汽車(chē)振動(dòng)基礎(chǔ)課件

汽車(chē)振動(dòng)基礎(chǔ)汽車(chē)振動(dòng)基礎(chǔ)1序言為什么要開(kāi)設(shè)汽車(chē)振動(dòng)這門(mén)課程？？我國(guó)擺脫汽車(chē)制造大國(guó)而非制造強(qiáng)國(guó)的困境順應(yīng)汽車(chē)向高速化和輕量化發(fā)展趨勢(shì)振動(dòng)噪聲分析是進(jìn)行大量汽車(chē)動(dòng)態(tài)性能分析的理論基礎(chǔ)、汽車(chē)平順性、乘坐舒適性、發(fā)動(dòng)機(jī)的減振隔振及振動(dòng)噪聲控制、車(chē)身結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析等汽車(chē)振動(dòng)是汽車(chē)行業(yè)必不可少的理論基礎(chǔ)之一序言為什么要開(kāi)設(shè)汽車(chē)振動(dòng)這門(mén)課程？？我國(guó)擺脫汽車(chē)制造大國(guó)而非主要參考資料［1］靳曉雄，張立軍，江浩.汽車(chē)振動(dòng)分析[M].同濟(jì)大學(xué)出版社.2002.05［2］吳業(yè)森，羅明廉.隨機(jī)振動(dòng).機(jī)械工業(yè)出版社.1988［3］盛驟，謝式千，潘永毅.概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì).高等教育出版社.1996.3主要參考資料主要講述內(nèi)容概述單自由度系統(tǒng)的振動(dòng)兩自由度系統(tǒng)的振動(dòng)多自由度系統(tǒng)的振動(dòng)隨機(jī)振動(dòng)汽車(chē)振動(dòng)應(yīng)用與實(shí)踐主要講述內(nèi)容概述概論－－內(nèi)容簡(jiǎn)介3、簡(jiǎn)諧振動(dòng)、諧波分析及頻譜分析

1、振動(dòng)及其研究的問(wèn)題在外力的作用下，彈性的機(jī)械或結(jié)構(gòu)不僅產(chǎn)生剛體運(yùn)動(dòng)，還會(huì)產(chǎn)生由于自身彈性而引起在平衡位置附近的微小往復(fù)運(yùn)動(dòng)，這種往復(fù)運(yùn)動(dòng)通常稱(chēng)為振動(dòng)。振動(dòng)所研究的問(wèn)題通常分為振動(dòng)分析、環(huán)境預(yù)測(cè)和系統(tǒng)辨識(shí)三類(lèi)。4、汽車(chē)上的振動(dòng)問(wèn)題

發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)、懸架系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、車(chē)身和車(chē)架2、振動(dòng)的分類(lèi)及研究振動(dòng)的一般方法

自由振動(dòng)、受迫振動(dòng)、簡(jiǎn)諧振動(dòng)、周期振動(dòng)、非周期振動(dòng)、隨機(jī)振動(dòng)理論分析法、實(shí)驗(yàn)研究法、理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法概論－－內(nèi)容簡(jiǎn)介3、簡(jiǎn)諧振動(dòng)、諧波分析及頻譜分析1剛體運(yùn)動(dòng)應(yīng)變?yōu)榱愕倪\(yùn)動(dòng)振動(dòng)在所研究的機(jī)械或結(jié)構(gòu)均為彈性體時(shí)，在外力作用下不僅產(chǎn)生剛體運(yùn)動(dòng)，還會(huì)產(chǎn)生由于自身彈性在平衡位置附近的微小往復(fù)運(yùn)動(dòng)?；靖拍罨靖拍钫駝?dòng)頻率振動(dòng)變化快慢：工程上常用赫茲（Hz）表示振動(dòng)是自然界最普遍的現(xiàn)象之一，例如心臟的搏動(dòng)、耳膜和聲帶的振動(dòng)橋梁和建筑物在風(fēng)和地震作用下的振動(dòng)飛機(jī)和輪船航行中的振動(dòng)汽車(chē)在崎嶇不平道路上行使引起的振動(dòng)機(jī)床和刀具在加工時(shí)的振動(dòng)振動(dòng)的危害與利用？振動(dòng)頻率振動(dòng)的危害與利用？地震地球表層的快速振動(dòng)－－位移變化影響車(chē)船振動(dòng)（加速度影響）車(chē)輛平順性-座墊處振動(dòng)加速度評(píng)價(jià)（加權(quán)加速度）0.315m/(s*s),沒(méi)有不舒適0.315—0.63，有一些不舒適0.5—1.0,比較不舒適0.8—1.6，不舒適1.25—2.5，很不舒適>2.0,極不舒適=>9.8呢，會(huì)是什么現(xiàn)象？機(jī)床振動(dòng)－－降低機(jī)床的精度，產(chǎn)生誤動(dòng)作，影響其性能機(jī)械噪聲－－紡織廠(chǎng)工人耳聾耳背、鉆孔機(jī)、打樁機(jī)、導(dǎo)振器等遇到氣流時(shí)飛行中的飛機(jī)－－氣流引起的共振導(dǎo)致飛機(jī)折翼遇到海浪時(shí)航行中的輪船－－海浪引起的共振引起輪船斷裂導(dǎo)彈遇到空氣流引起的振動(dòng)－－會(huì)影響導(dǎo)彈的命中率振動(dòng)的危害振動(dòng)的危害對(duì)人體的影響（頻率）全身振動(dòng)的生理反應(yīng)對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)風(fēng)吹橋垮加工精度駕駛穩(wěn)定瞄準(zhǔn)精度影響結(jié)構(gòu)疲勞壽命汽車(chē)振動(dòng)基礎(chǔ)課件(1)Tacoma峽谷大橋(1940.7.1－－1940.11.07)(BarneyElliot,HarbineMonroe)舞動(dòng)的格蒂“獵風(fēng)行動(dòng)”——風(fēng)洞試驗(yàn)(1)Tacoma峽谷大橋(1940.7.1－－194強(qiáng)壯的格蒂－－1950今天的塔科馬海峽大橋－－2007強(qiáng)壯的格蒂－－1950卡門(mén)渦街（Kármánvortexstreet）卡門(mén)渦街是指流體繞過(guò)非流線(xiàn)形物體時(shí)，物體尾流左右兩側(cè)產(chǎn)生的成對(duì)的、交替排列的、旋轉(zhuǎn)方向相反的反對(duì)稱(chēng)渦旋

共振卡門(mén)渦街（Kármánvortexstreet）共振英國(guó)渡橋電廠(chǎng)冷卻塔(1965)塔高122m,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)1965年11月1日，英國(guó)渡橋電廠(chǎng)的8座冷卻塔在8級(jí)風(fēng)中倒掉了3座．1973年9月27日，英國(guó)Ardeer又在大風(fēng)中倒掉了1座冷卻塔。－－共振日本核試驗(yàn)引起的地震英國(guó)渡橋電廠(chǎng)冷卻塔(1965)塔高122m,鋼筋混凝土結(jié)消耗能量對(duì)人體不良影響A聲級(jí)(dB)影響后果噪聲評(píng)價(jià)30－50保證休息40－60保證腦力勞動(dòng)70以下下限理想值完全不使聽(tīng)力受損70－90保護(hù)健康聽(tīng)力允許范圍90略超工作不舒服、但不痛苦經(jīng)過(guò)休息可以恢復(fù)，但長(zhǎng)期暴露會(huì)產(chǎn)生永久性聽(tīng)力損失強(qiáng)噪聲115以上痛苦會(huì)產(chǎn)生不可恢復(fù)的永久性聽(tīng)力損失過(guò)強(qiáng)噪聲生活、工作和車(chē)輛噪聲國(guó)內(nèi)外均有法規(guī)加以約束和控制振動(dòng)噪聲的危害A聲級(jí)(dB)影響后果噪聲評(píng)價(jià)30－50保證休息40－60保利用振動(dòng)為人類(lèi)服務(wù)利用振動(dòng)為人類(lèi)服務(wù)聲音想一下世界上沒(méi)有聲音會(huì)怎么樣？大家想一下耳膜和聲帶不振動(dòng)將帶來(lái)的后果是什么？利用振動(dòng)的工作裝置鐘表振動(dòng)壓路機(jī)混凝土導(dǎo)振器手機(jī)振動(dòng)裝置振動(dòng)篩上課老師聽(tīng)不到而學(xué)生聽(tīng)得到的手機(jī)響鈴？汽車(chē)振動(dòng)基礎(chǔ)課件

雖然各個(gè)不同領(lǐng)域中的現(xiàn)象雖然各具特色，但往往有著相似的數(shù)學(xué)力學(xué)描述。正是在這個(gè)共性基礎(chǔ)上，有可能建立某種統(tǒng)一的理論來(lái)處理各種振動(dòng)問(wèn)題。借助數(shù)學(xué)、物理、實(shí)驗(yàn)和計(jì)算技術(shù)，探討各種振動(dòng)現(xiàn)象，闡明振動(dòng)的基本規(guī)律，以便克服振動(dòng)的消極因素，利用其積極因素，為合理解決各種振動(dòng)問(wèn)題提供理論依據(jù)。學(xué)習(xí)振動(dòng)理論的目的之一：掌握振動(dòng)的基本理論和分析方法，用以確定和限制振動(dòng)對(duì)工程結(jié)構(gòu)和機(jī)械產(chǎn)品的性能、壽命和安全的有害影響。汽車(chē)振動(dòng)基礎(chǔ)課件

