汽车振动测试技术第1章.
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汽车振动分析与测试
第1章 概 论
第 1章 概 论
汽车振动分析与测试 1.1 引言 1.2 振动系统组成要素与等效参数 1.3 振动的类型与表示方法 1.4 振动方程的建立与求解 1.5 车辆振动简化模型
第 1章 概 论
汽车振动分析与测试 1.1 引言
振动 在所研究的汽车机械结构均为弹性体时，在外力 作用下不仅产生刚体运动，还会产生由于自身弹 性在平衡位置附近的微小往复运动。
阻尼系数 弹性 激励
第 1章 概 论
1.2 振动系统组成要素与等效参数
m
简化
k
c
图 将实际系统抽象为单自由度振动系统
第 1章 概 论
1.2 振动系统组成要素与等效参数
m
简化 机床 混凝土 基础
k
c
弹性衬垫
图 将实际系统抽象为单自由度振动系统
第 1章 概 论
1.2 振动系统组成要素与等效参数
弹性元件
第 1章 概 论
汽车振动分析与测试
• 振动响应分析 对系统进行振动响应分析，研究其的动态性能。 汽车平顺性分析 石油勘探 隧道地质环境勘测 • 模态分析 主要是对振动系统模态分析的理论和实验的研究。
模态分析是研究结构动力特性一种近代方法，是系统辨别方 法在工程振动领域中的应用。模态是机械结构的固有振动特 性，每一个模态具有特定的固有频率、阻尼比和模态振型。 这些模态参数可以由计算或试验分析取得，这样一个计算或 试验分析过程称为模态分析。
第 1章 概 论
汽车振动分析与测试
振动的危害
•地震 地球表层的快速振动－－位移变化影响 •车船振动（加速度影响） 车辆平顺性-座垫处振动加速度评价（加权加速 度） 0.315m/s2,没有不舒适 0.315—0.63，有一些不舒适 0.5—1.0, 比较不舒适 0.8—1.6，不舒适 1.25—2.5，很不舒适 >2.0, 极不舒适 =>9.8呢，会是什么现象？
第 1章 概 论
汽车振动分析与测试 振动研究的问题
对于一般的振动系统问题，可以用下图所示的框图来说明， 振动系统是指所研究的振动对象。
输入 激励f(t) 振动系统 h(t) 输出 响应x(t)
振动系统的“激励”一般是外界对系统的作用，它可能是力， 也可能是位移。而“响应”则一般是系统的变形、位移、速度或 加速度。
1. 弹性元件 弹性元件的意义和性质
弹簧的刚度系数的物理意义： 使弹簧产生单位位移所需 施加的力 对弹性元件需要说明几点： 通常假定弹簧是无质量的； 假定振动系统的振动幅值不会超过弹性元件的线性
范围；
第 1章 概 论
1.2 振动系统组成要素与等效参数
2. 阻尼元件
•阻尼元件的意义和性质
－－阻尼器
1 x
Fd
2 x
Fd
（1）阻尼器是表示力 与速度关系的元件。 （2）在力学模型中被 抽象为无质量并具有 线性组你系数的元件
第 1章 概 论
汽车振动分析与测试
振动的危害
•机床振动 －－降低机床的精度，产生误动作，影响其性能 •机械噪声 －－纺织厂工人耳聋耳背、钻孔机、打桩机、导振器等 •遇到气流时飞行中的飞机 －－气流引起的共振导致飞机折翼 •遇到海浪时航行中的轮船 －－海浪引起的共振引起轮船断裂 •导弹遇到空气流引起的振动 －－会影响导弹的命中率
第 1章 概 论
汽车振动分析与测试
振动频率 •振动变化快慢：工程上常用赫兹（Hz）表示 振动是自然界最普遍的现象之一，例如 心脏的搏动、耳膜和声带的振动 桥梁和建筑物在风和地震作用下的振动 飞机和轮船航行中的振动 汽车在崎岖不平道路上行使引起的振动 机床和刀具在加工时的振动
振动的危害与利用？
第 1章 概 论
汽车振动分析与测试
振动噪声的危害
• 消耗能量 • 对人体不良影响
A声级(dB) 30－50 影响 保证休息 生活、工作和 车辆噪声国内外均有法规 加以约束和控制 后果 噪声评 价
40－60
70以下 70－90 90略超 115以上
保证脑力劳动
下限理想值 保护健康听力 允许范围 工作不舒服、 但不痛苦 痛苦 经过休息可以恢复，但长期暴 露会产生永久性听力损失 会产生不可恢复的永久性听力 损失 强噪声 过强噪 声 完全不使听力受损
