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第四節(jié)車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)第六章汽車的平順性返回目錄1整理課件一、運(yùn)動(dòng)方程和振型分析無阻尼自由振動(dòng)時(shí)如果m1不動(dòng)〔z1=0〕如果m2不動(dòng)〔z2=0〕ω0與ωt是雙質(zhì)量系統(tǒng)只有單獨(dú)一個(gè)質(zhì)量振動(dòng)時(shí)的局部頻率〔偏頻〕。第四節(jié)車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)2整理課件

無阻尼自由振動(dòng)時(shí),設(shè)兩個(gè)質(zhì)量以相同的圓頻率ω和相角做簡(jiǎn)諧振動(dòng),振幅為z10、z20。將代入左式后可得代入得第四節(jié)車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)3整理課件

方程有非零解的條件是z10和z20的系數(shù)行列式為零。第四節(jié)車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)4整理課件設(shè)某一汽車,求ω1和ω2?,質(zhì)量比,剛度比例第四節(jié)車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)5整理課件得一階主振型得二階主振型第四節(jié)車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)6整理課件

當(dāng)激振頻率ω接近ω1時(shí)產(chǎn)生低頻共振,按一階主振型振動(dòng),車身質(zhì)量m2的振幅比車輪質(zhì)量m1的振幅大將近10倍,稱為車身型振動(dòng)。

當(dāng)激振頻率ω接近ω2時(shí)產(chǎn)生高頻共振,按二階主振型振動(dòng),車輪質(zhì)量m1的振幅比車身質(zhì)量m2的振幅大將近100倍,稱為車輪型振動(dòng)。第四節(jié)車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)7整理課件當(dāng)車輪局部在高頻共振區(qū)振動(dòng)時(shí),車身根本不動(dòng),可以視為車輪局部單質(zhì)量在振動(dòng)。將復(fù)振幅代入,得

此時(shí),車輪位移z1對(duì)路面位移q的頻率響應(yīng)函數(shù)為第四節(jié)車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)8整理課件降低非懸掛質(zhì)量m1,使車輪局部固有頻率ωt和阻尼比ζt都加大,車輪局部高頻共振加速度根本不變,但車輪局部動(dòng)載下降,對(duì)降低相對(duì)動(dòng)載有利。車輪位移z1對(duì)路面位移q的幅頻特性為高頻共振時(shí)車輪加速度均方根譜正比于已知思考:如何降低高頻共振時(shí)車輪的振動(dòng)加速度?第四節(jié)車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)9整理課件二、雙質(zhì)量系統(tǒng)的傳遞特性由代入復(fù)振幅得1.車輪局部z1~q的幅頻特性令得第四節(jié)車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)10整理課件幅頻特性為由得此式為近似式,用表示第四節(jié)車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng);。11整理課件由幅頻特性

ω≤ω0時(shí),|z1/q|→1,

。ω≥ω0時(shí),漸近線斜率為-2:1,車輪局部將高頻輸入加以濾波。

ω=ωt時(shí),產(chǎn)生高頻共振,在ζt較小時(shí),會(huì)出現(xiàn)尖峰。及幅頻特性近似式,做幅頻特性曲線第四節(jié)車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)12整理課件2.雙質(zhì)量系統(tǒng)的傳遞特性第四節(jié)車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)13整理課件×

幅頻特性|z2/q|在f=f0和f=ft=ωt/2π處有低、高兩個(gè)共振峰,路面輸入q在f≥f0時(shí)由懸架衰減,在f

≥ft時(shí),又進(jìn)一步被輪胎衰減。由用作圖法做出第四節(jié)車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)=14整理課件三、車身加速度、懸架彈簧動(dòng)撓度和車輪相對(duì)動(dòng)載的幅頻特性1.車身加速度對(duì)的幅頻特性第四節(jié)車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)15整理課件2.相對(duì)動(dòng)載

/G對(duì)的幅頻特性車輪動(dòng)載靜載將代入第四節(jié)車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)16整理課件3.懸架動(dòng)撓度

