《减震器匹配》PPT课件.ppt
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1、1轿车减震器阻尼的匹配轿车减震器阻尼的匹配 首先要了解与汽车振动相关的振动理论常识。首先要了解与汽车振动相关的振动理论常识。(华福林编写)(华福林编写)21 1。单质量系统的振动单质量系统的振动 线性单自由度系统是最简单、也是最基础的有限自由度集中参线性单自由度系统是最简单、也是最基础的有限自由度集中参数系统。系统的最基本物理参数是:质量数系统。系统的最基本物理参数是:质量 m(N),弹簧刚度),弹簧刚度k(N/m),阻尼),阻尼c(N.s/m)。系统中的阻尼。系统中的阻尼c是线性粘性是线性粘性阻尼系数,即假设阻尼力与运动速度阻尼系数,即假设阻尼力与运动速度v成正比,成正比,c也称之为粘性也称
2、之为粘性阻尼系数。阻尼系数。建立系统的运动微分方程按下列步骤进行:建立系统的运动微分方程按下列步骤进行:1)取隔离体)取隔离体 2)受力分析)受力分析 3)运用牛顿第二定律建立运动方程)运用牛顿第二定律建立运动方程 该系统的隔离体和受力分析如图该系统的隔离体和受力分析如图1所示,按牛顿第二定律建立运所示,按牛顿第二定律建立运动方程为:动方程为:Xst 为质量为质量m的初始静位移,将坐标原点置于质量块的静平衡位的初始静位移,将坐标原点置于质量块的静平衡位置上,因置上,因 kxst=mg 整理上述方程后得:整理上述方程后得:3设弹簧原长为设弹簧原长为l0 刚度为刚度为k,在重力在重力mg作用下变形
3、作用下变形Xst,它为平衡位置。它为平衡位置。Xst=mg/k取物体重心为坐标原点,取物体重心为坐标原点,X向下为正,则向下为正,则Fk=-k(Xst+x)图图1 1 42.无阻尼的单质量(单自由度)自由振动无阻尼的单质量(单自由度)自由振动 m 物体质量物体质量 k 弹簧刚度弹簧刚度 令上述方程中的粘性阻尼系数令上述方程中的粘性阻尼系数c=0,系统就变成无阻,系统就变成无阻尼的自由振动(图尼的自由振动(图2),其运动微分方程是),其运动微分方程是:可改写为:可改写为:其中其中 被称为固有被称为固有圆频率圆频率 该微分方程的解为该微分方程的解为:x=Asin0t 式中静挠度式中静挠度 f=mg
4、/k 最大振幅最大振幅 A 5 图图2 通常用赫兹(通常用赫兹(Hz)或次)或次/秒秒 来表示振动频率的单位来表示振动频率的单位 c/s或或 Hz(赫兹)(赫兹)6 当系统参数不变的条件下,固有频率是常数。当系统参数不变的条件下,固有频率是常数。然而当增加或减小质量然而当增加或减小质量m时,固有频率将相应减小或增加;时,固有频率将相应减小或增加;当增加或减小弹簧刚度当增加或减小弹簧刚度k时,固有频率将相应增加或减小。时,固有频率将相应增加或减小。3.3.线性单自由度有阻尼系统的振动线性单自由度有阻尼系统的振动 无阻尼的自由振动是理想状态下的振动模式,在现实生活中,阻无阻尼的自由振动是理想状态下
5、的振动模式,在现实生活中,阻尼力无处不在,譬如质量尼力无处不在,譬如质量m与空气之间的摩擦阻尼力、与周围环与空气之间的摩擦阻尼力、与周围环境接触的滑动摩擦力等。因此,研究有阻尼的自由振动更具有现境接触的滑动摩擦力等。因此,研究有阻尼的自由振动更具有现实意义。实意义。有阻尼自由振动:可用如下运动微分方程来描述(图有阻尼自由振动:可用如下运动微分方程来描述(图3):.(1).(1)将上式改写为将上式改写为 令令 2 2=k/m=k/m;2n=C/m2n=C/m,n=c/2mn=c/2m;(2)定义定义 为相对阻尼系数,它代表系统阻尼大小的一为相对阻尼系数,它代表系统阻尼大小的一 个无量纲的量。个无
6、量纲的量。7将此复数根代入将此复数根代入(2)式中式中,方程的解则为方程的解则为:由欧拉公式可知由欧拉公式可知:整理后得出整理后得出:这个解说明:有阻尼自由振动时,质量这个解说明:有阻尼自由振动时,质量m以圆频率以圆频率d振动,其振幅振动,其振幅按按 衰减衰减 ,如图如图3所示。所示。(3)8 图图39 相对阻尼系数相对阻尼系数值对有阻尼系统的衰减振动有两方值对有阻尼系统的衰减振动有两方面的影响面的影响:1)与有阻尼固有频率与有阻尼固有频率d有关有关,值增大则值增大则d减小减小,换句话说,有阻尼的振动令系统的固有频率降低。换句话说,有阻尼的振动令系统的固有频率降低。当相对阻尼系数等于当相对阻尼
7、系数等于1时时,有阻尼固有频率有阻尼固有频率d=0,此时运动失去周期性,振动消失此时运动失去周期性,振动消失。10 2)决定振幅衰减程度决定振幅衰减程度。由图由图3可知:两个相邻的振副可知:两个相邻的振副Ai与与A2之比称为减幅系数,之比称为减幅系数,以以表示表示由式由式(1)知知:n=c/2m=c/2m为衰减系数,为衰减系数,.(4).(4)称为对数衰减率。称为对数衰减率。11 因为因为 T0 无阻尼时的振动周期无阻尼时的振动周期Td 有阻尼时的振动周期有阻尼时的振动周期 代入代入式内得式内得对数衰减率对数衰减率:由此可得相对阻尼系数由此可得相对阻尼系数:(5)12 乘用汽车的悬架系统其相对
8、阻尼系数乘用汽车的悬架系统其相对阻尼系数值通常在范围内变化,已值通常在范围内变化,已知悬架刚度知悬架刚度k、悬架质量、悬架质量m,在选取,在选取值后按公式值后按公式 我们可计算出悬架减震器的实际阻尼系数我们可计算出悬架减震器的实际阻尼系数 C。也可以通过试验方法测定汽车悬架系统振动时的振幅也可以通过试验方法测定汽车悬架系统振动时的振幅,计算出系计算出系统的等效阻尼统的等效阻尼C值。例如,令试验车驶过一凸起颠一下,测出汽值。例如,令试验车驶过一凸起颠一下,测出汽车悬架系统的振动曲线,然后根据公式车悬架系统的振动曲线,然后根据公式 求出对数衰减率求出对数衰减率后再按公式后再按公式 求得相对阻尼系数
9、求得相对阻尼系数,则悬架系统的等效阻尼系数,则悬架系统的等效阻尼系数 C即可获得。即可获得。13范例:范例:市场反应:某轿车前悬架减震器市场反应:某轿车前悬架减震器“太硬太硬”,司机在驾驶时能感到脚底下,司机在驾驶时能感到脚底下车轮在跳动,不平路面的冲击直接反应到车身上,坐舱内的噪声很大。车轮在跳动,不平路面的冲击直接反应到车身上,坐舱内的噪声很大。初步判断,减震器阻力值是否偏大(硬),以下就此进行验算并提出整初步判断,减震器阻力值是否偏大(硬),以下就此进行验算并提出整改意见。改意见。已知:已知:前悬架空载簧载质量前悬架空载簧载质量(单轮单轮)为为G0=286Kg(2803N)前悬架满载簧载
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