有車輛，而對(duì)產(chǎn)品的開發(fā)預(yù)測(cè)及汽車具體結(jié)構(gòu)參數(shù)的改進(jìn)不能提出指導(dǎo)意見。（）總體乘坐值法年，英國(guó)南安普敦大學(xué)聲振動(dòng)研究所人體工程研究室的提出把人體在振動(dòng)環(huán)境中的持久時(shí)間與人體舒適水平相對(duì)應(yīng)的方法。至年，在多年試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)

27、上提出對(duì)各種情形下比較適用的“總體乘坐值法”。此方法被國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織采納，并以此為依據(jù)發(fā)布了委員會(huì)草案。該新方法有以下特點(diǎn)：）該標(biāo)準(zhǔn)使用具有個(gè)振動(dòng)輸入的人體坐姿受振模型，除考慮座椅支承面處的個(gè)方向的線振動(dòng)，還考慮該處的個(gè)角振動(dòng)以及座椅靠背處和支承處個(gè)方向的線振動(dòng)，三個(gè)輸入點(diǎn)及個(gè)軸向振動(dòng)，認(rèn)為人體對(duì)不同頻率的敏感程度不同；）該標(biāo)準(zhǔn)不但規(guī)定了“舒適性評(píng)價(jià)方法”，而且規(guī)定了“健康的評(píng)價(jià)方法”、“運(yùn)動(dòng)病評(píng)價(jià)方法”；）該標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)為，暴露時(shí)間的長(zhǎng)短對(duì)人體舒適性的影響程度沒有原標(biāo)準(zhǔn)那么嚴(yán)重?？傮w乘坐值法是迄今為止較全面；適用場(chǎng)合較廣的振動(dòng)舒適性評(píng)價(jià)方法。我國(guó)有些學(xué)者在這方面也進(jìn)行了些研究工作，但由于它涉及到的

28、自由度數(shù)目較多，具體考察時(shí)需要的要素也較多，因此它的普及還需要一段時(shí)間。人體反應(yīng)與平順性評(píng)價(jià)機(jī)械振動(dòng)對(duì)人體的影響，取決于振動(dòng)的頻率、強(qiáng)度、振動(dòng)作用方向和暴露時(shí)間，也取決于人的心理，生理狀態(tài)，而且心理品質(zhì)與身體素質(zhì)不同的人，對(duì)振動(dòng)的敏感程度有很大差異【】。因此，人體對(duì)振動(dòng)作用的反應(yīng)也是個(gè)非常復(fù)雜的過程。為了評(píng)價(jià)振動(dòng)對(duì)人體的影響，在振動(dòng)心理學(xué)試驗(yàn)中，一般將人體對(duì)振動(dòng)的感受分為數(shù)個(gè)不同的感覺等級(jí)，如：“無(wú)感覺”、“稍有感覺”、“感覺”、“強(qiáng)烈感覺”等。取某一頻率的正弦振動(dòng)作為基準(zhǔn)，其振動(dòng)加速度有效值和振動(dòng)持續(xù)時(shí)間是一定的，并規(guī)定在此條件下的人體振動(dòng)的感覺。然后，在相同的持續(xù)時(shí)間下，改變振動(dòng)頻率和振動(dòng)

29、加速度有效值，與振動(dòng)基準(zhǔn)比較，當(dāng)感覺相同時(shí)，記錄振動(dòng)頻率和有效值。如果把產(chǎn)生同樣感覺的各點(diǎn)連接起來(lái)，即可繪出人體對(duì)振動(dòng)反應(yīng)的等感度曲線【】。盡管年代以來(lái)在這方面進(jìn)行了許多試驗(yàn)研究工作，但難以得到公認(rèn)的評(píng)價(jià)方法和指標(biāo)。直到年，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（）在綜合大量有關(guān)人體全身振動(dòng)研究成果的基礎(chǔ)上，制定了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)：人體承受全身振動(dòng)評(píng)價(jià)指南，后來(lái)對(duì)它進(jìn)行過修訂、補(bǔ)充。從年開始進(jìn)行全面修訂，于年公布了：（）人體承受全身振動(dòng)評(píng)價(jià)一第一部分：一般要求，此標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于評(píng)價(jià)長(zhǎng)時(shí)間作用的隨機(jī)振動(dòng)和多輸入點(diǎn)多軸向振動(dòng)環(huán)境對(duì)人體的影響時(shí)，能與主觀感覺更好地符合【】。許多國(guó)家都參照它進(jìn)行汽車平順性的評(píng)價(jià)，我國(guó)對(duì)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了修訂，

