下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
解决振动问题的方法，不外乎通过理论分析和实验研究，二者是相辅相成的。在大量实践和科学实验基础上建立起来的理论，反过来对实践起指导作用；而从理论分析得到的每一个结论，都必须通过实践来验证它是否正确。
在对汽车振动问题进行理论分析时，主要有以下几个步骤。
实际的汽车振动系统比较复杂，为了便于分析和计算，必须抓住主要因素，而略去一些次要因素，将实际系统简化和抽象为动力学模型。简化的程度取决于系统本身的复杂程度、要求计算结果的准确性等。图1-6所示为车身单自由度振动模型，该模型仅仅考虑悬架的刚度和阻尼对车身振动的影响。
图1-6 车身单自由度振动模型
m u —整车质量 k t —悬架刚度 c t —阻尼减振器的阻尼系数 q —路面激励 z —整车垂向位移
图1-7所示为车身车轮二自由度振动模型，与车身振动的单自由度模型相比，该模型还考虑了轮胎的刚度和非簧载质量。
图1-7 车身车轮二自由度振动模型
m s —簧载质量 k s —悬架刚度 c s —悬架阻尼 z s —簧载质量垂向位移 m u —非簧载质量
k u —轮胎刚度 c u —轮胎阻尼 z u —非簧载质量垂向位移 q —路面激励
图1-8是考虑前后悬架不同输入的车身二自由度系统，与车身车轮二自由度模型相比，该模型考虑了前后悬架的不同输入，其响应可反映出车身的垂直振动和俯仰运动。
图1-9表示车身的四自由度振动模型。显然，建立的力学模型与实际系统越接近，则分析的结果与实际情况越接近。图1-9中的四自由度分别是簧载质量的俯仰运动和垂向运动，以及非簧载质量的两个垂向运动。
图1-8 前后悬架不同输入的车身二自由度模型
m b —整车质量 a —前悬架到质心的距离 b —后悬架到质心的距离 φ —车辆俯仰角 z c —整车垂向位移
I y —俯仰转动惯量 z bf —前悬架位移 z br —后悬架位移 k f —前悬架刚度 k r —后悬架刚度 c f —前悬架阻尼
c r —后悬架阻尼 q f —前轮胎路面激励 q r —后轮胎路面激励
图1-9 四自由度振动模型
m s —簧载质量 m uf —前非簧载质量 m ur —后非簧载质量 a 、 b —前、后悬架到质心的距离 φ —车辆俯仰角
z c —整车垂向位移 I y —俯仰转动惯量 z sf —前簧载质量位移 z sr —后簧载质量位移 k f —前悬架刚度
k r —后悬架刚度 c f —前悬架减振器阻尼系数 c r —后悬架减振器阻尼系数 z uf —前非簧载质量位移
z ur —后非簧载质量位移 k tf —前轮胎刚度 k tr —后轮胎刚度 q f —前轮胎路面激励 q r —后轮胎路面激励
图1-10表示车身的七自由度振动模型，其中的七个自由度分别是簧载质量的侧倾运动、俯仰运动和垂向运动，以及非簧载质量的四个垂向运动。
应用物理定律对所建立的力学模型进行分析，导出描述系统特性的动力学方程。通常振动问题的动力学模型表现为微分方程的形式。
为得到描述系统振动的数学表达式，需对数学模型进行求解。通常这种数学表达式是位移、速度、加速度等振动响应量的时间函数。它表示系统响应与系统特性、激励等的关系。
图1-10 车身七自由度振动模型
m s —簧载质量 a —前悬架到质心的距离 b —后悬架到质心的距离 c —左悬架到质心的距离 d —右悬架到质心的距离
θ —侧倾角 φ —俯仰角 I x —侧倾角转动惯量 I y —俯仰角转动惯量 z s i —簧载质量垂向位移 k s i —悬架刚度 c s i —悬架减振器阻尼系数 m u i —非簧载质量 z u i —非簧载质量垂向位移 k u i —轮胎刚度 q i —轮胎路面激励
注：下标 i 为lf、lr、rf和rr，分别代表了左前、左后、右前和右后四个方向。
根据方程的解提供的规律和系统的工作要求及结构特点，可以做出设计和改进，以获得问题的最佳解决方案。
实验研究主要包括两个方面：
1）直接测量振动系统的响应，并进行分析系统的振动特性。
2）用已知的振源去激振研究对象，并测取振动响应，以把握系统的振动特性，如图1-11所示。
图1-11 实验研究振动测试和分析过程
汽车振动测试方法是用来检测汽车在运行过程中的振动状况，了解振动对汽车结构和性能的影响。下面介绍几种常见的汽车振动测试方法。
1）静态平衡测试法：通过测量车轮轮毂质量分布情况，判断车轮是否处于静态平衡状态。如果车轮不平衡，就会产生较大的振动力和振动矩，加剧车身振动。
2）动平衡测试法：在车轮旋转时，通过动平衡机测量车轮的动态平衡性能，以及轮胎和制动盘的离心力失衡量等指标。动平衡测试能够更准确地检测车轮的平衡性能，提高汽车的行驶平稳性和乘坐舒适性。
3）振动谱分析法：通过振动传感器和振动分析仪，对汽车的振动响应进行监测和分析。可以通过获得的振动幅值、频率和相位等信息，来判断振动的来源和性质。振动谱分析能够帮助汽车制造商和维修人员快速诊断和解决振动问题。
4）道路试验法：在实际道路行驶中，通过振动传感器和数据采集器对汽车的振动进行监测和记录，从而了解汽车在不同路况和行驶状态下的振动情况，为汽车的设计和优化提供重要数据支持。
综上所述，汽车振动测试是保证汽车性能和安全的重要手段。不同的测试方法适用于不同的测试目的和要求，应根据具体情况进行选择和组合使用。