基于matlab的汽车制动时的整车振动分析

1、 汽车制动时的整车振动分析 学 院 ： 交通运输与物流学院 班 级 ： 2012级交通运输*班 组 员 ： 指导教师： 2015 年 7 月目 录1、 汽车制动时整车振动分析参考论文1建立模型 1 模型动力学方程求解 4 解的模拟分析 62、 matlab模拟图形及源程序 83、 结论及收获 101、汽车制动时的整车振动分析参考论文（广西师范大学机械工学院 范威、谢斌） 自1886年德国人卡尔·本茨发明世界上第一辆汽车以来，汽车工业已走过了130多年的历史。我国的第一辆汽车于1929年在沈阳问世，上世纪80年代开始高速发展，而今天随着国民经济的迅速攀升，汽车越来越多的走进千家万户，汽

2、车的安全性和舒适性则成为人们考量汽车优越性的最重要因素，对于汽车动力学的研究，最早可以追溯到上世纪30年代，英国的lanchester、美国的olley、法国的broulhiet开始对独立悬架的研究。本文考虑在汽车制动时，行驶方向的惯性力和作用在轮胎上的底面制动力形成的力矩，会使前轴的负荷增大，后轴的负荷减小，几个方向的运动耦合，导致了整车振动，并且在两自由度模型的基础上，建立汽车制动三自由度简化模型，通过动力学分析计算，对汽车制动时的振动进行研究。建立模型 建立如图1所示的汽车制动时三自由度力学模型。选择广义坐标为：行驶方向的位移x，车辆质心垂直方向的位移Z以及质心横轴的俯仰角f。 某车参数

3、m1，m2前后轴的簧上质量m车身的簧上质量r车轮滚动半径h质心到地面的距离a，b前后轴到质心的距离车身的俯仰转动惯量N1,N2制动时，车轮被抱死的情况下，前后轮所受的支反力X1，X2制动时车轮被抱死的情况，地面给前后车轮的滑动摩擦力K1，k2包括轮胎垂直刚度和悬架弹簧刚度的前后轴的的等效刚度如图2所示，建立隔离体受力分析模型设Z1,Z2为车身前后轴轴向方向的垂直位移。由动力学关系可知道 考虑到车身的静态平衡，设分别为前后悬架静变形，则可以得到： =bmg/L =amg/L由图2所示轮胎的受力图，有 =/R; =/R =+g=(-)+g=-(z-a)+g =+g=(-)+g =-(z+b)+g由

4、图2车身的受力图，并且考虑平衡情况，有 =-(z-a)-(z+b) (1)=-(-z+a)a+(-z-b)b+(+)(h+z-R)+ （2）设前后轮的附着系数=，有=R=R代入（1）、式（2）化简，并设=m+可得该模型的动力学方程为 m+(+)z-(a-b)=0 （3）-(a-b)z+(+)+(h+z)(+)z-(a-b)-g=0 （4） +g-(+)z+(a-b)=0 （5）模型动力学方程求解设汽车的质量分配系数为1，即 并记 可以将动力学方程简化为 =0对于质心垂直运动Z,是无阻尼的自由振动，解的形式为 振幅Z和初始相位由初始条件决定t=0s、z(0)=20mm、t=3s、z(3)=0mm

5、在z(t)确定的条件下可以得到,其中由初始条件t=0制动速度为在此基础上可得 解的模拟分析某车的有关数据如下表对于初始条件，可以求得为三自由度无阻尼自由振动，其中MATLAB模拟图形为图3 对于因为2可以看出，相当于对于无阻尼自由振动系统有3个干扰激励力，即常数阶跃激励，正弦函数sin()以及余弦函数cos(2)。将代入方程求解得其中MATLAB模拟图形为图4. 最后求出X(t)=0.021sin(25.2t+14.4°)-3.43t²+26.32t+0.0052其为汽车行驶方向的位移2、matlab模拟图像和源程序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、结论和收获汽车在制动时，行驶方向的惯性力和作用在轮胎上的地面制动力形成的力矩，会使前轴负荷增大，后轴负荷减小，几个方向运动耦合，从而导致了整车的振动。为此本文建立了制动时汽车水平、垂直以及俯仰3个方向的耦合运动所引起的整车振动的非线性动力学模型，并对方程进行求解和仿真，得出了制动时的汽车振动响应。推导中简化了的因素包括：制动时车轮瞬时被抱死，没有考虑阻尼等。由于使用了简化的模型，必然存在