《汽车理论》课程教学课件（PPT讲稿）第六章 汽车的平顺性 6.3 汽车振动系统的简化，单质量系统的振动

第六章汽车的平顺性第三节汽车振动系统的简化，单质量系统的振动>本节将汽车振动系统简化为单质量的振动系统：分析单质量系统的自由振动和频率响应特性：分析单质量系统对路面随机输入的响应及其响应量特性参数的计算，分析悬架系统固有频率和阻尼比对振动响应的影响；介绍悬架系统固有频率和阻尼比的选择范围。汽车理论（第5版）教学课件中国农业大学编制

1 ➢本节将汽车振动系统简化为单质量的振动系统；分析单质量系统的 自由振动和频率响应特性；分析单质量系统对路面随机输入的响应及其 响应量特性参数的计算，分析悬架系统固有频率f0和阻尼比ζ对振动响 应的影响；介绍悬架系统固有频率f0和阻尼比ζ的选择范围。 第六章 汽车的平顺性 第三节 汽车振动系统的简化，单质量系统的振动

第三节汽车振动系统的简化，单质量系统的振动一、汽车振动系统的简化>车身质量有垂直、Z俯仰、侧倾3个自由度，m4个车轮质量有4个垂C直自由度，整车共7个自由度。>当x(0)=() 并忽略轮胎阻尼后，汽y(1)车立体模型可简化为1图6-11四轮汽车简化的立体模型平面模型。2汽车理论（第5版）教学课件中国农业大学编制

2 ➢当 ，并 忽略轮胎阻尼后，汽 车立体模型可简化为 平面模型。 ➢车身质量有垂直、 俯仰、侧倾3个自由度， 4个车轮质量有4个垂 直自由度，整车共7个 自由度。 一、汽车振动系统的简化 x(I) = y(I) 第三节 汽车振动系统的简化，单质量系统的振动

第三节汽车振动系统的简化，单质量系统的振动简化前后应满足以下三个条件1）总质量保持不变m2fm2rm2f +m2r +m2e=mOO2）质心位置不变m2cm2ra-m,b=0mifmir3）转动惯量保持不变I,=mp,=mra2+mb2Pm2r=mal图6-12双轴汽车简化的平面模型解得mzr=mbLP02=mm.A悬挂质量分配系数。abab3汽车理论（第5版）教学课件中国农业大学编制

3 m2f + m2r + m2c = m2 m2f a −m2r b = 0 2 2r 2 2f 2 I y = m2  y = m a + m b 1）总质量保持不变 2）质心位置不变 3）转动惯量保持不变                  = − = = ab m m bL m m aL m m y y y 2 2c 2 2 2r 2 2 2f 2 1    第三节 汽车振动系统的简化，单质量系统的振动 简化前后应满足以下三个条件 解得 令 —悬挂质量分配系数。 ab y 2  =

第三节汽车振动系统的简化，单质量系统的振动对于大部分汽车，8=0.8～1.2，即接K222f221Z2Pm2fm2r近1。当8=1时CfKfAqrLm2r=m2图6-47e=1情况下双轴汽车等效振动系统=0m2c4汽车理论（第5版）教学课件中国农业大学编制

4 0 2c 2 2r 2 2 2f 2 = = = m bL m m aL m m y y   对于大部分汽车，  = 0.8～1.2，即接 近1。当 = 1时 第三节 汽车振动系统的简化，单质量系统的振动

第三节汽车振动系统的简化，单质量系统的振动Z2m>在8=1的情况下，前、后轴上方车身部分的集中质CHK双轴汽车模型Kt可以简化为车身、1车轮两个自由度振动系统模型。图6-21车身与车轮两个自由度振动系统5汽车理论（第5版）教学课件中国农业大学编制

5 ➢在  =1 的情况 下，前、后轴上方 车身部分的集中质 量m2f 、 m2r在垂直 方向的运动是相互 独立的。 ➢双轴汽车模型 可以简化为车身、 车轮两个自由度振 动系统模型。 第三节 汽车振动系统的简化，单质量系统的振动