30、公布了汽車平順性隨機(jī)輸入行駛試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)用加速度均方根值給出了在振動(dòng)頻率范圍內(nèi)人體對(duì)這振動(dòng)反應(yīng)的三個(gè)不同界限】。（）暴露極限。當(dāng)人體承受的振動(dòng)強(qiáng)度在這極限之內(nèi)，將保持健康或安全。通常把此極限作為人體可以承受振動(dòng)量的上限。（）疲勞一功效降低界限。這個(gè)界限與保持工作效能有關(guān)。當(dāng)駕駛員承受的振動(dòng)強(qiáng)度在此界限之內(nèi)時(shí)，能準(zhǔn)確靈敏地反應(yīng)，正常地進(jìn)行駕駛。（）舒適降低界限。此界限與保持舒適性有關(guān)，在這個(gè)界限之內(nèi)，人體對(duì)所暴露的振動(dòng)主觀感覺良好，能順利完成吃、讀、寫等動(dòng)作。垂直加速度慕連就。】均豸豸水加速旒度均氆，己方方芑根根豸多值一釤值一己倍頻帶中心頻率以（）倍頻帶中心頻率以（）圖疲勞功效降低界限曲線（）圖

31、所示的疲勞功效降低界限是用雙對(duì)數(shù)坐繪出的，即縱橫兩個(gè)坐標(biāo)軸都是按照以為底的對(duì)數(shù)等間距刻度的。圖上縱坐標(biāo)允許加速度值￥的間距和所的間距是相等的。圖上橫坐標(biāo)的間距也是相等的，變化范圍都是倍。由圖可以看出，振動(dòng)加速度允許值的大小與振動(dòng)頻率、振動(dòng)作用方向和暴露時(shí)間這三個(gè)因素有關(guān)。在這個(gè)圖上可以看到，垂直振動(dòng)與水平振動(dòng)的“疲勞功效降低界限”是不一樣的。人最敏感的頻率范圍，對(duì)垂直加速度是，對(duì)水平加速度是以下。在同一暴露時(shí)間下，頻率在以下時(shí)容易感受到水平振動(dòng)；高于此頻率時(shí)，對(duì)垂直振動(dòng)更敏感。達(dá)到以上的頻率范圍時(shí)，垂直振動(dòng)允許值只是水平振動(dòng)的。比較各自最敏感的頻率范圍內(nèi)同一暴露時(shí)間的振動(dòng)允許值，垂直方向是水平

32、方向的倍。人體達(dá)到一定反應(yīng)的界限，如：疲勞，不舒適等都是由人體感覺到的振動(dòng)強(qiáng)度大小和暴露時(shí)間長(zhǎng)短二者綜合的結(jié)果，在圖上可以看出在一定頻率下，隨暴露時(shí)間加長(zhǎng)，曲線向下平移，即加速度允許值減小。影響汽車平順性的結(jié)構(gòu)因素影響汽車平順性有很多的因素，基于本論文的研究方法和目的，只需考慮汽車的結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)平順性的影響。一般有以下幾個(gè)因素【】：（）懸架剛度。懸架剛度決定懸架系統(tǒng)的固有頻率疋（疋），對(duì)汽車平順的影響最大。降低固有頻率無(wú)可以明顯減小車身加速度，這是改善平順性的一個(gè)基本措施。但隨著正的降低，動(dòng)撓度瓦增大，限位行程疋也就必須與固有頻率成反比的相應(yīng)增大，而坑受結(jié)構(gòu)布置的限制不能太大，所以降低，一是有限

