1、汽車平順性第1頁，共57頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期四第一節(jié) 人體對振動(dòng)的反應(yīng)和平順性的評價(jià)第2頁，共57頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期四第一節(jié) 人體對振動(dòng)的反應(yīng)和平順性的評價(jià) 平順性的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)ISO2631-1:1997(E) 人體承受全身振動(dòng)評價(jià)第一部分：一般要求 GB/T4970-1996汽車平順性隨機(jī)輸入行駛試驗(yàn)方法所考慮的振動(dòng)ISO2631-1規(guī)定，舒適性評價(jià)時(shí)，考慮座椅支承處的3個(gè)線振動(dòng)和3個(gè)角振動(dòng)，靠背和腳支承處各3個(gè)線振動(dòng)，共12個(gè)軸向振動(dòng)。健康影響評價(jià)時(shí)，僅考慮座椅支承處的3個(gè)線振動(dòng)xs、ys、zs。第3頁，共57頁，2022年，5月20

2、日，9點(diǎn)12分，星期四1、軸加權(quán)系數(shù) 對不同方向振動(dòng)，人體敏感度不一樣。該標(biāo)準(zhǔn)用軸加權(quán)系數(shù)描述這種敏感度。2、頻率加權(quán)系數(shù) 對不同頻率的振動(dòng)，人體敏感度也不一樣。例如，人體內(nèi)臟在椅面z向振動(dòng)4-8Hz發(fā)生共振，8-12.5Hz對脊椎影響大。椅面水平振動(dòng)敏感范圍在0.5-2Hz。標(biāo)準(zhǔn)用頻率加權(quán)函數(shù)w描述這種敏感度。平順性名詞解釋(1)第一節(jié) 人體對振動(dòng)的反應(yīng)和平順性的評價(jià)第4頁，共57頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期四人體坐姿受振模型第一節(jié) 人體對振動(dòng)的反應(yīng)和平順性的評價(jià)第5頁，共57頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期四椅面x,y向和靠背y向 ：椅面z向： 靠背x向 ：頻率

3、加權(quán)系數(shù)第一節(jié) 人體對振動(dòng)的反應(yīng)和平順性的評價(jià)第6頁，共57頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期四頻率加權(quán)濾波網(wǎng)絡(luò)aw(t) a(t) 3、 均方根值 a(t)是測試的加速度時(shí)間信號。4、 加權(quán)均方根值aw(t)是通過頻率加權(quán)函數(shù)濾波網(wǎng)絡(luò)后得到的加速度時(shí)間信號。頻率加權(quán)函數(shù)見p172。平順性名詞解釋(2)第一節(jié) 人體對振動(dòng)的反應(yīng)和平順性的評價(jià)第7頁，共57頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期四1、 按加速度加權(quán)均方根值評價(jià)。樣本時(shí)間T一般取120s。2、同時(shí)考慮3個(gè)方向 3軸向xs、ys、zs振動(dòng)的總加權(quán)加速度均方根值為：平順性評價(jià)方法第一節(jié) 人體對振動(dòng)的反應(yīng)和平順性的評價(jià)第8

4、頁，共57頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期四平順性指標(biāo)和人的感覺間的關(guān)系第一節(jié) 人體對振動(dòng)的反應(yīng)和平順性的評價(jià)第9頁，共57頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期四第二節(jié) 路面不平度的統(tǒng)計(jì)特征路面不平度的功率譜密度1. x(t)功率譜密度Gx(f)的意義 Gx(f) 表示x(t)的平均功率Ex2(t)在頻率域的分布。2.路面不平度q(I)的功率譜密度Gq(n)的意義 Gq(n) 表示.路面不平度q2(I)的平均值Eq2(I)的空間頻率分布。第10頁，共57頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期四第二節(jié) 路面不平度的統(tǒng)計(jì)特征3.路面不平度的功率譜密度式中 n空間頻率，m-

