①汽车悬架系统二自由度模型的振动特性研究源，于蓬，章方桐(同济大学新能源汽车工程中心，上海201804)摘要:基于Matlab/Simulink建立了汽车前悬架系统的二自由度振动模型，分析了系统在缓冲块作用下的瞬态响应，并进行了悬架参刚度、阻尼和轮胎刚度等参数对车身动态响应的灵敏度，通过Adams模型动态仿真分析验证了Simulink模型的正确性．仿真分析为后续系统地研究悬架系统奠定了基础．关键词:二自由度模型;悬架;仿真;动态响应中图分类号:TP391．9文献标识码:A0引言1．1系统微分方程和状态方程悬架是汽车的重要组成部分，它把路面作用于车轮上的垂直反力、纵向反力和侧向反力以及这些反力所造成的力矩传递到车架上，以保证汽车的正常行驶．现代汽车的悬架尽管有各种不同的结构形式，但是一般都由弹性元件、减振器和导向机构三部分组成．汽车振动是影响平顺性的主要因素，合理设计悬架系统对于改善汽车的平顺性有很大的促进作用．目前，对于二自由度汽车前悬架模型有很多研究．詹长书［1］等对二自由度悬架模型的频域响应特性进行了研究;李俊［2］等对不同车速和路面情况下的二自由度车辆模型进行了动力学仿真;郑昭明［3］研究了二自由度汽车车轮动载荷的均方值．本文基于Matlab/Simulink建立简单的二自由度汽车前悬架系统模型，分析了其在缓冲块作用下的瞬态响应，并分析了悬架参数和轮胎刚度对车身动态响应的影响，最后又建立Adams模型验证和观察系统的动态响应．根据牛顿第二定律建立系统运动微分方程:¨zAzAmA00¨+z－ddA－dAmdRRAARcA－cA－cA0+=zhccA+czRRR，代入运动微分zA¨zAzz设x=(zz)，y=ARAR程得到状态方程:00cA00cA1001dAx1x－dA－2x=mAmAmAmAx3cc+ccdAx4AARA－－mmmmRRRR00+0zhcR1二自由度汽车前悬架模型二自由度汽车前悬架系统以及缓冲块模拟图mR1cA0cA0dA0如图1所示．其中簧载质量mA=256kg，非簧载质量mR=31kg，减振器刚度CA=20．2N/¨zzAy==dAx－－Ammmm器阻尼dA=1150Ns/m，轮胎刚度CRAAAA=128N/mm．①收稿日期:2012－05－07作者简介:方源(1989－)，男，江苏句容人，同济大学硕士．第4期方源，等:汽车悬架系统二自由度模型的振动特性研究4952灵敏度分析1．2Matlab/Simulink模型的建立根据系统的状态方程，在Matlab/Simulink中建立系统模型，如图2所示．仿真所得图3为在缓冲块的影响下，车身位移与加速度的时域响应曲线．从图3中可以看出在缓冲块作用下，车身位移和加速度都产生了波动并随时间变化趋于2．1悬架参数、轮胎刚度对车身加速度的影响图4为在缓冲块作用下，不同悬架参数和轮胎刚度的系统车身加速度的响应．图1二自由度车辆模型图2二自由度车辆Simulink模型图4不同悬架参数和轮胎刚度的系统车身加速度的时域响应从a中可以看出，轮胎刚度增大会使车身振动加速度增大，因此适当减小轮胎刚度可以提高汽车平顺性．从b中可以看出，悬架刚度越大，车身加速度越大，所以，适当减小悬架刚度，可以提高行驶平顺性;从c中可以看出，在弹性元件压缩阶段，阻尼越小车身加速度越低，路面对汽车冲击力越小，在弹性元件伸张阶段，阻尼越大，振动越小，对振动能量吸收越好，振动衰减快．2．2悬架参数、轮胎刚度对车身位移的影响图3车身位移和加速度的时域响应图5为在缓冲块作用下，不同悬架参数和轮胎佳木斯大学学报(自然科学版)2012年496刚度的系统车身位移的响应．从a中可以看出，轮胎的刚度对车身位移影响不是很大;从b中可以看出，悬架刚度越大，车身位移越大，所以适当减小悬架刚度，可以改善车身平顺性;从c中可以看出，在弹性元件压缩阶段，阻尼越小车身位移越小，而在弹性元件伸张阶段，阻尼越大，车身位移越小，汽车平顺性越好．因此，可以设计变阻尼悬架以适应汽车图6二自由度悬架Adams模型图5不同悬架参数和轮胎刚度的车身位移的时域响应3Adams模型的建立为了验证Matlab/Simulink模型的正确性，并且能直观的了解汽车受到缓冲块作用的动态特性，本文建立了基于Adams的二自由度汽车前悬架模型如图6所示．简化的模型是由车...