33、度的。表是目前大多數(shù)汽車懸架系統(tǒng)的固有頻率無(wú)、靜撓度最和限位行程以的實(shí)用范圍【。表懸架系統(tǒng)、甌、【既】的實(shí)用范圍車型轎車載重車大客車越野車以（）（）阮】（鋤）西載重汽車和越野車行駛的路面較差，懸架動(dòng)撓度正引起的撞擊限位的概率較大，為減少撞擊限位的概率，車身固有頻率以較高，般選擇在范圍。前后懸架系統(tǒng)剛度的匹配對(duì)汽車的平順性也有較大影響。一般希望前后懸架系統(tǒng)的固有頻率接近相等，這可以通過選擇前后懸架剛度毛【口來(lái)實(shí)現(xiàn)。為了減小車身的縱向角振動(dòng)，一般將前懸架的固有頻率選的比后懸架固有頻率低點(diǎn)。懸架系統(tǒng)的彈性特性是指懸架變形與所受載荷之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，分為線性和非線性兩種。具有線性彈性特性的懸架剛度為常數(shù)

34、。車身振動(dòng)固有頻率一隨裝載質(zhì)量多少而改變，尤其是后懸架裝載質(zhì)量變化較大的貨車和客車。這種變化使汽車空載或部分載荷時(shí)前后懸架振動(dòng)固有頻率過高或失配，造成車身猛烈顛簸，平順性很差。為此可采用具有非線性的彈性特性懸架，即懸架的剛度可隨載荷的改變而變化，以保持汽車各種載荷情況下，基本不變或變化不大，從而達(dá)到改善平順性的目的，這種懸架也稱為變剛度懸架。懸架的非線性彈性特性可以通過下述方法來(lái)實(shí)現(xiàn)【】：）在線性彈性懸架中加入輔助或復(fù)合彈簧，采用適當(dāng)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)及與車架的支撐方式等。）選用具有非線性彈性特性的彈簧，如空氣彈簧，油氣彈簧，橡膠彈簧和硅油彈簧。近年來(lái)，人們不斷開發(fā)適應(yīng)各種行駛工況的最優(yōu)懸架控制機(jī)構(gòu)，汽

35、車工業(yè)中相繼出現(xiàn)了性能更加優(yōu)越的各種電子控制懸架系統(tǒng)，如空氣彈簧懸架【】。但是由于空氣彈簧懸架的制造費(fèi)高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維修困等特點(diǎn)，載重汽車目前仍然采用的是普通懸架，最常用的是鋼板彈簧懸架，并且增加了一副簧提高平順性【。本課題的研究采用的是只有主簧未加副簧的鋼板彈簧懸架。（）“人體一座椅”系統(tǒng)參數(shù)的選擇為了改善汽車平順性使傳至人體的振動(dòng)較小，在選擇“人體一座椅”系統(tǒng)參數(shù)時(shí)首先要保證人體垂直方向最敏感的頻率范圍處于減振區(qū)，按“人體一座椅”構(gòu)成單質(zhì)量系統(tǒng)來(lái)考慮，其固有頻率¨（）輪胎。輪胎由于本身的彈性特性在很大程度吸收了因路面不平所產(chǎn)生的振動(dòng)，因此它和懸架共同保證的汽車的平順性。車輪旋轉(zhuǎn)質(zhì)

36、量的不平衡會(huì)引起汽車振動(dòng)，影響汽車的平順性和行駛穩(wěn)定性，這在高速時(shí)尤為明顯，所以必須對(duì)每一車輪進(jìn)行靜平衡和動(dòng)平衡，以保證高速行駛的舒適性。（）非懸掛質(zhì)量非懸掛的質(zhì)量的振動(dòng)對(duì)懸掛質(zhì)量振動(dòng)加速度有較顯著的影響，減小非懸掛質(zhì)量，可以減小傳給懸掛質(zhì)量的沖擊力。因此提高懸掛質(zhì)量與非懸掛質(zhì)量的比值，有利于改善汽車的平順性。另外，懸掛質(zhì)量的布置應(yīng)盡量使懸掛質(zhì)量分配系數(shù)，以減少前后懸掛質(zhì)量振動(dòng)的聯(lián)系。汽車一路面系統(tǒng)模型的建立汽車是一個(gè)復(fù)雜的多自由度振動(dòng)系統(tǒng)，要對(duì)其進(jìn)行定量分析和平順性評(píng)價(jià)就必須建立與實(shí)際工況相符但不復(fù)雜的一汽車一路面系統(tǒng)模型。車輛模型概述一輛四輪貨車汽車經(jīng)過簡(jiǎn)化可以看成是由一個(gè)駕駛室一個(gè)車身和