對(duì)的幅頻特性曲線第四節(jié)車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)17整理課件四、在路面隨機(jī)輸入下系統(tǒng)振動(dòng)響應(yīng)量均方根值的計(jì)算第四節(jié)車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)18整理課件五、系統(tǒng)參數(shù)對(duì)振動(dòng)響應(yīng)量均方根值的影響系統(tǒng)參數(shù)f0/Hzζμγ基準(zhǔn)值10.25109+6dB20.52018-

6dB0.50.12554.5計(jì)算時(shí)系統(tǒng)參數(shù)的取值第四節(jié)車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)19整理課件1.車身固有頻率f0的影響第四節(jié)車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)20整理課件2.車身局部阻尼比ζ的影響第四節(jié)車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)21整理課件3.車身與車輪局部質(zhì)量比μ的影響第四節(jié)車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)22整理課件4.懸架與輪胎的剛度比γ的影響第四節(jié)車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)23整理課件

響應(yīng)量參數(shù)f±6dB+8.97dB-9.18dB+8.54dB-8.89dB-3.00dB+2.77dB

±6dB+1.77dB-0.04dB-0.49dB+2.16dB-3dB+3dB

±6dB-0.09dB+0.18dB-1.59dB+1.57dB-0.20dB+0.88dB

±6dB+2.22dB-1.80dB+5.30dB-4.26dB+0.05dB-0.04dB系統(tǒng)參數(shù)對(duì)振動(dòng)響應(yīng)量均方根值的影響的算例第四節(jié)車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)24整理課件六、主動(dòng)與半主動(dòng)懸架

被動(dòng)懸架:彈簧剛度K和減振器阻尼系數(shù)C

在設(shè)計(jì)時(shí)一旦選定后,使用過程中參數(shù)不改變的懸架。

被動(dòng)懸架的缺點(diǎn)是:當(dāng)載荷、車速、路況等行駛狀態(tài)變化時(shí),懸架不能滿足各種行駛狀態(tài)下對(duì)懸架性能的較高要求。第四節(jié)車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)25整理課件

可控懸架:將傳感器測(cè)量的系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信號(hào)輸入電控單元,電控單元經(jīng)過分析、判斷后給力發(fā)生器發(fā)出指令,產(chǎn)生主動(dòng)控制力,滿足不同工況對(duì)懸架系統(tǒng)特性參數(shù)變化的要求。第四節(jié)車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)26整理課件特點(diǎn)是比被動(dòng)自適應(yīng)懸架的切換速度快,通常在10ms以內(nèi),可在車輛每個(gè)振動(dòng)周期內(nèi)頻繁切換。有“空鉤〞和“地鉤〞兩種控制方式。1.可控懸架的分類可根據(jù)車速、制動(dòng)、轉(zhuǎn)向等行駛狀態(tài),有級(jí)地切換剛度及阻尼的大小,以滿足“舒適—平順型〞、“運(yùn)動(dòng)—行駛平安性〞以及保證車身姿態(tài)的要求。力的方向由懸架相對(duì)位移和相對(duì)速度的符號(hào)決定?!?〕被動(dòng)自適應(yīng)懸架第四節(jié)車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)〔2〕半主動(dòng)懸架27整理課件“空鉤〞控制時(shí),根據(jù)懸架的相對(duì)速度和車身的絕對(duì)加速度的符號(hào)來切換阻尼設(shè)置。第四節(jié)車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)28整理課件“空鉤〞控制半主動(dòng)懸架又分為兩種1〕開關(guān)式“空鉤〞控制可切換阻尼懸架當(dāng)“on〞狀態(tài)阻尼力當(dāng)“off〞狀態(tài)阻尼力Con—on狀態(tài)可切換阻尼減振器的阻尼系數(shù)。第四節(jié)車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)29整理課件2〕連續(xù)可調(diào)阻尼半主動(dòng)懸架當(dāng)阻尼力當(dāng)阻尼力