振動(dòng)系統(tǒng)：以實(shí)現(xiàn)一定的機(jī)械運(yùn)動(dòng)、輸出一定的機(jī)械能，以及承受一定的機(jī)械載荷為目的的系統(tǒng)。可以是一個(gè)零部件、一臺(tái)機(jī)器或者一個(gè)完整的工程結(jié)構(gòu)等

振動(dòng)系統(tǒng)的輸入和輸出，往往又分別稱(chēng)為“激勵(lì)”和“響應(yīng)”。輸入或激勵(lì)是表示初始干擾和激振力等外界因素對(duì)系統(tǒng)的作用。輸出或響應(yīng)是指系統(tǒng)在輸入或外激勵(lì)作用下所產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。

振動(dòng)系統(tǒng)的“激勵(lì)”一般是外界對(duì)系統(tǒng)的作用，它可能是力，也可能是位移。而“響應(yīng)”則一般是系統(tǒng)的變形、位移、速度或加速度。振動(dòng)研究的問(wèn)題（1）輸入激勵(lì)f(t)輸出響應(yīng)x(t)振動(dòng)系統(tǒng)h(t)對(duì)于一般的振動(dòng)系統(tǒng)問(wèn)題，可以用下圖所示的框圖來(lái)說(shuō)明，振動(dòng)系統(tǒng)是指所研究的振動(dòng)對(duì)象。振動(dòng)系統(tǒng)：以實(shí)現(xiàn)一定的機(jī)械運(yùn)動(dòng)、輸出一定的幾大方面振動(dòng)隔離在振動(dòng)源不可能完全消除的情況下，研究如何減小振動(dòng)對(duì)結(jié)構(gòu)的影響。發(fā)動(dòng)機(jī)懸置隔振汽車(chē)懸架隔振作用在線(xiàn)控制利用振動(dòng)信號(hào)監(jiān)測(cè)設(shè)備工作狀態(tài)，診斷故障。－對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)故障進(jìn)行的振動(dòng)監(jiān)測(cè)和診斷振動(dòng)設(shè)備和工具開(kāi)發(fā)利用振動(dòng)原理，研究和開(kāi)發(fā)新型的振動(dòng)源和振動(dòng)工具。－地下鉆孔機(jī)利用振動(dòng)來(lái)松動(dòng)土層，減小阻力，提高鉆孔效率振動(dòng)響應(yīng)分析對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行振動(dòng)響應(yīng)分析，研究其的動(dòng)態(tài)性能。汽車(chē)平順性分析石油勘探隧道地質(zhì)環(huán)境勘測(cè)模態(tài)分析主要是對(duì)振動(dòng)系統(tǒng)模態(tài)分析的理論和實(shí)驗(yàn)的研究。振動(dòng)研究的問(wèn)題（2）減小汽車(chē)在不平路面上行使時(shí)傳給車(chē)身的振動(dòng)模態(tài)分析是研究結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性一種近代方法，是系統(tǒng)辨別方法在工程振動(dòng)領(lǐng)域中的應(yīng)用。模態(tài)是機(jī)械結(jié)構(gòu)的固有振動(dòng)特性，每一個(gè)模態(tài)具有特定的固有頻率、阻尼比和模態(tài)振型。這些模態(tài)參數(shù)可以由計(jì)算或試驗(yàn)分析取得，這樣一個(gè)計(jì)算或試驗(yàn)分析過(guò)程稱(chēng)為模態(tài)分析。

振動(dòng)研究的問(wèn)題（2）減小汽車(chē)在不平路面上行使時(shí)傳給車(chē)身的振動(dòng)根據(jù)給定的條件及求解的問(wèn)題不同，振動(dòng)所研究的問(wèn)題主要有如下三類(lèi)：

①振動(dòng)分析：如已知路面條件和車(chē)輛結(jié)構(gòu)，乘坐舒適性和操縱穩(wěn)定性分析。振動(dòng)隔離——?jiǎng)討B(tài)特性分析——如為減小汽車(chē)在不平路面上行駛時(shí)傳給車(chē)身振動(dòng)的汽車(chē)懸架設(shè)計(jì)。已知激勵(lì)和系統(tǒng)特性，求系統(tǒng)響應(yīng)。——振動(dòng)的正問(wèn)題。已知系統(tǒng)特性和振動(dòng)響應(yīng)，求系統(tǒng)所受到的激勵(lì)。有在線(xiàn)控制、工具開(kāi)發(fā)等，如振源判斷、載荷識(shí)別、工況監(jiān)控與故障診斷等，基于五輪儀的路面譜測(cè)量就是這方面的應(yīng)用。

②環(huán)境預(yù)測(cè)：

——振動(dòng)的逆問(wèn)題這類(lèi)問(wèn)題往往用模態(tài)實(shí)驗(yàn)的方法識(shí)別出系統(tǒng)，以建立振動(dòng)模型或檢驗(yàn)已有的理論模型。

③系統(tǒng)辨識(shí)：已知激勵(lì)和系統(tǒng)響應(yīng)，確定系統(tǒng)的特性?！彩钦駝?dòng)的逆問(wèn)題。振動(dòng)研究的問(wèn)題（3）根據(jù)給定的條件及求解的問(wèn)題不同，振動(dòng)所研究的問(wèn)題主要有如下三研究機(jī)械振動(dòng)的基本方法－－理論分析方法－－試驗(yàn)研究－－理論分析與試驗(yàn)相結(jié)合研究機(jī)械振動(dòng)的基本方法－－理論分析方法－－試驗(yàn)研究－－理論分理論分析方法理論分析方法建立振動(dòng)系統(tǒng)的力學(xué)模型建立運(yùn)動(dòng)方程求解方程，得到響應(yīng)規(guī)律力學(xué)知識(shí)單自由度系統(tǒng)高等數(shù)學(xué)（微分方程）多自由度系統(tǒng)線(xiàn)性代數(shù)（矩陣運(yùn)算）建立振動(dòng)系統(tǒng)的力學(xué)模型建立運(yùn)動(dòng)方程求解方程，得到響應(yīng)規(guī)律力學(xué)建立系統(tǒng)的力學(xué)模型系統(tǒng)之所以振動(dòng)是因?yàn)椋海?）系統(tǒng)受到了外部激勵(lì)——這是外因；（2）系統(tǒng)具有質(zhì)量和彈性——這是內(nèi)因。從能量轉(zhuǎn)化的角度看，外界對(duì)系統(tǒng)的激勵(lì)就是對(duì)系統(tǒng)做功，這個(gè)功被儲(chǔ)存到系統(tǒng)中，一部分轉(zhuǎn)化為質(zhì)量塊的動(dòng)能，一部分轉(zhuǎn)化為彈性體的變形勢(shì)能。反復(fù)振動(dòng)的過(guò)程就是激勵(lì)功、動(dòng)能和勢(shì)能之間不斷轉(zhuǎn)化的過(guò)程。如果系統(tǒng)沒(méi)有繼續(xù)從外界獲得能量，在經(jīng)歷一段時(shí)間后振動(dòng)就會(huì)停止，這是因?yàn)橄到y(tǒng)存在阻尼。質(zhì)量阻尼系數(shù)彈性激勵(lì)質(zhì)量彈性阻尼激勵(lì)振動(dòng)系統(tǒng)四要素如何確定？建立系統(tǒng)的力學(xué)模型系統(tǒng)之所以振動(dòng)是因?yàn)椋嘿|(zhì)量阻尼系數(shù)彈性激勵(lì)彈簧元件及表示符號(hào)

實(shí)際機(jī)器或結(jié)構(gòu)元件的質(zhì)量是分布的，彈性也是如此。這種分布參數(shù)系統(tǒng)往往不能按照解析法求解，所以，將實(shí)際上是分布參數(shù)的系統(tǒng)簡(jiǎn)化成離散系統(tǒng)，也就是簡(jiǎn)化成具有若干集中質(zhì)量并由相應(yīng)的彈簧和阻尼器聯(lián)接在一起的系統(tǒng)。下面將彈簧、阻尼器和質(zhì)量的特性予以說(shuō)明。

－－剛度（彈簧）（1）彈簧是表示力與位移關(guān)系的元件。（2）在力學(xué)模型中被抽象為無(wú)質(zhì)量并具有線(xiàn)彈性的元件直線(xiàn)位移的彈簧大家思考一下扭轉(zhuǎn)振動(dòng)系統(tǒng)中，質(zhì)量作扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，力和相對(duì)位移關(guān)系是什么？k－－彈簧剛度x1、x2－－彈簧兩端點(diǎn)的位移彈簧元件及表示符號(hào)實(shí)際機(jī)器或結(jié)構(gòu)元件的質(zhì)量是分布的，