37、四個(gè)車輪這六個(gè)質(zhì)量構(gòu)成的，它們通過懸架的彈簧、減振器和導(dǎo)向機(jī)構(gòu)有機(jī)的聯(lián)系在一起。因?yàn)槊恳粋€(gè)簡(jiǎn)化為剛體的物體有六個(gè)自由度（三個(gè)平移自由度和三個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度），所以整個(gè)汽車也就有個(gè)自由度【】。對(duì)于多自由度模型，當(dāng)自由度數(shù)取得越多時(shí)，理論上就越逼近真實(shí)系統(tǒng)。但系統(tǒng)自由度數(shù)的增加意味著計(jì)算中要求測(cè)定的參數(shù)增多，為了描述汽車的運(yùn)動(dòng)，也就需要相當(dāng)多的運(yùn)動(dòng)微分方程。這些微分方程也不是彼此無(wú)關(guān)的，通過上述彈性的、減振的或?qū)虻穆?lián)系，其中大部分是彼此關(guān)聯(lián)的，并且通過作用于分布質(zhì)量上的加速度關(guān)系聯(lián)系在一起【引。如果把傳動(dòng)系（發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器、萬(wàn)向節(jié)、傳動(dòng)軸、驅(qū)動(dòng)軸）、轉(zhuǎn)向系（方向盤、轉(zhuǎn)向機(jī)以及具有橫拉桿的轉(zhuǎn)向部分）、

38、駕駛室、乘客、載重汽車上的貨物等更多的運(yùn)動(dòng)可能性以及假設(shè)為剛體的內(nèi)部運(yùn)動(dòng)都考慮在內(nèi)的話，那么就需要更多的自由度和微分方程。這么多相關(guān)聯(lián)的微分方程無(wú)疑給描述汽車的行駛特性帶來(lái)了困難。為了只是能掌握問題的本質(zhì)，我們寧愿退一步作某些省略，從計(jì)算精度及參數(shù)測(cè)定工作綜合考慮，根據(jù)實(shí)際問題的需要，對(duì)汽車系統(tǒng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)哪Ｐ秃?jiǎn)化，研究其主要因素，忽略其次要因素，使問題既簡(jiǎn)單又符合實(shí)際。掌十粵一萼，比蘭十罌一旦，立立（）在己有的研究文獻(xiàn)中，汽車模型自由度的選擇多種多樣，線性研究的模型大都超過四自由度。本文的主要研究?jī)?nèi)容為懸架的線性性能及參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)，在參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)部分，與己有的研究文獻(xiàn)不同，本文不單單只是做針對(duì)

39、人體的舒適性研究，而對(duì)汽車振動(dòng)過程中的輪胎動(dòng)載荷、懸架動(dòng)行程予以考慮，故本文為了方便仿真參數(shù)的測(cè)定和計(jì)算忽略發(fā)動(dòng)機(jī)等次要影響因素，最終根據(jù)力學(xué)分析方法選取了建立相對(duì)比較真實(shí)的五自由度半車動(dòng)力學(xué)模型，如圖。在建立半車動(dòng)力學(xué)模型的過程中作了如下假設(shè)【】：（）汽車做勻速直線運(yùn)動(dòng)；（）汽車質(zhì)量分配系數(shù)為，前后懸架可單獨(dú)分析，可僅研究其中之一；（）車身、發(fā)動(dòng)機(jī)、車架、前后軸為剛性件，車身、車架為剛性連接；（）貨車結(jié)構(gòu)對(duì)于垂直面對(duì)稱，左右路面輪廓相同，只考慮垂直方向振動(dòng)和縱向角振動(dòng)；（）貨車懸架剛度、輪胎剛度、座椅剛度均為位移的線性函數(shù)；（）輪胎與路面保持接觸，無(wú)跳起，并且左右車輪下的路面相同：（）路面位

