Page 31 - 《振动工程学报》2025年第11期

第 11 期 刘昌宁，等：车辆惯容悬架等效阻抗特性分析及频域调控实现 2489

c+6 dB b+6 dB
基准值 k+6 dB
k−6 dB c−6 dB b−6 dB
0 ×10 4 1.0
−2 0.5
等效惯质系数 / kg −6 等效阻尼系数 / (N·s·m −1 ) −0.5 0
−4

−8
−10
−12 −1.0
10 −1 10 0 10 1 10 2 10 −1 10 0 10 1 10 2
频率 / Hz 频率 / Hz
(a) U1 (b) U2
×10 8
0 0
等效刚度系数 / (N·m −1 ) −2 等效惯质系数 / kg −100
−1

−200
−3

−4 −300
10 −1 10 0 10 1 10 2 10 −1 10 0 10 1 10 2
频率 / Hz 频率 / Hz
(c) U3 (d) U4
1.0 0
等效阻尼系数 / (N·s·m −1 ) −0.5 0 等效刚度系数 / (N·m −1 ) −10000
0.5
−5000

−1.0
10 −1 10 0 10 1 10 2 −15000 10 −1 10 0 10 1 10 2
频率 / Hz 频率 / Hz
(e) U5 (f) U6

图 3 U1~U6 的等效阻抗特性
Fig. 3 Equivalent impedance characteristics of U1~U6

S2 等效阻尼系数随频率的升高而增大，并逐渐趋于
稳定。采用较大惯质系数时，不仅可以在低频段使
b
b
等效阻尼特性显著增强，而且可以实现中高频段等
k 1 k 1
c
c 效刚度特性的增强。因此，结构 S2 在惯质系数控制
方面具有显著优势。

(S1) (S2)

图 4 基础三元件机械网络结构 2 车 辆 悬 架 等 效 阻 抗 匹 配 分 析
Fig. 4 Basic three-component mechanical network structure

2.1 惯容悬架机械网络等效模型
适合阻尼控制的惯容悬架，有利于阻尼精准控制，已有
相关研究表明可利用 S1 结构进行有效的阻尼控制 [13] 。 根据机电相似性原理，惯容悬架 S2 机械网络模
由图 6(a) 可见，结构 S2 展现出明显的等效刚度 型能够等效为图 7 所示的机电网络。图 7 中，m 2 表
特性，并在低频范围内表现出显著的负等效惯性特 示车身质量，m 1 表示车轮质量，k t 表示轮胎刚度。车
征，频率上升、阻尼系数增长及惯质系数下降均会 轮作为媒介将路面振动传递至悬架，经过悬架机械
导致等效刚度系数逐渐降低。如图 6(b) 所示，结构 结 构 后， 振 动 功 率 由 有 功 功 率 和 无 功 功 率 共 同 构