单自由度车辆模型通过梯形减速带的振动分析

张星月，张一西，凌子红（长安大学汽车学院，陕西 西安 710064）



单自由度车辆模型通过梯形减速带的振动分析

张星月，张一西，凌子红
（长安大学汽车学院，陕西 西安 710064）

减速带激励是车辆在道路行驶过程中常见的激励类型之一，文章通过建立能够反映车辆主要性能参数的单自由度模型，研究车辆通过梯形减速带的响应，得到关键参数响应数值。

梯形减速带；单自由度；加速度响应

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.08.048

CLC NO.: U467Document Code: AArticle ID: 1671-7988(2016)08-148-02

前言

道路减速带能减缓车辆的行驶速度、提高行车安全性，是减少交通事故的有效安全设施。但如果减速带结构及布置不合理，将会使车辆产生过大的振动和冲击力，造成车辆底盘结构件的损伤，影响车辆的使用寿命。因此，研究分析车辆通过减速带时的车辆振动响应具有重要的理论意义和工程实用价值。

1、此次分析的主要步骤

1）通过实际测量建立梯形减速带模型，确定主要尺寸参数；

2）分析单自由度车辆模型通过梯形减速带的运动过程，建立数学模型；

3）分别计算5英里/小时和10英里/小时两种车速下，悬挂弹簧中的最大力和质量的最大垂向加速度。

2、基本假设

1）由于车辆通过减速带的时间很短，假设通过减速带时横向速度不变；

2）忽略轮胎和减速带变形，将其视为刚体；

3、模型建立与计算

车轮通过梯形减速带时，车轮与减速带的起始接触点可能在截面梯形的上底端点上、或者在截面梯形的腰上，如图1，图2所示。

分析前，分别在长安大学雁塔校区北门和东门测量实际梯形减速带尺寸参数，并将米全部转换为英尺，建立如图3所示模型。

上述方程对时间t求二阶导，可得车轮轴心的横向加速度和纵向加速度：

由上式可以看出，车轮在梯形减速带的腰和水平段运动时，加速度均为0，说此时悬挂并未受到外界激励。在车轮通过梯形减速带的上底端点时，地面对悬挂产生随时间变化的脉冲激励。故根据其结构特点，车轮通过等腰梯形减速带的过程，可以看作依次受到两个三角脉冲激励。现依次分析两个车速下，悬挂弹簧中的最大力和质量的最大垂向加速度。

3.1确定体系和激励参数

3.2根据td/ Tn的值，确定Rd及最大力fs0

由（2）式可求出各个车速下的最大加速度值

3.3确定弹簧最大加速度

4、结束语

文章通过实际道路上的减速带模型，计算单自由度车辆通过减速带的振动响应量，具有一定的实用参考价值，同时也为进一步分析车辆操纵稳定性、舒适性等提供关键数据。

[1]季文美,同,松淇.机械振动.科学出版社,985.

[2]陈荫三,朗.公路强制空速安全措施研究[J].公路交通科技.2005,10.

[3]余志生主编.汽车理论[M].北京:械工业出版社.1999.

[4]方同,璞著.振动理论及应用[M].西北工业大学出版社.1998.

[5]邹庆,新苗.限速坡与减速带的设置标准研究[J].交通标准化交通与安全.2007.

Vibration analysis of the single freedom vehicle model crossing the trapezoidal deceleration strip

Zhang Xingyue,Zhang Yixi,Ling Zihong
(Chang'an university school of automobile,Shaanxi xi'an 710064)

Deceleration strip is common in city road and highway road.With rational analysis of Tehran response of Tehran vehicle under the effect of deceleration strip,we can predict the effect of deceleration strip and ensure the security and ride comfort of the vehicle.

trapezoidal deceleration strip; single degree of freedom; acceleration responses

U467

A

1671-7988（2016）08-148-02

张星月（1991.2-），女，就读于长安大学汽车学院研究生院，研究方向为车辆NVH技术。