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1、会计学1汽车知识汽车知识(zh shi)大全课件期结束大全课件期结束63第一页，共43页。2 当 ，并忽略轮胎阻尼后，汽车立体(lt)模型可简化为平面模型。 车身(ch shn)质量有垂直、俯仰、侧倾3个自由度，4个车轮质量有4个垂直自由度，整车共7个自由度。一、汽车振动系统(xtng)的简化 IyIx第三节 汽车振动系统的简化，单质量系统的振动第1页/共43页第二页，共43页。32c2r2f2mmmm0r2f2bmam2r22f222bmammIyy 1）总质量(zhling)保持不变 2）质心(zh xn)位置不变 3）转动惯量保持(boch)不变abmmbLmmaLmmyyy222c22
2、2r222f1第三节 汽车振动系统的简化，单质量系统的振动简化前后应满足以下三个条件解得令 悬挂质量分配系数。aby2第2页/共43页第三页，共43页。402c222r222fmbLmmaLmmyy 对于大部分汽车(qch)， = 0.81.2，即接近1。当 = 1时第三节 汽车振动系统的简化(jinhu)，单质量系统的振动第3页/共43页第四页，共43页。5 在 =1 的情况下，前、后轴上方车身部分的集中质量m2f 、 m2r在垂直方向的运动是相互独立的。 双轴汽车模型可以简化为车身、车轮(ch ln)两个自由度振动系统模型。第三节 汽车(qch)振动系统的简化，单质量系统的振动第4页/共4
3、3页第五页，共43页。6 车轮部分的固有频率为1016Hz，如果激振频率远离车轮固有频率（即5Hz以下），轮胎的动变形(bin xng)很小，可忽略车轮质量和轮胎的弹性，从而得到车身单质量系统模型。第三节 汽车振动系统的简化(jinhu)，单质量系统的振动第5页/共43页第六页，共43页。7二、单质量系统的自由(zyu)振动02qzKqzCzm 22mCn 令220mK0220zznz KmCn2020振动系统(xtng)固有圆频率；阻尼比。第三节 汽车振动(zhndng)系统的简化，单质量系统的振动(zhndng)第6页/共43页第七页，共43页。8齐次微分方程(wi fn fn chn)的
4、解为tnAznt220sine第三节 汽车振动(zhndng)系统的简化，单质量系统的振动(zhndng) 有阻尼自由振动时，质量(zhling)m2以有阻尼固有频率220rn振动，振幅按ent衰减。第7页/共43页第八页，共43页。9 增大，r下降。当=1时，运动失去振荡特征。 汽车(qch)悬架系统阻尼比大约为0.25，r比0只下降了3%左右， 。1）与有阻尼(zn)固有频率r有关220rn2010r20mK200212mKf第三节 汽车振动(zhndng)系统的简化，单质量系统的振动(zhndng)阻尼比对衰减振动的影响第8页/共43页第九页，共43页。102）决定振幅(zhnf)的衰减
5、程度21AAd 111eeTtnntAA1enT212e212lndd22ln411/阻尼比对衰减振动(zhndng)的影响两个(lin )相邻的振幅A1与A2之比称为减振系数d由实测的衰减振动曲线得到d，即可确定系统的阻尼比。阻尼比越大，振幅衰减得越快第三节 汽车振动系统的简化，单质量系统的振动第9页/共43页第十页，共43页。11三、单质量系统频率响应(pn l xin yn)特性分析幅值比、相位差随激振频率(pnl)而变化的规律。 对于一个常系数的线性系统（即系统的m、K、为常数），当输入量 是一个简谐函数时，输出量 也是与输入量同频率的简谐函数，但两者的幅值不同，相位也不同。 输出、输
6、入的幅值比是频率 f 的函数，称为(chn wi)幅频特性。 相位差也是 f 的函数，称为(chn wi)相频特性。 两者统称为(chn wi)频率响应特性。第三节 汽车振动系统的简化，单质量系统的振动 q t z t第10页/共43页第十一页，共43页。12qzqzHj QZ2j0ezz1j0eqq复振幅(zhnf)12j00ejqzHqz jejqzHz0、q0为输出(shch)、输入谐量的幅值；角；为输出、输入谐量的相、211.频率响应函数(hnsh)的确定 由输出、输入谐量复振幅 z 与 q 的比值或 与 的傅里叶变换Z()与Q() 的比值，可以确定频率响应函数 。00/jqzHqz