第三节汽车振动系统的简化，单质量系统的振动>车轮部分的固有1频率为10~16Hz，如m2果激振频率远离车轮固有频率（即5Hz以下），轮胎的动变形很小，可忽略车轮质量和轮胎的弹性，从而得到车身单质量系SS统模型。图6-13车身单质量系统模型6汽车理论（第5版）教学课件中国农业大学编制

6 ➢车轮部分的固有 频率为10~16Hz，如 果激振频率远离车轮 固有频率（即5Hz以 下），轮胎的动变形 很小，可忽略车轮质 量和轮胎的弹性，从 而得到车身单质量系 统模型。 第三节 汽车振动系统的简化，单质量系统的振动

第三节汽车振动系统的简化，单质量系统的振动二、单质量系统的自由振动Zm,z+C(z-9)+K(z-q)= 0m2KC0=令2n=m2m2艺+2nz+0z=0nqa2/m,K0Sの一振动系统固有圆频率；图6-13车身单质量系统模型一阻尼比。7汽车理论（第5版）教学课件中国农业大学编制

7 二、单质量系统的自由振动 m2  z  +C(z  −q )+ K(z −q) = 0 2 2 m C 令 n = 2 2 0 m K  = 2 0 2  z  + nz  +0 z = m K n C 0 2 2 = =   ω0—振动系统固有圆频率； ζ—阻尼比。 第三节 汽车振动系统的简化，单质量系统的振动

第三节汽车振动系统的简化，单质量系统的振动齐次微分方程的解为 z= Ae-" sin(V/-n’t+α>有阻尼自由振动时，质量m以有阻尼固有频Ae-nt率,=-n2振动，振幅按e-n 衰减。Ae-nt图6-14衰减振动曲线8汽车理论（第5版）教学课件中国农业大学编制

8 齐次微分方程的解为 = (  − +) − z A n t nt 2 2 0 e sin 第三节 汽车振动系统的简化，单质量系统的振动 ➢有阻尼自由 振动时，质量m2 以有阻尼固有频 率 2 2 r 0  =  − n 振动，振幅按 e −nt 衰减

第三节汽车振动系统的简化，单质量系统的振动阻尼比对衰减振动的影响1）与有阻尼固有频率の,有关0, = -n? =/1-2>增大，の下降。当-时，运动失去振荡特征>汽车悬架系统阻尼比大约为0.25，，比0只下降了3%左右，0~0KK0o82元m2m9汽车理论（第5版）教学课件中国农业大学编制

9 ➢ζ增大，ωr下降。当ζ=1时，运动失去振荡特征。 ➢汽车悬架系统阻尼比ζ大约为0.25，ωr比ω0只下降了 3%左右， 。 1）与有阻尼固有频率ωr有关 2 2 r 0  =  − n 2 0 = 1− r 0 2 0 m K  = 2 0 0 2π 1 2π m K f = =  第三节 汽车振动系统的简化，单质量系统的振动 阻尼比ζ对衰减振动的影响

第三节汽车振动系统的简化，单质量系统的振动阻尼比对衰减振动的影响2）决定振幅的衰减程度两个相邻的振幅A,与A,之比称为减振系数d2元2Ae-ntid=A=eVi-sAe-n(i+T) =enlA阻尼比越大，振幅衰减得越快2元Ind1+4元2/ln2d/1-2由实测的衰减振动曲线得到d，即可确定系统的阻尼比。10汽车理论（第5版）教学课件中国农业大学编制

10 2）决定振幅的衰减程度 2 1 A A d = ( ) 1 1 1 e e n t T nt A A − + − = 1 e nT = 2 1 2π e   − = 2 1 2π ln   − d = d 2 2 1 4π ln 1 + /  = 阻尼比ζ对衰减振动的影响 两个相邻的振幅A1与A2之比称为减振系数d 由实测的衰减振动曲线得到d，即可确定系统的阻尼比ζ。 阻尼比越大，振幅衰减得越快 第三节 汽车振动系统的简化，单质量系统的振动