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汽车悬架模型固有频率

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汽车悬架模型固有频率

福特产Granada轿车1/4模型如右图示，

图中，xb，xw， xr分别为车体、车轮垂直振动位移和地面激励

参数如下:

1/4车体质量Mb=317.5kg，

车轮质量Mw=45.4kg,

轮胎刚度kt=192000N/m,

悬架刚度ks=22000N/m，

悬架阻尼系数C＝1520Ns/m。

现假定车辆以30km/h的速度行驶在c级路面上行驶。

系统的状态方程如下:

求解系统的固有频率

>> A=[317.5 0;0 45.4];

B=[22000 -22000;-22000 192000+22000];

D=A\B;

[v,d]=eig(D)

f=d^0.5/6.28

v =

-0.9946 0.0149 -0.1036 -0.9999 0wwwbswbtwrxCxkxxkxxxM0)()(wbswbbbxxkxxCxMd =

1.0e+03 *

0.0621 0

0 4.7209

f =

1.2546 0

0 10.9409

为了进一步研究汽车垂直俯仰两个自由度的振动以及汽车纵轴上任一点的垂直振动，忽略车轮部分的影响，建立右上图所示的双轴汽车模型

参数如下：

½车身质量Mbh＝690kg

转动惯量Jb＝1222kgm2

车轮质量Mwf＝40.5kg，Mwr＝45.4kg

轮胎刚度ktf＝ktr＝192000N/m

悬架刚度ksf＝17000N/m，ksr＝2000N/m

悬架阻尼csf＝csr＝1500Ns/m

几何尺寸a＝1.25m，b＝1.51m 车辆以30km/h的速度行驶在c级路面上行驶

根据Lagrange方程，列写系统方程如下：

当俯仰角较小时，可以近似的认为：

所以

求解系统的固有频率

A=[40.5 0 0 0;0 1 0 0;0 0 45.4 0;0 0 0 1];

B=[209000 -17000 0 0;-46.3746 46.3746 2.0971 -2.0971;0 0 214000

-22000;1.6205 -1.6205 -56.3576 56.3576];

D=A\B;

[v,d]=eig(D)

f=d^0.5/6.28

v =

1.0000 -0.0004 -0.0804 -0.0181

-0.0091 -0.0004 -0.9809 -0.2203

-0.0003 -0.9999 -0.0183 0.1008

0.0003 0.0121 -0.1763 0.9700

d =

1.0e+03 * *)*(*0)(0)(003311rortrwrfoftfwfrfbrfbbhFzxkzMFzxkzMbFaFJFFzM)()()()(43432121zzczzkFzzczzkFsrsrrsfsffbzzazzbb42rbbhfbbhrortrwrrbbhfbbhfoftfwfFJbMFJabMzFzxkMzFJabMFJaMzFzxkMz]1[]1[])([1]1[]1[])([124332211 5.1643 0 0 0

0 4.7195 0 0

0 0 0.0422 0

0 0 0 0.0508

f =

11.4432 0 0 0

0 10.9393 0 0

0 0 1.0348 0

0 0 0 1.1354

考虑车体上下跳动、俯仰、侧倾，四个车轮的跳动，共7个自由度，建立如右图所示整车模型。

福特Granada轿车参数如下：

车体质量mb=1380kg

俯仰转动惯量Ip=2444kgm2

侧倾转动惯量Ir=380kgm2

½轮距tf=tr=0.74m

其余数据与双轴模型同

根据Lagrange方程，列写系统方程如下： 车体质心垂向运动方程

车体俯仰运动方程：

车体侧倾运动方程：

四个车轮质量的垂向运动方程：

在俯仰和侧倾角较小时，各点垂直位移有右示关系

求解系统的固有频率

A=[1380 0 0 0 0 0 0;

0 2444 0 0 0 0 0;

0 0 2444 0 0 0 0;

0 0 0 40.5 0 0 0;

0 0 0 0 40.5 0 0;

0 0 0 0 0 45.4 0;

0 0 0 0 0 0 45.4];

B=[78000 23940 0 -17000 -17000 -22000 -22000;

