基于柔性车架的载货汽车纵向、俯仰和垂向耦合振动研究



基于柔性车架的载货汽车纵向、俯仰和垂向耦合振动研究

模拟载货汽车的动态响应要求构建模型，并进行路面参数输入。根据一定的假设，考虑或忽略车架的柔性。如果车架的振动是显著的，则通常采用下列两种模型：复杂有限元模型；简化的线性模态扩展模型（假定小幅度运动）。提出了键合图模型，其中包括俯仰和垂向运动耦合、纵向动态以及横向车架振动。允许车架大的刚体运动，在其上叠加小而灵活的振动。车架的柔性是使用自由梁的模态扩展。该模型包括一个完整的俯仰平面，其中包含可以驱动载货汽车在不同地形时向前的机动力，包括山丘等地形。研究了车架柔性对车辆动力学的影响。这是对其中典型半车模型的扩展，在该模型中，悬架运动假定是垂直的，俯仰角很小，并且纵向动力学是完全解耦或省略。模型的输出显示在车辆的响应，如向前的速度、俯仰角、有效载荷变化。从模拟结果可以看出，随着路面参数输入接近其自然频率，键合图允许任何小的灵活的框架模式，因为这种框架模式可以很容易地从模型中删除，如果其影响可以忽略不计，则可被纳入更复杂的子模型，如果需要，还可以加入其它组件如悬架和发动机。

对载货汽车进行动态分析，需要构造车辆结构（包括发动机、驾驶室）、悬架、轮胎以及路面激励的数学模型。在较小的相对较硬的汽车底盘上，弯曲振动可以忽略不计，载货汽车和客车可以被简化成梁振动模型。柔性车架建模的方法是：①通过使用集中质量模型，忽略身体的柔韧性；②把车架作为一个普通的自由梁计算，估计质量和刚度；③全车模拟采用有限元方法。因为在大多数其它动态系统中，分析时将面临着复杂的频谱模型。

刊名：Modern Mechanical Engineering（英）

刊期：2012年第2期

作者：D. Geoff Rideout et al

编译：祁祥