汽车动力学前言PPT课件

1.1 机械振动概述 振动是是自然界中常见的现象心脏的搏动、耳膜和声带的振动等汽车、火车、飞机及机械设备的振动家用电器、钟表的振动地震以及声、电、磁、光的波动等等股市的升跌和振荡等第1页/共39页 振动：简单的说，是一种往复类型的运动，是自然界及工程上一种普遍存在的运动方式 。 振动的严格定义：围绕某一固定位置来回往复运动，并随时间变化的运动。 机械振动：指机械系统的振动。振动振动 机械振动机械振动1.1 机械振动概述 第2页/共39页振动的灾害第3页/共39页1.1 1.1 机械振动概述 振动的灾害： 运载工具的振动； 噪声； 机械设备以及土木结构的破坏； 地震； 降低机器及仪表的精度。第4页/共39页振动的利用： 琴弦振动； 振动沉桩、振动拔桩以及振动捣固等; 振动压路机; 振动给料机; 振动成型机等。1.1 机械振动概述 第5页/共39页阀体阀芯电磁铁第6页/共39页1.2 振动系统第7页/共39页振动系统三要素及其关系 振动系统的三要素：激励、系统和响应 把外界对振动系统的激励或作用，称为振动系统的激励或输入。 系统对外界影响的反映，称为振动系统的响应或输出。 二者由系统的振动特性相联系。 第8页/共39页第9页/共39页振动系统的研究内容 激励、系统和响应三者中知道其中两者，就可以求出第三者。因此，常见的振动问题可以分成下面的三种基本问题。 第10页/共39页机械振动问题及解决方法机械振动问题及解决方法 1响应分析已知系统参数及外界激励求系统的响应(位移、速度、加速度和力的响应等）第11页/共39页例子 车辆在给定的路面上行走，求车身的加速度响应 第12页/共39页机械振动问题及解决方法机械振动问题及解决方法系统尚不存在，需要设计合理的系统参数，使系统在已知激励下达到给定的响应水平已知系统的激励和响应求系统参数系统已经存在，需要根据测量获得的激励和响应识别系统参数，以便更好地研究系统特性2系统设计和系统辨识第13页/共39页第14页/共39页3环境预测已知系统响应和系统参数确定系统的激励机械振动问题及解决方法机械振动问题及解决方法第15页/共39页振动环境预测的实例 振源判断、载荷识别、基于振动 信号的工况监视与故障诊断。 用五轮仪来测量路面的不平度 对于五轮仪，其系统特性已知，通过测量五轮仪的输出，可以反推出路面的不平度特性。第16页/共39页总结 实际振动问题往往错综复杂，它可能同时包含系统识别，振动分析和振动设计的几个方面的问题。本课程只研究振动分析的问题。 第17页/共39页振动系统模型 第18页/共39页第19页/共39页自由度就是确定系统在振动过程中任何瞬时几何位置所需独立坐标的数目第20页/共39页学习振动课的必要性 1.进行结构动强度设计的需要 2.消除有害的振动 3.利用振动有利的一面 4.是学好有关车辆专业课的基础 5.系统的应有已学到的数学、力学知识，并补充新的数学知识 6.和其他专业的相关课程的联系 第21页/共39页结构动强度设计 根据结构承受的动载荷来设计零部件的结构参数并选择材料及热处理工艺。 第22页/共39页结构静载荷安全系数结构实际载荷材料许用应力部件工作条件部件结构参数结构动载荷材料许用疲劳应力系统的输入结构动态特性部件结构参数用材料力学的方法进行设计用振动理论的方法进行设计第23页/共39页第24页/共39页振动是学好有关车辆专业课的基础 发动机，传动系统，车身，悬架系统，转向系统都存在振动问题 ； 平顺性和操作稳定性方面，振动理论是其核心理论 第25页/共39页系统的应用、补充数学力学知识 微积分，微分方程，线性代数，概率论 ，理论力学第26页/共39页和其他专业的相关课程联系 和电子系统之间的关系 和控制理论之间的关系第27页/共39页振动系统和振荡电路的对比sMxcxkxq11( )( )( )( )cccsLV tRV tV tV tCC第28页/共39页和控制理论的联系第29页/共39页如何学好振动 1.复习原有的数学、力学知识 2.上课注意听讲，独立完成作业 3.开阔视野，多阅读有关方面的书籍 4.养成独立思考的习惯，学会问问题 5.养成归纳总结的习惯 第30页/共39页学会问问题 在提问之前，保证你已经查阅了大量相关文献 对要提问的问题已经进行了深思熟虑 所提的问题要具体，清晰，保证教师能够迅速找到你的问题所在 第31页/共39页归纳总结的目的 达到：感性理性感性 第32页/共39页 讲解简单线性振动原理的一门课 能够用常系数线性微分方程来描述的振动 主要包括：绪论 单自由度系统振动 多自由度系统振动 随机振动 第33页/共39页机械振动的分类机械振动的分类 1按振动系统的分类自由度就是确定系统在振动过程中任何瞬时几何位置所需独立坐标的数目单自由度系统振动确定系统在振动过程中任何瞬时几何位置只需要一个独立坐标的振动；第34页/共39页两自由度系统振动确定系统在振动过程中任何瞬时几何位置需要两个独立坐标的振动；多自由度系统振动确定系统在振动过程中任何瞬时几何位置需要多个独立坐标的振动；第35页/共39页2 2按振动系统所受的激励类型分类按振动系统所受的激励类型分类自由振动系统受初始干扰或原有的外激励取消后产生的振动； 强迫振动系统在外激励力作用下产生的振动； 自激振动系统在输入和输出之间具有反馈特性并有能源补充而产生的振动。第36页/共39页3按系统的响应（振动规律）分类简谐振动能用一项时间的正弦或余弦函数表示系统响应的振动； 周期振动能用时间的周期函数表示系统响应的振动； 瞬态振动只能用时间的非周期衰减函数表示系统响应的振动； 随机振动不能用简单函数或函数的组合表达运动规律，而只能用统计方法表示系统响应的振动。第37页/共39页第三节 简谐振动简谐振动 振幅、周期（圆频率或频率）和初相位 三角函数表示、矢量表示和复数表示 简谐振动的迭加 复数相加或矢量叠加 任意周期振动的谐波分析 任意周期振动都可以通过谐波分析分解成一系列简谐振动的叠加 第38页/共39页感谢您的观看。第39页/共39页