轮胎的振动特性系列-03

2022-02-11 22:46:11· 来源：误入轮胎NVH的钓鱼人作者：罗旭

01 引言轮胎舒适性指的是轮胎吸收路面不平及过滤影响乘客和当地居民的力学振动的能力。本次内容讨论振动扰动产生的可能原因及轮胎在其中所起到的作用。02 凹凸不

01 引言

轮胎舒适性指的是轮胎吸收路面不平及过滤影响乘客和当地居民的力学振动的能力。本次内容讨论振动扰动产生的可能原因及轮胎在其中所起到的作用。

02 凹凸不平路面的振动

在凹凸不平道路上行驶产生的振动是由于这类路面长度在50cm~50m，高度在几毫米到几厘米之间的纵向不规则，如图1所示。

图1

在车内，司机和乘客通过地板、座位和方向盘感知振动。这些加速度的强度取决于轮胎和悬架的刚度。加速度衰减的时间也随轮胎和悬架阻尼而不同。

通常路面的激励频率通过以下简单的理论公式进行估计。

f=v/λ（其中：v-车速，λ-路面纹理波长）

当汽车以20-110km/h速度在纵向不均匀（波长在0.5-50m之间）的路面上行驶时，振动的频率理论上应该在0.1-60Hz之间，然而，以汽车在二级公路上行驶的最常见速度(约80公里/小时)和在这类道路上遇到的最常见的波长为例，大多数振动能量将低于30Hz。

对于更低速的汽车类型，如农用车或工程车，最常见的激励频率可能在1-20Hz之间，见表1。

03 汽车悬架的模态

汽车悬架的振动行为如下（以四分之一汽车模型表示，如图2所示）：

1） 1/4的汽车簧上质量，以M表示。（换句话说，即悬架支撑的质量：整车质量减去轮胎/轮辋总成和悬架质量）。簧上质量的运动通常称之为刚体运动。

2） “弹簧+粘弹性减振器”系统表征悬架的振动吸收能力和垂直刚度。

3） m代表1/4的非簧上质量（轮胎/轮辋总成+悬架+车轮轴+刹车系统）。

4）弹簧代表轮胎的垂直刚性。

汽车与悬架的振动行为如图3所示。

图3

系统的行为取决于频率。

频率在0-10Hz之间的激励导致车体向上或向下运动，但是不影响非簧上质量。在实际汽车上，因为有两个车轴，存在两类刚体运动：弹跳和俯仰（见下一篇内容）。

1）簧上质量的固有频率大约为1.5Hz，在该频率处，汽车车身振动十分强烈，称之为刚体共振或弹跳共振。

2）频率在10-20Hz之间的激励主要影响非簧上质量，它的固有频率在这个频率范围内。轮胎/轮辋总成在道路和车身之间垂直振动，称之为车轮跳跃（也称之为车轮回弹），非簧上质量的运动也会导致车内的振动。

在实际汽车上，尽管激励频率在前后轴是相同的，但是激励对后轴的影响有迟滞。这个延迟（△t）取决于汽车的轴距和行驶速度。在现实环境下车内测量数据显示车轮跳跃共振存在两个峰值，如图4所示。

图4

3）频率在20-30Hz之间，简化系统不存在任何模态，实际车辆上显示为它组成部件的扭转模态。在车内乘客也许感觉很小的振动。

好吧，本次内容就跟大家分享到这里，欢迎各位同行指正批评。

参考文献：《The tyre mechanical and acoustic comfort》。

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