—空鉤控制減振器阻尼系數(shù)。

—連續(xù)可調(diào)阻尼器的等效阻尼系數(shù)。第四節(jié)車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)“空鉤〞控制半主動(dòng)懸架又分為兩種30整理課件〔3〕主動(dòng)懸架特點(diǎn):車身和車輪之間的力和車身與車輪之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)獨(dú)立。半主動(dòng)懸架:作動(dòng)器與一個(gè)彈簧串聯(lián)〔如油氣彈簧〕,再與一個(gè)減振器并聯(lián)。系統(tǒng)在5~6Hz以下可實(shí)現(xiàn)有限帶寬主動(dòng)控制,高于此頻率那么控制閥不再響應(yīng),恢復(fù)為被動(dòng)懸架。全主動(dòng)懸架:作動(dòng)器帶寬一般至少覆蓋0~15Hz,能有效跟蹤力控制信號(hào)。為了減少能量消耗,一般作動(dòng)器與一個(gè)承受車身靜載的彈簧并聯(lián)。第四節(jié)車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)31整理課件2.主動(dòng)和被動(dòng)懸架頻響特性和控制效果的比照分析主動(dòng)懸架的運(yùn)動(dòng)方程為1〕運(yùn)動(dòng)方程u為主動(dòng)控制力第四節(jié)車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)32整理課件2〕可控懸架系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù)將復(fù)振幅代入運(yùn)動(dòng)方程后可得令第四節(jié)車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)33整理課件3〕可控懸架系統(tǒng)的幅頻特性第四節(jié)車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)通過推導(dǎo),可以得到三個(gè)振動(dòng)響應(yīng)量對(duì)的幅頻特性34整理課件4〕主動(dòng)懸架系統(tǒng)的傳遞特性與控制效果參數(shù)取值參數(shù)取值m124kgC754N·s/mm2240kgf01HzK9475N/mft10HzKt85270N/mζ=ζt0.25參數(shù)取值l17592N/ml2

-481l31916被動(dòng)懸架參數(shù)參數(shù)取值參數(shù)取值f00.8752Hzγ=Kt/K11.2321ft9.7035Hzμ10ζ0.6787ζt0.1688反響系數(shù)考慮反響系數(shù)后懸架系統(tǒng)的參數(shù)第四節(jié)車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)35整理課件主動(dòng)控制主要改善了“車身—車輪〞|z2/z1|這一環(huán)節(jié)在共振和高頻區(qū)的傳遞特性。主動(dòng)懸架在“車輪—路面〞|z1/q|這一環(huán)節(jié)ft附近的高頻共振區(qū),共振峰比被動(dòng)懸架反而更高,這與反響系數(shù)有關(guān)。第四節(jié)車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)36整理課件思考:主動(dòng)懸架在低頻共振區(qū)和高頻共振區(qū)對(duì)各振動(dòng)響應(yīng)量的影響有何不同?主動(dòng)與被動(dòng)懸架振動(dòng)響應(yīng)量的幅頻特性曲線第四節(jié)車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)37整理課件l1相當(dāng)于懸架彈簧剛度K。l2和l3分別是作用于車輪質(zhì)量m1及車身質(zhì)量m2的“地鉤〞和“空鉤〞阻尼的阻尼系數(shù)。第四節(jié)車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)主動(dòng)與被動(dòng)懸架振動(dòng)響應(yīng)量的幅頻特性曲線38整理課件當(dāng)考慮主動(dòng)控制力在對(duì)車輪質(zhì)量的作用時(shí),運(yùn)動(dòng)方程為參數(shù)l1l2l3取值9475N/m011035N·s/m參數(shù)取值參數(shù)取值f06.6718ft9.8296ζ1ζt0.0258μ=Kt/K9μ10第四節(jié)車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)空鉤控制反響系數(shù)振動(dòng)系統(tǒng)的參數(shù)39整理課件空鉤控制進(jìn)一步改善了“車身—車輪〞|z2/z1|這一環(huán)節(jié)在共振和高頻區(qū)

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