当前课程知识点：汽车理论 > 第六章：汽车的平顺性 > 知识点6.15：双轴汽车的振动 > 双轴汽车的振动
同学们 大家好
下面进行第六章汽车的平顺性
第15个知识点
双轴汽车的振动的讲解
这个我们在前边
在进行模型简化的时候
实际第一步
就是把一个七自由度模型
把它就是说由于左右
认为它是对称的
这个时候就把它
简化成四个自由度
当然四个自由度
简化成两个自由度
两个自由度简化成
一个自由度的时候呢
实际我们只需要考虑
低频振动的影响的时候
你比如5HZ以下
在这种情况下呢
就是说每一个轴
就变成一个自由度
那么所谓的这种
双轴汽车的振动呢
我们也是考虑两个自由度
但是是前后轴
两根轴一根轴一个
不像我们刚才讨论的
两个自由度的
是悬置以下一个
悬置以上一个
那还是把它
当成单轴来对待的
我们首先对双轴汽车的振动
做一下振型分析
这个图就是典型的
这种车身的这种双轴振动的
这样一个振动的模型
在这种情况下呢
有两套坐标系
一套的话呢
当然就是以前轴和后轴
这样两个独立坐标
就是前轴上方
后轴上方各自振动
另一个就是质心的
垂直的振动
和围绕着质心的
这样一个俯仰的运动
这样两个自由度
这个首先前边也就是说
以前轴和后轴
这样两个独立坐标
进行运动的时候
这个时候它以质心
和这种俯仰角速度
它们俩之间的这种换算关系
就是这样两个式子所表达的
前后轴的运动
用质心和这种俯仰角
这样的两个坐标
把它表达出来
当然你采用俯仰角来表达
这个前后轴的运动的时候呢
当然就是这组坐标了
这俯仰角是这样一个方程式
然后质心的
这样一个垂直的运动
最后它就是和前后轴
是这样的一个关系
当然在这里边的话呢
尤其是涉及到
俯仰运动的时候
因为俯仰运动和人们的
水平振动关系最大
你看着俯仰运动好像是这样
但是你人站在车上的时候
或者坐在车上的时候
那么它因为一个俯仰运动
它是一个角运动
在任何地方都是一样的
水平振动经常是俯仰运动
和侧倾运动给人带来的
所以在俯仰运动的时候
假如前后轴反向
这个时候呢
它就会造成它的运动是最大的
下面我们采用前后轴坐标系
来推导一下它无阻尼的
自由振动的运动方程
这个时候我们对前后端
取力矩平衡
就会得到这样两个
运动方程式
当只有前轴运动的时候
也就是后轴运动为零的时候
这个时候我们会得到
前轴运动的这个偏频
这一阶运动频率
它的固有频率
就是这阶频率
这时候它的振型
就是这样一个只有前轴运动
后轴不运动的这样一个振型
这个振型就像这个图
所表达的是这样
当然在只有后轴运动的时候
这时候前轴不运动
这时候会得到
后轴运动的这个偏频
它的表达式是这样一个表达式
这时候它的振型呢
也就是说前端不运动
只有后端在运动
解刚才两个方程呢
也就是求它的特征值
会得到系统的两个主频率
或者说两阶共振频率
当振动的节点
在轴距之外的时候
这个时候表达出来的
像一种平移的这样一个运动
这个振动的节点
在轴距之内的时候
我们把它称之为角振动型的
这样一个运动
这个垂直型
这个振动的振型是这样子
节点是在轴距之外
然后角振动的振型
它是节点的话是在两轴之内
这样的时候
表现出来角振动振幅大一些
下面我们探讨一下
就是说采用质心和俯仰角
这两个坐标系来表达的
这样一个无阻尼的振动方程
由垂直方向力的平衡
和绕质心的力矩的平衡
可以得到这么两个运动方程式
当我们认为角振动为零的时候
这个时候呢
我们可以得到垂直方向的
这个固有频率
这个固有频率呢
无非就是车身的质量
刚度的话
是把前悬架和后悬架的
这两个刚度加起来
最后除以车身的质量
来得到这个垂直振动型的
这种共振频率
另一个我们假如
认为垂直的不动
垂直的不动
认为 并且在质心的位置上
固定一个铰链
这时候完全纯粹于做角运动
也可以得到角振动的
这个固有频率
解刚才那个方程呢
实际上我们可以得到
两个主频率
或者说第一阶
和第二阶的共振频率
当然这两阶的共振频率
有这么个特点
当我们的后悬架的刚度
乘以质心到后轴的距离
减去前悬架的刚度
乘上质心到前轴的距离
当这两个等于零的时候
这个时候正好
垂直型的振动的频率
和角振动的振动频率
它就完全分解开了
这个第一阶和第二阶的主频率
正好就等于垂直型的振动频率
