汽车动力学3.ppt
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1、第三章 汽车前轴和转向系统动力学,3.1 前轴和转向轮组成的振动系统 3.2 外界激振力 3.3 前轴与车轮振动的耦合,2019/4/16,1,3.1 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。 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。 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。 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。,2
2、019/4/16,2,3.1.1 前轴绕汽车纵轴的振动,2019/4/16,3,设前轴绕汽车纵轴的转动惯量为Ix,于是可写出 前轴在垂直平面内的自由振动微分方程,前轴角振动固有频率,3.1.2 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,2019/4/16,4,转向轮绕主销转动惯量为Iz,转向轮绕主销的刚度为C3,可写出转向轮绕主销的自 由振动微分方程,如计及转向机构及拉杆的弹性,则应用综合刚度Cs代替C3,2019/4/16,5,如果转向机壳与车身连接十分牢固,固定刚度很大,转向轮绕主销振动的固有频率,Cs愈小,Iz愈大,则s 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
3、小, 故也有下降的趋势,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,3.2 外界激振力,3.2.1 周期变化激振力 3.2.2 偶然和单次性激励,2019/4/16,6,7.2.1 周期变化激振力,一、车轮不平衡质量产生的离心惯性力 二、车轮陀螺力矩 三、悬架与转向杆系运动不协调的激励,2019/4/16,7,一、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性力Fg,2019/4/16,8,它的水平力矩对主销中心的力矩为,此力矩将使车轮绕主销摆振,它是周期变化的,其频
4、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,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(b)所示位置(相位差180度),则会使车轴产生振跳现象 为了避免上述车轮不平平衡的影响,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45N.cm。,2019/4/16,9,二、车轮陀螺力矩,汽车行驶时,可把高速转动的车轮看成是一个转子,而绕主销转动的转向节视为该转子的框架,从而构成一个二自由度的陀螺 力学中的陀螺就是除能绕其自转轴转动外,还能绕其他轴转动的刚体 根据陀螺理论,当转子(车轮)以
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