汽車系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)-kejian-文庫吧
2025-02-22 17:39 本頁面
【正文】 動(dòng)系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)有許多在三維空間無數(shù)自由度的單個(gè)部件組成。所以在進(jìn)行汽車動(dòng)力學(xué)時(shí)，通常先將實(shí)體模型簡化成不可變形、有一定質(zhì)量和慣性矩的剛體，其間連著彈簧和減震器。通過轉(zhuǎn)化使汽車實(shí)際系統(tǒng)被由多個(gè)質(zhì)量塊、彈性體和阻尼組成的理想系統(tǒng)所代替，而保留了系統(tǒng)的基本特征。這樣就能夠計(jì)算很復(fù)雜的系統(tǒng)。根據(jù)上述的簡化處理和分析作出研究系統(tǒng)相應(yīng)的力學(xué)模型，由相應(yīng)的力學(xué)理論基礎(chǔ)建立研究系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。根據(jù)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，在獲知系統(tǒng)參數(shù)的情況下對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真、 模擬計(jì)算分析。計(jì)算和研究的目的是研究系統(tǒng)的固有動(dòng)態(tài)特性（自由振動(dòng)）和受迫振動(dòng)特性（頻率響應(yīng)特性）。 模擬計(jì)算分析包括兩個(gè)方面： ① 解析分析：利用工程數(shù)學(xué)方法并輔以相應(yīng)的程序計(jì)算 ②仿真分析：利用 CAD實(shí)體模型用動(dòng)態(tài)仿真軟件 — 虛擬仿真技術(shù) 通常在計(jì)算分析中系統(tǒng)參數(shù)數(shù)據(jù)的獲取方法： ?實(shí)測(cè)法：利用相關(guān)儀器測(cè)量參數(shù) ?傳統(tǒng)計(jì)算法：根據(jù)幾何尺寸確定參數(shù)（如質(zhì)量、慣性矩、彈性系數(shù)減振系數(shù)） 167。 汽車常用簡化模型分析 通常在進(jìn)行汽車建模分析時(shí)，把汽車分成三個(gè)部分考慮：車身、車架、車橋。汽車的部件看成剛體，且質(zhì)量集中于質(zhì)心位置。由于汽車沿縱向平面看橫向布置幾乎是對(duì)稱的，因此可以把汽車沿縱向平面分開成為 1/2汽車模型。對(duì)車身質(zhì)量由懸掛質(zhì)量分配系數(shù) ε 進(jìn)行分配，當(dāng) ε 接近于 1時(shí)，汽車前、后軸上方車身部分的集中質(zhì)量的垂向運(yùn)動(dòng)是相互獨(dú)立的，這樣汽車的 1/2模型就可以分解成汽車的 1/4模型。 1. 單自由度系統(tǒng) 假設(shè)汽車等速直線行駛， 只考慮車身垂直方向一個(gè)自由度 Z 懸架可簡化成圖 21模型 方程： ? ??? ???? tFZKZCZM ss cos???2. 兩自由度系統(tǒng)模型 a、考慮 Z方向上的振動(dòng)及繞 Y軸的 俯 仰運(yùn)動(dòng) ，此為研究汽車點(diǎn)頭時(shí)模型。 例如圖 ,若車身質(zhì)量 M=1500kg,回轉(zhuǎn)半徑 =， L1=，L2=， Ks1=36kN/m， Ks2=39kN/m， 試確定車輛質(zhì)心的鉛垂運(yùn)動(dòng)及繞質(zhì)心的俯仰運(yùn)動(dòng)的主頻率和主振型。 解：取質(zhì)心相對(duì)于靜平衡位置的坐標(biāo) x及車體繞質(zhì)心的轉(zhuǎn)角坐標(biāo)系為兩個(gè)廣義坐標(biāo)。由達(dá)朗伯原理建立如下方程： 2a c?? ? ? ?? ? ? ? 002221112211??????????LLZKLLZKILZKLZKZMsscss?????????? ? ? ?? ? ? ? 002221112211??????????LLZKLLZKILZKLZKZMsscss?????????或?qū)憺? （ 1） 設(shè)： 代入方程（ 1）得 （ 2） 帶入數(shù)據(jù)得：（ IC=M ） 頻率方程為： =0 ? ? ? ?? ? ? ? 002211222211221121????????????ZLKLKLKLKILKLKZKKZMsssscssss???????? ? ? ?? ? ? ???????????tttZtZcoscos? ?? ? 018 0840181584000840075 000150022????????????ZZ? ? ? ?? ? ? ?00222121222112211212????????????????LKLKIZLKLKLKLKZKKMsscssssss??180 8401815840084007500150022??????c?即： 則求得固有頻率為： 由方程（ 2）得： 則第一階固有振型 第二階固有振型 24 ??? ?? srad srad / / ????2122211ssssKKMLKLKZr????????? ? )1( )1( ????? Zrsrad ； )2()2( ????Zrsrad ；?b、考慮輪胎非簧載質(zhì)量對(duì)汽車的 影響時(shí)，可簡化成模型 2b，對(duì) 車 輪橡膠結(jié)構(gòu)阻尼遲滯用， 所以只考慮輪胎剛度，忽略阻 尼。 此模型為車 1/4模型 2b ? ? ? ?? ? ? ? 0012121112122???????????ZKZZKZZCZmZZKZZCZMtssss???????? ? 3. 四自由度系統(tǒng) 如果考慮車橋?qū)嚿淼挠绊懀? 時(shí)將以上兩個(gè)兩自由度系統(tǒng)結(jié)合便成 為四自由度系統(tǒng)模型。 此模型為 62年吉林工業(yè)大學(xué)建 立的力學(xué)模型，該模型考慮了汽車前 后輪對(duì)車身振動(dòng)的影響，描述系統(tǒng)運(yùn) 動(dòng)的最少獨(dú)立坐標(biāo)個(gè)數(shù)為 4。 4. 五自由度模型 70年代提出此模型，加了人椅系 統(tǒng)形成了 5自由度模型，其中減振環(huán) 節(jié)有輪胎、懸架、座椅等部件。 對(duì)于人體模型，我們一般看成為 一質(zhì)量塊，但在人體模型的研究中， 可把人頭、胸腔、腿部等看成質(zhì)量塊 ，而把脖頸、腹部等看成彈性，使人 體模型變成 E型模型。如考慮多自由 度的人體模型， 5自由度模型又可變 為 7自由度模型。 ?5. 六自由度模型 通常在考慮發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)對(duì)整車的振動(dòng)影響時(shí)，用此模型。 此時(shí)，假設(shè)車架為剛體，發(fā)動(dòng)機(jī)懸置于車架上，發(fā)動(dòng)
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