或者角振动的这种频率
当刚才这个表达式
不等于零的时候
这个时候呢
我们这种角振动型的主频率
会接近于刚才我们所列出来的
这种角运动的这种偏频
垂直型的这个主频率
会接近于垂直型的
这阶偏频
当然我们使得系统参数呢
适当的匹配一下
我们就可以做到
角运动的这个频率
小于垂直型的这个振动频率
因为在我们前面
我们已经探讨过了
对于车身的这个振动来讲
你这阶频率假如低的话
那么实际上
你的振动量是小的
所以我们在汽车上
要尽可能的减小
这个角运动的这阶振动
因为人们对承受水平的振动
它的能力要弱一点
垂直的这个振动能力要强一点
所以我们弱的一方面
当然希望它小一点
我们怎么做到角运动的
这阶频率能够低呢
也就是说为了使得
这种所谓的角运动的
这个共振频率
小于垂直型的振动频率
减小俯仰角速度
那么我们第一个措施
实际上就是希望我们的
悬挂质量分配系数是大于1的
根据 当然在这个推导的时候
我们假设A等于B
也就是质心是正处于中间
质心到前轴的距离呢
等于质心到后轴的距离
因为很多汽车它实际上是
符合这种特征的
我们的这个角运动型的
这阶共振频率
它等于这样一个表达式
那么这里边假如我们的
质量分配系数是大于1的
那么就会导致
那么这阶频率就会低于
这个垂直型的共振频率
因为垂直型的共振频率
正好这个等于1的时候
这个就等于
垂直型的共振频率
通过这样一比较来讲
实际我们角振动的共振频率
然后被这种垂直型的
共振频率相除的话
实际就等于车身的
质量的分配系数
当ε大于1的时候
那么就会实现角运动共振频率
小于垂直型的
这样一个共振的频率
但是我们知道
这种质量分配系数
它实际上等于
悬置以上结构
它绕着y轴 也就是俯仰
它的这样一个旋转质量
它的一个旋转质量分配系数
等于ρy 旋转的这样一个
等效旋转半径的平方除以AB
这个实际汽车的设计
要想ε大于1呢
一般来讲是比较难的
一般来讲呢 要想ε大于1
就得使得这个汽车的
前悬和后悬比较长
这个对于轿车
相对来讲比较难做到
你要真是对于一个大巴士
这个前悬后悬都可以
做得相对比较大的时候
这个倒
做起来倒变得容易了
为了能够实现这个ε大于1
我们就是有这样一种悬架
叫做前后悬架的交联系统
这个就像这个图示的这样
这个悬架前边的悬架
然后它有两个弹簧
在垂直运动的时候
这个弹簧都是起作用的
然后它这里边
这个内侧的这两个弹簧
这个Kf''
和Kr''
它是靠一个铰链
和一个无质量的刚杆连着
然后这个刚杆
由于这点上面有个铰链
因此进行角运动的时候
这Kf''和kr''
就不起作用
而在垂直运动的时候
它是起作用的
这样子的话呢
可以有效的降低
这个角运动的
这样一个它的刚度
也就是角刚度呢
会大幅度的下降
角刚度会大幅度的下降
而垂直刚度不下降
这样来实现这种交联
当采用的这种
交联悬架的情况下
我们的前后轴的
这样一个垂直的刚度
实际上都是两个弹簧
同时起作用
而我们进行
垂直频率的时候呢
所谓这四个弹簧
都是一起起作用的
而俯仰运动的时候
只有外侧的
这两个弹簧起作用
所以就使得这个频率
会大幅度的降低
当然这个图示的
这个力学模型
实际只是一种理想的
你很难找到一个没有质量
然后刚性又很大的一种杆
实际过程中是不存在
然后再加上一个能够承受
很大的力的这样一个铰链
实际也是很难的
这个的话实际这种
只是理论上存在
实际汽车
我好像还没有见到哪个车
真正采用这种悬架
好 有关这方面的知识
就介绍到这里
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--默认
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-知识点4.15：汽车防抱死制动系统
--制动防抱死系统
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-知识点4.0：前四章知识总结
--前四章知识总结
-期中考试--期中考试
-知识点5.1：汽车操纵稳定性概述(1)研究的内容
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-知识点5.3：轮胎的侧偏现象
