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摆振 shake
现象 由轮胎的转动不平衡（不平衡、不匹配）产生的悬架前后共 振、车体的结构振动（转弯） 、转向装置的振动、座位振动 等的现象称为摆振。 摆振是以特定的高速在平坦的路面上行驶时产生的比较低 频率的振动。可以感到 BURUBURU、BILIBILI、GATAGATA 的 激烈振动。 发生机构 由轮胎的转动不平衡引发的悬架、动力总成、车体转弯、转 向装置、座位等的振动。 转动不平衡与车速的平方成比例变大。 各轮胎的动半径不同 和方向盘左右方向转动产生轮胎转动，按时间变化共振水 平、前轮、后轮的 2 车轮、４车轮不平衡而方向相同的情况 下为最大。 模拟轮胎的转动不平衡、给前轮转向节前后上下的加振时， 产生的坐席升降器、方向盘的振动（Ｅ４１）如图ａ所示。 动力总成、悬架、车体、方向盘的共振体现在座椅、方向盘 上。
共振频率
主振动系 降低方法 现象
２～３Ｈ ｚ 轮胎的扭 转刚性 转向装置 惯量 扰动
図 a 悬架・ 转向装置系的振动
图ｂ表示给１４’ ’轮圈上附加２０ｇ的不平衡时的方向盘上变位参数的计算结果 前轮摆振由主振动系、降低扭力弹簧扭矩刚性、轮胎惯量、齿轮比（总减速比） 、增大转向主销 内置内倾量（增大等价轮胎惯量） 、悬架前后刚性、增大衰减（液封推力）等。
７４３－２０－２５６ 自技会誌 VoⅠ.45
No．12,１９９１
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传动轴夹角
现象 由万向节的夹角产生的连轴器扭矩，中间轴承的振动系引发起步时的振动和驱动系、副车架等 的弯曲振动以及车轮回振产生嗡嗡噪声，也伴随有非常接近频率的峰值的情况。说明这个起振 力的发生装置。 发生装置 万向节的夹角为 θ 、如图上记号所 示联轴器扭矩（输入轴）Ｃｉ为转 动轴（Ｘｙｚ系）的坐标上 Ｃｉ＝ＰＬｓｉｎ θ ｃｏｓ ω ｔ ≒Ｔθ ｃｏｓω ｔ 因与输出轴Ｃｉ垂直 Ｃｏ≒Ｔθ ｓｉｎω ｔ Ｘｙｚ系中第１传动轴和第２传动轴的平衡方程式如 图ｂ 第１传动轴 第２传动轴 F1+FB+F2=0 －F2+F3=0 Ｃ１+ａ・ FB+L1・ F2=0 C2+L2・ F3=0 F1=(C1－C2/L2)/a FB=(L1/L2/C2－C1)/a F3=－C2/L2 静止坐标系和转动坐标系的坐标变化如図 c 所示。
降低法 降低咬合起振力 改良驱动系的振动特性（降低传动轴转动刚性） 改良悬架、驱动系弯曲振动特性（驱动系振动ｆｎ范围远离各共振） 驱动系转动振动系 因差速器咬合起振力与转动速度的平方成比例的、 驱动系的转 动振动（传动轴转动振动）可以降低共振频率。 为使传动轴的转动振动变化中传动轴转动刚性有效果， 采用在 传动轴中加入橡胶、分割传动轴、异径传动轴等的对策。 （因 降低转动系的一部分转动刚性会改变转动振动的特性。 ） 图ｂ表示伴随改变传动轴的转动刚性的变化， 差速器噪声降低 的例子。现有记载在传动轴加入橡胶后、分割轴的中心轴径、 接合、异径轴等转动刚性等也能有效降低音压水平。 传达系 悬架的支撑臂、桥壳等高频率范围中存在很多转弯共振。 这些共振使驱动系转动范围趋于一致并恶化差速期噪声。 传动轴的转动振动的扭矩变化时、扭矩变化时、差速器箱按车轮回振方向发生振动。 图ｃ是驱动系转动振动范围中５连杆后悬架（ＦＲ车）的悬架下控制臂有恶化弯曲振动、差速器噪 声的例子。
