2.1 車輛振動簡化模型

1.整車七自由度模型

圖2-1所示為一個把汽車車身質量看作為剛體的立體模型。汽車的簧上（車身）質量為m₂，它由車身、車架及其上的零部件總成組成，通過減振器和懸架彈簧與車軸、車輪相連接。車輪和車軸構成的簧下（車輪）質量為m₁。車輪再經過具有一定彈性和阻尼的輪胎支承在不平路面上。在這個模型中，討論車身質量平順性時主要考慮垂直、俯仰、側傾三個自由度，加上四個車輪質量的四個垂直自由度，共七個自由度。

2.雙軸車四自由度模型

當汽車對稱于其縱軸線時，汽車車身只有垂直振動z和俯仰振動φ對平順性影響最大。這時，將汽車簡化成如圖2-2所示的雙軸汽車四個自由度平面模型。因輪胎阻尼較小，在此予以忽略。在這個模型中，車身質量m_2c=m_2f+m_2r主要考慮垂直和俯仰兩個自由度，前、后車軸質量m_1f、m_1r有兩個垂直自由度。

圖2-1 整車七自由度模型

圖2-2 汽車振動系統四自由度模型

3.單輪二自由度模型

當汽車前、后軸懸架質量分配達到一定值時，即滿足以下關系

m₂=m_2c=m₂f+m_2r （2-1）

則由以上各式可得 ρ²_y=ab （2-6）即質心位置C到前后懸架的距離a和b的乘積ab，等于或接近于車身繞y軸的回轉半徑的平方ρ²_y，則前、后懸架系統的垂直振動幾乎是獨立的。因此，可以將汽車振動系統進一步簡化為圖2-3所示的車身和車輪二自由度振動系統模型。圖中，m₂為簧上質量；m₁為簧下質量，m₁=m_1f+m_1r。所以，分析平順性時，只考慮兩個質量的垂直自由度。

4.單輪單自由度模型

遠離車輪部分的固有頻率（10～16Hz），在較低激振頻率范圍（如5Hz以下），輪胎動變形很小，忽略其彈性和輪胎質量，就得到分析車身垂直振動的最簡單的單自由度模型，如圖2-4所示。

圖2-3 汽車振動系統二自由度模型

圖2-4 汽車振動系統單自由度模型

5.車身二自由度平面振動模型

如果忽略圖2-2中的車輪質量和剛度，則雙軸汽車平面振動模型可簡化為車身二自由度平面振動模型，如圖2-5所示。

盡管簡化模型與實際情況有差別，但是由于實際問題非常復雜，難以進行分析研究，而通過簡化模型能夠為分析實際問題提供了一種簡便可行的方法，且簡化模型的分析結果與實際情況相差不是很大，因此，簡化振動模型對于分析解決實際問題還是具有重要參考價值的。

圖2-5 車身二自由度平面振動模型