[發明專利]一種包含橡膠襯套力學特性的十一自由度整車振動系統

在審

• 申請號: 202010344674.9
• 申請日: 2020-04-29
• 公開（公告）號: CN111625899A
• 公開（公告）日: 2020-09-04
• 發明（設計）人: 李廣;吳利廣;李雪鵬;景立新;劉志敏;劉忠海;張雨;曹嬌嬌
• 申請（專利權）人: 中國汽車技術研究中心有限公司;中汽研（天津）汽車工程研究院有限公司
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/20;G06F119/14
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1.一種包含橡膠襯套力學特性的十一自由度整車振動系統，其特征在于，包括簧下總成，所述簧下總成包括前左簧下總成(1)、前右簧下總成(2)、后左簧下總成(3)、后右簧下總成(4)、車身(5)，其中所述前左簧下總成(1)、所述前右簧下總成(2)、所述后左簧下總成(3)、所述后右簧下總成(4)結構相同、參數相等；所述前左簧下總成(1)、所述前右簧下總成(2)、所述后左簧下總成(3)、所述后右簧下總成(4)相互并聯后與所述車身(5)串聯；

所述前左簧下總成(1)包括路面(6)、輪胎(7)、簧下質量塊(8)、橡膠襯套總成(9)、減振器(10)、彈簧(11)；其中所述橡膠襯套總成(9)與所述減振器(10)串聯后，與所述彈簧(11)并聯，再與所述簧下質量塊(8)、所述輪胎(7)、所述路面(6)依次串聯。

2.如權利要求1所述的十一自由度整車振動系統，其特征在于，所述橡膠襯套總成(9)由線性彈性元件(12)、頻率相關性元件總成、幅值相關性元件(16)相互并聯組成，其中所述頻率相關性元件總成由彈性元件(13)與阻尼元件(14)并聯后與阻尼元件(15)串聯組成。

3.如權利要求2所述的十一自由度整車振動系統，其特征在于，所述頻率相關性元件總成描述橡膠襯套所受外力與外力引起的位移變化關系為：

式(1)中，K_s1、F1、x₁分別為所述線性彈性元件(12)的剛度、所受外力以及所受外力引起的位移；K_n1、F2、Z_g1分別為所述彈性元件(13)剛度、所受外力以及所受外力引起的位移；C_b1為所述阻尼元件(15)的阻尼，C_b5為所述阻尼元件(14)的阻尼，F_lin為F1與F2的合力；

令對式(1)進行拉氏變換和傅里葉變換，得到所述頻率相關性元件總成(13/14/15)的柔度與損耗角：

式(2)～(3)中，ω為所述路面(6)傳遞到所述橡膠襯套總成(9)的頻率，A(ω)、δ分別為所述橡膠襯套總成(9)的柔度與損耗角；所述橡膠襯套總成(9)剛度可表示為

4.如權利要求3所述的十一自由度整車振動系統，其特征在于，所述幅值相關性元件(16)采用Bouce-Wen模型描述所述橡膠襯套總成(9)的遲滯特性，所述Bouce-Wen模型描述所述幅值相關性元件(16)在外部加載位移下所產生的力與位移關系如下：

式(4)中，z為所述Bouce-Wen遲滯模型兩端點的恢復力；x為外部加載位移；α₁、γ₁、β₁、n為所述Bouce-Wen模型控制曲線的參數。

5.如權利要求4所述的十一自由度整車振動系統，其特征在于，

所述整車振動系統的動能為：

所述整車振動系統的勢能為：

所述整車振動系統的耗能為：

式(6)～(8)中，U_i、R_i分別為所述橡膠襯套總成(9)的勢能、耗能，q_i為所述路面(1)激勵，Z_i、K_ti為所述輪胎(7)的位移與剛度，m_i為所述簧下質量塊(8)的質量，K_di為所述彈簧(11)剛度，C_di為所述減振器(10)的阻尼，C_ti為所述輪胎(7)的阻尼，Z_gi為所述彈性元件(13)在外力作用下引起的位移，其中i＝(1,2,3,4)；Z₅、θ、I_X、I_y分別為所述車身(5)垂直位移、側傾角、俯仰角、側傾轉動慣量、俯仰轉動慣量，m_b表示整車簧載質量。

6.如權利要求5所述的十一自由度整車振動系統，其特征在于，將K_zi、C_zi(i＝1,2,3,4)分別定義為所述橡膠襯套總成(9)的剛度與阻尼，對式(6)～(8)進行拉格朗日方程變換得到包含橡膠襯套力學特性的十一自由度整車振動模型的剛度與阻尼的矩陣：

式中，Z_bi(i＝1,2,3,4)為所述簧下總成與所述車身(5)連接處的垂直位移，(i＝1,2,3,4)為所述簧下總成與所述車身(5)連接處的垂直速度，a、b分別為前、后軸至整車質心距離，d為輪距。