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汽车非线性系统瞬态响应模拟及分析

蔡艳春  李承德  
【摘要】:为提高汽车行驶的平顺性,减小车辆的振动,只在频率域内对汽车进行随机振动响应分析是不够的,因它只是统计意义上的结果,不能解决瞬态振动中的问题。因此,应在时域内对其响应进行分析。汽车系统中,当振动强度较大时,悬架的各隔振元件大都呈非线性特性,特别是在极限行驶工况下还会发生车轮跳离地面、撞击限位块等现象,即使是小幅值振动时,由于板簧干摩擦等因素的作用,非线性影响也不可忽略,有时甚至更为严重,所以在时域范围内对汽车非线性系统的瞬态响应进行分析,进而探讨汽车平顺性改进是必要的。本文在瞬态振动分析中引入了车辆非线性系统模型,即板簧的干摩擦、减振器的不同拉压特性以及车轮跳离地面和撞击限位块的非线性工况。车轮采用"滚子模型"。对此编制了系统瞬态响应的模拟程序。应用此程序本文以CA150P载货车为例进行模拟,得到了车辆各点的振动位移、速度、加速度以及非线性模型的特性曲线、车轮动载荷和悬架动挠度等动力分析所需的各种瞬态响应曲线,并将模拟计算与实测的响应进行对比,结果表明模拟计算与试验是吻合的。在此基础上对板簧的干摩擦、减振器的阻尼系数以及外激励之间的关系进行分析,得到了减振器的"最佳"非线性特性应是位移和速度复合型减振器;指出了在坏路上行驶的车有干摩擦的方案好,而常在好路上行驶的车完全以减振器阻尼来衰减振动,没有干摩擦的方案好,为汽车设计提供了有实用价值的意见。本文的分析尽管以CA150P车为例,但其分析方法具有一般性,可以用来对其它车辆进行模拟计算及分析。

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