－－阻尼器（1）阻尼器是表示力與速度關(guān)系的元件。（2）在力學(xué)模型中被抽象為無(wú)質(zhì)量并具有線(xiàn)性組你系數(shù)的元件粘性阻尼C為粘性阻尼系數(shù)大家思考一下哪些變送器帶有阻尼系數(shù)？阻尼系數(shù)具體是什么概念？能起到什么具體作用？阻尼原理是什么？粘性阻尼及表示符號(hào)－－阻尼器粘性阻尼大家思考一下哪些變送器帶有阻－－質(zhì)量（1）質(zhì)量是表示力和加速度關(guān)系的元件。（2）在力學(xué)模型中，他被抽象為絕對(duì)不變形的剛體。質(zhì)量元件及表示符號(hào)m為比例常數(shù)，它是剛體所具有的慣性的一種度量。大家思考一下扭轉(zhuǎn)振動(dòng)系統(tǒng)中，質(zhì)量作扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，力、加速度的表示及關(guān)系是什么？下面舉例給大家講述一下利用以上四要素表示的單自由度系統(tǒng)－－質(zhì)量質(zhì)量元件m為比例常數(shù)，它是剛體所具有的慣性的一種度量單自由度振動(dòng)系統(tǒng)平移運(yùn)動(dòng)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)平移運(yùn)動(dòng)：平動(dòng)自由度質(zhì)量—kg剛度（拉壓簧）—N/m阻尼—N/(m/s)激勵(lì):力—N扭轉(zhuǎn)振動(dòng)：扭轉(zhuǎn)自由度轉(zhuǎn)動(dòng)慣量—kg-m*m扭轉(zhuǎn)剛度（扭簧）—(N-m)/rad扭轉(zhuǎn)阻尼—(N-m)/(rad/s)激勵(lì)：扭矩—N-m單自由度振動(dòng)系統(tǒng)平移運(yùn)動(dòng)：平動(dòng)自由度扭轉(zhuǎn)振動(dòng)：扭轉(zhuǎn)自由度模型簡(jiǎn)化四大要素確定后，一個(gè)振動(dòng)系統(tǒng)就可以完全確定哪個(gè)下來(lái)怎么能將建立的模型用來(lái)分析呢？當(dāng)一個(gè)實(shí)際振動(dòng)系統(tǒng)比較復(fù)雜時(shí)，建立的模型越復(fù)雜，越接近實(shí)際情況，也越能進(jìn)行逼真的模擬。建立的模型越復(fù)雜，分析越困難，建立的模型越簡(jiǎn)單，分析越容易，但是得到的結(jié)果可能不精確。解決辦法：在建立振動(dòng)系統(tǒng)力學(xué)模型的過(guò)程中，總是在求的簡(jiǎn)化表達(dá)和逼真模擬二者之間的折衷。但是，一個(gè)完整系統(tǒng)的力學(xué)模型不僅與實(shí)際機(jī)械的結(jié)構(gòu)有關(guān)，還與研究?jī)?nèi)容和側(cè)重點(diǎn)有關(guān)。以汽車(chē)這樣一個(gè)復(fù)雜的振動(dòng)系統(tǒng)為例，要根據(jù)分析的問(wèn)題進(jìn)行簡(jiǎn)化。把汽車(chē)車(chē)身看作剛體的立體模型。由車(chē)身、車(chē)架及其上的零部件組成，通過(guò)減振器和懸架彈簧與車(chē)軸、車(chē)輪相連接。模型簡(jiǎn)化四大要素確定后，一個(gè)振動(dòng)系統(tǒng)就可以完全確定哪個(gè)下來(lái)怎四個(gè)自由度（對(duì)稱(chēng)于縱軸線(xiàn)）：車(chē)身質(zhì)量的垂直、俯仰兩個(gè)車(chē)輪質(zhì)量的垂直七個(gè)自由度：車(chē)身質(zhì)量的垂直、俯仰、側(cè)傾四個(gè)車(chē)輪質(zhì)量的垂直四個(gè)自由度（對(duì)稱(chēng)于縱軸線(xiàn)）：七個(gè)自由度：二個(gè)自由度（前后軸懸架質(zhì)量分配定值）：車(chē)身質(zhì)量（簧載）的垂直坐標(biāo)車(chē)輪質(zhì)量（簧下）的垂直坐標(biāo)單自由度（遠(yuǎn)離車(chē)輪、低頻）：車(chē)身質(zhì)量（簧載）的垂直坐標(biāo)二個(gè)自由度（前后軸懸架質(zhì)量分配定值）：?jiǎn)巫杂啥龋ㄟh(yuǎn)離車(chē)輪、低建立系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程——數(shù)學(xué)模型虛功原理（靜動(dòng)法，J.Bernoulli）理想約束達(dá)朗貝爾（D’Alembert）原理（動(dòng)靜法）拉格朗日（Lagrange）方程牛頓第二定律保守力動(dòng)力學(xué)普遍方程動(dòng)力學(xué)普遍方程在廣義坐標(biāo)系下的具體表示建立系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程——數(shù)學(xué)模型虛功原理（靜動(dòng)法，J.Bern通過(guò)求解運(yùn)動(dòng)微分方程，得到系統(tǒng)的響應(yīng)，掌握振動(dòng)規(guī)律。也就是得到振動(dòng)系統(tǒng)的物理量（如位移、速度、加速度等）隨時(shí)間的變化規(guī)律，還可以通過(guò)運(yùn)動(dòng)方程得到系統(tǒng)的特征方程或頻率方程，從而求出系統(tǒng)的固有頻率、振動(dòng)模態(tài)等。求解運(yùn)動(dòng)微分方程的方法：解析法數(shù)值法一般多采用數(shù)值法，也就是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的數(shù)值模擬等。主要有有限元法、有限體積法、有限差分法等等，相對(duì)應(yīng)的軟件數(shù)不勝數(shù)。求解方程通過(guò)求解運(yùn)動(dòng)微分方程，得到系統(tǒng)的響應(yīng)，掌握振動(dòng)規(guī)律放大器測(cè)振儀頻譜分析信號(hào)發(fā)生器振動(dòng)系統(tǒng)傳感器激振器實(shí)驗(yàn)研究方法①振動(dòng)分析結(jié)果的驗(yàn)證－－直接測(cè)量振動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)響應(yīng)，并進(jìn)行分析以了解其振動(dòng)特性。。②系統(tǒng)辨識(shí)用已知的振源法激振研究對(duì)象，并測(cè)取振動(dòng)響應(yīng)，也就是利用系統(tǒng)的輸入和輸出信號(hào)建立系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的理論和方法放大器測(cè)振儀頻譜分析信號(hào)發(fā)生器振動(dòng)系統(tǒng)傳感器激振器實(shí)驗(yàn)研究方3）理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法通過(guò)理論分析與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法可以更好地研究振動(dòng)。通過(guò)模態(tài)分析實(shí)驗(yàn)方法識(shí)別出系統(tǒng)，建立系統(tǒng)特性模型，或通過(guò)振動(dòng)響應(yīng)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證理論分析的結(jié)果，也可以用理論分析的方法預(yù)測(cè)系統(tǒng)的響應(yīng)。3）理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法通振動(dòng)基本物理量機(jī)械系統(tǒng)圍繞平衡位置做往復(fù)運(yùn)動(dòng)基本物理量：位移、速度、加速度、應(yīng)力、應(yīng)變等振動(dòng)分類(lèi)根據(jù)系統(tǒng)的輸入、輸出和系統(tǒng)特性不同，機(jī)械振動(dòng)分類(lèi)：自由振動(dòng)：沒(méi)有外界激勵(lì)作用（受初始干擾后）強(qiáng)迫振動(dòng)：在外在激勵(lì)下產(chǎn)生振動(dòng)自激振動(dòng)：系統(tǒng)在輸入和輸出之間具有反饋特性，能源補(bǔ)充參數(shù)振動(dòng)：周期或隨機(jī)地改變系統(tǒng)特性參數(shù)而產(chǎn)生的振動(dòng)振動(dòng)運(yùn)動(dòng)學(xué)概念振動(dòng)運(yùn)動(dòng)學(xué)概念根據(jù)描述系統(tǒng)的微分方程分類(lèi)線(xiàn)性振動(dòng)：常系數(shù)線(xiàn)性微分方程描述非線(xiàn)性振動(dòng)：非線(xiàn)性微分方程描述根據(jù)系統(tǒng)的自由度分類(lèi)單自由度系統(tǒng)的振動(dòng)用一個(gè)獨(dú)立坐標(biāo)就能確定位置的系統(tǒng)振動(dòng)多自由度系統(tǒng)的振動(dòng)用多個(gè)獨(dú)立坐標(biāo)才能確定位置的系統(tǒng)的振動(dòng)，包括二自由度系統(tǒng)的振動(dòng)無(wú)限多自由度振動(dòng)要用無(wú)限多個(gè)獨(dú)立坐標(biāo)才能確定位置的系統(tǒng)的振動(dòng)，也稱(chēng)彈性體振動(dòng)根據(jù)系統(tǒng)的振動(dòng)規(guī)律分類(lèi)周期振動(dòng)：振動(dòng)量是時(shí)間的周期函數(shù)，如簡(jiǎn)諧振動(dòng)。非周期振動(dòng)：振動(dòng)量不是時(shí)間的周期函數(shù)。瞬態(tài)振動(dòng)：非周期持續(xù)性振動(dòng)穩(wěn)態(tài)振動(dòng)：一段時(shí)間后逐漸消失隨機(jī)振動(dòng)振動(dòng)量不是時(shí)間的函數(shù)，只能通過(guò)概率統(tǒng)計(jì)的方法來(lái)研究。振動(dòng)過(guò)程中振幅、相位。頻率都是隨機(jī)變化的。根據(jù)描述系統(tǒng)的微分方程分類(lèi)簡(jiǎn)諧振動(dòng)定義物理量按時(shí)間的正弦或余弦函數(shù)變化簡(jiǎn)諧振動(dòng)的函數(shù)表示方法加速度方向始終指向靜平衡位置A—幅值T—周期—頻率（圓頻率）—相位簡(jiǎn)諧振動(dòng)A—幅值簡(jiǎn)諧振動(dòng)曲線(xiàn)振幅周期初相位圓頻率頻率簡(jiǎn)諧振動(dòng)曲線(xiàn)振幅周期初相位圓頻率頻率簡(jiǎn)諧振動(dòng)的旋轉(zhuǎn)矢量表示法旋轉(zhuǎn)矢量投影簡(jiǎn)諧振動(dòng)的旋轉(zhuǎn)矢量表示法旋轉(zhuǎn)矢量投影簡(jiǎn)諧振動(dòng)的復(fù)數(shù)表示法一般用虛部表示簡(jiǎn)諧振動(dòng)規(guī)律簡(jiǎn)諧振動(dòng)的復(fù)數(shù)表示法諧波分析－－把一個(gè)周期函數(shù)展開(kāi)成傅立葉級(jí)數(shù)，將非簡(jiǎn)諧的周期函數(shù)展開(kāi)成一系列簡(jiǎn)諧函數(shù)之和，并應(yīng)用于振動(dòng)理論。狄利克雷（狄氏）條件－－傅立葉級(jí)數(shù)展開(kāi)連續(xù)函數(shù)只有有限個(gè)第一類(lèi)間斷點(diǎn)函數(shù)只有有限個(gè)極值點(diǎn)周期函數(shù)傅氏級(jí)數(shù)展開(kāi)形式設(shè)周期函數(shù)x(t)周期為T(mén)，在[-T/2,T/2]區(qū)間上滿(mǎn)足狄氏條件為基頻為直流分量傅氏級(jí)數(shù)系數(shù)諧波分析－－把一個(gè)周期函數(shù)展開(kāi)成傅立葉級(jí)數(shù)，將非簡(jiǎn)諧的周期函傅立葉級(jí)數(shù)系數(shù)的圖示調(diào)整t軸位置，使為零，則系數(shù)可圖示如下第n階系數(shù)橫坐標(biāo)位置為汽車(chē)振動(dòng)基礎(chǔ)課件舉例將周期為T(mén)的矩形波展開(kāi)為傅氏級(jí)數(shù)舉例求解滿(mǎn)足狄氏條件，注意x(t)是奇函數(shù)，有傅氏級(jí)數(shù)系數(shù)x(t)的傅氏展開(kāi)求解結(jié)果圖示傅氏級(jí)數(shù)逼近情況圖系數(shù)示意圖結(jié)果圖示傅立葉級(jí)數(shù)的復(fù)數(shù)形式利用歐拉公式表示歐拉公式展開(kāi)式表達(dá)式簡(jiǎn)化可以證明簡(jiǎn)化后表示為傅立葉級(jí)數(shù)的復(fù)數(shù)形式傅氏級(jí)數(shù)的復(fù)數(shù)形式兩種形式之間的關(guān)系n階諧波在實(shí)數(shù)和復(fù)數(shù)形式中的表達(dá)n階諧波的振幅關(guān)系相位角之間關(guān)系與是共軛復(fù)數(shù)實(shí)質(zhì)上一樣，但工程上復(fù)數(shù)形式較為方便傅氏級(jí)數(shù)的復(fù)數(shù)形式與是共軛實(shí)質(zhì)上一樣，汽車(chē)振動(dòng)學(xué)就是把汽車(chē)作為研究對(duì)象，其本身就是一個(gè)具有質(zhì)量、彈簧和阻尼的振動(dòng)系統(tǒng)。由于汽車(chē)內(nèi)各部分固有頻率不同，常因以下一些原因發(fā)生整車(chē)或局部強(qiáng)烈振動(dòng)：汽車(chē)上的主要振動(dòng)問(wèn)題：發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)、懸架系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、車(chē)身和車(chē)架路面不平車(chē)速和運(yùn)動(dòng)方向的變化車(chē)輪、發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)的不平衡齒輪的沖擊動(dòng)力性發(fā)揮不充分經(jīng)濟(jì)性變壞通過(guò)性、操縱穩(wěn)定性和平順性不好損壞零部件和貨物縮短使用壽命汽車(chē)振動(dòng)的問(wèn)題汽車(chē)振動(dòng)學(xué)就是把汽車(chē)作為研究對(duì)象，其本身就是一個(gè)具有質(zhì)量、彈發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)懸置隔振傳動(dòng)系扭振制動(dòng)系統(tǒng)振動(dòng)問(wèn)題、噪聲問(wèn)題轉(zhuǎn)向系統(tǒng)前輪擺振，導(dǎo)致蛇行、或車(chē)橋車(chē)架強(qiáng)烈振動(dòng)懸架系統(tǒng)平順性、舒適性問(wèn)題車(chē)身和車(chē)架平順性、可靠性和部件的工作性能汽車(chē)振動(dòng)基礎(chǔ)課件四沖程內(nèi)燃機(jī)的示功圖導(dǎo)致曲軸干擾力的最主要原因是：氣缸內(nèi)周期變化的氣體壓力和活塞連桿曲柄機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的慣性力。（1）發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)主要有：曲軸受周期干擾力作用而產(chǎn)生的扭振發(fā)動(dòng)機(jī)在車(chē)架上的整機(jī)振動(dòng)氣門(mén)機(jī)構(gòu)的振動(dòng)四沖程內(nèi)燃機(jī)的示功圖導(dǎo)致曲軸干擾力的最主要原因是：（1）發(fā)動(dòng)（2）懸架系統(tǒng)平順性就是保持汽車(chē)在行駛過(guò)程中乘員所處的振動(dòng)環(huán)境具有一定的舒適度的性能，對(duì)于載貨汽車(chē)還應(yīng)包括保持貨物完好的性能。懸架系統(tǒng)振動(dòng)主要研究汽車(chē)平順性由彈簧和減震器組成的懸架系統(tǒng)功能是：緩和由不平路面?zhèn)鹘o車(chē)身的沖擊載荷，衰減由沖擊載荷引起的承載系統(tǒng)的振動(dòng)。（2）懸架系統(tǒng)平順性就是保持汽車(chē)在行駛過(guò)程中懸架系統(tǒng)振動(dòng)主要（3）制動(dòng)系統(tǒng)