5、1 n00.1 m-1 Gq(n0)路面不平度系數(shù)(m2/m-1) w頻率指數(shù)，一般取為2第11頁，共57頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期四第二節(jié) 路面不平度的統(tǒng)計(jì)特征第12頁，共57頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期四第二節(jié) 路面不平度的統(tǒng)計(jì)特征第13頁，共57頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期四第二節(jié) 路面不平度的統(tǒng)計(jì)特征路面空間頻率譜密度化為時(shí)間譜密度1.空間頻率與時(shí)間頻率的關(guān)系 f=un 這里n是空間頻率(每米波長數(shù))。u是車速(m/s)，f是時(shí)間頻率(Hz,每秒波長數(shù))。2.路面時(shí)間譜密度與空間頻率譜密度的關(guān)系第14頁，共57頁，2022年，5月20日

6、，9點(diǎn)12分，星期四第二節(jié) 路面不平度的統(tǒng)計(jì)特征上式可化為還可得到第15頁，共57頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期四第三節(jié) 汽車振動(dòng)系統(tǒng)的簡化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動(dòng)第16頁，共57頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期四第三節(jié) 汽車振動(dòng)系統(tǒng)的簡化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動(dòng)汽車單自由度振動(dòng)模型第17頁，共57頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期四第三節(jié) 汽車振動(dòng)系統(tǒng)的簡化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動(dòng)汽車單自由度振動(dòng)方程（1）令 2n=C/m2，20=K/ m2，齊次方程變?yōu)榈?8頁，共57頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期四0稱為系統(tǒng)固有圓頻率，定義阻尼比方程的解為第三節(jié) 汽車振動(dòng)系統(tǒng)的

7、簡化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動(dòng)第19頁，共57頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期四第三節(jié) 汽車振動(dòng)系統(tǒng)的簡化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動(dòng)彈簧振子第20頁，共57頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期四第三節(jié) 汽車振動(dòng)系統(tǒng)的簡化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動(dòng)單自由度自由振動(dòng)衰減曲線第21頁，共57頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期四第三節(jié) 汽車振動(dòng)系統(tǒng)的簡化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動(dòng)復(fù)振動(dòng)ReImtZ=AejwtjwtAcostAsint第22頁，共57頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期四第三節(jié) 汽車振動(dòng)系統(tǒng)的簡化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動(dòng)歐拉公式： Z=Aejt=A(cost+jsint) 復(fù)數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)形式為 Z=

8、a+jb 式中： a=Acost b=AsintZ稱為復(fù)振動(dòng)，模為A= 幅角argZ=arctg(b/a)=t 實(shí)部=a=Acost 虛部=b=Asint。復(fù)振動(dòng)的實(shí)部或虛部都代表振動(dòng)。事先約定一個(gè)即可。第23頁，共57頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期四第三節(jié) 汽車振動(dòng)系統(tǒng)的簡化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動(dòng)對簡諧振動(dòng)，對應(yīng)的復(fù)數(shù)形式為Z=Aej（t+）Z=Aej（t+）=Aejejt= ejt式中： = Aej為復(fù)振動(dòng)Z的復(fù)振幅。第24頁，共57頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期四第三節(jié) 汽車振動(dòng)系統(tǒng)的簡化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動(dòng)頻率響應(yīng)設(shè)系統(tǒng)的輸入是F0ej(wt+), 輸出Xej(wt+

9、)系統(tǒng)的頻率響應(yīng)定義是：H()=輸出復(fù)振動(dòng)/輸入復(fù)振動(dòng) = = =輸出復(fù)振幅/輸入復(fù)振幅注意X,F,都是頻率的函數(shù)。第25頁，共57頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期四第三節(jié) 汽車振動(dòng)系統(tǒng)的簡化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動(dòng)頻率響應(yīng)函數(shù)的特點(diǎn)(1)描述了定常線性系統(tǒng)（動(dòng)態(tài)特性）。是頻率的復(fù)函數(shù)。(2)系統(tǒng)所固有。(3)具有不同的形式，位移/力，速度/力，應(yīng)變/位移，電壓/加速等。(4)和輸入輸出的位置、方向等有關(guān)。(5)可通過理論計(jì)算或方便地通過測試得到。第26頁，共57頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期四第三節(jié) 汽車振動(dòng)系統(tǒng)的簡化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動(dòng)頻率響應(yīng)函數(shù)的物理意義頻率響應(yīng)函數(shù)的模

