【电动观光车车轮质量及悬架阻尼等参数分析2300字】

电动观光车车轮质量及悬架阻尼等参数分析目录TOC\o"1-3"\h\u27003电动观光车车轮质量及悬架阻尼等参数分析 1204631.1非簧载质量 1225671.2悬架阻尼 4324361.3驾驶员座椅刚度及阻尼 8142381.4整车参数表 81.1非簧载质量目前非簧载质量的确定，主要有称重法和理论分析法。称重法由于需要拆卸汽车，因此难度较大，如果存在操作不当还会存在安全隐患[67]。为降低难度和保证安全，此次利用理论分析法结合相关试验得到各簧下质量，具体原理如下：如图1.10所示，建立二自由度振动系统模型。图1.10二自由度振动系统模型Fig.1.10Two-degree-of-freedomvibrationsystemmodel图中：m2为簧载质量；m1为非簧载质量；ks为悬架刚度；kt为轮胎刚度；cs为悬架阻尼；z1为车轮垂直位移；z2为车身垂直位移；q为路面输入。在平衡位置附近，对车身与车轮受力分析，得到运动方程[3]。（1.8）（1.9）无阻尼振动时，运动方程为：（1.10）（1.11）仅车身做单自由度无阻尼自由振动时，即z1=0，此时车身固有圆频率为：（1.12）若将辅助质量Δm加于m2上，得到新的车身固有圆频率为：（1.13）联立（1.12）和（1.13），可得簧载质量与车身固有圆频率之间关系为（1.14）如式（1.15），根据簧载质量m2与总质量mz，可得非簧载质量m1。（1.15）基于上述分析。参考文献[67]中测试过程，制定测试方案。如图1.11所示，在该车后桥壳中心正上方的车身质量上安装单向加速度传感器，利用INV3060S采集仪记录测试信号。图1.11加速度传感器安装位置Fig.1.11Accelerationsensorinstallationlocation如图1.12所示，首先在空载状态下，将测试对象后轮从高为100mm的凸块上同时滚下，重复5次。之后在车厢内均匀布置500kg配重，同样重复5次。图1.12后轮抬起状态Fig.1.12Rearwheelraisedstate参考GB4783-1984《汽车悬挂系统的固有频率和阻尼比测定方法》[68]，对车身部分测试信号进行5Hz低通滤波，如图1.13所示，得到车身振动周期T。据式（1.16），得到车身固有频率f0，进一步可得到车身固有圆频率[3]。图1.13车身部分自由衰减曲线Fig.1.13Freedecaycurveofbodypart图1.13中，A1为第二个峰至第三个峰的峰—峰值，A2为第三个峰至第四个峰的峰—峰值，A3为第四个峰至第五个峰的峰—峰值，T为车身振动周期。（1.16）（1.17）根据式（1.14）及（1.17），推导可得式（1.18），故可先通过车身固有频率计算得到簧载质量，之后进一步得到非簧载质量。（1.18）图1.14和1.15分别为初始车身自由衰减曲线与增重后车身自由衰减曲线，对比可见，加载后曲线重合度更高。根据图1.13，提取图1.14和1.15上所对应的、点的横坐标，得到振动周期T，进而得到车身固有频率，结果如表1.9所示。图1.14初始车身衰减曲线图1.15增重后车身衰减曲线Fig.1.14InitialbodyattenuationcurveFig.1.15Bodyattenuationcurveafterweightgain表1.9测试数据及计算结果Tab.1.9Testdataandcalculationresults原始状态加载后MNf0MNfΔ2.6681.0011.0032.6821.0842.4882.6652.9992.9942.6861.0902.4752.6672.9991.0122.6761.0882.4272.6661.0052.9502.6821.0892.4572.6631.0012.9592.6781.0882.439五组平均固有频率2.984五组平均固有频率2.457计算得出，f0为2.984，fΔ为2.457，而Δm为500kg，带入式（1.18）可得，车身质量m2为1052.67kg。根据总质量mz为1167.20kg，故簧下总质量为114.53kg。根据整备状态下，前后轴载的比例，估计各车轮簧下质量，前轮约为21.98kg，后轮约为31.285kg。