汽車(chē)制動(dòng)時(shí)，行駛方向的慣性力和作用在輪胎上的地面制動(dòng)力所形成的力矩會(huì)使前軸負(fù)荷增大，后軸負(fù)荷減小，從而加強(qiáng)了制動(dòng)時(shí)整車(chē)的振動(dòng)。制動(dòng)性是指汽車(chē)行駛時(shí)能在短距離內(nèi)停車(chē)且維持行駛方向穩(wěn)定性和在下長(zhǎng)坡時(shí)能維持一定車(chē)速的能力。（3）制動(dòng)系統(tǒng)汽車(chē)制動(dòng)時(shí)，行駛方向的慣性力和汽車(chē)防抱死制動(dòng)系統(tǒng)ABS（Anti-lockBrakingSystem）的原理：車(chē)輪轉(zhuǎn)速傳感器將車(chē)輪轉(zhuǎn)速信號(hào)傳送到控制元件，假如車(chē)輪被抱死，輪胎與地面發(fā)生滑行(偏滑)，信號(hào)會(huì)改變。使控制元件電路操作，產(chǎn)生信號(hào)到液壓調(diào)整器，打開(kāi)剎車(chē)閥門(mén)。減低作用于分泵上的壓力，剎車(chē)力降低---車(chē)輪就可避免被抱死。剎車(chē)時(shí)，進(jìn)油閥開(kāi)，回油閥關(guān)，剎車(chē)油從總泵流到分泵，產(chǎn)生剎車(chē)制動(dòng)。車(chē)輪被抱死時(shí)，傳感器傳送信號(hào)給控制元件，使進(jìn)油閥關(guān)，回油閥開(kāi)，部分剎車(chē)油流回儲(chǔ)油室，降低剎車(chē)分泵的液壓，避免車(chē)輪被抱死。

