汽车振动学基础实验指导书.doc

《汽车振动学基础》实验指导书

交通与汽车工程学院
《汽车振动学基础》
实验指导书

适用专业: 车辆工程
课程代码: 8234500
学时: 8 学分:
编写单位: 汽车工程系
编 写 人: 徐延海
审 核 人: 唐 岚
审 批 人: 孙仁云

目 录
实验一 单自由度系统响应的计算……………………………………………………………2
实验二 二自由度系统响应的计算……………………………………………………………3
实验三 多自由度系统特性的分析……………………………………………………………3
实验四 方波的傅立叶变换以及绘图…………………………………………………………3
实验格式及要求…………………………………………………………………………………4
主要参考文献……………………………………………………………………………………4
实验一 单自由度系统响应的计算
一、 实验目的
1、 掌握单自由度系统固有频率的计算方法。
2、 掌握单自由度系统在正弦激励下响应的计算方法。
3、 掌握单自由度系统响应与频率比的关系。
二、 实验环境与工具
操作系统：WINDOWS98/2000/2003/XP
编程工具：Visual Basic 6.0 MATLAB
三、 实验内容
m2
k
c
0
x
m1
如图所示的单缸发动机，基本参数为曲柄销处的集中质量m1=0.907kg，活塞处的集中质量m2=3.175kg，发动机总质量m=226.8kg，曲轴转速600r/min，曲柄半径20.32cm，连杆长度60.96cm，支承弹簧刚度20100N/cm。假设激励力幅值仅按照曲柄上的质量m1引起。

1、 计算该系统的固有频率；
2、 计算该系统响应的振幅以及相位。（假设系统的阻尼比从0~1.0变化）
四、 实验步骤
1、 简单的界面以及代码设计用来输入该系统的一些基本参数；
2、 显示系统的固有频率的大小；
3、 图形显示系统的振幅以及相位与频率比的关系。
五、 思考题
1、 分析系统的振幅及相位与频率比的关系？
2、 怎样较好的减振？

实验二 二自由度系统响应的计算
一、实验目的
1、掌握二自由度系统固有频率的计算方法。
2、掌握二自由度系统时域的求解方法。
二、实验环境与工具
操作系统：WINDOWS98/2000/2003/XP
编程工具：MATLAB
三、实验内容
k
c
y=4sin(2πx/10)
m
0
y
kt

如图所示为汽车车身与车轮的二自由度系统，求其在路面正弦激励下系统的响应。质量为490kg的小车以36km/h的水平速度在具有正弦波形y的路面上作等速直线行驶。假设悬架弹簧系数为500N/cm，阻尼为500Ns/m以及车轮刚度系数为1500N/cm。
1、 绘制系统输入的图形；
2、 绘制系统响应的图形，包括：1）车身的响应；2）车轮的响应；
3、 绘制车轮与车身相对位移或者速度等参数。
四、实验步骤
1、利用MATLAB/Simulink来实现；
2、系统的微分方程需要分析；
3、积分以及微分等关系要明确；
4、图形的绘制。
五、思考题
1、 如何利用该软件得到车身的速度响应？
2、 试说明车身与车轮相对位移大小的重要性？
实验三 多自由度系统特性的分析
一、实验目的
1、掌握多自由度系统的固有频率的计算方法。
2、掌握多自由度系统主振型的计算方法。
二、实验环境与工具
操作系统：WINDOWS98/2000/2003/XP
编程工具：Visual Basic 6.0 MATLAB
三、实验内容
x3
x1
x2
m1
k1
k2
k3
m2
m3

如图所示的三自由度系统，m1=2，m2=1.5，m3=1，k1=5，k2=3，k3=1，试计算
1、系统的固有频率；
2、系统自由振动各阶主振型。
四、实验步骤
1、简单的界面以及代码设计用来输入系统的相关参数；
2、系统微分方程的建立；
3、多自由度固有频率的计算；
4、主振型的计算；
5、各阶主振型图形的绘制
五、思考题
1、 如何计算多自由度系统的固有频率？
2、 如何计算多自由度系统各阶主振型
实验四 方波的傅立叶变换以及绘图
一、 实验目的
1. 掌握傅立叶变换的过程及意义。
2．掌握傅立叶变换与傅立叶逆变换的关系。
3、掌握傅立叶逆变换与原函数之间的关系。
二、 实验环境与工具
操作系统：WINDOWS98/2000/2003/XP
编程工具：Visual Basic 6.0 MATLAB
三、 实验内容
利用相关的编程语言来编写一个程序实现相关的要求。要求打印出问题的结果或者图像。进行单个方波的傅立叶变换以及傅立叶积分。该单个方波的数学表达式为

（1） 绘制该方波的图形；
（2） 绘制该方波的傅立叶积分图形。
四、 实验步骤
1. 简单的界面以及代码设计用来绘制该方波的图形
2. 函数的傅立叶变换的学习
3. 在计算机中积分的实现（利用将整个积分范围划分为一些小的范围，将这些小范围的面积相加，即求和过程。具体需要使用循环结构）
4. 进行代码编写实现该方波的傅立叶变换以及图形显示
5. 进行代码编写实现傅立叶逆变换的图形
6. 图形的显示以及分析（与原函数的关系）。
五、 思考题
1、显示的图形与变换中频率取值的关系？
2、说明傅立叶逆变换与原函数之间的关系？

实验报告格式及要求
一、按照实验项目逐一的进行实验报告的撰写；
二、提交的实验报告包括汽车振动学基础实验报告封面1页，以及具体的西华大学实验报告（理工类）实验报告纸，全部手写；
三、报告的具体内容如下：
1、实验目的

2、实验环境与工具

3、实验内容
3.1实验方案设计与选择（设计性、创新性实验需写该项内容）
3.2实验原理及实验步骤（实验工作原理或实验的主要操作过程）
3.3实验记录（核心代码及调试过程）
注解：理工科实验需记录实验过程中的数据、图表、计算、现象观察等，实验过程中出现的问题；
其它如在计算机上进行的编程、仿真性或模拟性实验需记录程序核心代码以及程序在调式过程中出现的问题及解决方法；记录程序执行的结果。
4、实验总结
4.1实验结果分析及问题讨论
4.2实验总结心得体会
4.3附录
注解：实验总结的内容根据不同学科和类型实验要求不一样，一般理工科类的实验需要对实验结果进行分析，并且对实验过程中问题进行讨论；在计算机上进行的编程、仿真性或模拟性实验需要对上机实践结果进行分析，上机的心得体会及改进意见。其它实验应总结实验过程写出心得体会及改进意见。
主要参考文献
1、 机械振动学基础
2、 汽车振动分析
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