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1、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
2、。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
3、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：
4、,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
5、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”
6、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
7、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，
8、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
9、：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
10、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，以免引起传至人体的加速度 出现尖峰，这对平顺性不利。,2、“人体座椅”系统参数选择,共36页,37,把人体减振效果考虑进去，实际衰减频率向低频范围扩展，应选高一些，有的选到5 6Hz；在适当的 配合下，仍可保证 4 12Hz，处于减振区。人体-座椅系统阻尼比 才有较好的减振效果，有的高阻尼泡沫座垫，。,
