懸架剛度對(duì)平順性的影響研究

懸架剛度對(duì)平順性的影響研究

1前后懸架固有頻率匹配研究在車輛懸臂梁的剛度設(shè)計(jì)中，基于車輛的使用和懸臂梁的運(yùn)動(dòng)，初始頻率的左右值通常確定，基于之前的位移距離的位移值應(yīng)大于一定比例，以減少車身的角振動(dòng)。采用經(jīng)驗(yàn)值可以保證剛度值的合理性,但不一定是最佳的。國(guó)內(nèi)外的學(xué)者作了很多這方面研究。賴姆佩爾教授在研究了40余種轎車懸架之后給出了前后懸架固有頻率匹配的經(jīng)驗(yàn)公式本文基于4自由度1/2汽車模型,直接計(jì)算車身垂直振動(dòng)加速度、俯仰角加速度、前后懸架相對(duì)動(dòng)載荷。以前后懸架剛度為自變量,以車輛平順性參數(shù)為變量,繪制其特性曲面及等值線圖,從而可以根據(jù)車輛使用要求選取懸架剛度值。241.2商用車模型根據(jù)牛頓定律建立系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程:其中,m為了研究剛度對(duì)平順性的影響,以k3路面譜和車速因素的影響車輛振動(dòng)輸入的路面不平度,主要是采用路面功率譜密度描述其統(tǒng)計(jì)特性。路面功率譜G我國(guó)公路路面譜基本在A、B、C三級(jí)范圍之內(nèi),且B、C級(jí)路面占的比重較大,考慮到配置本文中懸架系統(tǒng)的汽車常行駛于市郊之間,故選C級(jí)路面譜作為輸入。即取G對(duì)于汽車振動(dòng)系統(tǒng)的輸入,除了路面不平度,還要考慮車速因素,需要根據(jù)車速u將空間頻率譜密度G雙軸汽車不僅前、后輪有各自的位移功率譜,還存在前輪和后輪之間的互譜。由于后輪滯后于前輪軸距L,設(shè)前輪接地點(diǎn)的不平度為q代入譜量計(jì)算公式:4響應(yīng)函數(shù)的積分方法已知系統(tǒng)微分方程和激勵(lì),可以按照多自由度阻尼系統(tǒng)受迫振動(dòng)來(lái)計(jì)算系統(tǒng)的響應(yīng)量。路面輸入為隨機(jī)信號(hào),采用傅立葉積分方法計(jì)算,對(duì)式(1)進(jìn)行變換:則有,Z(ω)=[K+jCω-Mω前后車輪的相對(duì)動(dòng)載荷為:式中,F其中,G為整車重力,矩陣H評(píng)價(jià)車輛平順性時(shí),一般采用車身加速度和懸架相對(duì)動(dòng)載荷的均方根值,所以上面求得的響應(yīng)函數(shù)需要進(jìn)一步變換。路面輸入的速度譜密度為白噪聲代入式(7)、式(9),即可計(jì)算得Hz咬5加速度與懸架動(dòng)撓度計(jì)算方法為了計(jì)算車身加速度和懸架動(dòng)撓度的均方根值,需要先計(jì)算其功率譜密度。在前后輪同時(shí)輸入的系統(tǒng)中,由隨機(jī)振動(dòng)理論知:式中,G因?yàn)槁访骐S機(jī)輸入下,車身加速度和懸架動(dòng)撓度取正負(fù)的概率相同,其均值為零,因此方差就等于均方值,其值可由功率譜密度對(duì)頻率積分求得,即:至此就可以得出平順性的評(píng)價(jià)指標(biāo)—車身加速度標(biāo)準(zhǔn)差σ6功率密度函數(shù)以某微型車為例,車身質(zhì)量m在功率譜密度對(duì)頻率積分求均方值時(shí),積分上限為+∞,應(yīng)先對(duì)功率密度進(jìn)行積分,然后求極限,但是功率密度函數(shù)非常復(fù)雜,直接積分很困難。由于在高頻范圍內(nèi),響應(yīng)量的能量密度非常低,所以近似取積分上限為500rad/s(≈80Hz),然后用數(shù)值積分的方式計(jì)算。7前后懸架剛度對(duì)比分析懸架剛度匹配需要考慮以下幾個(gè)因素:(1)車身垂直加速度為了保證乘坐舒適性,減少路面振動(dòng)對(duì)人體敏感振動(dòng)頻率的影響,希望車身垂直加速度盡可能低,其均方根值如圖2所示。隨著前后懸架剛度的增加,車身垂直振動(dòng)加速度均方根值變大。由于后橋至質(zhì)心的距離較小,所以后懸架剛度對(duì)加速度的影響較大?？梢?jiàn),為了使車身加速度低,應(yīng)選取低剛度懸架。且一般情況下前懸架偏頻較低。(2)前后懸架相對(duì)動(dòng)載荷懸架相對(duì)動(dòng)載荷的特性如圖3、圖4所示。相對(duì)動(dòng)載荷值越大,汽車在行駛過(guò)程中,車輪和路面分離的概率越高,對(duì)行駛穩(wěn)定性和安全性越不利,一般希望選擇較小的相對(duì)動(dòng)載荷值。由圖3可以看出,前懸架剛度增加時(shí),其相對(duì)動(dòng)載荷的均方根先減小后增大,而后懸架的剛度對(duì)前懸架的相對(duì)動(dòng)載荷影響很小。同樣,對(duì)于后懸架而言,剛度增加時(shí),其相對(duì)動(dòng)載荷的均方根也是先減小后增大,而前懸架的剛度影響很小,如圖4所示。(3)車身角加速度在低頻范圍內(nèi)由俯仰以及側(cè)傾引起的水平加速度對(duì)乘坐舒適性的影響比垂直加速度更大綜上,可以將整個(gè)剛度的變化范圍分為16個(gè)區(qū)域,平順性參數(shù)見(jiàn)表1。根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果,考慮車輛的用途,可以確定前后懸架的剛度值。就本文中的算例而言,前懸架剛度(11917.5~14755N/m),后懸架剛度(17320~20650N/m)的區(qū)域相對(duì)比較合理,選擇前懸架剛度k8計(jì)算誤差分析(1)以前后剛度為自變量,平順性評(píng)價(jià)參數(shù)為函數(shù),繪制其特性曲面,進(jìn)而可以選擇合適的剛度值,減少了以往經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算帶來(lái)的誤差,為頻率匹配提供理論指導(dǎo)。(2)前后振動(dòng)之間存在耦合,僅僅按照前后偏頻選取懸架剛度的方法不是很合理,為了能保證振動(dòng)加速度的均方根值盡可能低,