1、 本節將汽車振動系統簡化為單質量的振動系統；分析單質量系統的自在振動和頻率呼應特性；分析單質量系統對路面隨機輸入的呼應及其呼應量特性參數的計算，分析懸架系統固有頻率f0和阻尼比對振動呼應的影響；引見懸架系統固有頻率f0和阻尼比的選擇范圍。第六章 汽車的平順性第三節汽車振動系統的簡化，單質量系統的振動前往目錄. 當 ，并忽略輪胎阻尼后，汽車立體模型可簡化為平面模型。 車身質量有垂直、俯仰、側傾3個自在度，4個車輪質量有4個垂直自在度，整車共7個自在度。一、汽車振動系統的簡化第三節 汽車振動系統的簡化，單質量系統的振動. 1總質量堅持不變 2質心位置不變 3轉動慣量堅持不變第三節 汽車振動系統的簡

2、化，單質量系統的振動簡化前后應滿足以下三個條件解得令 懸掛質量分配系數。. 對于大部分汽車， = 0.81.2，即接近1。當 = 1時第三節 汽車振動系統的簡化，單質量系統的振動. 在 =1 的情況下，前、后軸上方車身部分的集中質量m2f 、 m2r在垂直方向的運動是相互獨立的。 雙軸汽車模型可以簡化為車身、車輪兩個自在度振動系統模型。第三節 汽車振動系統的簡化，單質量系統的振動. 車輪部分的固有頻率為1016Hz，假設激振頻率遠離車輪固有頻率即5Hz以下，輪胎的動變形很小，可忽略車輪質量和輪胎的彈性，從而得到車身單質量系統模型。第三節 汽車振動系統的簡化，單質量系統的振動.二、單質量系統的自

3、在振動0振動系統固有圓頻率；阻尼比。第三節 汽車振動系統的簡化，單質量系統的振動.齊次微分方程的解為第三節 汽車振動系統的簡化，單質量系統的振動 有阻尼自在振動時，質量m2以有阻尼固有頻率振動，振幅按衰減。. 增大，r下降。當=1時，運動失去振蕩特征。 汽車懸架系統阻尼比大約為0.25，r比0只下降了3%左右， 。1與有阻尼固有頻率r有關第三節 汽車振動系統的簡化，單質量系統的振動阻尼比對衰減振動的影響.2決議振幅的衰減程度阻尼比對衰減振動的影響兩個相鄰的振幅A1與A2之比稱為減振系數d由實測的衰減振動曲線得到d，即可確定系統的阻尼比。阻尼比越大，振幅衰減得越快第三節 汽車振動系統的簡化，單質

4、量系統的振動.三、單質量系統頻率呼應特性分析幅值比、相位差隨激振頻率而變化的規律。 對于一個常系數的線性系統即系統的m、K、為常數，當輸入量 是一個簡諧函數時，輸出量 也是與輸入量同頻率的簡諧函數，但兩者的幅值不同，相位也不同。 輸出、輸入的幅值比是頻率 f 的函數，稱為幅頻特性。 相位差也是 f 的函數，稱為相頻特性。 兩者統稱為頻率呼應特性。第三節 汽車振動系統的簡化，單質量系統的振動.復振幅z0、q0為輸出、輸入諧量的幅值；1.頻率呼應函數確實定 由輸出、輸入諧量復振幅 z 與 q 的比值或 與 的傅里葉變換Z()與Q() 的比值，可以確定頻率呼應函數 。 輸出、輸入諧量的幅值比，稱為幅

5、頻特性。 輸出、輸入諧量的相位差，稱為相頻特性。第三節 汽車振動系統的簡化，單質量系統的振動.令那么第三節 汽車振動系統的簡化，單質量系統的振動代入.2.幅頻特性第三節 汽車振動系統的簡化，單質量系統的振動.四、單質量系統對路面隨機輸入的呼應1.用隨機振動實際分析汽車平順性的概述1平順性分析的振動呼應量車輪與路面間的動載 車身加速度懸架彈簧的動撓度第三節 汽車振動系統的簡化，單質量系統的振動.3.幅頻特性曲線0.1110頻率比=/010lg|z/q|-101-1lg 用雙對數坐標做出幅頻特性曲線。0.11|z/q|10 漸近線為程度線，斜率為0:1。 漸近線的“頻率指數為0。第三節 汽車振動系

6、統的簡化，單質量系統的振動.0.1110頻率比=/010lg|z/q|-101-1lg0.11|z/q|10 漸近線斜率為-2:1。 “頻率指數為-2。-2:13.幅頻特性曲線第三節 汽車振動系統的簡化，單質量系統的振動.0.1110頻率比=/010lg|z/q|-101-1lg0.11|z/q|10漸近線斜率為-1:1?！邦l率指數為-1。-2:1-1:13.幅頻特性曲線第三節 汽車振動系統的簡化，單質量系統的振動.0.1110頻率比=/010lg|z/q|-101-1lg0.11|z/q|10-2:1-1:1 確定低頻段和高頻段漸近線的交點。交點要滿足3.幅頻特性曲線第三節 汽車振動系統的簡

7、化，單質量系統的振動.0.1110頻率比=/010lg|z/q|-101-1lg0.11|z/q|10-2:1-1:1 與無關，即無論阻尼比取何值，幅頻特性曲線都要經過 點3.幅頻特性曲線第三節 汽車振動系統的簡化，單質量系統的振動.0.1110頻率比=/010lg|z/q|-101-1lg0.11|z/q|10-2:1-1:1共振時，單質量系統位移輸入與位移輸出的幅頻特性3.幅頻特性曲線第三節 汽車振動系統的簡化，單質量系統的振動.4.幅頻特性曲線的討論1低頻段 |z/q|略大于1，阻尼比對這一頻段的影響不大。第三節 汽車振動系統的簡化，單質量系統的振動0.1110頻率比=/010lg|z/

