第七章汽车前轴和转向轮系统的震动.ppt

第七章 汽车前轴和转向轮系统的振动 第一节 前轴和转向轮组成的振动系统 第二节 外界激振力 第三节 前轴与车轮振动的耦合 * 回主目录 第一节 前轴和转向轮组成的振动系统 前轴和转向轮组成的振动系统包括与前轮相连的转向杆系和转向器，以及由前轴支承的弹簧和簧载质量，但在分析中作如下简化。 1. 由于转向器在系统中刚度最小，因此把转向纵拉杆到转向盘简化成一个自由度系统，系统质量集中于转向盘，由于此系统的频率很低，所以可把转向盘看成固定不动。 2. 认为悬架以上质量振动可忽略不计，即认为它也是固定不动的。 3. 轮胎特性仅考虑侧向刚度 以及侧偏刚度K，而车轮定位参数只考虑轮胎拖距 ，不考虑外倾角和主销的内倾角。 回目录 在此前提下可考虑系统有如下振动及其固有特性。 1. 前轴绕汽车纵轴振动(图7-1)。 设前轴绕汽车纵轴的转动惯量为 ，于是可写出前轴在垂直平面内的自由振动微分方程 (7-1) 式中 ——悬架变形时产生的恢复力矩，N·m； ——轮胎变形时产生的恢复力矩，N·m。 代人式(7-1)中可得 (7-2) 回目录 由此可得前轴角振动固有频率 (7-3) 此式表明，降低悬架和轮胎刚度以及增大前轴的转动惯量都可降低前轴角振动的固有频率。 2. 转向轮与转向机构及拉杆组成了一个绕主销摆动的振动系统(图7-2)。 其转向轮绕主销转动惯量为 ，转向轮绕主销的刚度为 ，可写出转向轮绕主销的自由振动微分方程 (7-4) 回目录 如果计及转向机构及拉杆的弹性，则应用综合刚度 代替 ，根据郭孔辉院士所著“汽车操纵动力学”一书介绍 (7-4a) 图7-1 前桥振动模型 图 7-2 回目录 式中 ——转向系传动比； ——转向轴刚度，N·m/rad； ——转向机与转向轮之间转向连接杆的刚度，N·m/rad； ——转向机壳体与车身的固紧刚度，N·m/rad。 如转向机壳与车身连接十分牢固，固定刚度很大( )，上式可改为 (7-4b) 回目录 由此可得转向轮绕主销振动的．固有频率为 (rad/s) 上式表明 愈小， 愈大，则就 愈小，目前由于汽车平顺性的要求，采用转向系统的刚度较小，故 也是有下降趋势。 上述两种振动系统中，在外界激振力的干扰下，可激发起有阻尼的自由振动、强迫振动和自激振动。 回目录 第二节 外界激振力 外界激振力既可以是周期变化的，也可以是偶然单次的。 7.2.1 周期变化激振力 周期变化的激振力有以下几种： 一、车轮不平衡质量产生的离心惯性力 车轮与轮胎由于制造上的误差、材料的不均匀性，在车轮转动时，不平衡质量将产生沿车轮半径方向的离心惯心力 如图7-3所示。 由图中可见 回目录 式中 m——不平衡质量，㎏； v——车速；m/s； R——轮胎半径，m。 (a) (b) 图7-3 回目录 它的水平分力对主销中心的力矩为 (7-6) 式中 (rad) 此力矩将使车轮绕主销摆振，它是周期变化的，其频率与车速成正比，当其频率与转向轮绕主销振动的固有频率相近时，就会发生共振，摆振的振幅就会很大，离心惯性力的垂直分力是： (7-7) 此力会引起车轮上下跳动，如左、右两车轮的不平衡质量处于图7-3(b)所示位置(相位差180o)，则会使车轴产生振跳现象，为了避免上述车轮不平衡的影响，规定装配新车或给旧车换胎时，都应对每个车轮进行动平衡以控制不平衡度不大于4～5N·cm。 回目录 二、车轮陀螺力矩 汽车行驶时，可把高速转