**题目： 私家车传动系统的振动分析及实际应用。
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私家车传动系统的振动分析及实际应用。
摘要：通过对私家车传动系统的振动分析，介绍私家车运行中运用到的机械振动理论，进而寻找消除或降低振动的途径。
关键词：多自由度线性振动、随机振动、减振措施。
引言：振动学科是20世纪后半期逐渐形成和发展起来的一门新学科。
目前正处在迅速发展过程中，由于该学科所涉及的有关技术与工业生产及人类生活联系十分密切，它能为社会创造重大的经济效益和社会效益，能为人类生活提供极大的方便和良好的服务，目前已成为人类生产活动与生活过程中一种不可缺少的手段与必要的机制。而随着经济的快速发展，私家车成为了更为普遍的代步工具，发动机是汽车的动力源，也是造成整车振动的最主要的原因之一。如果发动机震动得不到很好的控制，将会使车身以及其他零部件产生强烈的振动和噪声，同时还会严重影响汽车的操纵稳定性和平顺性，使乘员感到不适，严重时甚至损坏发动机及其他零件，缩短汽车的使用寿命。
随着振动学科的发展和振动理论的成熟，。
1、私家车传动系统的振动结构分析。
1、十字轴万向节转动。
十字轴万向节传动以其成本低、可靠性高的特点在商用车上得到普遍应用，但由于它是不等速万向节，在万向节当量夹角不为零的情况下，输出轴的转速总是波动；作用在万向节叉平面内的附加弯矩也是波动的，且可在支承上引起波动的径向力。
万向节传动用于不同轴的两轴间甚至在工作过程中相对位置不断变化的两轴之间传递扭矩。它要求能适应转速变化、轴间存在夹角且夹角发生变化、连接长度发生化的各种工况。汽车万向节分为普通十字轴万向节、等速万向节、挠性万向节等。
普通十字轴万向节具有结构简单、制造成本低、可靠性高等优点。基于成本和可靠性考虑，一般商用车都采用普通十字轴万向节传动。
动力传动系的布置形式取决于汽车类型、使用条件及要求、发动机与传动系的结构形式及生产条件等。对于商用车，国内外一般都采用传统的fr式，即发动机前置、后轮驱动的布置形式，变速器与主减速器之间采用多万向节传动轴传递动力。
2、十字轴万向节运转分析。
商用车一般均采用普通十字轴万向节。当十字轴万向节的主动轴与从动轴具有夹角α的十字轴万向节，仅在主动轴驱动转矩和从动轴反转矩的作用下是不能平衡的。这是因为这两个转矩作用在不同的平面内，在不计万向节惯性力矩时，它们的矢量互成一角度而不能自行封闭，此时在万向节上必然还作用有另外的力偶矩。
从万向节叉与十字轴之间的约束关系分析可知，主动叉对十字轴的作用力偶矩，除主动轴驱动转矩tl之外，还有作用在主动叉平面的弯矩tl′。同理，从动叉对十字轴也作用有从动轴反转矩t2和作用在从动叉平面的弯矩t3。在这四个力矩作用下，使十字轴万向节得以平衡。
3、中间支承结构分析。
商用车的中间支承通常安装在传动轴横梁上，以补偿传动轴轴向和角度方向的安装误差，以及车辆行驶过程中由于发动机窜动或车架等变形所引起的位移，而其轴承应不受或少受由此产生的附加载荷。目前广泛采用的橡胶弹性中间支承，其结构中采用单列滚珠轴承。橡胶弹性元件能吸收传动轴的振动、降低噪声。
这种弹性中间支承不能传递轴向力，它主要承受传动轴不平衡、偏心等因素引起的径向力，以及万向节上的附加弯矩所引起的径向力。当这些周期性变化的作用力的频率等于弹性中间支承的固有频率时，便发生共振。
2、私家车运转系统的振动理论分析。
1、多自由度线性振动系统。
多自由度系统有如下一些特征：
1)自由度数目等于独立并行的描述运动的数目；
2)多自由度系统有一个固有频率谱阵（特征频率）和相互联系的谱形阵（特征向量）；
3)一个响应涉及到各个力带来的振动频率在每个模态上的贡献量；4)每个振动响应模态类同于一个单自由度系统。
2、随机振动。
随机振动是指未来任一给定时刻的瞬时值不能预先确定的机械振动。无法用确定性函数而用概率统计方法定量描述其运动规律的振动。
车辆在高低不平路面上行驶、高层建筑在阵风或**作用下发生的振动就是随机振动。随机振动的单次试验结果有不确定性、不可预估性和不重复性，但相同条件下的多次试验结却有内在的统计规律。将每次试验结果yj（t） （j＝1，2，…，n）都看作一个样本，则它们全体（又称集合）y[t]＝y1（t），y2（t），…yn（t）构成一个随机过程，用以表示随机振动的响应。
