汽车悬架模型仿真及分析

1、    汽车悬架模型仿真及分析    张作森 丁欣欣摘要： 本文首先通过分析轿车的悬架系统的结构及作用，并将其简化。建立汽车悬架1/4模型，应用matlab软件里面的simulink对悬架的1/4模型进行仿真，观察其加速度，输出位移等特性，然后改变相应的刚度参数、阻尼参数来观察并分析其动态响应。最后得出系统在仿真路面下，其振动有低频振动与高频振动两种，低频振动为车轮的振动，高频振动为车身的振动。关键词：1/4模型；仿真； 动态响应：580.2010引言据公安部交管局统计，截至2017年3月底，全国机动车保有量首次突破3亿辆，其中汽车达2亿辆。汽车数量的剧

2、增，人们开始越来越重视汽车的乘坐舒适性，而平顺性是舒适性的一个重要部分。振动是影响平顺性的主要因素，因此合理设计车身系统参数对于提高汽车舒适性，安全性具有重要意义。目前，对于汽车模型有很多研究.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 建立较为复杂的悬架的1/4模型，分析了其在仿真路面作用下的响应，并分析了改变系统阻尼参数和刚度参数对车身动态响应的影响。1.汽车悬架1/4模型传统的悬架系统一般由具有固定参数的彈性元件和阻尼元件组成，本文选取汽车后

3、轮任意一个悬架系统建立1/4模型，模型的简图如下图一所示。其中m1为非簧载质量（kg），m2为簧载质量（kg），路面不平度对系统的输入为x0（m），非簧载质量的响应为x1（m），簧载质量的响应为x2（m），k1是轮胎的刚度（kn/m），k2是弹簧的刚度（kn/m）。c1是阻尼器的阻尼系数（ns m-1）。1.1系统运动微分方程及矩阵方程车身垂直位移坐标的原点取在静力平衡位置4，根据牛顿第二定律建立系统的运动微分方程：将状态方程写成矩阵的形式如下5：2. 灵敏度分析2.1汽车悬架模型的仿真首先选取系统的仿真参数如下：m1=36kg： m2=340kg： k1=127000n/m： k2=1030

4、0n/m： c1=1100 ns本文利用matlab中的simulink建立仿真模型，如下图二所示。在输入模块选择band limited white noise，经积分后得到仿真路面。实际路面上可以看作路面速度功率频谱值在整个范围里为一常数。人体对平顺性、舒适度最敏感的是车身振动的频率和强度，本仿真输出模块选取示波器和功率频谱分析器对加速度进行分析。2.2仿真分析建立仿真模型后就可以开始对悬架系统进行动态仿真。得到如图三所示的汽车悬架系统仿真结果。从图三中可以看出系统在仿真路面下低频振动为车轮的振动，高频振动为车身的振动。2.3模型对比分析本次仿真以改变系统刚度参数为例。改变统刚度参数如下：

5、k1=116000 ： k2=26282 ，其余参数保持不变。得到改变参数后的模型结果如图五所示。3 .结论本文基于matlab建立了简单的汽车1/4悬架振动模型，分析其在路面作用下的动态响应，并研究了系统阻尼参数和刚度参数对车身动态响应的影响。但是本文未考虑汽车实际是一个多自由度的动力学模型，可进一步考虑到多自由度非线性汽车系统的研究，从而得到更精确的结论。参考文献：1 詹长书，吕文超. 汽车悬架的二自由度建模方法及分析j.拖拉机与农用运输车，2010， 37（ 6） ： 9 - 15.2 李俊，张维强，袁俊. 基于matlab 的二自由度车辆的动力学仿真j. 科学技术与工程，2010（ 4） .3 郑昭明. 二自由度汽车车轮动载荷的均方值计算公式j. 武汉交通科技大学学报，