《双轴汽车的振动》PPT课件.ppt

共36页,1,6.5.1 型分析 6.5.2 减小车身俯仰角加速度的措施 6.5.3 用单轮输入折算幅频特性分析前后 轮双输入振动系统 6.6 “人体座椅” 振动系统及参数选择,第6.5节 双轴汽车振动,共36页,2,6.5.1 双轴汽车振型分析 汽车垂直和仰俯两个自由度振动或汽车纵轴上任一点垂直振动时，采用双轴汽车双输入汽车系统。（前、后轮有两个路面输入） 1、模型简化条件 (1) 继承图6-12，四自由度双轴汽车平面模型；,讲义正文,共36页,3,共36页,4,(2) 进一步忽略车轮部分质量和轮胎刚度， 车身质量等效为3个集中质量；,共36页,5,2、车身运动方程描述 2.1 以质心垂直位移 和俯仰角 来描述。 确定 、 、 、 关系：,共36页,6,2.2 以 、 来描述系统无阻尼自由振动运动方程 1) 运动方程 条件： 无阻尼自由振动，q=0,Cr=Cf=0 分别对后/前端取力矩平衡： 2) 系统偏频 前、后端部分系统固有圆频率(即偏频)：,共36页,7,前端： 条件：Z2r=0， 只有前端振动； 后端： 条件： Z2f=0 ， 只有后端振动；,共36页,8,3) 系统主频 若前后轴都振动，即 ，将以上运动方程进行复变换，令其系数行列式值为零，可解得系统主频 ：,4) 车身振动 的主振型,共36页,9,可见： 相应于两个主频 ，车身有两个主振型； 一个振型的结点位于轴距之内，称为角振动型； 一个振型的结点位于轴距之外，称为垂直振动型； 两个振动的结点分别位于质心的两侧； 当质量分配系数=1时，振动结点位于前、后轴处， ,主振型与前、后端部分系统振型相同；,共36页,10, 大部分汽车=0.81.2，比较接近1，主频率与部分 系统固有频率相差不多； 2.3 用 、 坐标系来描述无阻尼自由振动系统运动 条件： 无阻尼自由振动，q=0,Cr=Cf=0 1）运动方程 以垂直向上的力平衡和 绕质心的力矩平衡列方程：,共36页,11,2) 垂直、角振动两个部分 系统固有圆频率（偏频） 垂直振动偏频： 条件：只有垂直振动，=0； 角振动偏频： 条件：只有角振动，Zc=0；,共36页,12,4) 系统主频 当系统既有角振动，又有垂直振动时，系统振动 的频率为主频。系统主频 ： 式中：,3) 垂直、角振动两个 部分系统的振型,共36页,13,可见： 当 时， 、 ，主频与对应的偏频相等 即 ； 当主频等于对应的偏频时， 与 不耦合，即垂直振动和角振动相互独立；主振型与部分系统振型相同。 当 时，主频与对应的偏频相差不大； 适当选择参数，使 ，可保证 ， 可减少车身俯仰共振的角加速度分量； 减小车身俯仰角加速度，可改善平顺性。在3Hz以下，人对水平方向的振动比垂直振动方向更敏感。,共36页,14,6.4.2 使 ，减小俯仰角加速度的措施 方法1： 当 时，可使 因为,当a=b时，代入式（6-82） 所以， 当 时， 。,共36页,15,说明： (1) 多数轿车 ，使 十分困难。 (2) 因轿车布置紧凑， 较小，要使 ， 只有减小轴距L来达到目的。 (3) 减小L势必减小乘坐空间，故此法不可取。,共36页,16,方法2：前、后悬架“交联”,弹簧 、 由一与车身铰接的无质量杠杆连接起来，它们只是在车身垂直振动时才受力，并与弹簧 、 并联，总弹簧刚度不变。,共36页,17,垂直振动时，固有圆频率： 角振动时， 、 不起作用： 俯仰角振动的偏频 减小。 因此，适当选择弹簧刚度比值 、 ， 可使 ，以减小车身俯仰角加速度。,共36页,18,方法： 单轮输入折算幅频特性分析前、后轮双输入振动系统响应 。 