对一个随机过程 ，在任意时刻ti的各样本上取值是随机的 ， 称y（ti）为随机变量。随机变量定义在样本空间，其取值有一定的概率，用概率统计方法可得到以下各种信息。例如，用数学期望表示随机变量的平均值；用均方值表示随机变量平方的平均值；用标准差表示随机变量偏离数学期望的程度；用概率密度函数或概率分布函数表示随机变量在不同范围取值的概率。
用积分变换（如拉普拉斯变换，傅里叶变换等）方法可得到随机过程的频率域或其他域的信息，从而可全面描述随机振动的激励和响应。
3、隔振理论在私家车设计中的应用。
1、隔振理论的含义
人们常说的“隔振”可以统称为减震。简单的说，抗震以“抗”为主，以“刚”为主，要提高整体刚变，要刚度均匀，避免若层。减震以“放”为主，以柔为主，改变结构刚度，设置耗能、吸能装置。
其中结构减震的理论和方法比较先进，减震设计无规范可循，需要开发。
2、隔振系统的组成。
隔振是振动控制的主要方法之一，该方法通过一个包含了特殊装置的辅助系统将振源和被保护物体隔离起来。这种特殊装置称为隔振器或隔振装置。隔振系统典型的模型包括如图所示的三个子系统：
被隔振物体（质量为m）；柔性连接（隔振器）；非接触的基础（质量为mf）。
常用的隔振器有：叠层橡胶垫支座、螺旋弹簧支座、摩擦滑移支座等。其中叠层橡胶垫隔振系统技术比较成熟，性能可靠和稳定，是目前世界上应用最为广泛的一种隔振系统。
很多工程按比例缩小的建筑模型在**模拟台上实验都获得成功，并在工程实际施工中获得了。
很好的经济价值和社会价值。根据弹性元件中能量耗散的特点及其设计，单轴向系统的动力学模型可以改变。
3、实际应用。
使用减震器是目前汽车设计中为消除或降低振动的最普遍方法。
双向作用筒式减振器工作原理说明。在压缩行程时，指汽车车轮移近车身，减振器受压缩，此时减振器内活塞向下移动。活塞下腔室的容积减少，油压升高，油液流经流通阀流到活塞上面的腔室（上腔）。
上腔被活塞杆占去了一部分空间，因而上腔增加的容积小于下腔减小的容积，一部分油液于是就推开压缩阀，流回贮油缸。这些阀对油的节约形成悬架受压缩运动的阻尼力。减振器在伸张行程时，车轮相当于远离车身，减振器受拉伸。
这时减振器的活塞向上移动。活塞上腔油压升高，流通阀关闭，上腔内的油液推开伸张阀4流入下腔。由于活塞杆的存在，自上腔流来的油液不足以充满下腔增加的容积，主使下腔产生一真空度，这时储油缸中的油液推开补偿阀流进下腔进行补充。
由于这些阀的节流作用对悬架在伸张运动时起到阻尼作用。由于伸张阀弹簧的刚度和预紧力设计的大于压缩阀，在同样压力作用下，伸张阀及相应的常通缝隙的通道载面积总和小于压缩阀及相应常通缝隙通道截面积总和。这使得减振器的伸张行程产生的阻尼力大于压缩行程的阻尼力，达到迅速减振的要求。
同时，减振器是汽车使用过程中的易损配件，减振器工作好坏，将直接影响汽车行驶的平稳性和其它机件的寿命，因此我们应使减振器经常处于良好的工作状态。可用下列方法检验减振器的工作是否良好。现代汽车减震器主要有液压和气压两种。
其中液压的普遍使用。都会配合螺旋弹簧使用。
在这里介绍几种减振器的检验办法：
1．使汽车在道路条件较差的路面上行驶10km后停车，用手摸减振器外壳，如果不够热，说明减振器内部无阻力，减振器不工作。此时，可加入适当的润滑油，再进行试验，若外壳发热，则为减振器内部缺油，应加足油；否则，说明减振器失效。
2．用力按下保险杠，然后松开，如果汽车有2～3次跳跃，则说明减振器工作良好。
3．当汽车缓慢行驶而紧急制动时，若汽车振动比较剧烈，说明减振器有问题。
4．拆下减振器将其直立，并把下端连接环夹于台钳上，用力拉压减振杆数次，此时应有稳定的阻力 ，往上拉(复原)的阻力应大于向下压时的阻力，如阻力不稳定或无阻力，可能是减振器内部缺油或阀门零件损坏，应进行修复或更换零件。
参考文献：1、《振动理论及应用》（第五版） 作者：汤姆逊（thomson,达利（dahleh,
2、《振动理论与隔振技术》 作者：朱石坚等国防工业出版社。
3、《机械振动理论及应用》 作者：闻邦椿 、刘树英、陈照波
4、《振动理论》电子书作者：(日)大崎顺彦**出版社。
5、《随机振动理论与应用新进展》 作者：李杰同济大学出版社。
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