汽车振动分析课件.pptx

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1、汽车振动分析汽车振动问题汽车本身就是一个具有质量、弹簧和阻尼的振动系统。1.汽车振动问题的影响1.使汽车的动力性得不到充分的发挥，经济性变坏。2.影响汽车的通过性、操纵稳定性和平顺性，使乘员产生不舒服和疲乏的感觉，甚至损坏汽车的零部件和运载的货物，缩短汽车的使用寿命。2.汽车振动问题的组成1.发动机和传动系统:汽车行驶时因道路不平气缸内的燃气压力和运动件的不平衡惯性力周期性变化的结果，都会使曲轴系统和发动机整机产生振动。发动机和传动系统振动主要研究发动机在车架上的整机振动，以及出曲轴和传动系统扭振以外的其他振动，如气门结构的振动等。2.制动系统:汽车在制动时，行驶方向的惯性力和作用在轮胎上的地

2、面制动力所形成的力矩会使前轴负荷增大，后轴负荷减小，从而加强了制动是整车的振动。3.转向系统：由于转向拉杆有一定的弹性，轮胎又有侧向变形和侧向力的作用，汽车在行驶时，前轮会绕主销左右摆动，将这种转向轮绕主销的振动称为前轮摆振。4.悬架系统：汽车行驶时，路面不平度会激起汽车的振动。当这种振动达到一定程度时，将影响乘员的舒适性。由弹簧和减震器组成的悬架系统要缓和由不平路面传给车身的冲击载荷，衰减由冲击载荷引起的承载系统的振动。5.车身和车架：利用有限元法分析车身和车架的振动问题。将连续系统视为由若干个基本单元在节点处彼此相连接的组合，把具有无限多个自由度的连续结构振动问题变为有限个自由度的振动问题

3、单自由度系统的振动分析单自由度振动系统指的是在振动的过程中，振系的任一瞬态由一个独立坐标即可确定的系统。单自由度系统是振动分析中最简单、最基础的一种。离散系统振动分析研究单自由度系统振动的意义： 1.在实际中，有些系统由于简单可简化为单自由度的系统。例如，在不平路面激励的作用下，只研究汽车车身的垂直振动，其他质量和其他方式的振动忽略不计，就可以把汽车这样一个复杂的振动系统简化为单自由度的系统。2.由于单自由度的分析是振动分析的基础，即使很复杂的问题多自由度振动系统问题，经过解耦后就可转化为单自由度的问题，可用单自由度振系分析的方法进行分析。单自由度系统模型的建立与分析1.单自由度系统模型建立考

4、虑振动系统的质量、弹性、阻尼、和激励，确定系统的质量参数、刚度参数、和阻尼参数，建立单自由度系统的数学模型。等效参数1.等效刚度：使系统的某点沿制定的方向产生单位位移（线位移或角位移）时，在改点同一向上所要施加的力（力矩），就称为系统在改点沿指定方向的刚度。2.等效质量：同等效刚度一样，在实际系统较复杂时，可以用能量法来确定等效质量。根据实际系统要转化的质量的动能与等效质量动能相等的原则来求解。3.等效粘性阻尼：作为方便起见，在工程实践中往往根据在振动的一周中实际阻尼所耗散的能力等于粘性阻尼所耗散的能力的关系，把其他类型阻尼折算成等效粘性阻尼，然后用这种等效粘性阻尼进行计算。二自由度系统的振动

5、分析 二自由度系统是多自由度系统，同时也是多自由度系统中较为简单的情况。其具有一定的代表性，可以通过处理二自由度系统振动问题及实际应用来熟悉多自由度系统的振动问题。实际结构简化为二自由度系统模型将实际问题中，关于机械、汽车等的实际结构由其被控量的耦合关系，简化成二由度系统模型，研究其振动问题。选定广义坐标后，可以引用达朗伯原理或牛顿第二定律，即用矢量力学的方法来求系统运动方程。也可以引用影响系数的概念，从研究系统的惯性力作用下的变形而求得系统的运动方程。此外，还可以用分析力学的方法，从研究系统的动能与位能入手，然后利用拉格朗日方程，求解出系统的运动微分方程。在多自由度系统振动理论中，广泛使用矩

6、阵记号(写为矩阵形式)质量矩阵120 ,0mMm阻尼矩阵 122223 ,cccCccc刚度矩阵振动中的节点：多自由度振动系统 所谓多自由度系统，是指必须通过两个以上的独立广义坐标才能够描述系统运动特性的系统，或者说自由度个数多于一个，但又不属于连续弹性体的系统。 关于多自由度系统的微分方程式，一般是一组相互耦合的常微分方程组。在求解的过程中往往利用模态分析的方法。其要点在于利用模态矩阵进行坐标变换，实现方程之间的解耦。将多自由度系统的振动分析简化为多个单自由度系统的振动分析问题。多自由度系统模态分析由于多自由度系统的微分方程是一个相互耦合的二阶常微分方程组，按照一般的方法进行求解较为困难，一方面因为微分方程的数量很多，一方面各个方程之间存在坐标耦合。因此，在实际的工程应用中，常常采用模态分析，对原方程组进行坐标变换，解除方程之间的耦合，使原方程组的求解转化为n个独立单自由度系统的求解问题，然后，将各阶主振型按照一定的比例进行叠加，求得原方程的解。基于adams的前轮麦弗逊式悬架模型振动分析的应用由此可见，经过弹簧阻尼系统悬架系统的减震，二自由度的悬架模型削弱了地面的振动。