第三章正弦振动试验

36 第三章 强迫振动

3.1 引言

本章讨论.1自由度线性系统在周期激扰作用下的强迫振动，通常称为振系对周期激扰的响应。周期激扰可以是作用于振系的周期扰力，也可以是振系支座的周期运动。

本章着重讨论正弦型激扰的情形，因为这种情形比较简单。而所得结论却有很重要的工程应用.任意的周期激扰，都可以通过谐波分析，分解为若干个正弦型激扰，只要分别求份各个正弦型激扰单独引起的振动，然后累加，就可以得到振系对任意周期激扰的响应。叠加原理适用于线性系统，振系由周期激所引起的振动，需要同初始激扰所引起的自由振动相叠加。才得到振系总的运动。本章还简略地说明强迫振动理论应用于隔振与侧振等问题;最后提出激扰力与阻尼力在强迫振动各个周期内所做的功，以及各种非线性阻尼的等值粘性阻尼系数的计算方法。

3.2 无阻尼振系在正弦型扰力作用下的振动

在自由振动中，作用于振动物体的力只有恢复力与阻尼力，二者都随物体的运动而改变。现在假定，除上述两种力之外，还有周期改变的外力经常作用于振动物体，力的大小与频率都是由外界条件所决定的，不受物休本身振动的影响。这种力称为周期的激扰力．．．或扰力．．。本节考虑无阻尼的振系，图3.2-1，假定物体可以沿铅垂方向上下运动，仍取铅垂坐标轴 x，以物体在无扰力作用时静平衡位置为原点，向下为正，则恢复力为kx设扰力为

tFFsin0 (a)

其中0F称为扰力的力幅．．，假定为常值，称为激扰频率．．．．，简称扰频．．。由牛顿运动定律有

tFkxxmsin0

或者

tFkxxmsin0 (3.2-1)

这就是无阻尼振系在正弦型扰力作用下的运动微分方程。仍令

mkp2

图3.2-1

方程(3.2-1)可写为 m k

o kx

F(s) m

广电计量-环境可靠性与电磁兼容试验中心：/

新能源汽车三电环境与可靠性试验-振动试验

一、电机电控正弦振动

1.1 试验标准：GB/T18488.1--2015

1.2 试验条件选择：依据装车部位选取条件，一般为“其他部位”。下图注释1中 X和Y方向位移和加速度可以除2，但目前各大供应商均选择量级不除2来测试。

二、电机电控随机振动

依据装车类型分为纯电动乘用车，混合动力乘用车，商用车。

2.1 纯电动乘用车试验标准：ISO16750-3-2007

2.2 试验条件选择： 试验IV-乘用车,弹性体(车身)

2.3 混合动力乘用车试验标准：ISO16750-3-2012

2.4 试验条件选择：试验II- 乘用车，变速箱 广电计量-环境可靠性与电磁兼容试验中心：/

2.5 商用车试验标准：ISO16750-3-2012

2.6 试验条件选择：试验VII- 商用车，弹性体（固有频率小余30HZ以下需要追加测试，具体请查阅标准）

2.7 振动叠加温度选择（高温一般为105~125）

广电计量-环境可靠性与电磁兼容试验中心：/

2.8 振动台选择，电机质量大，振动量级大，一般选择5吨以上推力振动台，台面最好为800mm*800mm以上。电控质量轻，尺寸小，一般选择3吨以上推力振动台，台面最好为600mm*600mm以上。

