Page 34 - 《振动工程学报》2025年第11期

2492 振 动 工 程 学 报 第 38 卷

3000 表 1 传统被动悬架和惯容悬架参数 [11]
理论幅值(被动惯容器)
2500 试验幅值 Tab. 1 Parameters of traditional passive suspension and
幅值 / (kN·m −1 ) 1500 车身质量m 2 单位 数值
[11]
inertial suspension
2000
参数
kg
320
1000
500 车轮质量m 1 kg 45
弹簧刚度系数k kN/m 22
0
0 2 4 6 8 10 轮胎等效刚度系数k t kN/m 190
频率 / Hz 传统被动悬架阻尼系数c N·s/m 1800
(a) 幅频对比
(a) Comparison of amplitude-frequency 惯容悬架阻尼系数c t N·s/m 1502.1
kg 660.5
大惯质系数b max
270
小惯质系数b min kg 275.6
理论相位
试验相位 频率切换点 f 0 Hz 4.5
相位 / (°) 210 Tab. 2 Comparison of suspension performance in time-domain
表 2 时域下悬架性能对比

150
车身加速度 悬架动行程 轮胎动载荷
悬架方式 均方根值 均方根值 均方根值
−2
90 BA_RMS /(m·s ) SWS_RMS /m DTL_RMS/kN
0 2 4 6 8 10
传统被动悬架 2.5212 0.0206 1.0215
频率 / Hz
(b) 相频对比 惯容悬架 2.2949 0.0227 1.0104
(b) Comparison of phase-frequency 降幅 +8.98% −10.19% +1.09%

图 11 频率驱动磁力惯容器幅频与相频对比
化，道路友好性稍有增强，悬架动行程虽出现小幅上
Fig. 11 Comparison of frequency-driven magnetic inerter in
升，但振幅变化始终保持在安全范围内。
amplitude-frequency and phase-frequency
于图 11 中的数据，频率驱动磁力惯容器的惯质系数
5 惯 容 悬 架 频 域 调 控 性 能 试 验
在高频段与低频段有明显差异，与设计目标相符合。

4 惯 容 悬 架 频 域 调 控 性 能 分 析 为了在试验中科学评估惯容悬架的性能优化程
度，以行业普遍采用的“弹簧-阻尼”传统被动悬架作
为悬架性能的基准值，对比传统被动悬架和惯容悬
为研究应用频率驱动磁力惯容器的惯容悬架的
架的性能试验结果。惯容悬架试验台架的布置图如
隔振性能，在随机型路面进行仿真分析。路面不平
图 13 所示。
度采用功率谱密度 G q (n) 表示：
( ) −W 输入信号采用随机型路面激励，采用 20 m/s 行
n
G q (n) = G q (n 0 ) （14） 驶速度进行工况试验，将第 节所用的随机型路面
n 0 4
TM
式中，G q (n 0 ) 为参考空间频率下的路面功率谱密度； 激 励 数 据在 IST MAX Cyclic Fatigue Software 中 进
−1
n 为 空 间 频 率 ， 且 n 为 波 长 λ 的 倒 数 ， 单 位 为 m ； 行 转 化， 导 出 时 转 换 为 “ rdf” 格 式 。 采 样 频 率 设 为
n 0 为参考空间频率，取值为 0.1 m ；W 为频率指数。 500 Hz，随机型路面输入试验下，悬架性能指标结果
−1
随机型路面激励的时域表达式为 [17] ： 如表 3 和图 14 所示。由试验结果可知，在随机型路
√ 面激励下，新型惯容悬架相较于传统被动悬架，实现
˙ z T (t) = −2πf d z T (t)+ 2πG 0 vw(t) （15）
式中，f d 为截止频率下限，取值为 0.01 Hz；G 0 为路面 了乘坐舒适性与道路友好性的双重优化。
不平度系数；v 为车速；w(t) 为单位白噪声。以 C 级 从表 3 的结果中可以看出，20 m/s 行驶速度下加
路面作为激励，悬架参数如表 1 所示。 速度均方根值下降 5.99%，表明惯容悬架有效改善了
在 20 m/s 车速下，传统被动悬架和惯容悬架的 车辆的乘坐舒适性。惯容悬架的悬架动行程均方根
性能指标均方根值如表 2 所示。采用“+”代表惯容 值增大了 8.24%，表明惯容悬架通过增大悬架动行程
悬架相对传统被动悬架的性能指标降低，“−”代表 的方式，增加了阻尼元件的工作行程，在保持道路友
惯容悬架性能指标相对增加。 好性的同时，乘坐舒适性也有所增强。悬架动行程
根据表 2 和图 12，在随机路面下，车辆以 20 m/s 虽有小幅增加，但未超过安全行程边界，这与前文仿
车速行驶，采用惯容悬架后，乘坐舒适性得到明显优 真研究得出的结论一致，与优化目标相符合。