8、q|-101-1lg0.11|z/q|10-2:1-1:1單質量系統位移輸入與位移輸出的幅頻特性.4.幅頻特性曲線的討論2共振段 |z/q|出現峰值，將輸入位移放大，加大阻尼比，可使共振峰值明顯下降。第三節 汽車振動系統的簡化，單質量系統的振動0.1110頻率比=/010lg|z/q|-101-1lg0.11|z/q|10-2:1-1:1單質量系統位移輸入與位移輸出的幅頻特性.4.幅頻特性曲線的討論3高頻段 懸架對輸入位移起衰減作用，阻尼比減小對減振有利。與無關第三節 汽車振動系統的簡化，單質量系統的振動0.1110頻率比=/010lg|z/q|-101-1lg0.11|z/q|10-2:1-

9、1:1單質量系統位移輸入與位移輸出的幅頻特性.2振動呼應量的功率譜密度與均方根值第三節 汽車振動系統的簡化，單質量系統的振動振動呼應量 x 的功率譜密度；路面位移 q 的功率譜密度；系統呼應量 x 對輸入 q 的幅頻特性。.第三節 汽車振動系統的簡化，單質量系統的振動 振動呼應量的方差，等于均方根值。 由路面不平度系數和車速確定路面位移輸入的功率譜密度 由懸架系統參數求出頻率呼應函數Hfxq.3概率分布與規范差的關系 振動呼應量 x 的分布為正態分布，且均值為零時，幅值的絕對值超越 的概率為P，與 P 的關系如下表。122.5833.29P31.7%4.6%1%0.3%0.1%1P68.3%9

10、5.4%99%99.7%99.9%正態分布情況下，超越規范差x的倍以外的概率P第三節 汽車振動系統的簡化，單質量系統的振動.122.5833.29P31.7%4.6%1%0.3%0.1%1P68.3%95.4%99%99.7%99.9%正態分布情況下，超越規范差x的倍以外的概率P 要求車身加速度 超越1g的概率P=1%，求車身加速度的規范差 。第三節 汽車振動系統的簡化，單質量系統的振動例1即 =0.39g 時，可以使 超越1g的概率P=1%。.122.5833.29P31.7%4.6%1%0.3%0.1%1P68.3%95.4%99%99.7%99.9%正態分布情況下，超越規范差x的倍以外的

11、概率P 某汽車懸架彈簧動撓度 的規范差 =3cm，要求動撓度超越限位行程 即撞擊限位的概率P = 0.3，假設車輪上下跳動的限位行程均為 ，求 。第三節 汽車振動系統的簡化，單質量系統的振動=3cm， =9cm 可使撞擊限位的概率為0.3%。例2.122.5833.29P31.7%4.6%1%0.3%0.1%1P68.3%95.4%99%99.7%99.9%正態分布情況下，超越規范差x的倍以外的概率P車輪跳離地面的條件是相應界限值 當車輪與路面間的動載Fd與車輪作用于路面的靜載G大小相等且方向相反時，車輪作用于路面的垂直載荷等于零。取 ，相對動載 /G 的均方根值 ，求車輪跳離地面的概率。由于

12、 向上的概率占一半，車輪跳離地面的概率是0.15%。第三節 汽車振動系統的簡化，單質量系統的振動例3.2.車身加速度的功率譜密度 的計算分析路面輸入除采用 外，還可以采用 和 。相應地，幅頻特性要采用 和 。第三節 汽車振動系統的簡化，單質量系統的振動.輸入、輸出均方根譜之間的關系路面輸入的均方根譜用雙對數坐標做出路面輸入均方根譜與的關系曲線。第三節 汽車振動系統的簡化，單質量系統的振動.斜率為0:1斜率為1:1斜率為1:1第三節 汽車振動系統的簡化，單質量系統的振動.三個幅頻 特性為第三節 汽車振動系統的簡化，單質量系統的振動.第三節 汽車振動系統的簡化，單質量系統的振動0.1110頻率比=

13、/010lg|z/q|-101-1lg0.11|z/q|10-2:1-1:1. 由于 為一“白噪聲， 與 的圖形完全一樣，只是在雙對數坐標上挪動 。 可以用呼應量對速度輸入的幅頻特性定性分析呼應的均方根譜。第三節 汽車振動系統的簡化，單質量系統的振動.21101000.1110激振頻率 f / Hz=0.25=0.5f0=1Hzf0=2Hz思索：對共振峰值和高頻段的影響有何不同？振動系統的固有頻率 f0 對共振峰值有何影響？ 第三節 汽車振動系統的簡化，單質量系統的振動0.250.5f = f0 =114.048.88f = f0 =228.0817.76. 對單質量振動系統， /G與 只相差系數1/g，因此0和對 幅頻特性的影響與 幅頻特性的影響，從變化趨勢上講完全一樣。3.車輪與路面間的相對動載 /G對 的幅頻特性的分析第三節 汽車振動系統的簡化，單質量系統的振動.4.懸架彈簧的動撓度 對 幅頻特性的分析第三節 汽車振動系統的簡化，單質量系統的振動.在低頻段，1，2:10:1第三節 汽車振動系統的簡化，單質量系統的振動頻率比=/00.1 1 101010.1=0=0.5=0.25.2:10:11:1-1:1思索：懸架固有頻率 f0 對 有何影響？ 第三節 汽車振動系統的簡化，單質量系統的振動0.250.5f = f0=10.3180.159