10、=幅頻特性=|輸出復(fù)振動(dòng)/輸入復(fù)振動(dòng)| =|輸出復(fù)振幅/輸入復(fù)振幅| =輸出實(shí)振幅/輸入實(shí)振幅頻率響應(yīng)函數(shù)的幅角=-=即第27頁，共57頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期四第三節(jié) 汽車振動(dòng)系統(tǒng)的簡化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動(dòng)頻響函數(shù)的測試第28頁，共57頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期四第三節(jié) 汽車振動(dòng)系統(tǒng)的簡化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動(dòng)汽車單質(zhì)量系統(tǒng)頻響函數(shù)的推導(dǎo)令輸入復(fù)振動(dòng)為式中復(fù)振幅式中復(fù)振幅第29頁，共57頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期四第三節(jié) 汽車振動(dòng)系統(tǒng)的簡化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動(dòng)令代入上式，得第30頁，共57頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期四第三節(jié) 汽車振動(dòng)

11、系統(tǒng)的簡化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動(dòng)汽車單質(zhì)量系統(tǒng)幅頻特性上式模（幅頻特性）為 （1）在00.75的低頻段， 既不減振也不增振。阻尼比影響不大。（2）在0.75= 的高頻段，= 時(shí) =1。 時(shí)， 1。減振。阻尼比較小時(shí)衰減更多。 第31頁，共57頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期四雙軸汽車平順性模型第二節(jié) 汽車振動(dòng)系統(tǒng)的簡化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動(dòng)第32頁，共57頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期四平順性分析的振動(dòng)響應(yīng)量有3種：1、車身振動(dòng)加速度2、懸架動(dòng)撓度（涉及限位行程、懸架擊穿）3、車輪與路面間的動(dòng)載荷平順性分析的振動(dòng)響應(yīng)量第二節(jié) 汽車振動(dòng)系統(tǒng)的簡化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動(dòng)第33頁，共57頁，

12、2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期四第二節(jié) 汽車振動(dòng)系統(tǒng)的簡化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動(dòng)單質(zhì)量系統(tǒng)對路面隨機(jī)輸入的響應(yīng)對單自由度系統(tǒng)，輸出功率譜=幅頻特性的平方輸入功率譜，即式中，x表示輸出，可以是車身加速度 、懸架動(dòng)撓度fd、車輪與路面間的動(dòng)載荷Fd。方差2=均方值-均值2。在振動(dòng)均值為0時(shí)，方差 2=均方值=第34頁，共57頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期四第二節(jié) 汽車振動(dòng)系統(tǒng)的簡化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動(dòng)第35頁，共57頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期四第二節(jié) 汽車振動(dòng)系統(tǒng)的簡化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動(dòng)車身加速度功率譜密度函數(shù)車身加速度功率譜密度函數(shù)用于：a.了解振動(dòng)加速度功率頻譜的

13、分布。b.求加速度均方根值或加權(quán)均方根值評價(jià)汽車平順性。第36頁，共57頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期四第二節(jié) 汽車振動(dòng)系統(tǒng)的簡化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動(dòng)從上式： 車身加速度功率譜密度函數(shù)為車身加速度均方根譜 式中路面速度均方根譜來自 =常量（白噪聲） 第37頁，共57頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期四第二節(jié) 汽車振動(dòng)系統(tǒng)的簡化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動(dòng)式中第38頁，共57頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期四第二節(jié) 汽車振動(dòng)系統(tǒng)的簡化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動(dòng)當(dāng)=1時(shí)，前式變?yōu)?（共振峰值） 顯然固有頻率越低，峰值越低。此外，低頻段阻尼比越大 ， 越小。高頻段阻尼比越大， 越大。二者效