三、电池包随机振动

3.1 试验标准：GB/T31467-2015

3.2 Z方向试验条件

3.3 Y方向试验条件1

3.4 Y方向试验条件2

广电计量-环境可靠性与电磁兼容试验中心：/

3.5 按电池包装车位置选取Y轴试验条件

3.6 X方向试验条件

3.7 试验顺序和方向定义：Z→Y→X 水平纵向X方向即为行车方向

3.8 振动台选择，电池包尺寸大，质量重，振动量级小，一般选择5吨以上推力振动台，台面1200mm*1200mm以上。

振动试验

1. 振动试验是评定元器件、零部件及整机在预期的运输及使用环境中的抵抗能力，根据产品所承受的环境不

同，振动试验分以下种类：

（1）. 正弦定频试验

在选定的频率上（可以是共振频率，特定频率，或危险频率）按规定的量值进行正弦振动试验，并达到规定要

求的时间。

（2）. 正弦扫频试验

在规定的频率范围内，按规定的量值以一定的扫描速率由低频到高频，再由高频到低频作为一次扫频，直到达

到规定的总次数为止。 

扫频试验分线性扫频试验和指数扫频试验:

线性扫频速度由扫频速率（Hz/s）或单次扫频时间决定;

指数扫频速度的扫频速率一般为每分钟一个倍频乘. 

（3）. 窄带随机扫描试验

在规定的频率范围内，用某一中心频率上某一带宽的窄带随机信号作由低频到高频，再由高频到低频的扫描，

并达到规定要求的时间。 

（4）. 宽带随机振动试验

在规定的频率范围内，按规定的谱形状和总均方根值（GRMS）作宽带随机振动，并达到规定要求的时间。 

（5）. 宽带随机叠加正弦振动试验 

在规定的频率范围内，在随机振动的基础上叠加有若干个频率的正弦振动，按规定量级规定时间完成试验。

（6）. 宽带随机叠加窄带随机扫描振动试验

在规定的频率范围内，在宽带随机振动的基础上叠加有若干窄带随机峰值，按规定量级规定时间完成试验。

2. 振动试验参考标准：

GJB 150.25-86 ，GB-T 4857.23-2003 ，GBT4857.10-2005

振动试验参数

振动试验是一种重要的质量检测方法，通过模拟实际工作环境下的振动条件，对产品的耐久性、可靠性等进行测试。在进行振动试验时，需要设置一系列参数来确保测试结果的准确性和可靠性。本文将详细介绍振动试验参数的设置。

一、振动试验参数概述

1. 振动方式：在进行振动试验时，需要选择适合被测物品的振动方式。常见的振动方式有正弦波、随机波、冲击波等。

2. 振幅：指被测物品受到的最大加速度值。通常使用峰值加速度表示，单位为g（重力加速度）。不同类型的产品对应着不同的振幅要求。

3. 频率范围：指被测物品所受到的频率范围。通常使用频率范围来表示，单位为Hz（赫兹）。不同类型的产品对应着不同的频率范围要求。

4. 持续时间：指被测物品所受到的持续时间。通常使用小时或分钟来表示。

5. 控制方式：指控制器控制被测物品运行状态时所采用的控制方式。常见的控制方式有位移控制、速度控制和加速度控制。

6. 加速度曲线：指加速度变化的曲线形状。通常使用正弦波、三角波、方波等形状。

二、振动试验参数详解

1. 振动方式

1.1 正弦波振动

正弦波振动是一种最基本的振动方式，它可以模拟实际工作环境下的周期性振动。在进行正弦波振动试验时，需要设置以下参数：

（1）频率范围：通常在5Hz~2000Hz之间。

（2）振幅：通常使用峰值加速度表示，单位为g（重力加速度）。不同类型的产品对应着不同的振幅要求。

（3）持续时间：通常使用小时或分钟来表示。

1.2 随机波振动

随机波振动是一种随机变化的非周期性振动，可以模拟实际工作环境下的非周期性震荡。在进行随机波振动试验时，需要设置以下参数：

（1）频率范围：通常在5Hz~3000Hz之间。

（2）峰值加速度：通常使用峰值加速度表示，单位为g（重力加速度）。不同类型的产品对应着不同的振幅要求。

（3）持续时间：通常使用小时或分钟来表示。

1.3 冲击波振动

冲击波振动是一种短暂的、高能量的非周期性振动，可以模拟实际工作环境下的冲击负载。在进行冲击波振动试验时，需要设置以下参数：