1.1.2 振动系统的三要素

汽车系统之所以会产生振动，是因为它本身有质量和弹性，而系统中的阻尼则一定程度上使振动受到抑制。从能量的角度来看，质量可储存动能，弹性可储存势能，阻尼则消耗能量。当外界对系统做功时，系统的质量就吸收动能，使质量获得速度，弹簧获得势能，具有使质量回到原来位置的能力。这种能量的不断转换导致系统振动，如果系统没有外界不断地输入能量，在系统阻尼的作用下，振动现象将逐渐消失。因此，质量、弹性力、阻尼力是振动系统的三要素。

1.质量

在力学模型中，质量被抽象为不变形的刚体，如图1-2所示。

式中，Fm为质量力；m为质量；为加速度；M为力矩；J为转动惯量；为角加速度。

2.弹性力

弹性力是指弹性物体因外力产生形变后的恢复力，如图1-3所示。

根据胡克定律可得：

式中，Fk为弹性力；k为弹簧劲度常数；x1为弹簧下端位移；x2为弹簧上端位移。

弹性力与弹簧两端的相对位移成正比。

3.阻尼力

阻尼力是指物理运动时受到的一种阻碍运动的力，如图1-4所示。

根据力的平衡可得：

式中，Fc为阻尼力；c为阻尼系数；为阻尼器下端速度；为阻尼器上端速度。

阻尼力与阻尼器两端相对速度成正比。

实质上，汽车是一个多自由度的振动系统，而悬架系统的关键部件是阻尼减振器，它对车辆振动性能的提高起着重要的作用。

根据振动系统三要素，可以将汽车的整个车身简化为质量块，由阻尼减振器支撑，如图1-5所示。