汽车多自由度振动系统动力学分析
1 题目说明
图1所示为包含动力总成和乘员座椅的7自由度汽车整车振动动力学模型。模型参数如表1所示。
图1 汽车7自由度振动模型 表1 振动模型参数列表
项目 符号 车身参数 参数说明 物理意义 车身质量 车身绕惯性轴的转动惯量 前悬架刚度 前悬架阻尼 前悬架到质心的距离 后悬架刚度 后悬架阻尼 后悬架到质心的距离 前轮胎质量 前轮胎刚度 后轮胎质量 数值 3193 7000 96600 45200 单位 kg kg*m^2 mb Ib kf N/m Ns/m m cf lf 悬架参数 1.792 150000 45200 kr cr N/m Ns/m m lr mtf 1.19 60 520000 kg 轮胎参数 ktf N/m kg mtr 60 ktr mp 后轮胎刚度 动力总成质量 动力总成绕惯性轴的转动惯量 动力总成质心至汽车车身质心的水平距离 动力总成前悬置刚度 动力总成前悬置阻尼 动力总成前悬置到汽车质心的水平距离 动力总成后悬置刚度 动力总成后悬置阻尼 动力总成后悬置到汽车质心的水平距离 座椅系统等效质量 座椅系统等效刚度 座椅系统等效阻尼 座椅系统距离质心位置的水平距离 520000 337 32.15 N/m kg kg*m^2 m Ip lp kp1 1.39 730000 20000 N/m Ns/m m 动力总成参数 cp1 lp1 kp2 cp2 1.685 200000 N/m Ns/m m 10000 1.015 12 lp2 ms ks 座椅参数 kg 17000 100 N/m cs ls Ns/m m 0.5
根据上述模型说明及参数定义，进行以下规定内容的建模、计算与分析工作，撰写计算分析报告并进行分组汇报。具体要求如下： （1）建模、计算与分析内容要求
? 采用适当的方法建立图1汽车多自由度振动系统的振动微分方程，并整
理为矩阵表达方式。
? 利用计算机仿真计算的方法求出系统的固有频率和模态振型（需要提供
动画显示效果）；
? 建立从前轮路面不平度位移输入到座椅振动加速度间，及后轮路面不平
度位移输入到动力总成俯仰角振动位移间的频率响应函数计算工时，以绘图方式进行显示，同时分析其特征。
? 假设车辆通过图示的路面不平凸块，在车速为10m/s时，计算座椅的垂
向加速度响应、车身质心位置的垂向加速度和俯仰角位移响应、动力总成质心的垂向加速度和俯仰角响应（时域），绘图病予以分析；
? 分析不同车速下（0-30m/s）对车辆通过所规定凸块的振动响应的影响机
制。
? 在此基础上，探讨动力总成悬置系同的固有特性与整车悬架系统固有振
动特性之间的配置对振动响应的影响。 提示：
（2）提交物及要求
每个小组由组长负责提交并组织实施以下内容：
? 计算分析报告电子版本和打印版本各1份，格式规范，内容完整，须包
括内容概要、数学建模、计算机仿真、结果分析、参考文献等基本内容，同时须将计算源程序以附录形式作为整个报告的一部分。注意须在封面上注明工作小组成员以及分工情况。
? 提交包含详细程序说明的源程序一份（包括使用的软件及版本说明等），
并保证可运行，作为评分的要素之一。
? 编制并提交PPT报告1份，进行小组答辩（汇报12min，答疑5min）。 ? 按照具体的报告格式模板和PPT模板。
《机械振动学》课程作业-汽车多自由度振动系统动力学分析