经过路面起伏时， 由悬架激烈上下振动产生的 减振器（Ｓ／Ａ）KOTOKOTO 噪声。 发生的装置 Ｓ／Ａ从回复到压缩或者从压缩到回复变化时， 衰减力发生变化， 由活塞连杆通过绝缘材料给车 体加振产生的车内噪声。 衰减力变化原因 1. 滑动摩擦（从压缩～回复 化时的摩擦） 2. 阀体压力（克服阀的初始力，油即可快速通 过阀体） 3. 油压的临界点（阀开时油快速流动因此在伸 缩一侧会在油里产生的气泡） 回复～压缩变
降低方法 衰减振动变化的减少 1. 降低摩擦力 2. 增大阀的有效受压面积 阀的变位—改变力的特性 3. 气体压力使油的体积压缩（入气Ｓ／Ａ） 减少传达至车体的冲击 1. 降低隔振材料的弹簧常数（不容易出现衰减振动） 降低车体的噪声敏感度
R201―T001
TOYOTA Technical Review VoⅠ.47 No．１ May 1997
图ｂ中在平带上演示实车的摇晃试验。 图ｃ中表示附加轮胎不平衡的方向盘、座位升降器 的振动（轮圈周上２０ｇ） 。会出现动力总成、车体 弯曲振动。 降低方法 降低转动不平衡 不平衡、一致性 降低动力总成、悬架前后、车体转弯、转向装置 的转弯水平。 远离接近共振间的频率。 悬架前后和车体转弯、车体转弯和转向装置等
３）尺寸的不一致 半径方向和横向振动 ＲＲ（radial run out） 半径方向的振动大小 ＬＲ（lateral run out） 横向振动 ４）过渡停顿 车辆长时间放置后，转动不平衡的情况下，接触地面部分的轮胎的挠度无法立刻恢复。尼 龙系的材质则容易发生。 车辆中的现象 高速范围中的转向系的振动 有前轮摆振、车体的振动摇摆等 还有不一致性高次成分的振动和发动机驱动系的噪声 BIIITO 的噪声 由不一致性产生的贮油槽、车辆高速行驶噪声
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振动噪声
由旋转产生的振动噪声
1. 轮胎的一致性 2. 振动 3. 前轮摆振 4. 差速器噪声 5. 传动轴夹角
1 2 3 4 5
轮胎的一致性 （均一性）
轮胎的振动 由轮胎转动产生的振动、重量、内部刚性以及尺寸的不一致产生力的变化。由此产生的振动传 达至悬架、转向装置、车体产生车室内噪声。说明由轮胎转动的不平衡产生的振动。 轮胎的回转振动强制力（如下１）２）３）总结的一致性） １）重量的不一致：静态的不平衡和动态的不平衡 重量平衡的情况下，轮胎的转动轴围绕 y 轴静止，静态的不平 衡就是围绕 y 轴的不平衡。 即使重量围绕 y 轴平衡，不平衡力产生偏心，如图所示： 偏心的情况下，围绕 X、Z 轴转动产生的力矩。这是动态的不 平衡。 轮胎的平衡性包含轮胎的静态不平衡和动态不平衡两面。 ２）内部刚性的不一致性：不一致性 特别是由轮胎的内部刚性的不一致（不一致性）产生的转动不平衡、导致轮胎在转动时负 荷上下载荷。根据转动发生方向分成以下类别。

轮胎的共振频率数水平的降低 悬架各臂等的共振点的调整 车体的振动噪声敏感度的降低 隔音度提高
方法有很多，使 2 个以上的共振不要接近为最基本的降 低手法。
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由路面产生的振动 （轮胎的振动）
