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汽车悬架模型仿真及分析
作者：张作森丁欣欣来源：《科学与财富》2018年第07期
摘要：本文首先通过分析轿车的悬架系统的结构及作用，并将其简化。建立汽车悬架14模型，应用MATLAB软件里面的Simuli
k对悬架的14模型进行仿真，观察其加速度，输出位移等特性，然后改变相应的刚度参数、阻尼参数来观察并分析其动态响应。最后得出系统在仿真路面下，其振动有低频振动与高频振动两种，低频振动为车轮的振动，高频振动为车身的振动。
关键词：14模型；仿真；动态响应
中图分类号：5802010
引言
据公安部交管局统计，截至2017年3月底，全国机动车保有量首次突破3亿辆，其中汽车达2亿辆。汽车数量的剧增，人们开始越来越重视汽车的乘坐舒适性，而平顺性是舒适性的一个重要部分。振动是影响平顺性的主要因素，因此合理设计车身系统参数对于提高汽车舒适性，安全性具有重要意义。
目前，对于汽车模型有很多研究詹长书1等对二自由度悬架模型的频域响应特性进行了研究；李俊2等对不同车速和路面情况下的二自由度车辆模型进行了动力学仿真；郑昭明3研究了二自由度汽车车轮动载荷的均方值
本文基于Matlab建立较为复杂的悬架的14模型，分析了其在仿真路面作用下的响应，并分析了改变系统阻尼参数和刚度参数对车身动态响应的影响。
1汽车悬架14模型
传统的悬架系统一般由具有固定参数的弹性元件和阻尼元件组成，本文选取汽车后轮任意一个悬架系统建立14模型，模型的简图如下图一所示。其中m1为非簧载质量（kg），m2为簧载质量（kg），路面不平度对系统的输入为X0（m），非簧载质量的响应为X1（m），簧载质量的响应为X2（m），k1是轮胎的刚度（kNm），k2是弹簧的刚度（kNm）。
c1是阻尼器的阻尼系数（Nsm1）。
11系统运动微分方程及矩阵方程
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车身垂直位移坐标的原点取在静力平衡位置4，根据牛顿第二定律建立系统的运动微分方程：
将状态方程写成矩阵的形式如下5：2灵敏度分析21汽车悬架模型的仿真首先选取系统的仿真参数如下：m136kg：m2340kg：k1127000Nm：k210300Nm：c11100Ns本文利用MATLAB中的Simuli
k建立仿真模型，如下图二所示。在输入模块选择Ba
dLimitedWhiteNoise，经积分后得到仿真路面。实际路面上可以看作路面速度功率频谱值在整个范围里为一常数。人体对平顺性、舒适度最敏感的是车身振动的频率和强度，本仿真输出模块选取示波器和功率频谱分析器对加速度进行分析。22仿真分析r