19520 76725 0 21250 21250 -33220 -33220; 0)]()()()([)]()()()([bxxkxxcxxkxxcaxxkxxcxxkxxcIbDwDsDbDwDsDbCwCsCbCwCsCbBwBsBbBwBsBbAwAsAbAwAsAP0)]()()()([)]()()()([rbDwDsDbDwDsDbCwCsCbCwCsCfbBwBsBbBwBsBbAwAsAbAwAsArtxxkxxcxxkxxctxxkxxcxxkxxcI0)()()(0)()()(0)()()(0)()()(wDbDsDwDbDsDwDgDtDwDwDwCbCsCwCbCsCwCgCtCwCwCwBbBsBwBbBsBwBgBtBwBwBwAbAsAwAbAsAwAgAtAwAwAxxcxxkxxkxmxxcxxkxxkxmxxcxxkxxkxmxxcxxkxxkxm0)()()()()()()()(bDwDsDbDwDsDbCwCsCbCwCsCbBwBsBbBwBsBbAwAsAbAwAsAbbxxkxxcxxkxxcxxkxxcxxkxxcxmrbbDrbbCfbbBfbbAtbxxtbxxtaxxtaxx 0 0 42713 -12580 12580 -16280 16280;

-17000 21250 -12580 209000 0 0 0 ;

-17000 21500 12580 0 209000 0 0 ;

-22000 -33220 -16280 0 0 214000 0 ;

-22000 -33220 16280 0 0 0 214000];

D=A\B;

[v,d]=eig(D)

f=d^0.5/6.28

v =

0.9549 0.4435 0.0000 -0.0038 -0.0000 0.0048 -0.0000

0.2154 -0.8693 -0.0000 0.0027 0.0000 0.0041 -0.0000

-0.0000 0.0009 -0.9907 0.0000 0.0016 0.0000 0.0020

0.0564 0.1251 -0.0598 0.7048 -0.7071 0.0009 -0.0050

0.0562 0.1260 0.0598 0.7094 0.7071 0.0011 0.0050

0.1331 -0.0897 -0.0756 0.0010 0.0051 -0.7071 -0.7071

0.1332 -0.0898 0.0756 0.0010 -0.0051 -0.7071 0.7071

d =

1.0e+03 *

0.0545 0 0 0 0 0 0

0 0.0220 0 0 0 0 0

0 0 0.0158 0 0 0 0

0 0 0 4.6073 0 0 0

0 0 0 0 4.6041 0 0

0 0 0 0 0 4.7212 0

0 0 0 0 0 0 4.7147

f =

1.1759 0 0 0 0 0 0

0 0.7469 0 0 0 0 0

0 0 0.6337 0 0 0 0

0 0 0 10.8085 0 0 0

0 0 0 0 10.8047 0 0

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毕业设计--轻型载货汽车悬架的设计[管理资料]

毕业设计--轻型载货汽车悬架的设计[管理资料]

轻型载货汽车悬架的设计

摘要：汽车悬架是汽车的车架与车桥或车轮之间的一切传力连接装置的总称。其作用是传递作用在车轮和车架之间的力和力扭，并且缓冲由不平路面传给车架或车身的冲击力，并衰减由此引起的震动，以保证汽车能平顺地行驶。。参照力帆LFJ3048的基本参数，根据载货汽车悬架系统的要求，设计出符合国家标准的悬架系统。悬架的设计主要是通过汽车主要的质量参数的分析，初步制定悬架系统的结构方案。本设计的弹性元件选择钢板弹簧，经过设计计算确定钢板弹簧的主要尺寸和结构形式。通过数据的论证确定悬架的结构方案与主要参数，利用计算机绘制图纸。在设计过程中即要考虑设计的合理性，同时还要考虑结构简单、成本低等因素。通过计算得出的数据表明此次设计的悬架系统符合设计要求。

关键词：；悬架设计 ；钢板弹簧

Dgsign carry cargo car of light tack suspension

Zhaowei

（Vehicle Engineering 2009, Southwest Forestry University, Kunming Yunnan, 650224)

Abstract:Automotive suspension is the frame and wheel axle or between all the

force of the floorboard of the connected device, Its role is to transfer function between

the wheel and the frame of torsional force and is buffered by the uneven pavement on

the body and chassis of impact, resulting in reduced vibration, to ensure that the car can

悬架偏频计算公式

悬架偏频计算公式

悬架偏频计算公式

一、悬架偏频计算公式：

n=(√k/m)/2π,k为悬架刚度,m为簧上质量;偏频为评判整车平顺性能的一个重要参数,在汽车设计初期就要先定义偏频的范围.

