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整车平顺性设计

2019-04-27 00:00:34·  来源：汽车底盘论坛  
　
1动力学模型和激励源整车激励源：路面轮廓和粗糙度轮胎车轮激励传动系统激励发动机激励1.1道路激励1）路面激励是指路面轮廓变化或路面高度的变化，包括路面的平
1 动力学模型和激励源
整车激励源：
路面轮廓和粗糙度
轮胎&车轮激励
传动系统激励
发动机激励
1.1 道路激励
1）路面激励是指路面轮廓变化或路面高度的变化，包括路面的平滑程度、坑洼等。路面轮廓需要采用高速路面轮廓测量仪测量。
2）路面轮廓统计特性
3）路面功率谱密度
车速50km/h，在实际道路上测试的路面高度、速度、加速度的功率谱密度
1.2 车轮总成激励
车轮总成动平衡（mrω²）
由于轮胎和车轮在整个圆周上质量分布的不均匀导致了轮胎的不平衡，它包括上、下两边的动态不平衡，静态不平衡和偶合力不平衡。
质量分布偏离质心状态的回转运动产生的离心力，是引起振动、发生噪音等的原因之一。
2）轮胎/车轮尺寸变化
3）轮胎径向刚度变化
1.3 传动系统激励
传动系统的激励多是由于质量不平衡引起的，质量不平衡来源：
转动零件的不对称；
可能传动轴偏心与传动支撑零件；
可能传动轴不直；
可能传动轴刚性低或变形。
1.4 发动机激励
主要是从发动机输出到传动轴的扭矩不均衡，主要包含两类零件
稳定状态的零件；
叠加扭矩变化的零件。
2 平顺性的隔离系统
M 簧上质量，kg（包含车身、副车架、发动机、变速器等零件）；
m 簧下质量，kg（传动系统、车轮总成、底盘零件等）；
Ks 悬架刚度，N/mm；
Kt 轮胎刚度，N/mm；
Cs 悬架阻尼，N.sec/m；
Z 簧上质量位移；
Zu 簧下质量位移；
Zr 路面轮廓激励；
Fb 作用在簧上质量的力（发动机激励）；
Fw 作用在簧下质量的力（车轮和传动系统激励）。
3 平顺性特性
4 悬架行程
5 整车响应
分析结论：
在低频，响应增益是统一的，簧上质量随着路面输入移动；
在1Hz左右，簧上质量和悬架产生共振；
振幅取决于阻尼，乘用车一般为1.5-3.0，卡车为1.5-5.0
当超过共振频率时，响应是衰减的；
在10-12Hz，簧下质量开始共振（车轮垂直跳动）；
在0HZ时簧上质量对车轮激励的响应增益为零，主要是作用在轴上的力被轮胎吸收；
共振发生在车轮垂直跳动频率时，响应增益为1，作用在轴上的变化力直接传递至簧上质量；
簧上质量对发动机激励的响应可以在簧上质量共振时达到最大；
高频的频率增益趋势统一，主要是因为位移变小、悬架力不再改变、发动机激励被簧上质量加速度吸收
6 路面加速度隔离
GZ(f)=|Hr(f)|²*Gzr(f)
GZ(f) 簧上质量功率谱密度加速度
H(f)  路面输入的响应增益
Gzr(f) 路面输入的功率谱密度加速度
RMS加速度=sqrt（GZ(f)vs f曲线下的面积）
6.1 RMS加速度计算
1）路面加速度功率谱密度
log Gzr（f）=-3.523，log（f）≤0
log Gzr（f）=-3.523+log（f），log（f）≥0
2）频率响应函数
3）簧上质量加速度功率谱密度
Gzs(f)=|H(f)|²*Gzr(f)
4）RMS加速度计算
步骤1：计算从0.1Hz-20Hz范围内的路面功率谱密度；
步骤2：生成0.1Hz-20Hz范围内的频率响应函数；
步骤3：计算从0.1Hz-20Hz范围内的车辆加速度功率谱密度；
步骤4：计算步骤3中的曲线覆盖面积；
步骤5：步骤4计算结果就是RMS加速度，在99%置信范围内，车辆加速度不会超过3*RMS
6.2 可接受的振动水平
6.3 悬架刚度
较软的悬架可以减少加速度水平
6.4 悬架阻尼
较高的阻尼比可以减少响应的峰值，但会增加高频响应增益。
6.5 悬架设计
6.6 车轮垂向运动共振
共振频率
7 整车弹跳/纵倾频率
运动学方程
1）整车弹跳或纵倾频率
2）非耦合频率
3）结论
弹性中心至少在簧上质心后6.5%轴距距离处；
后悬的驾乘偏频应该高于前悬；
纵倾和弹跳频率应该是接近的；
弹跳频率＜1.2 纵倾频率；
任何频率不应大于1.3Hz；
侧倾频率应该接近纵倾和弹跳频率；
避免弹性中心与簧上质心重合，由于非耦合运动导致较差平顺性；
DI=K²/bc ≥1，车辆设计过剩时会出现，较好平顺性：纵倾频率＜弹跳频率，前悬偏频＜后悬偏频
4）悬架系统设计
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