防抱死制動(dòng)系統(tǒng)主要目的是當(dāng)車(chē)輛剎車(chē)時(shí)，防止車(chē)輪被抱死，造成輪胎與路面形成點(diǎn)接觸的動(dòng)摩擦，摩擦力小，剎車(chē)效果最差，車(chē)輛滑行距離長(zhǎng)，且易造成車(chē)輛轉(zhuǎn)向困難等。ABS系統(tǒng)有如下優(yōu)點(diǎn)：縮短剎車(chē)距離；剎車(chē)時(shí)不影響轉(zhuǎn)向性能；避免駕駛員緊急剎車(chē)時(shí)的恐慌；增進(jìn)駕駛員剎車(chē)操作的穩(wěn)定性；避免輪胎在剎車(chē)時(shí)的偏磨耗。汽車(chē)防抱死制動(dòng)系統(tǒng)ABS（Anti-lockBraking

EBS系統(tǒng)主要由氣壓制動(dòng)系統(tǒng)和電子控制系統(tǒng)組成。氣壓制動(dòng)系統(tǒng)包括制動(dòng)踏板、儲(chǔ)氣筒、氣壓控制閥、氣壓制動(dòng)管路和制動(dòng)氣室等。電子控制系統(tǒng)主要包括ECU控制器、各種傳感器(如3D力傳感器、制動(dòng)器摩擦片磨損傳感器、隅合力傳感器等)及電子控制線(xiàn)路等。

EBS(E1ectricBrakingSystem)電子制動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)：由于使用了電子系統(tǒng)，減少了制動(dòng)系統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)的滯后時(shí)間，縮短了制動(dòng)距離，從而增加了交通安全性。它在低制動(dòng)強(qiáng)度時(shí)，使制動(dòng)摩擦片磨損最小；在中等制動(dòng)強(qiáng)度時(shí)，利用ABS功能達(dá)到最佳的道路附著系數(shù)利用率；而在高制動(dòng)強(qiáng)度時(shí)，則可以施加最大的制動(dòng)壓力，從而獲得最佳的控制制動(dòng)力。

EBS系統(tǒng)主要由氣壓制動(dòng)系統(tǒng)和電子控制系統(tǒng)組（4）轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

轉(zhuǎn)向輪會(huì)繞主銷(xiāo)的振動(dòng)成為擺振，擺振將導(dǎo)致汽車(chē)出現(xiàn)蛇行現(xiàn)象。

蛇行現(xiàn)象增加了輪胎的滾動(dòng)阻力，加劇了輪胎的磨損，增大了轉(zhuǎn)向阻力，降低了零件壽命，使平順性和操穩(wěn)性變壞，影響汽車(chē)使用性能。

操縱穩(wěn)定性是指在駕駛者不感到過(guò)分緊張、疲勞的情況下，汽車(chē)能遵循駕駛者通過(guò)轉(zhuǎn)向系及轉(zhuǎn)向車(chē)輪給定的方向行駛，且當(dāng)遭遇外界干擾時(shí)，汽車(chē)能抵抗干擾而保持穩(wěn)定行駛的能力。（4）轉(zhuǎn)向系統(tǒng)轉(zhuǎn)向輪會(huì)繞主銷(xiāo)的振動(dòng)成為擺振（5）車(chē)身和車(chē)架

車(chē)身及車(chē)架系統(tǒng)一般是連續(xù)體，具有無(wú)限多個(gè)自由度，常采用有限元分析法。

有限元法是把連續(xù)體視為由若干個(gè)在節(jié)點(diǎn)處彼此相連接的基本單元組合，把無(wú)限多個(gè)自由度的連續(xù)結(jié)構(gòu)振動(dòng)問(wèn)題變?yōu)橛邢迋€(gè)自由度的振動(dòng)問(wèn)題。復(fù)雜結(jié)構(gòu)振動(dòng)分析的有效方法——組合結(jié)構(gòu)系統(tǒng)分析技術(shù)

有限元法由單元?jiǎng)澐?、單元特性分析和結(jié)構(gòu)綜合三個(gè)步驟組成。（5）車(chē)身和車(chē)架車(chē)身及車(chē)架系統(tǒng)一般是連續(xù)體，汽車(chē)振動(dòng)基礎(chǔ)汽車(chē)振動(dòng)基礎(chǔ)58序言為什么要開(kāi)設(shè)汽車(chē)振動(dòng)這門(mén)課程？？我國(guó)擺脫汽車(chē)制造大國(guó)而非制造強(qiáng)國(guó)的困境順應(yīng)汽車(chē)向高速化和輕量化發(fā)展趨勢(shì)振動(dòng)噪聲分析是進(jìn)行大量汽車(chē)動(dòng)態(tài)性能分析的理論基礎(chǔ)、汽車(chē)平順性、乘坐舒適性、發(fā)動(dòng)機(jī)的減振隔振及振動(dòng)噪聲控制、車(chē)身結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析等汽車(chē)振動(dòng)是汽車(chē)行業(yè)必不可少的理論基礎(chǔ)之一序言為什么要開(kāi)設(shè)汽車(chē)振動(dòng)這門(mén)課程？？我國(guó)擺脫汽車(chē)制造大國(guó)而非主要參考資料［1］靳曉雄，張立軍，江浩.汽車(chē)振動(dòng)分析[M].同濟(jì)大學(xué)出版社.2002.05［2］吳業(yè)森，羅明廉.隨機(jī)振動(dòng).機(jī)械工業(yè)出版社.1988［3］盛驟，謝式千，潘永毅.概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì).高等教育出版社.1996.3主要參考資料主要講述內(nèi)容概述單自由度系統(tǒng)的振動(dòng)兩自由度系統(tǒng)的振動(dòng)多自由度系統(tǒng)的振動(dòng)隨機(jī)振動(dòng)汽車(chē)振動(dòng)應(yīng)用與實(shí)踐主要講述內(nèi)容概述概論－－內(nèi)容簡(jiǎn)介3、簡(jiǎn)諧振動(dòng)、諧波分析及頻譜分析

1、振動(dòng)及其研究的問(wèn)題在外力的作用下，彈性的機(jī)械或結(jié)構(gòu)不僅產(chǎn)生剛體運(yùn)動(dòng)，還會(huì)產(chǎn)生由于自身彈性而引起在平衡位置附近的微小往復(fù)運(yùn)動(dòng)，這種往復(fù)運(yùn)動(dòng)通常稱(chēng)為振動(dòng)。振動(dòng)所研究的問(wèn)題通常分為振動(dòng)分析、環(huán)境預(yù)測(cè)和系統(tǒng)辨識(shí)三類(lèi)。4、汽車(chē)上的振動(dòng)問(wèn)題

發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)、懸架系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、車(chē)身和車(chē)架2、振動(dòng)的分類(lèi)及研究振動(dòng)的一般方法

自由振動(dòng)、受迫振動(dòng)、簡(jiǎn)諧振動(dòng)、周期振動(dòng)、非周期振動(dòng)、隨機(jī)振動(dòng)理論分析法、實(shí)驗(yàn)研究法、理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法概論－－內(nèi)容簡(jiǎn)介3、簡(jiǎn)諧振動(dòng)、諧波分析及頻譜分析1剛體運(yùn)動(dòng)應(yīng)變?yōu)榱愕倪\(yùn)動(dòng)振動(dòng)在所研究的機(jī)械或結(jié)構(gòu)均為彈性體時(shí)，在外力作用下不僅產(chǎn)生剛體運(yùn)動(dòng)，還會(huì)產(chǎn)生由于自身彈性在平衡位置附近的微小往復(fù)運(yùn)動(dòng)?；靖拍罨靖拍钫駝?dòng)頻率振動(dòng)變化快慢：工程上常用赫茲（Hz）表示振動(dòng)是自然界最普遍的現(xiàn)象之一，例如心臟的搏動(dòng)、耳膜和聲帶的振動(dòng)橋梁和建筑物在風(fēng)和地震作用下的振動(dòng)飛機(jī)和輪船航行中的振動(dòng)汽車(chē)在崎嶇不平道路上行使引起的振動(dòng)機(jī)床和刀具在加工時(shí)的振動(dòng)振動(dòng)的危害與利用？振動(dòng)頻率振動(dòng)的危害與利用？地震地球表層的快速振動(dòng)－－位移變化影響車(chē)船振動(dòng)（加速度影響）車(chē)輛平順性-座墊處振動(dòng)加速度評(píng)價(jià)（加權(quán)加速度）0.315m/(s*s),沒(méi)有不舒適0.315—0.63，有一些不舒適0.5—1.0,比較不舒適0.8—1.6，不舒適1.25—2.5，很不舒適>2.0,極不舒適=>9.8呢，會(huì)是什么現(xiàn)象？機(jī)床振動(dòng)－－降低機(jī)床的精度，產(chǎn)生誤動(dòng)作，影響其性能機(jī)械噪聲－－紡織廠(chǎng)工人耳聾耳背、鉆孔機(jī)、打樁機(jī)、導(dǎo)振器等遇到氣流時(shí)飛行中的飛機(jī)－－氣流引起的共振導(dǎo)致飛機(jī)折翼遇到海浪時(shí)航行中的輪船－－海浪引起的共振引起輪船斷裂導(dǎo)彈遇到空氣流引起的振動(dòng)－－會(huì)影響導(dǎo)彈的命中率振動(dòng)的危害振動(dòng)的危害對(duì)人體的影響（頻率）全身振動(dòng)的生理反應(yīng)對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)風(fēng)吹橋垮加工精度駕駛穩(wěn)定瞄準(zhǔn)精度影響結(jié)構(gòu)疲勞壽命汽車(chē)振動(dòng)基礎(chǔ)課件(1)Tacoma峽谷大橋(1940.7.1－－1940.11.07)(BarneyElliot,HarbineMonroe)舞動(dòng)的格蒂“獵風(fēng)行動(dòng)”——風(fēng)洞試驗(yàn)(1)Tacoma峽谷大橋(1940.7.1－－194強(qiáng)壯的格蒂－－1950今天的塔科馬海峽大橋－－2007強(qiáng)壯的格蒂－－1950卡門(mén)渦街（Kármánvortexstreet）卡門(mén)渦街是指流體繞過(guò)非流線(xiàn)形物體時(shí)，物體尾流左右兩側(cè)產(chǎn)生的成對(duì)的、交替排列的、旋轉(zhuǎn)方向相反的反對(duì)稱(chēng)渦旋

