汽车振动基础：单自由度系统阻尼自由振动案例

1.欠阻尼振动(ξ＜1)——汽车减振器

减振器是汽车悬架内部的减振元件,其作用主要为加速车架与车身振动的衰减,改善汽车的行驶平顺性和乘坐舒适性。当车架与车桥作往复相对运动时,减振器中的活塞在缸筒内也作往复运动。减振器壳体内的油液反复地从一个内腔通过一些窄小的孔隙流入到另一内腔,孔壁与油液间的摩擦及液体分子内摩擦形成对振动的阻尼,使车身和车架的振动能量转化为热能,而被油液和减振器壳体所吸收,然后散到大气中。减振器阻尼的大小随车架与车桥(或车轮)的相对速度的增减而增减,并且与油液黏度有关。在设计减振器时,要求减振器油液的黏度受温度变化的影响尽可能小,且必须具有抗汽化、抗氧化以及对各种金属和非金属零件不起腐蚀作用等性能。汽车减振器阻尼值必须合适,太小则不能衰减共振振幅,太大则会导致悬架被“锁死”,路面振动可能直接传递给车身,大大影响乘坐舒适性。

2.过阻尼振动(ξ＞1)——伊辛巴耶娃的跳杆

撑竿跳高是一种田径运动项目,运动员借助竿子的支撑和弹力,以悬垂、摆体和举腿、引体等竿上动作使身体越过一定高度。撑竿最早使用木杆,最好成绩为3.30 m;1905年开始使用重量较轻、有一定弹性的竹竿,最好成绩达到4.77 m;1930年出现较为坚固的金属竿,运动员无撑竿折断之虑,可以提高握竿点,加快助跑速度,最好成绩达到4.80 m;1948年美国设计制造出重量更轻、弹性更强的玻璃纤维竿,使用该竿已突破了6 m的高度。撑竿跳高的横杆可用玻璃纤维、金属或其他适宜材料制成,长4.48～4.52 m,最大质量2.25 kg。撑杆跳高杆子的要求:等强度、不发生塑性变形、质量小且过阻尼不发生振动。(www.xing528.com)

3.临界阻尼振动(ξ=1)——灵敏电流计

灵敏电流计是供学生实验或检查直流电路中微弱电流或微小电压用的一种高灵敏度的磁电式仪表,可以测量10-12～10-7A的微小电流,可用作电桥、温差电偶、电磁感应及光电效应等参数的测量。当线圈中通有电流时,由于气隙磁场的作用而产生的电磁力矩推动线圈偏转,线圈在偏转过程中,支承它的张丝发生扭曲变形,同时产生与电磁力矩方向相反的弹性回复力矩,该力矩与线圈偏转角成正比,当这两个力矩大小相等时,线圈不再偏转而处于平衡位置。灵敏电流计利用临界阻尼电阻振动快速衰减的特性,在线圈偏离平衡位置后能很快回到平衡位置而不发生振动,最有利于观察和读数。