折算目的： 1、简化问题； 2、便于分析参数对振动响应的影响。 条件： 采用质量分配系数=1特殊情况下的双轴汽车 等效系统。用长度为L的无质量的杠杆将两个“车身- 车轮”双质量系统连接。,6.5.3 用单轮输入折算幅频特性分析 前、后轮双输入振动系统,共36页,19,1、坐标定义及车身上任一点P坐标值的确定,共36页,20,1) 定义： (1) 车身上任一点P到前轴的距离为l(变量)； (2) P点在前轴前方为正，在前轴后方为负； 车身上任一点P的垂直位移： 2) 前、后轮路面输入的关系： 前后轮在同一车辙上， 、 ,只相差一滞后时间 ; 关系： 因此，可将前、后轮双输入等效为qf前轮处的单输入。,共36页,21,车身上任一点P对前轮速度输入的幅频特性： 车身-车轮双质量系统 可见： 求任一点P的折算幅频特性又进一步归结为求车身 上任一点P的位移Z2p和俯仰角位移对前轴上方的车身 位移Z2f的幅频特性:,共36页,22,2、轴距中心处垂直位移Zc 和车身俯仰角 对前轴Z2f 的 幅频特性: 分析条件： (1) 轴距中心处，a=b； (2) 假定前、后两个“车身车轮”双质量系统频 响函数相等，即： 轴距中心处：,共36页,23,因为有 关系， 所以存在位移关系： 代入，并进行傅立叶变换，得： 时域内时间滞后 相当于频域内相位角滞后。 故：,共36页,24,得到：轴距中心处垂直位移Zc 和车身俯仰角对前轴上 方车身位移Z2f的幅频特性:,车身上任一点P对前轮速度输入的幅频特性：,共36页,25,1、前后轴上方车身位移 、 同相时，属纯垂直振动； 2、前后轴上方车身位移 、 反相时，属角振动； 3、曲线为轴距滤波特性，即轴距对随机输入加以衰减，在轴距中心处振动最小； 4、提示：当 一定时，加长轴距，有利于减小俯仰角振动。,共36页,26,3、车身上任一点P垂直位移Z2p对Z2f的幅频特性 车身上任一点角振动相同，但垂直振动大小不同。 车身上任一点的垂直位移Z2P： 式中：l为车身上任一点P到前轴的距离。 因： 经付氏变换：,共36页,27,幅频特性： 前轴处： 后轴处： 即:,共36页,28,轴距中心：,共36页,29,可见： 1、当 车身上各点位移相同， 属纯垂直振动； 2、当 轴距中心处 ，属纯 角振动； 3、在纯角振动时，垂直振动大小与到轴距中心的 距离成正比。,共36页,30,4、 及 功率谱密度和均方根值的计算,2）均方根值：参见式（6-103）和式（6-104） 车速和轴距对 、 的影响：参见图6-51。,1）功率谱密度：,共36页,31,1、系统简化 人体简化成一刚性质量Ms时，它与座椅的弹性、 阻尼元件构成一单自由度系统； 它附加在“车轮车身”双质量系统上，构成三质 量系统； 人体质量比车身质量小得多，忽略人体惯性力的影 响，可认为车身振动Z2为“人体-座椅”子系统的输入；,6.6 “人体座椅” 振动系统,共36页,32,共36页,33,“人体-座椅”系统幅频特性： 对于以Z2为输入的单质量“人体座椅”系统，其幅频特性与单自由度系统相同：,共36页,34,共36页,35,可见： “人体座椅”系统在其固有频率 附近，对车厢地板输入有一定放大；在激振 频率大于 后，对Z2起衰减作用； 因人体是个复杂系统，幅频特性实测值共振频 率与共振幅值降低，开始衰减频率由 降到 附近，说明实际人体坐在坐垫上，比人体刚性 简化模型减振效果要好；,共36页,36,为获得良好的平顺性，选择座椅参数时应注意： 保证人体垂直方向敏感区频在412Hz 处于减振区； ，选择 时，应避免与车身固有 频率 重合，