7、输出、输入谐量的幅值比，称为幅频特性。 12 输出、输入谐量的相位差，称为相频特性。第三节 汽车振动系统的简化，单质量系统的振动 z t q tjz qH第11页/共43页第十二页，共43页。13tzzj0e z令tqqj0e qzzjqqjz2z 02qzKqzCzm qzqzHjCKmCKjj22则第三节 汽车振动系统的简化(jinhu)，单质量系统的振动代入KCKCmjj22qz第12页/共43页第十三页，共43页。140/频率比20/mK22/KmC阻尼比j21j21j2qzHqzqzHj21222221212.幅频特性第三节 汽车(qch)振动系统的简化，单质量系统的振动jz qH第
8、13页/共43页第十四页，共43页。15四、单质量系统对路面(lmin)随机输入的响应1.用随机振动理论分析(fnx)汽车平顺性的概述1）平顺性分析(fnx)的振动响应量车轮与路面间的动载 车身加速度z 悬架弹簧的动挠度第三节 汽车振动系统的简化，单质量系统的振动dfdF第14页/共43页第十五页，共43页。163.幅频特性曲线(qxin)0.1110频率比=/010lg|z/q|-101-1lg 用双对数坐标(zubio)做出幅频特性曲线。0.11|z/q|10时当11z/q0lgz/q 渐近线为水平线，斜率为0:1。 渐近线的“频率(pnl)指数”为0。第三节 汽车振动系统的简化，单质量系
9、统的振动2122222121qz第15页/共43页第十六页，共43页。170.1110频率比=/010lg|z/q|-101-1lg0.11|z/q|10 渐近线斜率(xil)为-2:1。 “频率指数”为-2。时当1021z/q z/qlg2lg-2:13.幅频特性曲线(qxin)2122222121qz第三节 汽车(qch)振动系统的简化，单质量系统的振动第16页/共43页第十七页，共43页。180.1110频率比=/010lg|z/q|-101-1lg0.11|z/q|10渐近线斜率为-1:1。“频率(pnl)指数”为-1。时当15 . 0-2:1z/q1121222 lglg z/q-1
10、:13.幅频特性曲线(qxin)2122222121qz第三节 汽车(qch)振动系统的简化，单质量系统的振动第17页/共43页第十八页，共43页。190.1110频率比=/010lg|z/q|-101-1lg0.11|z/q|10-2:1-1:1 确定(qudng)低频段和高频段渐近线的交点。时和5 . 000lg20lg交点(jiodin)要满足1得交点的3.幅频特性曲线(qxin)2122222121qz第三节 汽车振动系统的简化，单质量系统的振动第18页/共43页第十九页，共43页。200.1110频率比=/010lg|z/q|-101-1lg0.11|z/q|10-2:1-1:1时2
11、1z/q 与无关(wgun)，即无论阻尼比取何值，幅频特性曲线都要经过 点）（12,23.幅频特性曲线(qxin)2122222121qz第三节 汽车振动系统(xtng)的简化，单质量系统(xtng)的振动第19页/共43页第二十页，共43页。210.1110频率比=/010lg|z/q|-101-1lg0.11|z/q|10-2:1-1:1共振(gngzhn)时，124110z/q0z/q时0时5 . 020z/q20单质量系统位移输入(shr)与位移输出的幅频特性3.幅频特性曲线(qxin)2122222121qz第三节 汽车振动系统的简化，单质量系统的振动25. 05 . 0第20页/共
12、43页第二十一页，共43页。224.幅频特性曲线(qxin)的讨论1）低频(dpn)段75. 00 |z/q|略大于1，阻尼比对这一频段(pn dun)的影响不大。第三节 汽车振动系统的简化，单质量系统的振动0.1110频率比=/010lg|z/q|-101-1lg0.11|z/q|10-2:1-1:120单质量系统位移输入与位移输出的幅频特性25. 05 . 0第21页/共43页第二十二页，共43页。234.幅频特性曲线(qxin)的讨论2）共振(gngzhn)段 |z/q|出现峰值，将输入位移(wiy)放大，加大阻尼比，可使共振峰值明显下降。275. 0第三节 汽车振动系统的简化，单质量系