40、移輸入函數(shù)作用在輪胎與路面的接觸點(diǎn)中心上。，。冒，圖五自由度半車模型圖中：為駕駛員座椅質(zhì)量：、為前后懸架非簧載質(zhì)量：、為簧載質(zhì)量及其繞重心的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；：為座椅垂直剛度和阻尼系數(shù)；局、硒為前、后懸架垂直剛度：、為前、后懸架阻尼系數(shù)：，為前、后輪垂直剛度；卜，為地面對(duì)前、后輪的激勵(lì)；至分別為至的廣義坐標(biāo)；、分別為地、地到質(zhì)心的水平距離。半車數(shù)學(xué)模型的建立田力字分柳萬(wàn)琺得：上圖動(dòng)力學(xué)模型的系統(tǒng)動(dòng)能為：嘎三每之粵乏粵乏幫歷系統(tǒng)的勢(shì)能為：系統(tǒng)的耗散能為：協(xié)，嘎巧（弓）畢（五）棗（互追）毛（互必吃）晦一；粥）了（）。三（靠應(yīng)）烈厄）毛勺卜施：系統(tǒng)的動(dòng)勢(shì)為：三由此可以得出：罷嵋。歷要：之；要：，三，；一一，

41、！要弛膨乙罷：鳩三，（）蓋一瑪（一口一）一心（一）巧（乙一）一（瑪丘巧）（螞一蠅厶巧）局局巧（）芝（如口一丘厶）一（毛）一七一墨呼（）老即一旅，：一（）”即，瓦，配般（）一群，（）（）老一吲）罷（）。一（口一）：一（）一，（）罷喝一口一口厶）（一）口，一口一（）要嵋罷：一（乏主：一三。）。罷：勺（，一三。三：）將上式代入拉格朗日方程并整理得：（島）（一口一，）一（礦）（一礦，）一一一曠：乏（口，）主。（口）之，（一礦）（口礦）礦一一口（礦），一一丘彪（丘），礦礦礦礦礦對(duì)上式（。）（）以矩陣形式表示為：】）】）【），）其中，）：【。，：，。，；口）：【乏，三：，三，三，】），質(zhì)量矩陣：（）（）（

42、）（）（）（）（）（）阻尼矩陣：一哆曠口白口一妒口一，曠】一旺剛度矩陣：七呼曠西、一曠哆曠一礦癢巧毛】一一一曠一墨驢輪胎的剛度矩陣：，】曠鏟輪胎輸入：【吼不同構(gòu)造的路面模型汽車的行駛性可由圖所示的汽車振動(dòng)系統(tǒng)框圖分析，系統(tǒng)的輸入主要是汽車以一定速度行駛過的隨機(jī)路面不平度，該輸入經(jīng)過由輪胎、懸架、座椅、減震器和懸掛質(zhì)量、非懸掛質(zhì)量所構(gòu)成的振動(dòng)系統(tǒng)，傳遞到懸掛質(zhì)量和人體的加速度即主要的輸出量【引，因此建立汽車振動(dòng)模型后求解響應(yīng)必須研究路面，利用一個(gè)真實(shí)的路面模型來(lái)預(yù)測(cè)車輛的響應(yīng)十分重要，但完全真實(shí)的路面模型極難得到。人們?yōu)榱吮阌谟?jì)算和進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室道路模擬試驗(yàn)做了大量測(cè)量工作。通常將測(cè)量得到的大量路面

43、不平度隨機(jī)數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)處理得到路面功率譜密度。圖汽車振動(dòng)系統(tǒng)框圖、按冪函數(shù)構(gòu)造的路譜年國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)在文件中提出的“路面不平度表示方法草案”和長(zhǎng)春汽車研究所起草制定的“車輛振動(dòng)輸入一路面平度表示方法”都均建議路面不平度的表示法采用路面功率譜密度描述其統(tǒng)計(jì)特性，功率譜（，）用下式作為擬合表達(dá)式【】：，、一）。）式中：（）以一空間頻率，是一無(wú)因次常數(shù)；咒。參考空間頻率，為波長(zhǎng)的倒數(shù)，表示每米長(zhǎng)度中某一譜量出現(xiàn)的次數(shù)，單位為次米；。）參考空間頻率櫛。下的路面譜值，稱為路面不平度系數(shù)，單位為，翻一頻率指數(shù)，這里取。式（）在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)上為一斜線，對(duì)實(shí)測(cè)路面功率譜密度擬合時(shí)為了減少誤差，在不同的空間頻率范圍可以選用不同的擬合系數(shù)進(jìn)行分段擬合，但不應(yīng)超過段。上述兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)還提出