1.1 汽車振動基礎知識

1.1.1 振動的基本概念

振動是指系統中運動量位移、速度、加速度等的振蕩現象。具體而言，振動是相對已知的參考系，系統中一個隨時間變化的運動量與其平均量相比，時大時小交替變化的現象。振動存在于自然界的各個方面，例如汽車、火車等交通工具在行駛過程中由路面不平引起的振動，鍛壓機械工作時產生的振動，建筑物受風作用產生的振動，地球內部壓力變化產生的振動（地震）等。在許多情況下振動是有害的，影響機械設備的工作性能和壽命，產生有損于建筑物的動載荷和不利于工作的噪聲，影響交通工具的乘坐舒適性。對于精密加工機械來說，很小的振動都會影響產品的質量和性能。因此，對于大多數振動來說，都應該將其振動量控制在允許的范圍內。

汽車作為一個復雜的振動系統，內部各零部件都具有不同的固有頻率。其在行駛過程中因路面不平、車速和運動方向的變化，車輪、發動機和傳動系統的不平衡等各種外部和內部的激振作用而產生整車或局部的振動。這些振動使得汽車的動力學性能得不到充分發揮，損壞汽車的零部件，影響貨物運載安全性，縮短汽車壽命，同時影響汽車的通過性、操縱穩定性。特別是容易使駕駛人產生疲勞，嚴重影響汽車的安全性。

汽車的振動問題可用圖1-1所示的振動系統框圖來描述。對于汽車而言，振動系統可以是汽車中的某個零件、某個部件、某個子系統或整車系統，如曲軸、懸架、發動機懸置、傳動系統、輪胎、人體座椅以及整車等。從振動理論來說，圖1-1中的振動系統表示研究對象的振動特性，輸入（或激勵）表示初始干擾和激勵等內外界因素對系統的作用，輸出（或響應）是表示系統在輸入或外界激勵作用下的動態響應。汽車振動學就是要分析系統、激勵和響應三者之間的關系，探討系統各參數對振動響應的影響，提出控制振動的方法。

圖1-1 振動系統框圖

根據圖1-1，可把振動問題歸納為以下幾類：

1）響應分析：已知輸入和系統的參數，求系統的響應。通過對系統振動位移、振動速度和振動加速度響應的分析，判斷系統是否滿足強度、剛度、振動的要求。

2）動態設計：已知系統的激勵，設計合理的系統參數，滿足預定要求的動態響應。

3）系統識別：在已知輸入和輸出的情況下求系統參數，對已有的系統進行激振，測得激振下的響應，然后識別系統的結構參數。

4）環境預測：已知系統的輸出和系統的參數，確定系統的輸入，以判別系統的環境特性。