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1、1,第 4 章 汽车动力传动及转向系统 振动,4.1 振动分析的传递矩阵法 4.2 汽车动力传动系统振动 4.3 汽车转向系统振动 4.4 制动时汽车的振动,2,本章有个实验7,3,4.1振动分析的传递矩阵法,4.1.1 扭转振动分析的传递矩阵法 4.1.2 弯曲振动分析的传递矩阵法,何为传递矩阵法？ 将有链状或者轴状特点的实际结构，离散成具有集中广义质量和刚度元素的串联在一起的弹簧质量的单元链系统。,4,多圆盘轴系统的扭振分析：由无质量的轴和有质量的圆盘组成。,4.1.1 扭转振动分析的传递矩阵法,5,取其中第i段进行分析： 1）无质量轴状态量：,4.1.1 扭转振动分析的传递矩阵法,场传递
2、矩阵：,6,取其中第i段进行分析： 2）质量点Ji状态量：,4.1.1 扭转振动分析的传递矩阵法,点传递矩阵：,7,4.1.1 扭转振动分析的传递矩阵法,点传递矩阵：,场传递矩阵：,8,4.1.1 扭转振动分析的传递矩阵法,递推算法：,9,4.1.1 扭转振动分析的传递矩阵法,边界条件：,特征方程：,此特征方程关于固有频率的N次代数方程，有N个解。,10,例 4-1,求三圆盘扭振系统的固有频率和 扭振模态。,N=3，两端自由： J1圆盘，令,解：,4.1.1 扭转振动分析的传递矩阵法,11,圆盘J2：,4.1.1 扭转振动分析的传递矩阵法,12,圆盘J3：,4.1.1 扭转振动分析的传递矩阵法
3、,13,给定一组 ，求出 与 的关系曲线：,得到：,4.1.1 扭转振动分析的传递矩阵法,14,4.1.1 扭转振动分析的传递矩阵法,得到3阶扭振模态：,15,4.1.1 扭转振动分析的传递矩阵法,扭振模态图,16,Matlab分析计算,请用Matlab实现书上例题4-1的计算过程，并且画出如图4.1-3的a）b）两图！ 请同学们实验前先写好程序，然后到实验室实现！最后两次实验要演示计分。 请同学们现在开始考虑大作业并按期完成！,18周实验7：例题4-1matlab分析计算,17,4.1.2 弯曲振动分析的传递矩阵法,汽车动力输出轴系统，离散为无质量的梁上带有若干集中质量的横向振动系统。,18
4、,4.1.2 弯曲振动分析的传递矩阵法,取出第i个单元（梁段和集中质量）： 梁的横向位移（挠度）、截面转角、弯矩和剪力。,19,4.1.2 弯曲振动分析的传递矩阵法,点传递矩阵(质量块)：,20,4.1.2 弯曲振动分析的传递矩阵法,场传递矩阵(无质量梁)：,21,4.1.2 弯曲振动分析的传递矩阵法,合并两者得单元体传递矩阵：,22,4.1.2 弯曲振动分析的传递矩阵法,递推得到梁最左边0与最右边N的关系矩阵：,最后根据边界条件求出各阶固有频率和模态振型。,23,第 4 章 汽车动力传动及转向系统 振动,4.1 振动分析的传递矩阵法 4.2 汽车动力传动系统振动 4.3 汽车转向系统振动 4
5、.4 制动时汽车的振动,24,4.2 汽车动力传动系统振动,4.2.1 汽车动力传动系统扭转振动 4.2.2 汽车动力传动系统弯曲振动,25,4.2.1 汽车动力传动系统扭转振动,汽车动力传动系扭转振动的当量系统 将实际曲轴和齿轮及齿轮轴等按照设计构成，根据等效原则简化成链状轴系计算分析模型。 等效原则：简化前后系统各部件关于弹性扭转的动能和势能不变。 运动质量用刚性圆盘（有惯量无弹性）代替，轴段（有弹性无惯量）的惯量转化到相邻圆盘上。,26,4.2.1 汽车动力传动系统扭转振动,27,4.2.1 汽车动力传动系统扭转振动,2. 确定等效圆盘的转动惯量J，等效轴扭转弹性系数k的获取方法：理论力
6、学公式、计算机软件计算和试验测量。 3. 扭振运动微分方程：,28,4.2.1 汽车动力传动系统扭转振动,激励力矩： 1）气缸内燃料点火燃气爆发压力产生的干扰力矩； 2）曲柄连杆机构质量及惯性力产生的干扰力矩； 3）功率负载部件所吸收的转矩不是定值而产生的干扰力矩；,29,4.2.1 汽车动力传动系统扭转振动,5. 临界频率和临界转速： 1）干扰力矩的频率与扭振系统本身的某一阶固有频率相同，会引起共振； 2）临界转速谱；,30,4.2.2 汽车动力传动系统弯曲振动,1. 汽车动力传动系弯曲振动模型：,10自由度,31,4.2.2 汽车动力传动系统弯曲振动,2. 振型和固有频率：,32,4.2.
