汽车谐响应分析

0 前言

    汽车工业是我国经济快速发展的支柱产业，汽车的乘坐舒适性以及操纵稳定性是汽车产品竞争的重要指标，也是车辆动力学研究的重点。许多的研究者对汽车的乘坐舒适性以及操纵稳定性进行了大量的研究，建立了多种汽车动力学模型。对于汽车动力学的研究，其中动力学模型的建立是否精确是问题研究的重点。动力学模型的建立需要考虑分析的目的，结合分析的目的进行动力学模型的建立。车辆动力学的研究对于延长汽车零部件的使用寿命，提高运输的效率，使得设计的汽车具有更好的舒适性和操纵稳定性具有非常重要的意义。

    对于汽车的初步设计阶段，通常将悬架简化为弹簧元件和阻尼元件。对于轮胎同样也是被简化为弹簧元件和阻尼元件(有时初略的计算常常仅考虑弹簧元件)。弹簧元件的刚度通常可以通过实验得到，而对于阻尼元件来说通常很难得到精确的数值，并且在动力学分析中，阻尼元件对于分析的结果影响更大，因此许多的动力学分析需要精确考虑阻尼器的阻尼。汽车的实体以及动力学模型如图1所示。图1建立的轮胎的动力学模型就是仅考虑了弹簧力，而忽略了阻尼力。

    图1 汽车实体和动力学模型图

1 问题分析与求解

    1.1 模型分析

    在进行汽车的谐响应分析之前需要建立汽车的振动分析模型。对于一些简单的问题，可以采用数学公式进行计算，但是对于一些复杂的问题，采用公式进行计算是不可行的。大型有限元分析软件对于解决一些复杂模型的动力学求解问题提供了帮助。本文采用ANSYS软件对整车建立了9自由度的动力学分析模型，其中建立的模型包含轮胎、悬架、车架、座椅和人。将轮胎、悬架、座椅以及人采用弹簧元件和阻尼元件进行模拟，建立的整车动力学模型如图2所示。

    图2 整车动力学模型



(本文不涉密)
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