13、统的振动0.1110频率比=/010lg|z/q|-101-1lg0.11|z/q|10-2:1-1:120单质量系统位移输入与位移输出的幅频特性25. 05 . 0第22页/共43页第二十三页，共43页。244.幅频特性曲线(qxin)的讨论3）高频段(pn dun) 悬架对输入位移起衰减(shui jin)作用，阻尼比减小对减振有利。2时，21z/q与无关时，21z/q第三节 汽车振动系统的简化，单质量系统的振动0.1110频率比=/010lg|z/q|-101-1lg0.11|z/q|10-2:1-1:120单质量系统位移输入与位移输出的幅频特性25. 05 . 0第23页/共43页第二
14、十四页，共43页。252）振动响应(xingyng)量的功率谱密度与均方根值 fGfHfGqqxx2 fGx fGq qxfH第三节 汽车振动(zhndng)系统的简化，单质量系统的振动(zhndng)振动(zhndng)响应量 x 的功率谱密度；路面位移 q 的功率谱密度；系统响应量 x 对输入 q 的幅频特性。第24页/共43页第二十五页，共43页。26 02dffGxx 02dffGfHqqxx fGfHfGqqxx2 02dffGxx第三节 汽车振动(zhndng)系统的简化，单质量系统的振动(zhndng) 振动响应(xingyng)量的方差，等于均方根值。 由路面不平度系数和车速(
15、ch s)确定路面位移输入的功率谱密度 由悬架系统参数求出频率响应函数H（f）xq qGf第25页/共43页第二十六页，共43页。273）概率分布与标准差的关系(gun x) 振动响应量 x 的分布为正态分布，且均值为零时，幅值的绝对值超过(chogu) 的概率为P，与 P 的关系如下表。xx0122.5833.29P31.7%4.6%1%0.3%0.1%1P68.3%95.4%99%99.7%99.9%正态分布情况下，超过(chogu)标准差x的倍以外的概率P第三节 汽车振动系统的简化，单质量系统的振动第26页/共43页第二十七页，共43页。28122.5833.29P31.7%4.6%1%
16、0.3%0.1%1P68.3%95.4%99%99.7%99.9%正态分布情况下，超过(chogu)标准差x的倍以外的概率P 要求车身(ch shn)加速度 超过1g的概率P=1%，求车身(ch shn)加速度的标准差 。z z 时，58. 2%1Pzz 58. 2gz10 1 /2.580.39zgg第三节 汽车振动系统的简化(jinhu)，单质量系统的振动例1即 =0.39g 时，可以使 超过1g的概率P=1%。zz 第27页/共43页第二十八页，共43页。29122.5833.29P31.7%4.6%1%0.3%0.1%1P68.3%95.4%99%99.7%99.9%正态分布情况(qn
17、gkung)下，超过标准差x的倍以外的概率P 某汽车悬架弹簧动挠度 的标准差 =3cm，要求动挠度超过限位行程 即撞击限位的概率(gil)P = 0.3，假设车轮上下跳动的限位行程均为 ，求 。时3%3 . 0P fdd0d3 ff3cmfd cm9cm33df第三节 汽车振动(zhndng)系统的简化，单质量系统的振动(zhndng)fd即=3cm， =9cm 可使撞击限位的概率为0.3%。例2dfdfdfdffddf第28页/共43页第二十九页，共43页。30122.5833.29P31.7%4.6%1%0.3%0.1%1P68.3%95.4%99%99.7%99.9%正态分布情况下，超过
18、(chogu)标准差x的倍以外的概率P车轮(ch ln)跳离地面的条件是1/dGFGFGF/d310d相应(xingyng)界限值 当车轮与路面间的动载Fd与车轮作用于路面的静载G大小相等且方向相反时，车轮作用于路面的垂直载荷等于零。取 ，相对动载 /G 的均方根值 ，求车轮跳离地面的概率。d3FGd/1/3F G, 3此时%3 . 0P因为 向上的概率占一半，车轮跳离地面的概率是0.15%。第三节 汽车振动系统的简化，单质量系统的振动例3dFdF第29页/共43页第三十页，共43页。312.车身加速度的功率谱密度(md) 的计算分析 z G qqzzGHG2j 路面输入除采用(ciyng)
