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汽车缓冲器:模型分析及系统动力学模型

时间:2023-11-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:生活中也随处可见这种系统,例如汽车缓冲器就是一种可以耗减运动能量的装置,它是保证驾驶员行车安全的必备装置。图5.5汽车缓冲器图5.5中,m1、m2表示小车的质量,ci表示缓冲器的黏滞摩擦系数,ki表示弹簧的弹性系数,Fi表示小车所受的外力,xi表示小车的位移。根据牛顿第二定律,建立系统的动力学模型如下。选择初始值为[0,0,0,0]T,误差或相对误差达到0.000 01时结束迭代。

汽车缓冲器:模型分析及系统动力学模型

如图5.5所示,弹簧-质量块-阻尼系统是一种比较普遍的机械振动系统,研究这种系统对于人们的生活科技也是具有意义的。生活中也随处可见这种系统,例如汽车缓冲器就是一种可以耗减运动能量的装置,它是保证驾驶员行车安全的必备装置。再者在建筑抗震加固措施中引入阻尼器,可改变结构的自振特性,增加结构阻尼,吸收地震能量,降低地震作用对建筑物的影响。因此,研究弹簧-质量-阻尼结构非常具有现实意义。

图5.5 汽车缓冲器

图5.5中,m1、m2表示小车的质量,ci表示缓冲器的黏滞摩擦系数,ki表示弹簧的弹性系数,Fi(t)表示小车所受的外力,xi(t)表示小车的位移。设缓冲器的摩擦力与活塞的速度成正比,其中m1=1 kg,m2=2 kg,k1=k3=100 N/cm,k2=300 N/cm,c1=c3=3 N·s/cm,c2=6 N·s/cm。

根据牛顿第二定律,建立系统的动力学模型如下。

对m1

对m2有(www.xing528.com)

,则式(5.10)、式(5.11)可以简化整理为

,求解方程(5.12),代入数据得

由于系数阵严格对角占优,即对于n×n的矩阵中所有的1≤i≤n都满足|aij|>,因此,此方程的迭代解法一定收敛。选择初始值为[0,0,0,0]T,误差或相对误差达到0.000 01时结束迭代。

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