14、果相反，須折衷。第39頁，共57頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期四第二節(jié) 汽車振動(dòng)系統(tǒng)的簡化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動(dòng)車身加速度均方根為 結(jié)論：1）固有頻率 越低， 越小。即懸架越軟平順性越好。但固有頻率不可太低。否則懸架動(dòng)撓度太大，并會導(dǎo)致乘客暈車。2）阻尼有一最佳值，在0.2-0.4之間。第40頁，共57頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期四第二節(jié) 汽車振動(dòng)系統(tǒng)的簡化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動(dòng)第41頁，共57頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期四第二節(jié) 汽車振動(dòng)系統(tǒng)的簡化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動(dòng)第42頁，共57頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期四第二節(jié) 汽車振動(dòng)系統(tǒng)的簡化、單質(zhì)量

15、系統(tǒng)振動(dòng)車輪與路面間相對動(dòng)載荷幅頻特性 對單質(zhì)量系統(tǒng)它與簧載荷重量G的比值稱為相對動(dòng)載荷這和車身振動(dòng)加速度基本一樣，只差一常數(shù)g。故可用同樣公式求均方根值（標(biāo)準(zhǔn)差），求離地概率。第43頁，共57頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期四第二節(jié) 汽車振動(dòng)系統(tǒng)的簡化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動(dòng)懸架彈簧動(dòng)撓度的幅頻特性 懸架彈簧動(dòng)撓度復(fù)振幅為 ，故頻響函數(shù) 把頻響函數(shù) 代入上式，得 幅頻特性為 第44頁，共57頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期四第二節(jié) 汽車振動(dòng)系統(tǒng)的簡化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動(dòng)第45頁，共57頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期四1、固有頻率越低，車身振動(dòng)加速度均方根值越低，平順

16、性越好。但固有頻率太低，會導(dǎo)致汽車載荷變化時(shí)車身高度變化過大、懸架“擊穿”和乘員暈車；2、汽車懸架阻尼比不能過大或過小，有一最佳值，在0.2和0.4之間。平順性和固有頻率、阻尼比的關(guān)系第二節(jié) 汽車振動(dòng)系統(tǒng)的簡化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動(dòng)第46頁，共57頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期四表中：f0 固有頻率 fs 懸架靜撓度fd 限位行程 阻尼比懸架參數(shù)實(shí)用范圍第二節(jié) 汽車振動(dòng)系統(tǒng)的簡化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動(dòng)第47頁，共57頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期四第二節(jié) 汽車振動(dòng)系統(tǒng)的簡化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動(dòng)AAS第48頁，共57頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期四第二節(jié) 汽車振動(dòng)系統(tǒng)的

17、簡化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動(dòng)被動(dòng)懸架第49頁，共57頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期四第二節(jié) 汽車振動(dòng)系統(tǒng)的簡化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動(dòng)半主動(dòng)懸架第50頁，共57頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期四第二節(jié) 汽車振動(dòng)系統(tǒng)的簡化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動(dòng)主動(dòng)懸架第51頁，共57頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期四第二節(jié) 汽車振動(dòng)系統(tǒng)的簡化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動(dòng)車高控制懸架第52頁，共57頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期四第三節(jié) 汽車平順性試驗(yàn)和數(shù)據(jù)處理一、平順性試驗(yàn)內(nèi)容1懸架剛度、阻尼的測定2固有頻率和阻尼比的測定 頻率根據(jù)波形直接測定測出周期，再求倒數(shù)。 阻尼比下式測定：3頻響函數(shù)的測定 可在電液振動(dòng)臺上或路面上進(jìn)行。第53頁，共57頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)12分，星期