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輪胎的振動(dòng)特性系列-03

2022-02-11 22:46:11·  來(lái)源：誤入輪胎NVH的釣魚(yú)人  作者：羅旭  
　
01 引言輪胎舒適性指的是輪胎吸收路面不平及過(guò)濾影響乘客和當(dāng)?shù)鼐用竦牧W(xué)振動(dòng)的能力。本次內(nèi)容討論振動(dòng)擾動(dòng)產(chǎn)生的可能原因及輪胎在其中所起到的作用。02 凹凸不
01 引言
輪胎舒適性指的是輪胎吸收路面不平及過(guò)濾影響乘客和當(dāng)?shù)鼐用竦牧W(xué)振動(dòng)的能力。本次內(nèi)容討論振動(dòng)擾動(dòng)產(chǎn)生的可能原因及輪胎在其中所起到的作用。
02 凹凸不平路面的振動(dòng)
在凹凸不平道路上行駛產(chǎn)生的振動(dòng)是由于這類(lèi)路面長(zhǎng)度在50cm~50m，高度在幾毫米到幾厘米之間的縱向不規(guī)則，如圖1所示。

圖1
在車(chē)內(nèi)，司機(jī)和乘客通過(guò)地板、座位和方向盤(pán)感知振動(dòng)。這些加速度的強(qiáng)度取決于輪胎和懸架的剛度。加速度衰減的時(shí)間也隨輪胎和懸架阻尼而不同。
通常路面的激勵(lì)頻率通過(guò)以下簡(jiǎn)單的理論公式進(jìn)行估計(jì)。
f=v/λ（其中：v-車(chē)速，λ-路面紋理波長(zhǎng)）
當(dāng)汽車(chē)以20-110km/h速度在縱向不均勻（波長(zhǎng)在0.5-50m之間）的路面上行駛時(shí)，振動(dòng)的頻率理論上應(yīng)該在0.1-60Hz之間，然而，以汽車(chē)在二級(jí)公路上行駛的最常見(jiàn)速度(約80公里/小時(shí))和在這類(lèi)道路上遇到的最常見(jiàn)的波長(zhǎng)為例，大多數(shù)振動(dòng)能量將低于30Hz。
對(duì)于更低速的汽車(chē)類(lèi)型，如農(nóng)用車(chē)或工程車(chē)，最常見(jiàn)的激勵(lì)頻率可能在1-20Hz之間，見(jiàn)表1。

03 汽車(chē)懸架的模態(tài)
汽車(chē)懸架的振動(dòng)行為如下（以四分之一汽車(chē)模型表示，如圖2所示）：

1） 1/4的汽車(chē)簧上質(zhì)量，以M表示。（換句話(huà)說(shuō)，即懸架支撐的質(zhì)量：整車(chē)質(zhì)量減去輪胎/輪輞總成和懸架質(zhì)量）?；缮腺|(zhì)量的運(yùn)動(dòng)通常稱(chēng)之為剛體運(yùn)動(dòng)。
2） “彈簧+粘彈性減振器”系統(tǒng)表征懸架的振動(dòng)吸收能力和垂直剛度。
3） m代表1/4的非簧上質(zhì)量（輪胎/輪輞總成+懸架+車(chē)輪軸+剎車(chē)系統(tǒng)）。
4） 彈簧代表輪胎的垂直剛性。
汽車(chē)與懸架的振動(dòng)行為如圖3所示。

圖3
系統(tǒng)的行為取決于頻率。
頻率在0-10Hz之間的激勵(lì)導(dǎo)致車(chē)體向上或向下運(yùn)動(dòng)，但是不影響非簧上質(zhì)量。在實(shí)際汽車(chē)上，因?yàn)橛袃蓚€(gè)車(chē)軸，存在兩類(lèi)剛體運(yùn)動(dòng)：彈跳和俯仰（見(jiàn)下一篇內(nèi)容）。
1）簧上質(zhì)量的固有頻率大約為1.5Hz，在該頻率處，汽車(chē)車(chē)身振動(dòng)十分強(qiáng)烈，稱(chēng)之為剛體共振或彈跳共振。
2）頻率在10-20Hz之間的激勵(lì)主要影響非簧上質(zhì)量，它的固有頻率在這個(gè)頻率范圍內(nèi)。輪胎/輪輞總成在道路和車(chē)身之間垂直振動(dòng)，稱(chēng)之為車(chē)輪跳躍（也稱(chēng)之為車(chē)輪回彈），非簧上質(zhì)量的運(yùn)動(dòng)也會(huì)導(dǎo)致車(chē)內(nèi)的振動(dòng)。
在實(shí)際汽車(chē)上，盡管激勵(lì)頻率在前后軸是相同的，但是激勵(lì)對(duì)后軸的影響有遲滯。這個(gè)延遲（△t）取決于汽車(chē)的軸距和行駛速度。在現(xiàn)實(shí)環(huán)境下車(chē)內(nèi)測(cè)量數(shù)據(jù)顯示車(chē)輪跳躍共振存在兩個(gè)峰值，如圖4所示。

圖4
3）頻率在20-30Hz之間，簡(jiǎn)化系統(tǒng)不存在任何模態(tài)，實(shí)際車(chē)輛上顯示為它組成部件的扭轉(zhuǎn)模態(tài)。在車(chē)內(nèi)乘客也許感覺(jué)很小的振動(dòng)。
好吧，本次內(nèi)容就跟大家分享到這里，歡迎各位同行指正批評(píng)。
參考文獻(xiàn)：《The tyre mechanical and acoustic comfort》。 
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