共振卡門(mén)渦街（Kármánvortexstreet）共振英國(guó)渡橋電廠(chǎng)冷卻塔(1965)塔高122m,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)1965年11月1日，英國(guó)渡橋電廠(chǎng)的8座冷卻塔在8級(jí)風(fēng)中倒掉了3座．1973年9月27日，英國(guó)Ardeer又在大風(fēng)中倒掉了1座冷卻塔。－－共振日本核試驗(yàn)引起的地震英國(guó)渡橋電廠(chǎng)冷卻塔(1965)塔高122m,鋼筋混凝土結(jié)消耗能量對(duì)人體不良影響A聲級(jí)(dB)影響后果噪聲評(píng)價(jià)30－50保證休息40－60保證腦力勞動(dòng)70以下下限理想值完全不使聽(tīng)力受損70－90保護(hù)健康聽(tīng)力允許范圍90略超工作不舒服、但不痛苦經(jīng)過(guò)休息可以恢復(fù)，但長(zhǎng)期暴露會(huì)產(chǎn)生永久性聽(tīng)力損失強(qiáng)噪聲115以上痛苦會(huì)產(chǎn)生不可恢復(fù)的永久性聽(tīng)力損失過(guò)強(qiáng)噪聲生活、工作和車(chē)輛噪聲國(guó)內(nèi)外均有法規(guī)加以約束和控制振動(dòng)噪聲的危害A聲級(jí)(dB)影響后果噪聲評(píng)價(jià)30－50保證休息40－60保利用振動(dòng)為人類(lèi)服務(wù)利用振動(dòng)為人類(lèi)服務(wù)聲音想一下世界上沒(méi)有聲音會(huì)怎么樣？大家想一下耳膜和聲帶不振動(dòng)將帶來(lái)的后果是什么？利用振動(dòng)的工作裝置鐘表振動(dòng)壓路機(jī)混凝土導(dǎo)振器手機(jī)振動(dòng)裝置振動(dòng)篩上課老師聽(tīng)不到而學(xué)生聽(tīng)得到的手機(jī)響鈴？汽車(chē)振動(dòng)基礎(chǔ)課件

雖然各個(gè)不同領(lǐng)域中的現(xiàn)象雖然各具特色，但往往有著相似的數(shù)學(xué)力學(xué)描述。正是在這個(gè)共性基礎(chǔ)上，有可能建立某種統(tǒng)一的理論來(lái)處理各種振動(dòng)問(wèn)題。借助數(shù)學(xué)、物理、實(shí)驗(yàn)和計(jì)算技術(shù)，探討各種振動(dòng)現(xiàn)象，闡明振動(dòng)的基本規(guī)律，以便克服振動(dòng)的消極因素，利用其積極因素，為合理解決各種振動(dòng)問(wèn)題提供理論依據(jù)。學(xué)習(xí)振動(dòng)理論的目的之一：掌握振動(dòng)的基本理論和分析方法，用以確定和限制振動(dòng)對(duì)工程結(jié)構(gòu)和機(jī)械產(chǎn)品的性能、壽命和安全的有害影響。汽車(chē)振動(dòng)基礎(chǔ)課件

振動(dòng)系統(tǒng)：以實(shí)現(xiàn)一定的機(jī)械運(yùn)動(dòng)、輸出一定的機(jī)械能，以及承受一定的機(jī)械載荷為目的的系統(tǒng)?？梢允且粋€(gè)零部件、一臺(tái)機(jī)器或者一個(gè)完整的工程結(jié)構(gòu)等

振動(dòng)系統(tǒng)的輸入和輸出，往往又分別稱(chēng)為“激勵(lì)”和“響應(yīng)”。輸入或激勵(lì)是表示初始干擾和激振力等外界因素對(duì)系統(tǒng)的作用。輸出或響應(yīng)是指系統(tǒng)在輸入或外激勵(lì)作用下所產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。

振動(dòng)系統(tǒng)的“激勵(lì)”一般是外界對(duì)系統(tǒng)的作用，它可能是力，也可能是位移。而“響應(yīng)”則一般是系統(tǒng)的變形、位移、速度或加速度。振動(dòng)研究的問(wèn)題（1）輸入激勵(lì)f(t)輸出響應(yīng)x(t)振動(dòng)系統(tǒng)h(t)對(duì)于一般的振動(dòng)系統(tǒng)問(wèn)題，可以用下圖所示的框圖來(lái)說(shuō)明，振動(dòng)系統(tǒng)是指所研究的振動(dòng)對(duì)象。振動(dòng)系統(tǒng)：以實(shí)現(xiàn)一定的機(jī)械運(yùn)動(dòng)、輸出一定的幾大方面振動(dòng)隔離在振動(dòng)源不可能完全消除的情況下，研究如何減小振動(dòng)對(duì)結(jié)構(gòu)的影響。發(fā)動(dòng)機(jī)懸置隔振汽車(chē)懸架隔振作用在線(xiàn)控制利用振動(dòng)信號(hào)監(jiān)測(cè)設(shè)備工作狀態(tài)，診斷故障。－對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)故障進(jìn)行的振動(dòng)監(jiān)測(cè)和診斷振動(dòng)設(shè)備和工具開(kāi)發(fā)利用振動(dòng)原理，研究和開(kāi)發(fā)新型的振動(dòng)源和振動(dòng)工具。－地下鉆孔機(jī)利用振動(dòng)來(lái)松動(dòng)土層，減小阻力，提高鉆孔效率振動(dòng)響應(yīng)分析對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行振動(dòng)響應(yīng)分析，研究其的動(dòng)態(tài)性能。汽車(chē)平順性分析石油勘探隧道地質(zhì)環(huán)境勘測(cè)模態(tài)分析主要是對(duì)振動(dòng)系統(tǒng)模態(tài)分析的理論和實(shí)驗(yàn)的研究。振動(dòng)研究的問(wèn)題（2）減小汽車(chē)在不平路面上行使時(shí)傳給車(chē)身的振動(dòng)模態(tài)分析是研究結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性一種近代方法，是系統(tǒng)辨別方法在工程振動(dòng)領(lǐng)域中的應(yīng)用。模態(tài)是機(jī)械結(jié)構(gòu)的固有振動(dòng)特性，每一個(gè)模態(tài)具有特定的固有頻率、阻尼比和模態(tài)振型。這些模態(tài)參數(shù)可以由計(jì)算或試驗(yàn)分析取得，這樣一個(gè)計(jì)算或試驗(yàn)分析過(guò)程稱(chēng)為模態(tài)分析。

振動(dòng)研究的問(wèn)題（2）減小汽車(chē)在不平路面上行使時(shí)傳給車(chē)身的振動(dòng)根據(jù)給定的條件及求解的問(wèn)題不同，振動(dòng)所研究的問(wèn)題主要有如下三類(lèi)：

①振動(dòng)分析：如已知路面條件和車(chē)輛結(jié)構(gòu)，乘坐舒適性和操縱穩(wěn)定性分析。振動(dòng)隔離——?jiǎng)討B(tài)特性分析——如為減小汽車(chē)在不平路面上行駛時(shí)傳給車(chē)身振動(dòng)的汽車(chē)懸架設(shè)計(jì)。已知激勵(lì)和系統(tǒng)特性，求系統(tǒng)響應(yīng)?！駝?dòng)的正問(wèn)題。已知系統(tǒng)特性和振動(dòng)響應(yīng)，求系統(tǒng)所受到的激勵(lì)。有在線(xiàn)控制、工具開(kāi)發(fā)等，如振源判斷、載荷識(shí)別、工況監(jiān)控與故障診斷等，基于五輪儀的路面譜測(cè)量就是這方面的應(yīng)用。

