汽车振动分析

研究生试卷

2013 年—2014年度第2 学期

评分：______________________

课程名称：振动理论

专业：车辆工程

年级：2013级

任课教师：李伟

研究生姓名：王荣

学号：2130940008

注意事项

1.答题必须写清题号；

2.字迹要清楚，保持卷面清洁；

3.试题随试卷交回；

4.考试课按百分制评分，考查课可按五级分制评分；

5.阅完卷后，授课教师一周内将成绩在网上登记并打印签名后，送研究生部备案；

6.试题、试卷请授课教师保留三年被查。

《汽车振动分析》总结

王荣

（重庆交通大学机电与汽车工程学院重庆 400074）

摘要：本课程由浅入深、循序渐进，从单自由度系统的简单问题逐渐加深到多自由度的分析，甚至是无限自由度系统,并从简单激励的振系逐渐推广到随机激振振系。作为汽车理论及汽车设计等课程的基础，其对于分析汽车的行驶平顺性、乘坐舒适性、发动机的减振和隔离等具有良好的参考价值。

关键词：单自由度；多自由度；简单激振；随机激振

The Conclusion of “Automotive Vibration

Analysis”

Abstract: The course progressively, step by step, gradually discusses from the simple question of a single degree of freedom system to the analysis of a multi-degree of freedom system, even to the analysis of the infinite degree of freedom system. In addition, the course extends from simple energized vibration system to random energized vibration system. As the basis of Vehicle Theory and Vehicle Design, this course has direct reference value for the analysis of vehicle ride, comfort of passenger, engine vibration damping and isolation.

Keywords：Single-Degree-of-Freedom; Multi-Degree-of-Freedom; Simple Energized Vibration System ;Random Energized Vibration System

0 引言

随着科学技术的日新月异和人民生活水平的日益提高，人们对汽车的动态性能，例如：汽车行驶的舒适性，操纵的稳定性，车内噪声水平及音质等等——提出了愈来愈高的要求。因而汽车的动态分析和设计方法已日益成为产品研究和幵发的重要手段。我国进入WTO以后，汽车的自主开发更是提到了议事日程上来。要提高我国汽车自主开发能力，开发出具有自主知识产权的汽车产品，就必须从基本原理出发进行大貴的汽车动态特性的分和研究。随着汽车向高速化和轻质化方向发展，振动噪声问题口益突出，人们对报动噪声的控制要求也越来越严格。因此，振动分析理论越来越受到重视。

本书的重点章节共6章：第1章，概论；第2章，单自由度系统的振动；第3章，二自由度系统的振动；第4章，多自由度系统的振动；第6章，连续系统振动分析；第8章，随机振动概述。

1.概论

1.1振动的概念

在所研究的机械或结构均为弹性体时，在外力作用下不仅产生刚体运动，还会产生由于自身弹性而引起在平衡位置附近的微小弹性往复运动，这种往复运动通常称为振动。

广义上来说，振动是一种运动的物理量，作时而增加时而减小的反复变化，这种物理过程及运动形式，即为振动。而机械振动是一种特殊形式的运动，在这种运动中，物体或质点在其平衡位置附近所作的往复运动。

1.2振动的分类

1.2.1根据系统的输入的类型可分为

(1）自由振动：系统受到初始干扰后，在没有外界激励作用时所产生的振动。

(2) 强迫振动：系统在外界激励作用下产生的振动。

(3) 自激振动：系统在输入和输出之间具有反馈特性，并有能源补充时产生的振动。

(4) 参数振动：通过周期或随机的改变系统的特性参数而实现的振动。

(5) 固有振动：无激励时系统所有可能的振动关系的集合，仅是可能的振动反应系统的固有属性。

1.2.2根据描述系统的微分方程分类：

(1）线性振动：用常系数线性微分方程式描述的系统所产生的振动。

(2）非线性振动：用非线性微分方程式描述的系统所产生的振动。

1.2.3根据系统的自由度分类：

(1）单自由度系统的振动：用一个独立坐标就能确定位置的系统的振动。

(2）双自由度系统：需要两个广义坐标才可完全的确定其位置和状态的系统。

(3）多自由度系统的振动：用多个独立坐标才能确定位置的系统的振动，包括二自由度系统。

(4）无限多自由度系统的振动：用无限多个独立坐标才能确定位置的系统的振动，这种振动又称为弹性体的振动。

1.2.4 根据系统输出的振动规律分类：

(1）周期振动：振动量是时间的周期函数, x(t)=x(t+nT) n=1,2, ……。系统在相等的时间间隔内作往复运动。是周期振动中最简单、最重要的是简谐振动。

(2）非周期性振动：振动量不是时间的周期函数，又可以分为稳态振动和瞬态振动。稳态振动是非周期持续进行的等幅振动；瞬态振动是在一定时间内振动并逐渐消失的非周期振动。

(3）随机振动：振动量不是时间的确定函数，只能通过概率统计的方法来研究。振动量不能用函数x(t)来表示，只能通过与时间t的关系图线来表示。振动过程中振幅、相位、频率都是随机变化的。

1.2.5按系统的模型

(1）连续性系统：系统的质量、弹性及阻尼是分布的、连续的。描述连续系统要用到空间和时间两个坐标，其运动方程是偏微分方程。

(2）离散性系统：系统的质量、弹性及阻尼是离散的。

1.2.6振动问题的分类

图2-1 振动系统框图

根据图2-1，可以把振动问题分为以下三类

(1）振动分析：已知激励系统特性，求系统的响应。如已知路面条件和车辆结构，求解驾驶员受到的振动。