19、外，还可以采用(ciyng) 和 。 qG qG qG 相应(xingyng)地，幅频特性要采用 和 。2jqzH 2jqzH 第三节 汽车振动系统的简化，单质量系统的振动第30页/共43页第三十一页，共43页。32 qqzqqzqqzzGHGHGHG jjj输入、输出均方根(fnggn)谱之间的关系路面(lmin)输入的均方根谱 unnGGunnGGunnGGqqqqqq20020020022/2 QunnGGqq2002令 /QGq则 QGq 用双对数坐标做出路面输入均方根谱与的关系(gun x)曲线。第三节 汽车振动系统的简化，单质量系统的振动第31页/共43页第三十二页，共43页。33
20、 QGq /QGq QGq 斜率为0:1斜率为1:1斜率为1:1第三节 汽车(qch)振动系统的简化，单质量系统的振动第32页/共43页第三十三页，共43页。34三个幅频 特性(txng)为qzqzqqzqzqqzqzq22222jjj zHzHzHqzqzqz第三节 汽车(qch)振动系统的简化，单质量系统的振动第33页/共43页第三十四页，共43页。35qz2jHqz qzqzH jqzHqz j第三节 汽车振动(zhndng)系统的简化，单质量系统的振动(zhndng)0.1110频率比=/010lg|z/q|-101-1lg0.11|z/q|10-2:1-1:12025. 05 . 0
21、第34页/共43页第三十五页，共43页。36 由于 为一“白噪声(zoshng)”， 与 的图形完全相同，只是在双对数坐标上移动 。 可以用响应量对速度输入(shr)的幅频特性定性分析响应的均方根谱。第三节 汽车振动(zhndng)系统的简化，单质量系统的振动(zhndng) qG Gz qzH )(jQlg第35页/共43页第三十六页，共43页。3721101001szq0.1110激振频率(pnl) f / Hz=0.25=0.5f0=1Hzf0=2Hz0202041124110fqz 思考：对共振峰值和高频段的影响有何不同？振动系统(xtng)的固有频率 f0 对共振峰值有何影响？ 第三
22、节 汽车振动系统(xtng)的简化，单质量系统(xtng)的振动0.250.5f = f0 =114.048.88f = f0 =228.0817.76第36页/共43页第三十七页，共43页。38 对单质量(zhling)振动系统， /G与 只相差系数1/g，因此0和对 幅频特性的影响与 幅频特性的影响，从变化趋势上讲完全一样。3.车轮与路面间的相对(xingdu)动载 /G对 的幅频特性的分析q zF 2dmgmG2gGzF d第三节 汽车振动系统(xtng)的简化，单质量系统(xtng)的振动z q/FGdqz dFdF第37页/共43页第三十八页，共43页。394.悬架弹簧的动挠度(no
23、d) 对 幅频特性的分析qzfd1dqzqqzqf2j122dqf212224d21qfq H2j12j1j2qzqz第三节 汽车振动系统(xtng)的简化，单质量系统(xtng)的振动df第38页/共43页第三十九页，共43页。40在低频(dpn)段，1，0z时，产生共振10d1/2fq 0d(0)/10.5 fq2:10:121222421qfd第三节 汽车(qch)振动系统的简化，单质量系统的振动频率比=/00.1 1 101010.1=0=0.5=0.25第39页/共43页第四十页，共43页。41q/fq/fdd100d41210f/qf2:10:11:1-1:1思考(sko)：悬架固
24、有频率 f0 对 有何影响？ 第三节 汽车振动系统(xtng)的简化，单质量系统(xtng)的振动0.250.5f = f0=10.3180.159f = f0=20.1590.080df第40页/共43页第四十一页，共43页。425.悬架系统(xtng)固有频率f0与阻尼比的选择思考：悬架系统固有频率( yu pn l) f0 和阻尼比对车身振动加速度及悬架动挠度的影响有何不同？车车 型型f0/ /Hz /cm /cm轿车轿车1.21.1153079货车货车21.56116902.0.4大客车大客车1.81.271558越野汽车越野汽车21.3613713悬架系统(xtng) 值的实用范围第三节 汽车振动系统的简化，单质量系统的振动0sdfff、 、sfdf第41页/共43页第四十二页，共43页。43第三节 汽车振动(zhndng)系统的简化，单质量系统的振动(zhndng)下一节本节内容(nirng)结束第42页/共43页第四十三页，共43页。