汽车前独立悬架系统动力学模型与振动响应分析

"这篇论文是1987年发表在《清华大学学报(自然科学版)》第27卷第2期的一篇关于汽车前独立悬架动力学特性的研究。作者通过对虚位移分析和拉格朗日方程的应用，构建了一个单侧前独立悬架系统线性四自由度的动力学模型，旨在探讨悬架在不同激振力下的强迫振动响应计算方法。论文还包含了相应的计算机程序，以进一步理解和模拟系统的动力学行为，对悬架设计和汽车动力学研究具有指导意义。关键词包括虚位移、刚体运动学、拉格朗日方程、频率特性以及随机振动。" 在论文中，作者首先介绍了汽车前独立悬架的基本结构，它由车身、悬架摆臂、转向节臂、车轮总成、转向拉杆、车轮主销、悬架弹性元件和阻尼元件等组成。悬架摆臂与车身之间通过弹性元件和阻尼元件连接，允许车轮在一定范围内相对车身移动。车轮总成能够绕车轮主销转动，但受到转向节臂和转向拉杆的约束。 为了进行分析，论文假设悬架系统是一个四自由度的线性振动系统，包含车身垂直位移、悬架摆臂摆动角、悬架横向弹性位移和车轮总成绕主销轴的弹性转角四个广义坐标。通过虚位移原理，这些广义坐标的变分可以描述系统各点的虚位移，然后采用矩阵形式来表示这些位移和虚位移的关系。 论文的核心是利用拉格朗日方程建立动力学模型。拉格朗日方程是一种描述物理系统动态行为的数学工具，通过能量的观点来构建运动方程，能有效地处理有约束条件的多体系统。在这个模型中，拉格朗日方程被用来求解悬架系统的运动方程，从而分析在不同激振力下的振动响应。 此外，论文还探讨了计算方法，包括如何通过计算机程序模拟这些振动响应。这有助于工程师理解和优化悬架的性能，尤其是在应对路面不平引起的随机振动时，能够评估悬架的减震效果和稳定性。 这篇论文提供了深入理解汽车前独立悬架动力学特性的理论框架和实用计算工具，对于汽车工程领域的研究和设计工作具有重要的参考价值。通过这样的模型和计算方法，可以更精确地预测和控制车辆在行驶过程中的动态行为，提高驾驶舒适性和安全性。