徐國(guó)英+薛大兵+姚新民

摘 要：路面不平是車(chē)輛振動(dòng)的基本輸入，不同隨機(jī)路面輸入下，車(chē)輛的平順性差異較大。文中以某輕型車(chē)輛為例，分析了其懸架雙質(zhì)量模型的傳遞特性，推導(dǎo)了車(chē)身位移與路面激勵(lì)位移的傳遞函數(shù)。最后，根據(jù)我國(guó)對(duì)路面不平度的8級(jí)分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算出了在不同等級(jí)隨機(jī)路面輸入下車(chē)輛系統(tǒng)振動(dòng)響應(yīng)的均方根值， 反映了不同等級(jí)路面輸入下車(chē)輛的平順性。

關(guān)鍵詞：不同等級(jí)路面；平順性；雙質(zhì)量模型；傳遞函數(shù)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.18.220

0 引言

平順性是評(píng)價(jià)車(chē)輛性能的一個(gè)重要指標(biāo)，也是車(chē)輛發(fā)揮其機(jī)動(dòng)性能的重要保證。動(dòng)力性再好，平順性不過(guò)關(guān)。車(chē)輛雖然能高速行駛但是由于乘員生理反應(yīng)不得不降低車(chē)速，從不能使動(dòng)力性能完全發(fā)揮，大大降低了車(chē)輛的使用性能。

車(chē)輛的平順性主要是保持車(chē)輛在行駛過(guò)程中產(chǎn)生的振動(dòng)和沖擊環(huán)境對(duì)乘員舒適性的影響在一定的范圍內(nèi)，有乘員時(shí)以乘員的主觀評(píng)價(jià)為主，載貨車(chē)輛還包括保持貨物的完好性能。乘員的主觀評(píng)價(jià)一般是通過(guò)加速度通過(guò)人體對(duì)振動(dòng)的反應(yīng)。車(chē)輛行駛時(shí)，由路面不平以及發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系和車(chē)輪旋轉(zhuǎn)部件激發(fā)了車(chē)輛振動(dòng)。通常，路面不平是車(chē)輛振動(dòng)的最主要影響因素[1]。路面不平引起的車(chē)輛振動(dòng)與路面情況息息相關(guān)。我國(guó)根據(jù)路面不平度的統(tǒng)計(jì)特性功率譜密度值，將路面分為如下8類(lèi)：

對(duì)不同等級(jí)路面激勵(lì)下車(chē)輛平順性差異的研究是加深對(duì)車(chē)輛地面相互作用理解的關(guān)鍵。雙軸車(chē)輛平順性的研究通常選用車(chē)身車(chē)輪雙質(zhì)量系統(tǒng)[2-3]，該系統(tǒng)能反映車(chē)輪部分在范圍產(chǎn)生高頻共振時(shí)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。

1 車(chē)身位移與路面激勵(lì)位移傳遞函數(shù)

當(dāng)懸架質(zhì)量分配系數(shù)接近于1時(shí)，前后懸架系統(tǒng)的垂直振動(dòng)幾乎是獨(dú)立的。于是可以簡(jiǎn)化為如圖1的兩個(gè)自由度振動(dòng)系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)除了車(chē)身外還反映了車(chē)輪部分的接地性，更加接近車(chē)輛懸架系統(tǒng)的實(shí)際情況。圖中，為懸掛質(zhì)量；為非懸掛質(zhì)量；為彈簧剛度；為輪胎剛度，為阻尼器阻尼。

把車(chē)輛基本參數(shù)帶入式（3）中，通過(guò)matalb可求得車(chē)身位移與路面激勵(lì)的傳遞函數(shù)表達(dá)式，以及傳遞函數(shù)的響應(yīng)特性，如圖2所示。

由圖中可以看出在的頻率范圍內(nèi)兩個(gè)明顯的共振峰值。

2 車(chē)身加速度對(duì)車(chē)輪速度的傳遞函數(shù)

以上傳遞函數(shù)可以理解為車(chē)身位移對(duì)路面的傳遞函數(shù)與一個(gè)環(huán)節(jié)串聯(lián)而成，通過(guò)matalab編程可得到車(chē)身加速度的對(duì)車(chē)輪的傳遞函數(shù)以及傳遞函數(shù)的響應(yīng)特性，如圖3所示。

由圖中可以看出在的頻率范圍內(nèi)也有兩個(gè)明顯的共振峰值。

3 不同等級(jí)隨機(jī)路面輸入下系統(tǒng)平順性對(duì)比分析

由上式可知，當(dāng)懸架雙質(zhì)量系統(tǒng)參數(shù)確定后，系統(tǒng)的頻率響應(yīng)特性就確定了，即幅頻特性確定，車(chē)身加速度的均方根值與路面不平度和車(chē)速成正比。式（6）可計(jì)算出不同路面不平度下車(chē)身加速度響應(yīng)值，計(jì)算時(shí)取車(chē)速為。

A級(jí)路面是鋪裝路面，包括高速、國(guó)道、省道等，平坦相對(duì)較少轉(zhuǎn)彎；B級(jí)路面也是鋪裝路面，但連續(xù)轉(zhuǎn)彎多，過(guò)彎無(wú)視角，碎石路面；C級(jí)是土路，連續(xù)盤(pán)山路面。

由于車(chē)身加速度要求處于3g左右，從上表可以看出，該輕型車(chē)適合于行駛于A級(jí)和B級(jí)路面上。若車(chē)輛行駛于C級(jí)凹凸的土路時(shí)，車(chē)輛需要以的車(chē)速行駛。

4 結(jié)論

通過(guò)分析輕型車(chē)輛懸架雙質(zhì)量模型的傳遞特性，推導(dǎo)了車(chē)身位移與路面激勵(lì)位移的傳遞函數(shù)。再根據(jù)我國(guó)對(duì)路面不平度的8級(jí)分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算出了在不同等級(jí)隨機(jī)路面輸入下車(chē)輛系統(tǒng)振動(dòng)響應(yīng)的均方根值，得出該輕型車(chē)適合于行駛于A級(jí)和B級(jí)路面上。

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作者簡(jiǎn)介：徐國(guó)英（1965-），男，博士，副教授。endprint