②環(huán)境預(yù)測(cè)：

——振動(dòng)的逆問(wèn)題這類(lèi)問(wèn)題往往用模態(tài)實(shí)驗(yàn)的方法識(shí)別出系統(tǒng)，以建立振動(dòng)模型或檢驗(yàn)已有的理論模型。

③系統(tǒng)辨識(shí)：已知激勵(lì)和系統(tǒng)響應(yīng)，確定系統(tǒng)的特性?！彩钦駝?dòng)的逆問(wèn)題。振動(dòng)研究的問(wèn)題（3）根據(jù)給定的條件及求解的問(wèn)題不同，振動(dòng)所研究的問(wèn)題主要有如下三研究機(jī)械振動(dòng)的基本方法－－理論分析方法－－試驗(yàn)研究－－理論分析與試驗(yàn)相結(jié)合研究機(jī)械振動(dòng)的基本方法－－理論分析方法－－試驗(yàn)研究－－理論分理論分析方法理論分析方法建立振動(dòng)系統(tǒng)的力學(xué)模型建立運(yùn)動(dòng)方程求解方程，得到響應(yīng)規(guī)律力學(xué)知識(shí)單自由度系統(tǒng)高等數(shù)學(xué)（微分方程）多自由度系統(tǒng)線(xiàn)性代數(shù)（矩陣運(yùn)算）建立振動(dòng)系統(tǒng)的力學(xué)模型建立運(yùn)動(dòng)方程求解方程，得到響應(yīng)規(guī)律力學(xué)建立系統(tǒng)的力學(xué)模型系統(tǒng)之所以振動(dòng)是因?yàn)椋海?）系統(tǒng)受到了外部激勵(lì)——這是外因；（2）系統(tǒng)具有質(zhì)量和彈性——這是內(nèi)因。從能量轉(zhuǎn)化的角度看，外界對(duì)系統(tǒng)的激勵(lì)就是對(duì)系統(tǒng)做功，這個(gè)功被儲(chǔ)存到系統(tǒng)中，一部分轉(zhuǎn)化為質(zhì)量塊的動(dòng)能，一部分轉(zhuǎn)化為彈性體的變形勢(shì)能。反復(fù)振動(dòng)的過(guò)程就是激勵(lì)功、動(dòng)能和勢(shì)能之間不斷轉(zhuǎn)化的過(guò)程。如果系統(tǒng)沒(méi)有繼續(xù)從外界獲得能量，在經(jīng)歷一段時(shí)間后振動(dòng)就會(huì)停止，這是因?yàn)橄到y(tǒng)存在阻尼。質(zhì)量阻尼系數(shù)彈性激勵(lì)質(zhì)量彈性阻尼激勵(lì)振動(dòng)系統(tǒng)四要素如何確定？建立系統(tǒng)的力學(xué)模型系統(tǒng)之所以振動(dòng)是因?yàn)椋嘿|(zhì)量阻尼系數(shù)彈性激勵(lì)彈簧元件及表示符號(hào)

實(shí)際機(jī)器或結(jié)構(gòu)元件的質(zhì)量是分布的，彈性也是如此。這種分布參數(shù)系統(tǒng)往往不能按照解析法求解，所以，將實(shí)際上是分布參數(shù)的系統(tǒng)簡(jiǎn)化成離散系統(tǒng)，也就是簡(jiǎn)化成具有若干集中質(zhì)量并由相應(yīng)的彈簧和阻尼器聯(lián)接在一起的系統(tǒng)。下面將彈簧、阻尼器和質(zhì)量的特性予以說(shuō)明。

－－剛度（彈簧）（1）彈簧是表示力與位移關(guān)系的元件。（2）在力學(xué)模型中被抽象為無(wú)質(zhì)量并具有線(xiàn)彈性的元件直線(xiàn)位移的彈簧大家思考一下扭轉(zhuǎn)振動(dòng)系統(tǒng)中，質(zhì)量作扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，力和相對(duì)位移關(guān)系是什么？k－－彈簧剛度x1、x2－－彈簧兩端點(diǎn)的位移彈簧元件及表示符號(hào)實(shí)際機(jī)器或結(jié)構(gòu)元件的質(zhì)量是分布的，

