汽车理论余志生版6.3

第六章 汽车的平顺性

第三节 汽车振动系统的简化，单质量系统的振动

本节将汽车振动系统简化为单质量的振动系统；分析单质量系统的

自由振动和频率响应特性；分析单质量系统对路面随机输入的响应及其 响应量特性参数的计算，分析悬架系统固有频率f0和阻尼比ζ对振动响

应的影响；介绍悬架系统固有频率f0和阻尼比ζ的选择范围。

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第三节 汽车振动系统的简化，单质量系统的振动

一、汽车振动系统的简化

车身质量有垂直、

俯仰、侧倾3个自由度，

4个车轮质量有4个垂 直自由度，整车共7个

自由度。

当 x I y I ，并 忽略轮胎阻尼后，汽

车立体模型可简化为

平面模型。

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第三节 汽车振动系统的简化，单质量系统的振动

简化前后应满足以下三个条件 1）总质量保持不变

m2f m2r m2c m2

2）质心位置不变

m2f a m2r b 0

3）转动惯量保持不变

2 I y m2 y m2f a 2 m2r b 2

解得

m2f m2 aL 2 y m2r m2 bL 2 y m2c m2 1 ab

2 y

令

2 y

ab

—悬挂质量分配系数。

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第三节 汽车振动系统的简化，单质量系统的振动

对于大部分汽车，

= 0.8～1.2，即接 近1。当 = 1时

m2f m2 m2r m2 m2c 0

2 y 2 y

aL

bL

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第三节 汽车振动系统的简化，单质量系统的振动

在 =1 的情况 下，前、后轴上方 车身部分的集中质 量m2f 、 m2r在垂直

方向的运动是相互

独立的。 双轴汽车模型

可以简化为车身、

车轮两个自由度振 动系统模型。

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第三节 汽车振动系统的简化，单质量系统的振动

车轮部分的固有

频率为10~16Hz，如

果激振频率远离车轮 固有频率（即5Hz以

下），轮胎的动变形

很小，可忽略车轮质 量和轮胎的弹性，从

而得到车身单质量系

统模型。

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第三节 汽车振动系统的简化，单质量系统的振动

二、单质量系统的自由振动

K z q 0 C z q m2 z

C 令2 n m2

n

K m2

2 0

2nz z 0 z

C 0 2 m2 K

ω 0—振动系统固有圆频率；

2 0

ζ—阻尼比。

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第三节 汽车振动系统的简化，单质量系统的振动

齐次微分方程的解为 z Ae nt sin

有阻尼自由

02 n 2 t

振动时，质量m2

以有阻尼固有频

2 率 r 0 n2

振动，振幅按

e nt 衰减。

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第三节 汽车振动系统的简化，单质量系统的振动

阻尼比ζ对衰减振动的影响 1）与有阻尼固有频率ω r有关

r n 0 1

2 0 2

2

ζ增大，ω r下降。当ζ=1时，运动失去振荡特征。 汽车悬架系统阻尼