普通轿车前悬架偏频要求1.0--1.45HZ，后悬架偏频要求1.17--1.58HZ。级别越高的轿车，偏频越小越好。

高级桥车前悬架偏频0.80--1.15HZ，后悬架偏频0.98--1.30。

货车满载前悬架偏频1.5--2.10HZ，后悬架偏频1.70--2.17HZ。

二、悬架偏频：

悬架固有频率，偏频低，悬架软--提升轮胎抓地力，汽车平顺性好；偏频高，悬架硬--响应速度快，提升操纵稳定性；若调低后偏频，调硬前偏频，则后轮抓地力提升，前轮抓地力降低，增加不足转向，有良好的转向特性。

车辆主动悬架最优控制

车辆主动悬架最优控制

悬架是汽车的重要装置之一，它对汽车的平顺性、操纵稳定性、通过性等多种使用性能有着很大的影响。设计优良的悬架系统，对提高汽车产品质量有着极其重要的意义。目前，汽车上普遍采用的是弹性元件和减震器组成的常规悬架，从控制力学的角度，将这种悬架称为被动悬架。实践和研究结果都表明，常规悬架受到许多限制，即使采用优化方法来设计也只是将其性能改善到一定程度。为了克服常规悬架对其性能改善的限制，在汽车中采用和发展了新型的主动悬架。主动悬架能够根据路面情况及汽车运行的实际状态进行最优反馈控制，使汽车整体行驶性能达到最佳。主动悬架的主要特点是能够主动提供能量，与传统被动悬架相比，其最大的优点在于具有高度的自适应性。

一、 车辆主动悬架系统建模

主动悬架的分析模型如图所示，图中u为主动悬架执行机构的作用力。

主动悬架的运动微分方程为：

(1)

状态变量、输出向量的选取同被动悬架，且为了便于与被动悬架的比较分析，选取与被动悬架模型相同的输入信号，路面激励仍为选白噪声，

根据微分方程组（1），建立如下所示的状态方程和输出方程

（2）

式中：

；；；；

汽车悬架可认为是一种连续线性的随机最优控制系统，由最优线性滤波器串接确定性调节器的最优反馈增益系数矩阵组成。这两部分参数可分别加以确定。对于控制要求的性能指标是二次函数积分型的调节器问题，外界干扰是高斯白噪声，综合性能指标为：

(3)

此处认为汽车主动悬架的最优控制器为一个终端时间无限的线性调节器，问题仍是寻找最优控制，使目标函数J取极小。线性调节器的主要问题之一是如何选择Q、R阵以获得比较满意的控制过程动态响应，计算机仿真可以解决这个问题。

固有频率的计算公式

固有频率的计算公式

汽车振动系统的简化，单质量系统的振动

一、振动模型的建立

汽车的平顺性分析，就是要研究汽车在路面不平度冲击作用下的振动情况，所有轮胎、悬架和车身各处都存在变形，这个汽车模型将非常复杂。

大部分情况下，车身左右结构和左右车轮下的道路输入都是对称的，而且路面输入的频

率也较低，远低于车轮部分的固有频率。在此条件下，可以将汽车的前轴或后轴部分的车身

质量单独隔离出来，路面不平度输入直接作用在悬架上（即“轮胎贴在路面上没有动变形”），

就得到最基本的单质量系统。这个模型虽然有一定近似性，但比较简单，得到的结论也能经得起广泛的试验验证，是研究汽车平顺性的理论基础。

在这个单质量模型中：

K是悬架弹簧刚度； C是减振器阻尼系数；

是车身部分质量；

路面不平度输入q“透过车轮”直接作用在悬架上；

引起车身部分垂直位移z。

二、单质量系统的自由振动 对上述单质量模型运用牛顿第二定律，可以得到微分方程，进而求得悬架系统的两个重

要特性参数，固有频率和阻尼比。

固有频率， 阻尼比

固有频率和阻尼比是两个重要参数，由公式可知其数值仅取决于悬架系统设计参数，与

路面和车速无关。

固有频率反应悬架装置做自由衰减振动时的频率，阻尼比反应振幅的衰减

速度：

按此图显示，可以测出车身部分自由衰减振动的周期和衰减速度，进而求得固有频率和

阻尼比。

（但此图不能直接用于汽车的平顺性分析，因为汽车在路上行驶时平不是做自由振动。）

三、单质量系统频率响应特性

所谓频率响应特性，系指输入频率变化时，输出与输入的关系如何变化。具体包括： 输出、输入的幅值比是频率 f 的函数，称为幅频特性。反应输出比输入放大（缩小）了

多少倍。

相位差也是 f 的函数，称为相频特性。反应输出比输入导前（或滞后）了多少弧度。平

顺性分析一般不考虑相频特性

两者统称为频率响应特性。 频率响应特性由微分方程求得，数学分析较复杂，不作具体介绍。

频率响应特性也无法直接指导平顺性分析，因为路面输入不是周期性的，而是随机的。