第 1章 概 论
汽车振动分析与测试
振动噪声的危害
第 1章 概 论
汽车振动分析与测试
振动噪声的用处
声音
想一下世界上没有声音会怎么样？ 大家想一下耳膜和声带不振动将带来的后果是什么？
利用振动的工作装置
钟表 振动压路机 混凝土导振器 手机振动装置 振动筛
第 1章 概 论
汽车振动分析与测试
振动噪声的用处
第 1章 概 论
汽车振动分析与测试
借助数学、物理、实验和计算技术，探讨各种振动现象， 阐明振动的基本规律，以便克服振动的消极因素，利用其积 极因素，为合理解决各种振动问题提供理论依据。
学习振动理论的目的之一： 掌握振动的基本理论和分析方法，用以确定和限制振动 对汽车结构和机械产品的性能、寿命和安全的有害影响。
第 1章 概 论
汽车振动分析与测试
研究汽车振动的基本方法
－－理论分析方法 －－试验研究 －－理论分析与试验相结合
第 1章 概 论
汽车振动分析与测试 1.2 振动系统组成要素与等效参数
k m c x f(t)
质量
弹性
阻尼
激励Leabharlann Baidu
振 动 系 统 四 要 素
如何确定？
质量
cx kx F0 sin t mx
第 1章 概 论
汽车振动分析与测试
• 振动隔离 在振动源不可能完全消除的情况下，研究如何减小振动对 结构的影响。 减小汽车在不平路面上行使时传给 发动机悬置隔振 车身的振动 汽车悬架隔振作用 • 在线控制 利用振动信号监测设备工作状态，诊断故障。 － 对发动机故障进行的振动监测和诊断 • 振动设备和工具开发 利用振动原理，研究和开发新型的振动源和振动工具。 － 地下钻孔机利用振动来松动土层，减小阻力，提高 钻孔效率
k
m
k
振动系统
惯性元件
m
c
阻尼元件
c
第 1章 概 论
1.2 振动系统组成要素与等效参数
1. 弹性元件
弹性元件的意义和性质
x1
Fs
x2
Fs
k
Fs k ( x 2 x1)
弹簧的刚度系数，单位： N/m k－－弹簧刚度 x1、x2－－弹簧两端点的位移 第 1章 概 论
1.2 振动系统组成要素与等效参数
第1章 概 论
第 1章 概 论
汽车振动分析与测试 1.1 引言 1.2 振动系统组成要素与等效参数 1.3 振动的类型与表示方法 1.4 振动方程的建立与求解 1.5 车辆振动简化模型
第 1章 概 论
汽车振动分析与测试 1.1 引言
振动 在所研究的汽车机械结构均为弹性体时，在外力 作用下不仅产生刚体运动，还会产生由于自身弹 性在平衡位置附近的微小往复运动。
阻尼系数 弹性 激励
第 1章 概 论
1.2 振动系统组成要素与等效参数
m
简化
k
c
图 将实际系统抽象为单自由度振动系统
第 1章 概 论
1.2 振动系统组成要素与等效参数
m
简化 机床 混凝土 基础
k
c
弹性衬垫
图 将实际系统抽象为单自由度振动系统
第 1章 概 论
1.2 振动系统组成要素与等效参数
弹性元件
第 1章 概 论
汽车振动分析与测试
• 振动响应分析 对系统进行振动响应分析，研究其的动态性能。 汽车平顺性分析 石油勘探 隧道地质环境勘测 • 模态分析 主要是对振动系统模态分析的理论和实验的研究。
模态分析是研究结构动力特性一种近代方法，是系统辨别方 法在工程振动领域中的应用。模态是机械结构的固有振动特 性，每一个模态具有特定的固有频率、阻尼比和模态振型。 这些模态参数可以由计算或试验分析取得，这样一个计算或 试验分析过程称为模态分析。
第 1章 概 论
汽车振动分析与测试
振动的危害
•地震 地球表层的快速振动－－位移变化影响 •车船振动（加速度影响） 车辆平顺性-座垫处振动加速度评价（加权加速 度） 0.315m/s2,没有不舒适 0.315—0.63，有一些不舒适 0.5—1.0, 比较不舒适 0.8—1.6，不舒适 1.25—2.5，很不舒适 >2.0, 极不舒适 =>9.8呢，会是什么现象？
第 1章 概 论
汽车振动分析与测试 振动研究的问题
对于一般的振动系统问题，可以用下图所示的框图来说明， 振动系统是指所研究的振动对象。