--轮胎的侧偏现象
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-知识点5.4：轮胎结构参数对侧偏特性的影响--作业
-知识点5.5：车轮外倾角对轮胎侧偏特性的影响
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-知识点5.6：线性二自由度汽车操纵稳定性模型
-知识点5.6：线性二自由度汽车操纵稳定性模型--作业
-知识点5.7：前轮角阶跃输入下汽车的稳态响应
-第五章--知识点5.7：前轮角阶跃输入下汽车的稳态响应
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-知识点5.8：稳态响应的评价方法--作业
-知识点5.9：前轮角阶跃输入下汽车的瞬态响应
-知识点5.9：前轮角阶跃输入下汽车的瞬态响应--作业
-知识点5.10：瞬态响应的评价方法
-知识点5.10：瞬态响应的评价方法--作业
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-知识点5.13：汽车的侧倾轴线
--汽车的侧倾轴线
-知识点5.13：汽车的侧倾轴线--作业
-知识点5.14：汽车的侧倾角刚度
--汽车的侧倾角刚度
-知识点5.14：汽车的侧倾角刚度--作业
-知识点5.15：汽车的侧倾角
--汽车的侧倾角
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--汽车的侧翻
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-知识点6.1：汽车的平顺性
--汽车的平顺性
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-知识点6.2：人体对振动的反应
--人体对振动的反应
-知识点6.2：人体对振动的反应--作业
-知识点6.3：平顺性的评价方法
--平顺性的评价方法
-第六章：汽车的平顺性--知识点6.3：平顺性的评价方法
-知识点6.4：路面不平度的统计特性
-第六章：汽车的平顺性--知识点6.4：路面不平度的统计特性
-知识点6.5：空间功率谱密度化为时间功率谱密度
-第六章--知识点6.5：空间功率谱密度化为时间功率谱密度
-知识点6.6：汽车振动系统及其简化
-知识点6.6：汽车振动系统及其简化--作业
-知识点6.7：单质量系统的自由振动
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-知识点6.8：单质量系统频率响应特性
-知识点6.8：单质量系统频率响应特性--作业
-知识点6.9：单质量系统对路面随机输入的响应概述
-第六章--6.9：单质量系统对路面随机输入的响应概述
-知识点6.10：单质量系统对路面随机输入的响应量的计算分析
-第六章-6.10：单质量系统对路面随机输入的响应量的计算分析
-知识点6.11：车身车轮双质量系统的振动
-知识点6.11：车身车轮双质量系统的振动--作业
-知识点6.12：双质量系统的频率响应特性
-知识点6.12：双质量系统的频率响应特性--作业
-知识点6.13：系统参数对双质量系统振动响应量的影响
-知识点6.13：系统参数对双质量系统振动响应量的影响--作业
-知识点6.14：主动与半主动悬架概述
-知识点6.14：主动与半主动悬架概述--作业
-知识点6.15：双轴汽车的振动
--双轴汽车的振动
-第六章：汽车的平顺性--知识点6.15：双轴汽车的振动
-知识点6.16：双轴汽车的频率响应特性
-知识点6.16：双轴汽车的频率响应特性--作业
-知识点6.17：双轴汽车振动响应量的计算
-知识点6.17：双轴汽车振动响应量的计算--作业
-知识点6.18：人体—座椅系统的振动
-知识点6.18：人体—座椅系统的振动--作业
-知识点6.0：第五、六章知识总结
-期末考试--考试入口