1.2悬架阻尼为得到各处悬架阻尼系数，首先结合试验并利用理论分析，计算得出各悬架阻尼比ζ，具体原理如下：同样按照GB4783-1984[68]，如图1.13所示，通过测试得到车身部分自由衰减曲线，根据式（1.19），计算得到车身部分振动半周期衰减率τ，进一步根据式（1.20），计算得到悬架系统阻尼比。（1.19）（1.20）其次，如图1.10所示，利用二自由度振动系统进行分析，根据式（1.21）[3]，得到得到前后悬架的阻尼系数。（1.21）具体测试过程如下：根据上述分析原理，按照表1.10布置加速度传感器。车身关于纵轴对称，故传感器关于左右对称布置。图1.16为传感器布置实图。表1.10传感器安装位置Tab.1.10Sensorinstallationlocation位置方向范围传感器个数各座椅附近Z±50g单向传感器4各车轮与车轴连接处附近Z±50g单向传感器4（a）前轴上方位置（b）后轴上方位置（c）前轴下方位置（d）后轴下方位置图1.16加速度传感器实际安装位置Fig.1.16Actualinstallationlocationofaccelerationsensor以前悬架测试为例进行描述。如图1.17所示，将测试对象前轮从高100mm的凸块上同时滚下，重复5次，利用INV3060S采集仪记录下每次试验的加速度信号。图1.17前轴推下测试Fig.1.17Frontaxlepushdowntest对采集的加速度信号进行5Hz低通滤波[68]，图1.18为从前轴推下与后轴推下的车身各位置的自由衰减曲线。（a）左前上方位置（b）右前上方位置（c）左后上方位置（d）右后上方位置图1.18各位置车身自由衰减曲线Fig.1.18Freedecaycurveofbodyateachposition根据图1.13，计算车身各部分振动半周期衰减率τ，又通过式（1.20）得到悬架系统的阻尼比ζ。通过表1.11可知，前后阻尼比均在0.2~0.4之间，满足悬架阻尼比的实用范围[3]。如表1.12所示，根据已有参数和式（1.21），计算得到前后悬架阻尼系数cs。表1.11阻尼比计算结果Tab.1.11Dampingratiocalculationresults位置12345平均左右平均ζ左前0.2980.2940.3000.3170.2880.2990.304右前0.2950.3110.3080.3310.3000.309ζ左后0.2210.2240.2240.2180.2230.2220.224右后0.2180.2270.2290.2380.2200.226表1.12悬架阻尼系数计算结果Tab.1.12Suspensiondampingcoefficientcalculationresults位置m2(kg)ks(kN/m)ζcs(Ns/m)前轮上方对应位置的簧上部分质量220.4764.5800.3042294.18后轮上方对应位置的簧上部分质量305.86587.7150.2242320.491.3驾驶员座椅刚度及阻尼由于直接测量座椅的刚度和阻尼有一定的难度，参考相关文献，进行合理估值。座椅刚度kzy约取值20kN/m[69]，座椅阻尼czy取值350Ns/m[51]，参考GB/T4970-2009[15]，取人体质量为65kg，座椅质量估计为35kg[70]。1.4整车参数表由于该车额定载荷为8人，故最大载荷约为520kg，通过分析计算，可得车身总质量为：1572.67kg，需要注意的是：此处的车身总质量包括驾驶员及其座椅质量，在实际平顺性频域与时域仿真分析时，由于将驾驶员及座椅作为单独的自由度进行考虑，故还需要减去该部分质量。结合上述分析，如表1.13所示，最终可以得到建立八自由度振动模型的全部参数。

表1.13整车平顺性能参数Tab.1.13Vehiclerideperformanceparameters参数符号（单位）数值车身总质量(kg)1572.67侧倾转动惯量(kgm2)505.72俯仰转动惯量(kgm2)1615.65前轮质量mwf(kg)21.980后轮质量mwr(kg)31.285驾驶员及座椅质量mzy(kg)100前轮垂直刚度ktf(kN/m)221.38后轮垂直刚度ktr(kN/m)261.52前悬架垂直刚度ksf