输入 激励f(t) 振动系统 h(t) 输出 响应x(t)
振动系统的“激励”一般是外界对系统的作用，它可能是力， 也可能是位移。而“响应”则一般是系统的变形、位移、速度或 加速度。
1. 弹性元件 弹性元件的意义和性质
弹簧的刚度系数的物理意义： 使弹簧产生单位位移所需 施加的力 对弹性元件需要说明几点： 通常假定弹簧是无质量的； 假定振动系统的振动幅值不会超过弹性元件的线性
范围；
第 1章 概 论
1.2 振动系统组成要素与等效参数
2. 阻尼元件
•阻尼元件的意义和性质
－－阻尼器
1 x
Fd
2 x
Fd
（1）阻尼器是表示力 与速度关系的元件。 （2）在力学模型中被 抽象为无质量并具有 线性组你系数的元件
第 1章 概 论
汽车振动分析与测试
振动的危害
•机床振动 －－降低机床的精度，产生误动作，影响其性能 •机械噪声 －－纺织厂工人耳聋耳背、钻孔机、打桩机、导振器等 •遇到气流时飞行中的飞机 －－气流引起的共振导致飞机折翼 •遇到海浪时航行中的轮船 －－海浪引起的共振引起轮船断裂 •导弹遇到空气流引起的振动 －－会影响导弹的命中率
第 1章 概 论
汽车振动分析与测试
振动频率 •振动变化快慢：工程上常用赫兹（Hz）表示 振动是自然界最普遍的现象之一，例如 心脏的搏动、耳膜和声带的振动 桥梁和建筑物在风和地震作用下的振动 飞机和轮船航行中的振动 汽车在崎岖不平道路上行使引起的振动 机床和刀具在加工时的振动
振动的危害与利用？
第 1章 概 论
汽车振动分析与测试
振动噪声的危害
• 消耗能量 • 对人体不良影响
A声级(dB) 30－50 影响 保证休息 生活、工作和 车辆噪声国内外均有法规 加以约束和控制 后果 噪声评 价
40－60
70以下 70－90 90略超 115以上
保证脑力劳动
下限理想值 保护健康听力 允许范围 工作不舒服、 但不痛苦 痛苦 经过休息可以恢复，但长期暴 露会产生永久性听力损失 会产生不可恢复的永久性听力 损失 强噪声 过强噪 声 完全不使听力受损
第 1章 概 论
汽车振动分析与测试
振动噪声的危害
第 1章 概 论
汽车振动分析与测试
振动噪声的用处
声音
想一下世界上没有声音会怎么样？ 大家想一下耳膜和声带不振动将带来的后果是什么？
利用振动的工作装置
钟表 振动压路机 混凝土导振器 手机振动装置 振动筛
第 1章 概 论
汽车振动分析与测试
振动噪声的用处
第 1章 概 论
汽车振动分析与测试
借助数学、物理、实验和计算技术，探讨各种振动现象， 阐明振动的基本规律，以便克服振动的消极因素，利用其积 极因素，为合理解决各种振动问题提供理论依据。
学习振动理论的目的之一： 掌握振动的基本理论和分析方法，用以确定和限制振动 对汽车结构和机械产品的性能、寿命和安全的有害影响。
第 1章 概 论
汽车振动分析与测试
研究汽车振动的基本方法
－－理论分析方法 －－试验研究 －－理论分析与试验相结合
第 1章 概 论
汽车振动分析与测试 1.2 振动系统组成要素与等效参数
k m c x f(t)
质量
弹性
阻尼
激励Leabharlann Baidu
振 动 系 统 四 要 素
如何确定？
质量
cx kx F0 sin t mx
第 1章 概 论
汽车振动分析与测试
• 振动隔离 在振动源不可能完全消除的情况下，研究如何减小振动对 结构的影响。 减小汽车在不平路面上行使时传给 发动机悬置隔振 车身的振动 汽车悬架隔振作用 • 在线控制 利用振动信号监测设备工作状态，诊断故障。 － 对发动机故障进行的振动监测和诊断 • 振动设备和工具开发 利用振动原理，研究和开发新型的振动源和振动工具。 － 地下钻孔机利用振动来松动土层，减小阻力，提高 钻孔效率
k
m
k
振动系统
惯性元件
m
c
阻尼元件
c
第 1章 概 论
1.2 振动系统组成要素与等效参数
1. 弹性元件
弹性元件的意义和性质
x1
Fs
x2
Fs
k
Fs k ( x 2 x1)
弹簧的刚度系数，单位： N/m k－－弹簧刚度 x1、x2－－弹簧两端点的位移 第 1章 概 论
1.2 振动系统组成要素与等效参数