－－阻尼器（1）阻尼器是表示力與速度關(guān)系的元件。（2）在力學(xué)模型中被抽象為無(wú)質(zhì)量并具有線(xiàn)性組你系數(shù)的元件粘性阻尼C為粘性阻尼系數(shù)大家思考一下哪些變送器帶有阻尼系數(shù)？阻尼系數(shù)具體是什么概念？能起到什么具體作用？阻尼原理是什么？粘性阻尼及表示符號(hào)－－阻尼器粘性阻尼大家思考一下哪些變送器帶有阻－－質(zhì)量（1）質(zhì)量是表示力和加速度關(guān)系的元件。（2）在力學(xué)模型中，他被抽象為絕對(duì)不變形的剛體。質(zhì)量元件及表示符號(hào)m為比例常數(shù)，它是剛體所具有的慣性的一種度量。大家思考一下扭轉(zhuǎn)振動(dòng)系統(tǒng)中，質(zhì)量作扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，力、加速度的表示及關(guān)系是什么？下面舉例給大家講述一下利用以上四要素表示的單自由度系統(tǒng)－－質(zhì)量質(zhì)量元件m為比例常數(shù)，它是剛體所具有的慣性的一種度量單自由度振動(dòng)系統(tǒng)平移運(yùn)動(dòng)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)平移運(yùn)動(dòng)：平動(dòng)自由度質(zhì)量—kg剛度（拉壓簧）—N/m阻尼—N/(m/s)激勵(lì):力—N扭轉(zhuǎn)振動(dòng)：扭轉(zhuǎn)自由度轉(zhuǎn)動(dòng)慣量—kg-m*m扭轉(zhuǎn)剛度（扭簧）—(N-m)/rad扭轉(zhuǎn)阻尼—(N-m)/(rad/s)激勵(lì)：扭矩—N-m單自由度振動(dòng)系統(tǒng)平移運(yùn)動(dòng)：平動(dòng)自由度扭轉(zhuǎn)振動(dòng)：扭轉(zhuǎn)自由度模型簡(jiǎn)化四大要素確定后，一個(gè)振動(dòng)系統(tǒng)就可以完全確定哪個(gè)下來(lái)怎么能將建立的模型用來(lái)分析呢？當(dāng)一個(gè)實(shí)際振動(dòng)系統(tǒng)比較復(fù)雜時(shí)，建立的模型越復(fù)雜，越接近實(shí)際情況，也越能進(jìn)行逼真的模擬。建立的模型越復(fù)雜，分析越困難，建立的模型越簡(jiǎn)單，分析越容易，但是得到的結(jié)果可能不精確。解決辦法：在建立振動(dòng)系統(tǒng)力學(xué)模型的過(guò)程中，總是在求的簡(jiǎn)化表達(dá)和逼真模擬二者之間的折衷。但是，一個(gè)完整系統(tǒng)的力學(xué)模型不僅與實(shí)際機(jī)械的結(jié)構(gòu)有關(guān)，還與研究?jī)?nèi)容和側(cè)重點(diǎn)有關(guān)。以汽車(chē)這樣一個(gè)復(fù)雜的振動(dòng)系統(tǒng)為例，要根據(jù)分析的問(wèn)題進(jìn)行簡(jiǎn)化。把汽車(chē)車(chē)身看作剛體的立體模型。由車(chē)身、車(chē)架及其上的零部件組成，通過(guò)減振器和懸架彈簧與車(chē)軸、車(chē)輪相連接。模型簡(jiǎn)化四大要素確定后，一個(gè)振動(dòng)系統(tǒng)就可以完全確定哪個(gè)下來(lái)怎四個(gè)自由度（對(duì)稱(chēng)于縱軸線(xiàn)）：車(chē)身質(zhì)量的垂直、俯仰兩個(gè)車(chē)輪質(zhì)量的垂直七個(gè)自由度：車(chē)身質(zhì)量的垂直、俯仰、側(cè)傾四個(gè)車(chē)輪質(zhì)量的垂直四個(gè)自由度（對(duì)稱(chēng)于縱軸線(xiàn)）：七個(gè)自由度：二個(gè)自由度（前后軸懸架質(zhì)量分配定值）：車(chē)身質(zhì)量（簧載）的垂直坐標(biāo)車(chē)輪質(zhì)量（簧下）的垂直坐標(biāo)單自由度（遠(yuǎn)離車(chē)輪、低頻）：車(chē)身質(zhì)量（簧載）的垂直坐標(biāo)二個(gè)自由度（前后軸懸架質(zhì)量分配定值）：?jiǎn)巫杂啥龋ㄟh(yuǎn)離車(chē)輪、低建立系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程——數(shù)學(xué)模型虛功原理（靜動(dòng)法，J.Bernoulli）理想約束達(dá)朗貝爾（D’Alembert）原理（動(dòng)靜法）拉格朗日（Lagrange）方程牛頓第二定律保守力動(dòng)力學(xué)普遍方程動(dòng)力學(xué)普遍方程在廣義坐標(biāo)系下的具體表示建立系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程——數(shù)學(xué)模型虛功原理（靜動(dòng)法，J.Bern通過(guò)求解運(yùn)動(dòng)微分方程，得到系統(tǒng)的響應(yīng)，掌握振動(dòng)規(guī)律。也就是得到振動(dòng)系統(tǒng)的物理量（如位移、速度、加速度等）隨時(shí)間的變化規(guī)律，還可以通過(guò)運(yùn)動(dòng)方程得到系統(tǒng)的特征方程或頻率方程，從而求出系統(tǒng)的固有頻率、振動(dòng)模態(tài)等。求解運(yùn)動(dòng)微分方程的方法：解析法數(shù)值法一般多采用數(shù)值法，也就是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的數(shù)值模擬等。主要有有限元法、有限體積法、有限差分法等等，相對(duì)應(yīng)的軟件數(shù)不勝數(shù)。求解方程通過(guò)求解運(yùn)動(dòng)微分方程，得到系統(tǒng)的響應(yīng)，掌握振動(dòng)規(guī)律放大器測(cè)振儀頻譜分析信號(hào)發(fā)生器振動(dòng)系統(tǒng)傳感器激振器實(shí)驗(yàn)研究方法①振動(dòng)分析結(jié)果的驗(yàn)證－－直接測(cè)量振動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)響應(yīng)，并進(jìn)行分析以了解其振動(dòng)特性。。②系統(tǒng)辨識(shí)用已知的振源法激振研究對(duì)象，并測(cè)取振動(dòng)響應(yīng)，也就是利用系統(tǒng)的輸入和輸出信號(hào)建立系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的理論和方法放大器測(cè)振儀頻譜分析信號(hào)發(fā)生器振動(dòng)系統(tǒng)傳感器激振器實(shí)驗(yàn)研究方3）理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法通過(guò)理論分析與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法可以更好地研究振動(dòng)。通過(guò)模態(tài)分析實(shí)驗(yàn)方法識(shí)別出系統(tǒng)，建立系統(tǒng)特性模型，或通過(guò)振動(dòng)響應(yīng)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證理論分析的結(jié)果，也可以用理論分析的方法預(yù)測(cè)系統(tǒng)的響應(yīng)。3）理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法通振動(dòng)基本物理量機(jī)械系統(tǒng)圍繞平衡位置做往復(fù)運(yùn)動(dòng)基本物理量：位移、速度、加速度、應(yīng)力、應(yīng)變等振動(dòng)分類(lèi)根據(jù)系統(tǒng)的輸入、輸出和系統(tǒng)特性不同，機(jī)械振動(dòng)分類(lèi)：自由振動(dòng)：沒(méi)有外界激勵(lì)作用（受初始干擾后）強(qiáng)迫振動(dòng)：在外在激勵(lì)下產(chǎn)生振動(dòng)自激振動(dòng)：系統(tǒng)在輸入和輸出之間具有反饋特性，能源補(bǔ)充參數(shù)振動(dòng)：周期或隨機(jī)地改變系統(tǒng)特性參數(shù)而產(chǎn)生的振動(dòng)振動(dòng)運(yùn)動(dòng)學(xué)概念振動(dòng)運(yùn)動(dòng)學(xué)概念根據(jù)描述系統(tǒng)的微分方程分類(lèi)線(xiàn)性振動(dòng)：常系數(shù)線(xiàn)性微分方程描述非線(xiàn)性振動(dòng)：非線(xiàn)性微分方程描述根據(jù)系統(tǒng)的自由度分類(lèi)單自由度系統(tǒng)的振動(dòng)用一個(gè)獨(dú)立坐標(biāo)就能確定位置的系統(tǒng)振動(dòng)多自由度系統(tǒng)的振動(dòng)用多個(gè)獨(dú)立坐標(biāo)才能確定位置的系統(tǒng)的振動(dòng)，包括二自由度系統(tǒng)的振動(dòng)無(wú)限多自由度振動(dòng)要用無(wú)限多個(gè)獨(dú)立坐標(biāo)才能確定位置的系統(tǒng)的振動(dòng)，也稱(chēng)彈性體振動(dòng)根據(jù)系統(tǒng)的振動(dòng)規(guī)律分類(lèi)周期振動(dòng)：振動(dòng)量是時(shí)間的周期函數(shù)，如簡(jiǎn)諧振動(dòng)。非周期振動(dòng)：振動(dòng)量不是時(shí)間的周期函數(shù)。瞬態(tài)振動(dòng)：非周期持續(xù)性振動(dòng)穩(wěn)態(tài)振動(dòng)：一段時(shí)間后逐漸消失隨機(jī)振動(dòng)振動(dòng)量不是時(shí)間的函數(shù)，只能通過(guò)概率統(tǒng)計(jì)的方法來(lái)研究。振動(dòng)過(guò)程中振幅、相位。頻率都是隨機(jī)變化的。根據(jù)描述系統(tǒng)的微分方程分類(lèi)簡(jiǎn)諧振動(dòng)定義物理量按時(shí)間的正弦或余弦函數(shù)變化簡(jiǎn)諧振動(dòng)的函數(shù)表示方法加速度方向始終指向靜平衡位置A—幅值T—周期—頻率（圓頻率）—相位簡(jiǎn)諧振動(dòng)A—幅值簡(jiǎn)諧振動(dòng)曲線(xiàn)振幅周期初相位圓頻率頻率簡(jiǎn)諧振動(dòng)曲線(xiàn)振幅周期初相位圓頻率頻率簡(jiǎn)諧振動(dòng)的旋轉(zhuǎn)矢量表示法旋轉(zhuǎn)矢量投影簡(jiǎn)諧振動(dòng)的旋轉(zhuǎn)矢量表示法旋轉(zhuǎn)矢量投影簡(jiǎn)諧振動(dòng)的復(fù)數(shù)表示法一般用虛部表示簡(jiǎn)諧振動(dòng)規(guī)律簡(jiǎn)諧振動(dòng)的復(fù)數(shù)表示法諧波分析－－把一個(gè)周期函數(shù)展開(kāi)成傅立葉級(jí)數(shù)，將非簡(jiǎn)諧的周期函數(shù)展開(kāi)成一系列簡(jiǎn)諧函數(shù)之和，并應(yīng)用于振動(dòng)理論。狄利克雷（狄氏）條件－－傅立葉級(jí)數(shù)展開(kāi)連續(xù)函數(shù)只有有限個(gè)第一類(lèi)間斷點(diǎn)函數(shù)只有有限個(gè)極值點(diǎn)周期函數(shù)傅氏級(jí)數(shù)展開(kāi)形式設(shè)周期函數(shù)x(t)周期為T(mén)，在[-T/2,T/2]區(qū)間上滿(mǎn)足狄氏條件為基頻為直流分量傅氏級(jí)數(shù)系數(shù)諧波分析－－把一個(gè)周期函數(shù)展開(kāi)成傅立葉級(jí)數(shù)，將非簡(jiǎn)諧的周期函傅立葉級(jí)數(shù)系數(shù)的圖示調(diào)整t軸位置，使為零，則系數(shù)可圖示如下第n階系數(shù)橫坐標(biāo)位置為汽車(chē)振動(dòng)基礎(chǔ)課件舉例將周期為T(mén)的矩形波展開(kāi)為傅氏級(jí)數(shù)舉例求解滿(mǎn)足狄氏條件，注意x(t)是奇函數(shù)，有傅氏級(jí)數(shù)系數(shù)x(t)的傅氏展開(kāi)求解結(jié)果圖示傅氏級(jí)數(shù)逼近情況圖系數(shù)示意圖結(jié)果圖示傅立葉級(jí)數(shù)的復(fù)數(shù)形式利用歐拉公式表示歐拉公式展開(kāi)式表達(dá)式簡(jiǎn)化可以證明簡(jiǎn)化后表示為傅立葉級(jí)數(shù)的復(fù)數(shù)形式傅氏級(jí)數(shù)的復(fù)數(shù)形式兩種形式之間的關(guān)系n階諧波在實(shí)數(shù)和復(fù)數(shù)形式中的表達(dá)n階諧波的振幅關(guān)系相位角之間關(guān)系與是共軛復(fù)數(shù)實(shí)質(zhì)上一樣，但工程上復(fù)數(shù)形式較為方便傅氏級(jí)數(shù)的復(fù)數(shù)形式與是共軛實(shí)質(zhì)上一樣，汽車(chē)振動(dòng)學(xué)就是把汽車(chē)作為研究對(duì)象，其本身就是一個(gè)具有質(zhì)量、彈簧和阻尼的振動(dòng)系統(tǒng)。由于汽車(chē)內(nèi)各部分固有頻率不同，常因以下一些原因發(fā)生整車(chē)或局部強(qiáng)烈振動(dòng)：汽車(chē)上的主要振動(dòng)問(wèn)題：發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)、懸架系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、車(chē)身和車(chē)架路面不平車(chē)速和運(yùn)動(dòng)方向的變化車(chē)輪、發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)的不平衡齒輪