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《四自由度汽车振动模型分析》

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摘 要：本文以普通乘用车为例,将汽车简化成四自由度振动模型,根据牛顿第二定律求出系统的运动微分方程并利用MATLAB求解得到该振动系统的固有频率和主振型,最终绘制出振幅比随路面激励频率变化的曲线.

关键词：主振型；固有频率；MATLAB

1振动模型的建立与分析

1.1振动模型的建立

选取一辆乘用车,各参数和数值在表1中给出,为了分析方便做出如下假设：(1)车身是质量分布均匀的刚体.

(2)两侧车轮的运动状态在任何时刻都相同.

(3)车身仅做垂直于地面的上下振动zc和绕质心的俯仰θ.

(4)车轮仅做上下振动Z1,Z2.基于以上假设并将将该车简化为四自由度的振动模型如图1所示.

1.2根据牛顿第二定律对四自由度模型进行受力分析

3主要结论

(1)根据图2和图3可以得知,在后轮的激励对车身垂直振动的影响较大,前轮的激励对车身俯仰振动的影响较大.

(2)路面激励为4.6Hz时,车身垂直振动zc与后轮路面激励的振幅比达到最大值,为1.645,与前轮路面激励的振幅比达到最大值,为1.063.

(3)路面激励为4.8Hz时,车身俯仰角与后轮路面激励振幅比达到最大值,为0.7842;路面激励为4.6Hz时,车身俯仰角与前轮路面激励振幅比达到最大值,为1.650.(4)根据幅频特性曲线可知,在行车过程中避免路面激励出现在[3Hz,8.7Hz]的区间内可有效提高舒适性.

参考文献：

[1]詹长书,吕文超．汽车悬架的二自由度建模方法及分析[J]．拖拉机与农用运输车,2010,37(06)：9-11+15．

[2]张眷红．基于MATLAB的汽车振动系统仿真卟机械工程与自动化,2008．

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