汽車知識大全課件(免費期結束)6.3ppt課件.ppt

1、1,本節(jié)將汽車振動系統(tǒng)簡化為單質量的振動系統(tǒng)；分析單質量系統(tǒng)的自由振動和頻率響應特性；分析單質量系統(tǒng)對路面隨機輸入的響應及其響應量特性參數(shù)的計算，分析懸架系統(tǒng)固有頻率f0和阻尼比對振動響應的影響；介紹懸架系統(tǒng)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(jié) 汽車振動系統(tǒng)的簡化，單質量系統(tǒng)的振動,返回目錄,2,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個自由度，4個車輪質量有4個垂直自由度，整車共7個自由度。,一、汽車振動系統(tǒng)的簡化,第三節(jié) 汽車振動系統(tǒng)的簡化，單質量系統(tǒng)的振動,3,1）總質量保持不變,2）質心位置不變,3）轉動慣量保持不變

2、,第三節(jié) 汽車振動系統(tǒng)的簡化，單質量系統(tǒng)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(shù)。,4,對于大部分汽車， = 0.81.2，即接近1。當 = 1時,第三節(jié) 汽車振動系統(tǒng)的簡化，單質量系統(tǒng)的振動,5,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、車輪兩個自由度振動系統(tǒng)模型。,第三節(jié) 汽車振動系統(tǒng)的簡化，單質量系統(tǒng)的振動,6,車輪部分的固有頻率為1016Hz，如果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(tǒng)模型。,第三節(jié) 汽車振動

3、系統(tǒng)的簡化，單質量系統(tǒng)的振動,7,二、單質量系統(tǒng)的自由振動,0振動系統(tǒng)固有圓頻率； 阻尼比。,第三節(jié) 汽車振動系統(tǒng)的簡化，單質量系統(tǒng)的振動,8,齊次微分方程的解為,第三節(jié) 汽車振動系統(tǒng)的簡化，單質量系統(tǒng)的振動,有阻尼自由振動時，質量m2以有阻尼固有頻率,振動，振幅按,衰減。,9,增大，r下降。當=1時，運動失去振蕩特征。 汽車懸架系統(tǒng)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(jié) 汽車振動系統(tǒng)的簡化，單質量系統(tǒng)的振動,阻尼比對衰減振動的影響,10,2）決定振幅的衰減程度,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(shù)d,由實測的衰減振動

4、曲線得到d，即可確定系統(tǒng)的阻尼比。,阻尼比越大，振幅衰減得越快,第三節(jié) 汽車振動系統(tǒng)的簡化，單質量系統(tǒng)的振動,11,三、單質量系統(tǒng)頻率響應特性,分析幅值比、相位差隨激振頻率而變化的規(guī)律。,對于一個常系數(shù)的線性系統(tǒng)（即系統(tǒng)的m、K、為常數(shù)），當輸入量 是一個簡諧函數(shù)時，輸出量 也是與輸入量同頻率的簡諧函數(shù)，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(shù)，稱為幅頻特性。 相位差也是 f 的函數(shù)，稱為相頻特性。 兩者統(tǒng)稱為頻率響應特性。,第三節(jié) 汽車振動系統(tǒng)的簡化，單質量系統(tǒng)的振動,12,復振幅,z0、q0為輸出、輸入諧量的幅值；,1.頻率響應函數(shù)的確定,由輸出、輸入諧量復振幅

5、 z 與 q 的比值或 與 的傅里葉變換Z()與Q() 的比值，可以確定頻率響應函數(shù) 。,輸出、輸入諧量的幅值比，稱為幅頻特性。,輸出、輸入諧量的相位差，稱為相頻特性。,第三節(jié) 汽車振動系統(tǒng)的簡化，單質量系統(tǒng)的振動,13,令,則,第三節(jié) 汽車振動系統(tǒng)的簡化，單質量系統(tǒng)的振動,代入,14,2.幅頻特性,第三節(jié) 汽車振動系統(tǒng)的簡化，單質量系統(tǒng)的振動,15,四、單質量系統(tǒng)對路面隨機輸入的響應,1.用隨機振動理論分析汽車平順性的概述,1）平順性分析的振動響應量,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(jié) 汽車振動系統(tǒng)的簡化，單質量系統(tǒng)的振動,16,3.幅頻特性曲線,用雙對數(shù)坐標做出幅頻特

6、性曲線。,漸近線為水平線，斜率為0:1。 漸近線的“頻率指數(shù)”為0。,第三節(jié) 汽車振動系統(tǒng)的簡化，單質量系統(tǒng)的振動,17,漸近線斜率為-2:1。 “頻率指數(shù)”為-2。,-2:1,3.幅頻特性曲線,第三節(jié) 汽車振動系統(tǒng)的簡化，單質量系統(tǒng)的振動,18,漸近線斜率為-1:1。 “頻率指數(shù)”為-1。,-2:1,-1:1,3.幅頻特性曲線,第三節(jié) 汽車振動系統(tǒng)的簡化，單質量系統(tǒng)的振動,19,-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(jié) 汽車振動系統(tǒng)的簡化，單質量系統(tǒng)的振動,20,-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