7、2 汽车动力传动系统弯曲振动,3. 产生弯曲振动的激振源： 传动轴不平衡产生的惯性力； 发动机往复质量产生的惯性力； 万向节的安装角产生的力；,33,第 4 章 汽车动力传动及转向系统 振动,4.1 振动分析的传递矩阵法 4.2 汽车动力传动系统振动 4.3 汽车转向系统振动 4.4 制动时汽车的振动,34,4.3 汽车转向系统振动,4.3.1 汽车前轮及前桥的振动 4.3.2 前轮摆振的影响因素,35,4.3.1 汽车前轮及前桥的振动,1. 前轮摆振：转向轮绕主销的左右摆动和车轮上下跳动。主要由3个方向的振动合成： 横向振动：悬架和轮胎的横向弹性 前轮绕主销的角振动,36,4.3.1 汽车前
8、轮及前桥的振动, 前桥绕汽车纵轴线的角振动,37,4.3.2 前轮摆振的影响因素,1） 车轮不平衡的影响,38,4.3.2 前轮摆振的影响因素,1） 车轮不平衡的影响,39,4.3.2 前轮摆振的影响因素,2） 车轮陀螺效应的影响 3） 路面不平度 4）悬架与转向机构运动不协调,40,Matlab仿真试验,参考pdf文献： 基于多自由度模型的汽车主动悬架ASS与电子助力转向EPS集成控制研究 建模方法，输出如图4-7.,41,第 4 章 汽车动力传动及转向系统 振动,4.1 振动分析的传递矩阵法 4.2 汽车动力传动系统振动 4.3 汽车转向系统振动 4.4 制动时汽车的振动,42,4.4 制
9、动时汽车的振动,4.4.1 汽车制动动力学模型 4.4.2 汽车制动动力学简化模型求解 4.4.3 制动的一些因素对汽车振动的影响,43,44,45,滑动(移)率 S ：,车轮纯滚动时： 车轮纯滑动时： 车轮边滑动边滚动时：,S,- 最佳滑动率,46,三自由度力学模型：行驶方向位移x、质心垂直方向的位移z和绕质心横轴的仰俯角 。,4.4.1 汽车制动动力学模型（车轮抱死）,47,4.4.1 汽车制动动力学模型（车轮抱死）,参数意义：,48,三自由度力学模型推导过程：,49,4.4.1 汽车制动动力学模型（力学解耦）,50,4.4.1 汽车制动动力学模型（车轮抱死）,轮胎受力：,51,车身垂向力
10、：得到质心垂直方向的动力学方程,52,4.4.1 汽车制动动力学模型（车轮抱死）,质心力矩： 绕质心横轴 转动动力学 方程,？,根据各个力对质心C处的力矩推导：,53,绕质心横轴转动动力学方程:,质心垂直方向动力学方程:,行使方向动力学方程:,54,模型简化：,4.4.2 汽车制动动力学简化模型求解,质心垂向振动频率,绕质心横轴旋转 振动角频率,55,三自由度模型简化为：,4.4.2 汽车制动动力学简化模型求解,56,4.4.2 汽车制动动力学简化模型求解,推导中简化因素有： 1）制动时车轮瞬时被抱死； 2）前后轮附着系数相等，且为常数； 3）制动力矩为常数； 4）质量分配系数为1； 5）不考虑阻尼；,57,主要因素有： 1）前后轮附着系数不为常数；,4.4.3 制动的一些因素对汽车振动的影响,58,2）法向支反力受车辆运动状态的影响； 3）制动器本身振动的影响； 4）制动失稳的影响；,4.4.3 制动的一些因素对汽车振动的影响,59,Bye Bye,
