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汽车振动系统有多种分类方法，如图1-12所示。
图1-12 汽车振动系统的分类方法
本书从系统激励性质对振动系统进行分类，旨在深入探讨振动系统的特性和行为。通过对系统激励的研究和分析，可以更好地理解振动系统的响应及其在不同环境下的表现。通过详细研究各类激励在振动系统中的作用机制和影响规律，希望可以为振动系统的设计、优化和控制提供有力的理论依据和实践指导。
自由振动通常是指在没有外部激励力作用下，基于初始扰动而发生的系统振动，而在初始扰动后系统不会长期受到外力作用。当描述一个自由振动体的运动时，它可以被建模为一个简单的弹簧-质量-阻尼系统。例如，当施加一些初始条件时，如初始位移或速度，求其齐次二阶运动微分方程的解。
自由振动是对初始条件的成指数衰减的周期响应，如图1-13所示。这种周期运动发生在系统的（阻尼）固有频率上。自由振动的一个很好的例子是吉他弦被弹拨后运动的声音。声音的音调（振动的固有频率）取决于弦的长度和直径。如果弦直径一定，则较短的弦产生较高的固有频率，如果弦的长度一定，则直径较大的弦产生较低的固有频率。音高也取决于弦的张力，更紧的弦会产生更高的频率。
图1-13 自由振动
振荡运动的幅度随时间衰减，在固有频率处发生周期性振动。在振动过程中，能量在动能和势能之间周期性地来回转换，直到所有的能量都通过阻尼损失掉。
在这种情况下，对系统施加一个连续的周期激励。经过一些初始瞬态（即微分方程的齐次解）后，系统达到稳态行为（即特解）。在稳态时，系统响应类似于强迫函数，振动频率与强迫频率匹配。
当强迫频率等于系统的固有频率时，受迫振动的振幅达到最大，这种现象叫共振。在自由振动中，系统对初始条件的响应通常被绘制为时间的函数，而受迫振动通常被描述为受迫频率的函数。如图1-14所示，峰值对应共振。
图1-14 受迫振动频域响应
受迫振动通常是在频域而不是时域中描述的，共振是强迫频率等于系统固有频率时发生的。
旋转不平衡是一种常见的强迫振动。以汽车上的车轮/轮胎组件为例，如果车轮/轮胎的质量在圆周上不是均匀分布的，那么不平衡质量就会产生一个每转一次的强迫函数。这个周期性的强迫函数（其频率取决于车轮/轮胎的旋转速度）是激发汽车框架或传动系的固有频率之一，并导致显著的振动量级。出于这个原因，通常的做法是在安装车轮之前平衡车轮/轮胎组件。
几乎所有的强迫振动都是人为的，只要有激励，振动就会持续。当激励停止时，振动变为自由振动，并由于阻尼而消失。读者将通过下面的例子直观地感受受迫振动的频率依赖性质和共振的概念。具有轮胎不平衡性的汽车低速行驶时，振动的感觉并不明显。随着汽车加速，振动幅值增大，当继续加速达到一定速度后，振动幅值反而会减小。
自激振动或颤振发生时，其频率等于或接近于振动系统的固有频率。一个直观的例子是吹口哨。在这里，稳定的空气吹过人的嘴唇产生声音（振动）的频率取决于人的嘴唇的张力（这决定了自然频率）。在高频率的声音出现时，空气的稳定推动被转化为“结构”的振动。类似地，琴弓在小提琴弦上稳定地拉拽会产生琴弦固有频率的声音（就像吉他的例子一样，这取决于弦的长度、直径和张力）。
这种行为将自激振动与自由振动和强迫振动区分开来。与自由振动不同，自激振动存在一种长期的外力。与强迫振动相反，自激振动的激励是稳定的而不是周期性的，振动发生在固有频率附近。自激振动的时域响应示例如图1-15所示。自激振动的幅度可以随着时间的推移而增加，直到以某种方式受到限制。
图1-15 自激振动时域响应
另一个常见的自激振动的例子是内燃机的自激振动。当燃料燃烧或蒸汽膨胀产生压力时，活塞被推动并在缸体内往复运动，这导致了气体的压力、温度和密度的变化，进一步影响燃烧速率和压力变化。如果这些压力变化的频率接近内燃机的固有振动频率，振动会被放大，产生了自激振动。自激振动可能会导致活塞和其他发动机部件的振动增加。这可能会产生较大的机械应力，导致机件磨损和损坏。