概要 作为测量路面振动输入的代表方法即测量轮胎的振动。轮胎在各种路面上产生的振动，若水平 大小基本一致的情况下，十几Ｈｚ为峰值。说明这种现象。 振动系 ＦＦ的乗用车在低频率范围的情况下，簧载质量的共振频率为１～２Ｈｚ、动力总成的共振为 １０～１５Ｈｚ、非簧载质量的共振频率接近为１５Ｈｚ。 另外，实车有非簧载质量的前后振动（接近２０Ｈｚ） 、车体弯曲振动（２０～３０Ｈｚ）等。 （乗坐舒适性 轮胎的振动 图ａ是３自由度模型，给路面的变位输入固定振动，求簧载、非簧载、动力总成振动的值。 非簧载的振动包括轮胎振动，由路面冲击产生的轮胎振动受非簧载共振影响。 如ｂ所示根据路面形状，在某些频率范围的振动输入会出现明显的峰值，主要的频率スペクト ラム是由非簧载的振动决定。 参照）
参考
图a
３自由度模型的运动方程式
-kp-jcpω -mbω2+kp+jcpω+kc+jccω -kc-jccω 0 -kc-jccω -muω2+kc+jccω+kt+jctω xp 0 xb = 0 xu kt+jctω
-mpω2+kp+jcpω -kp-jcpω 0
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Ｓ／Ａ
现象
Ｓ／Ａ KOTOKOTO 噪声 ｒａｔｔｌｉｎｇ ｎｏｉｓｅ
5
夹角、发生转动的 2 次等分。 ７４７‐２０‐３５７
５１１－２０－１７３
トヨタ技術第２１巻第３号
6
Y Z
=
cos t sin tyBiblioteka sin t cos t z
中心转向装置振动输入用Ｘｙｚ系来表示、 差速器的振动输入为 ｙ方向－（θ ２－Ｌ１／Ｌ２・ θ ３）／ａ・ Ｔｃｏｓω ｔ ｙ方向－ θ ３／Ｌ２ ・ Ｔｃｏｓω ｔ ｚ方向（－θ １＋Ｌ１／Ｌ２・ θ ２）／ａ・ Ｔｓｉｎω ｔ ｚ方向－ θ ２／Ｌ２ ・ Ｔｓｉｎω ｔ 静止坐标系ＸＹＺ系变化时 中心转向装置的振动输入 Ｙ方向 －Ｔ／２ａ・［ ｛－θ １+θ 2+Ｌ１／Ｌ２・（θ ２－θ ３） ｝ｃｏｓ２ω ｔ+｛－θ 1－θ ２+Ｌ１／Ｌ ２・（θ ２+θ 3） ｝ ］ Ｚ方向 Ｔ／２ａ・｛－θ １+θ 2+Ｌ１／Ｌ２・（θ ２－θ ３） ｝ｓｉｎ２ ω ｔ １为基础，万象节 3 的轭角 以万象节 差速器的振动输入为 ９０度位相错位的情况下θ２０３θ符 Ｙ方向 号错位 －Ｔ／２Ｌ２｛ （－θ ２+θ ３）ｃｏｓ２ω ｔ－（θ ２+θ 3） ｝ Ｚ方向 －Ｔ／２Ｌ２（－θ ２+θ ３）ｓｉｎ２ω ｔ
道路噪声 （石叠路）
现象 在不平滑的路面行驶时、由路面施加给轮胎的小外力通过悬架传达至车体产生的噪声称为道路 噪声。在有固定间隔的起伏的路面上行驶时产生的特有噪声称为砖铺道路噪声。 发生装置 在铺设砖头的路面上行驶时产生的砖噪声被称作铺道路噪声。 频率范围约为 ～５００Ｈｚ。
一般在防滑路和石头路等有一定间隔的起伏的路面上、根据固定的频率变位输入产生汽车室内 噪声。 以所内Ｔ／Ｃ的亀甲路为例、龟甲路的胎面花纹为正６ 角形。 Ｐ＝（２００ｎ+６５）～（２００ｎ+135）ｍｍ Ｐ＝（２００ｎ）ｍｍ为间距。 这个频率的振动输入通过轮胎、悬架传达至车体产生车内噪声。 为了隔断由发动机产生的振动输入，牵引道路噪声车内噪 声测量车在龟甲路面上行驶时的车内噪声如图ｂ所示。 车内噪声中按一定间距 100、200、400ｍｍ等关系产生的车 内噪声，２００ｍｍ为基准产生１次、其他间距发生的次数 即可知。 由一定间距引起的轮胎、悬架、车体共振，在特定的车速 时产生嗡嗡噪声和振动。 降低方法 因各种元件要素相互连接、想要简单地降低很困难。