《双轴汽车的振动》PPT课件

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=01）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