徐国英+薛大兵+姚新民

摘 要：路面不平是车辆振动的基本输入，不同随机路面输入下，车辆的平顺性差异较大。文中以某轻型车辆为例，分析了其悬架双质量模型的传递特性，推导了车身位移与路面激励位移的传递函数。最后，根据我国对路面不平度的8级分类标准，计算出了在不同等级随机路面输入下车辆系统振动响应的均方根值， 反映了不同等级路面输入下车辆的平顺性。

关键词：不同等级路面；平顺性；双质量模型；传递函数

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

0 引言

平顺性是评价车辆性能的一个重要指标，也是车辆发挥其机动性能的重要保证。动力性再好，平顺性不过关。车辆虽然能高速行驶但是由于乘员生理反应不得不降低车速，从不能使动力性能完全发挥，大大降低了车辆的使用性能。

车辆的平顺性主要是保持车辆在行驶过程中产生的振动和冲击环境对乘员舒适性的影响在一定的范围内，有乘员时以乘员的主观评价为主，载货车辆还包括保持货物的完好性能。乘员的主观评价一般是通过加速度通过人体对振动的反应。车辆行驶时，由路面不平以及发动机、传动系和车轮旋转部件激发了车辆振动。通常，路面不平是车辆振动的最主要影响因素[1]。路面不平引起的车辆振动与路面情况息息相关。我国根据路面不平度的统计特性功率谱密度值，将路面分为如下8类：

对不同等级路面激励下车辆平顺性差异的研究是加深对车辆地面相互作用理解的关键。双轴车辆平顺性的研究通常选用车身车轮双质量系统[2-3]，该系统能反映车轮部分在范围产生高频共振时的动态响应。

1 车身位移与路面激励位移传递函数

当悬架质量分配系数接近于1时，前后悬架系统的垂直振动几乎是独立的。于是可以简化为如图1的两个自由度振动系统，这个系统除了车身外还反映了车轮部分的接地性，更加接近车辆悬架系统的实际情况。图中，为悬挂质量；为非悬挂质量；为弹簧刚度；为轮胎刚度，为阻尼器阻尼。

把车辆基本参数带入式（3）中，通过matalb可求得车身位移与路面激励的传递函数表达式，以及传递函数的响应特性，如图2所示。

由图中可以看出在的频率范围内两个明显的共振峰值。

2 车身加速度对车轮速度的传递函数

以上传递函数可以理解为车身位移对路面的传递函数与一个环节串联而成，通过matalab编程可得到车身加速度的对车轮的传递函数以及传递函数的响应特性，如图3所示。

由图中可以看出在的频率范围内也有两个明显的共振峰值。

3 不同等级随机路面输入下系统平顺性对比分析

由上式可知，当悬架双质量系统参数确定后，系统的频率响应特性就确定了，即幅频特性确定，车身加速度的均方根值与路面不平度和车速成正比。式（6）可计算出不同路面不平度下车身加速度响应值，计算时取车速为。

A级路面是铺装路面，包括高速、国道、省道等，平坦相对较少转弯；B级路面也是铺装路面，但连续转弯多，过弯无视角，碎石路面；C级是土路，连续盘山路面。

由于车身加速度要求处于3g左右，从上表可以看出，该轻型车适合于行驶于A级和B级路面上。若车辆行驶于C级凹凸的土路时，车辆需要以的车速行驶。

4 结论

通过分析轻型车辆悬架双质量模型的传递特性，推导了车身位移与路面激励位移的传递函数。再根据我国对路面不平度的8级分类标准，计算出了在不同等级随机路面输入下车辆系统振动响应的均方根值，得出该轻型车适合于行驶于A级和B级路面上。

参考文獻：

[1]余志生.汽车理论[M].北京：机械工业出版社，2005：203-250.

[2]喻凡.车辆动力学及控制[M].北京：机械工业出版社，2010：306-357.

[3]赵晰，卢士富.路面对四轮汽车输入的时域模型川[J].汽车工程， 1999，21（02）：112-17.

[4]国家标准.车辆振动输入—路面平度表示方法[S].GB7031-86.

作者简介：徐国英（1965-），男，博士，副教授。endprint