基于matlab的汽車(chē)制動(dòng)時(shí)的整車(chē)振動(dòng)分析

1、 汽車(chē)制動(dòng)時(shí)的整車(chē)振動(dòng)分析 學(xué) 院 ： 交通運(yùn)輸與物流學(xué)院 班 級(jí) ： 2012級(jí)交通運(yùn)輸*班 組 員 ： 指導(dǎo)教師： 2015 年 7 月目 錄1、 汽車(chē)制動(dòng)時(shí)整車(chē)振動(dòng)分析參考論文1建立模型 1 模型動(dòng)力學(xué)方程求解 4 解的模擬分析 62、 matlab模擬圖形及源程序 83、 結(jié)論及收獲 101、汽車(chē)制動(dòng)時(shí)的整車(chē)振動(dòng)分析參考論文（廣西師范大學(xué)機(jī)械工學(xué)院 范威、謝斌） 自1886年德國(guó)人卡爾·本茨發(fā)明世界上第一輛汽車(chē)以來(lái)，汽車(chē)工業(yè)已走過(guò)了130多年的歷史。我國(guó)的第一輛汽車(chē)于1929年在沈陽(yáng)問(wèn)世，上世紀(jì)80年代開(kāi)始高速發(fā)展，而今天隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速攀升，汽車(chē)越來(lái)越多的走進(jìn)千家萬(wàn)戶(hù)，汽

2、車(chē)的安全性和舒適性則成為人們考量汽車(chē)優(yōu)越性的最重要因素，對(duì)于汽車(chē)動(dòng)力學(xué)的研究，最早可以追溯到上世紀(jì)30年代，英國(guó)的lanchester、美國(guó)的olley、法國(guó)的broulhiet開(kāi)始對(duì)獨(dú)立懸架的研究。本文考慮在汽車(chē)制動(dòng)時(shí)，行駛方向的慣性力和作用在輪胎上的底面制動(dòng)力形成的力矩，會(huì)使前軸的負(fù)荷增大，后軸的負(fù)荷減小，幾個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)耦合，導(dǎo)致了整車(chē)振動(dòng)，并且在兩自由度模型的基礎(chǔ)上，建立汽車(chē)制動(dòng)三自由度簡(jiǎn)化模型，通過(guò)動(dòng)力學(xué)分析計(jì)算，對(duì)汽車(chē)制動(dòng)時(shí)的振動(dòng)進(jìn)行研究。建立模型 建立如圖1所示的汽車(chē)制動(dòng)時(shí)三自由度力學(xué)模型。選擇廣義坐標(biāo)為：行駛方向的位移x，車(chē)輛質(zhì)心垂直方向的位移Z以及質(zhì)心橫軸的俯仰角f。 某車(chē)參數(shù)

3、m1，m2前后軸的簧上質(zhì)量m車(chē)身的簧上質(zhì)量r車(chē)輪滾動(dòng)半徑h質(zhì)心到地面的距離a，b前后軸到質(zhì)心的距離車(chē)身的俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)慣量N1,N2制動(dòng)時(shí)，車(chē)輪被抱死的情況下，前后輪所受的支反力X1，X2制動(dòng)時(shí)車(chē)輪被抱死的情況，地面給前后車(chē)輪的滑動(dòng)摩擦力K1，k2包括輪胎垂直剛度和懸架彈簧剛度的前后軸的的等效剛度如圖2所示，建立隔離體受力分析模型設(shè)Z1,Z2為車(chē)身前后軸軸向方向的垂直位移。由動(dòng)力學(xué)關(guān)系可知道 考慮到車(chē)身的靜態(tài)平衡，設(shè)分別為前后懸架靜變形，則可以得到： =bmg/L =amg/L由圖2所示輪胎的受力圖，有 =/R; =/R =+g=(-)+g=-(z-a)+g =+g=(-)+g =-(z+b)+g由

4、圖2車(chē)身的受力圖，并且考慮平衡情況，有 =-(z-a)-(z+b) (1)=-(-z+a)a+(-z-b)b+(+)(h+z-R)+ （2）設(shè)前后輪的附著系數(shù)=，有=R=R代入（1）、式（2）化簡(jiǎn)，并設(shè)=m+可得該模型的動(dòng)力學(xué)方程為 m+(+)z-(a-b)=0 （3）-(a-b)z+(+)+(h+z)(+)z-(a-b)-g=0 （4） +g-(+)z+(a-b)=0 （5）模型動(dòng)力學(xué)方程求解設(shè)汽車(chē)的質(zhì)量分配系數(shù)為1，即 并記 可以將動(dòng)力學(xué)方程簡(jiǎn)化為 =0對(duì)于質(zhì)心垂直運(yùn)動(dòng)Z,是無(wú)阻尼的自由振動(dòng)，解的形式為 振幅Z和初始相位由初始條件決定t=0s、z(0)=20mm、t=3s、z(3)=0mm

5、在z(t)確定的條件下可以得到,其中由初始條件t=0制動(dòng)速度為在此基礎(chǔ)上可得 解的模擬分析某車(chē)的有關(guān)數(shù)據(jù)如下表對(duì)于初始條件，可以求得為三自由度無(wú)阻尼自由振動(dòng)，其中MATLAB模擬圖形為圖3 對(duì)于因?yàn)?可以看出，相當(dāng)于對(duì)于無(wú)阻尼自由振動(dòng)系統(tǒng)有3個(gè)干擾激勵(lì)力，即常數(shù)階躍激勵(lì)，正弦函數(shù)sin()以及余弦函數(shù)cos(2)。將代入方程求解得其中MATLAB模擬圖形為圖4. 最后求出X(t)=0.021sin(25.2t+14.4°)-3.43t²+26.32t+0.0052其為汽車(chē)行駛方向的位移2、matlab模擬圖像和源程序clear allclose allt=0:0.001:3

6、;z=0.08*sin(25.2*t+14.4);figure(1)plot(t,z);hold ongridt=0:0.0001:3;a=0.0041*(1-cos(30.5*t)-0.0293*sin(25.2*t+14.4)-0.826*sin(30.5*t)-0.0005*cos(50.4*t+28.8)-cos(30.5*t);figure(2)plot(t,a);hold ongrid3、結(jié)論和收獲汽車(chē)在制動(dòng)時(shí)，行駛方向的慣性力和作用在輪胎上的地面制動(dòng)力形成的力矩，會(huì)使前軸負(fù)荷增大，后軸負(fù)荷減小，幾個(gè)方向運(yùn)動(dòng)耦合，從而導(dǎo)致了整車(chē)的振動(dòng)。為此本文建立了制動(dòng)時(shí)汽車(chē)水平、垂直以及俯仰3個(gè)方向的耦合運(yùn)動(dòng)所引起的整車(chē)振動(dòng)的非線性動(dòng)力學(xué)模型，并對(duì)方程進(jìn)行求解和仿真，得出了制動(dòng)時(shí)的汽車(chē)振動(dòng)響應(yīng)。推導(dǎo)中簡(jiǎn)化了的因素包括：制動(dòng)時(shí)車(chē)輪瞬時(shí)被抱死，沒(méi)有考慮阻尼等。由于使用了簡(jiǎn)化的模型，必然存在