7、頻特性曲線,第三節(jié) 汽車振動系統(tǒng)的簡化，單質量系統(tǒng)的振動,21,-2:1,共振時，,單質量系統(tǒng)位移輸入與位移輸出的幅頻特性,3.幅頻特性曲線,第三節(jié) 汽車振動系統(tǒng)的簡化，單質量系統(tǒng)的振動,22,4.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(jié) 汽車振動系統(tǒng)的簡化，單質量系統(tǒng)的振動,23,4.幅頻特性曲線的討論,2）共振段,|z/q|出現(xiàn)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(jié) 汽車振動系統(tǒng)的簡化，單質量系統(tǒng)的振動,24,4.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(jié) 汽車振

8、動系統(tǒng)的簡化，單質量系統(tǒng)的振動,25,2）振動響應量的功率譜密度與均方根值,第三節(jié) 汽車振動系統(tǒng)的簡化，單質量系統(tǒng)的振動,振動響應量 x 的功率譜密度；,路面位移 q 的功率譜密度；,系統(tǒng)響應量 x 對輸入 q 的幅頻特性。,26,第三節(jié) 汽車振動系統(tǒng)的簡化，單質量系統(tǒng)的振動, 振動響應量的方差，等于均方根值。,由路面不平度系數(shù)和車速確定路面位移輸入的功率譜密度,由懸架系統(tǒng)參數(shù)求出頻率響應函數(shù)H（f）xq,27,3）概率分布與標準差的關系,振動響應量 x 的分布為正態(tài)分布，且均值為零時，幅值的絕對值超過 的概率為P，與 P 的關系如下表。,正態(tài)分布情況下，超過標準差x的倍以外的概率P,第三節(jié)

9、汽車振動系統(tǒng)的簡化，單質量系統(tǒng)的振動,28,正態(tài)分布情況下，超過標準差x的倍以外的概率P,要求車身加速度 超過1g的概率P=1%，求車身加速度的標準差 。,第三節(jié) 汽車振動系統(tǒng)的簡化，單質量系統(tǒng)的振動,例1,即 =0.39g 時，可以使 超過1g的概率P=1%。,29,正態(tài)分布情況下，超過標準差x的倍以外的概率P,某汽車懸架彈簧動撓度 的標準差 =3cm，要求動撓度超過限位行程 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(jié) 汽車振動系統(tǒng)的簡化，單質量系統(tǒng)的振動,=3cm， =9cm 可使撞擊限位的概率為0.3%。,例2,30,正態(tài)分布情況下，超過標準差x的倍

10、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。,因為 向上的概率占一半，車輪跳離地面的概率是0.15%。,第三節(jié) 汽車振動系統(tǒng)的簡化，單質量系統(tǒng)的振動,例3,31,2.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(jié) 汽車振動系統(tǒng)的簡化，單質量系統(tǒng)的振動,32,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(shù)坐標做出路面輸入均方根譜與的關系曲線。,第三節(jié) 汽車

11、振動系統(tǒng)的簡化，單質量系統(tǒng)的振動,33,第三節(jié) 汽車振動系統(tǒng)的簡化，單質量系統(tǒng)的振動,34,三個幅頻 特性為,第三節(jié) 汽車振動系統(tǒng)的簡化，單質量系統(tǒng)的振動,35,第三節(jié) 汽車振動系統(tǒng)的簡化，單質量系統(tǒng)的振動,36,由于 為一“白噪聲”， 與 的圖形完 全相同，只是在雙對數(shù)坐標上 移動 。,可以用響應量對速度輸入的幅頻特性定性分析響應的均方根譜。,第三節(jié) 汽車振動系統(tǒng)的簡化，單質量系統(tǒng)的振動,37,2,1,10,100,0.1,1,10,激振頻率 f / Hz,=0.25,=0.5,f0=2Hz,思考：對共振峰值和高頻段的影響有何不同？振動系統(tǒng)的固有頻率 f0 對共振峰值有何影響？,第三節(jié) 汽車振動系統(tǒng)的簡化，單質量系統(tǒng)的振動,38,對單質量振動系統(tǒng)， /G與 只相差系數(shù)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(jié) 汽車振動系統(tǒng)的簡化，單質量系統(tǒng)的振動,39,4.懸架彈簧的動撓度 對 幅頻特性的分析,第三節(jié) 汽車振動系統(tǒng)的簡化，單質量系統(tǒng)的振動,40,在低頻段，1，,在高頻段，1，,2:1,0:1,第三節(jié) 汽車振動系統(tǒng)的簡化，單質量系統(tǒng)的振動,頻率比=/0,0.1 1 10,10 1 0.1,=0,=0.5,=0.