第六章 汽車的平順性

1、第6章 汽車的平順性汽車的平順性主要是保持汽車在行駛過程中產(chǎn)生的振動和沖擊環(huán)境對乘員舒適性的影響在一定界限之內(nèi)，對于載貨汽車還包括保持貨物完好的性能，它是現(xiàn)代高速汽車的主要性能之一。 第6章 汽車的平順性輸入汽車振動系統(tǒng)輸出評價彈性元件阻尼元件懸掛質(zhì)量非懸掛質(zhì)量路面不平度車速人的感覺乘員舒適度振動系統(tǒng)輸出結(jié)果第6章 汽車的平順性平順性研究的內(nèi)容： 1. 1. 人體對振動的反應(yīng)和平順性的評價。人體對振動的反應(yīng)和平順性的評價。 2 2振動輸入路面不平度的統(tǒng)計特性，道振動輸入路面不平度的統(tǒng)計特性，道路譜。路譜。 3 3汽車振動系統(tǒng)化，系統(tǒng)頻響特性和參數(shù)汽車振動系統(tǒng)化，系統(tǒng)頻響特性和參數(shù)對響應(yīng)（輸出）

2、的影響。對響應(yīng)（輸出）的影響。 4 4平順性測試平順性測試6.1 6.1 人體對振動的反應(yīng)和平順性評價人體對振動的反應(yīng)和平順性評價一、人體對振動的響應(yīng)一、人體對振動的響應(yīng)（1）人體對振動的敏感程度因人而異。 （2）70年代 ISO2631人承受全身振動的評價指南。（3）以短時間簡諧振動實驗為基礎(chǔ)，1985年開始不斷補(bǔ)充、修正，直到1997年 。（4）ISO26311：1997(E)人承受全身振動的評價第一部分：一般要求。評價長時間作用的隨機(jī)振動和多點(diǎn)輸入多軸向振動環(huán)境對人體的影響時，能與主觀感覺更好地符合。 6.1 6.1 人體對振動的反應(yīng)和平順性評價人體對振動的反應(yīng)和平順性評價人體對振動的響

3、應(yīng)取決于： （1）振動頻率與強(qiáng)度 頻率 加速度均方根值 （2）作用方向：不同方向?qū)θ烁杏X不同 （3）暴露時間：在該環(huán)境下時間長短 8小時/天6.1 6.1 人體對振動的反應(yīng)和平順性評價人體對振動的反應(yīng)和平順性評價 座椅墊 x,y,z 側(cè)傾,俯仰,橫擺三點(diǎn) 靠背 x,y,z (有側(cè)傾,俯仰.對人影 響略) 腳支承面 x,y,z （其它略）共12個方向6.1 6.1 人體對振動的反應(yīng)和平順性評價人體對振動的反應(yīng)和平順性評價對人體感覺程度不同，加權(quán)時采用不同的軸加權(quán)系數(shù)。所以其敏感方向為xs,ys,zs6.1 6.1 人體對振動的反應(yīng)和平順性評價人體對振動的反應(yīng)和平順性評價二、平順性的評價方法 1、

4、基本評價方法 用基本的評價方法來評價時，先計算各軸向加權(quán)加速度均方根值。具體有兩種計算方法 1） 對記錄的加速度時間歷程a(t)，通過相應(yīng)頻率加權(quán)函數(shù)w(f)的濾波網(wǎng)絡(luò)得到加權(quán)加速度時間歷程aw(t)，按下式計算加權(quán)加速度均方根值式中，T-振動的分析時間，一般取120 S。 21T02wwdttaT1a6.1 6.1 人體對振動的反應(yīng)和平順性評價人體對振動的反應(yīng)和平順性評價 頻率加權(quán)函數(shù)w(f)(漸進(jìn)線)可用右側(cè)公式表示，式中頻率f的單位為Hz 。 6.1 6.1 人體對振動的反應(yīng)和平順性評價人體對振動的反應(yīng)和平順性評價 2）對記錄的加速度時間歷程a(t)進(jìn)行頻譜分析得到功率譜密度函數(shù) ，按下

5、式計算2、當(dāng)同時考慮椅面xs、ys、zs，這三個軸向振動時，三個軸向的總加權(quán)加速度均方根值按下式計算 21800.5a2wdffGfWa fGa21222v44 . 1azwywxwaaa6.1 6.1 人體對振動的反應(yīng)和平順性評價人體對振動的反應(yīng)和平順性評價 3.有些“人體振動測量儀”采用加權(quán)振級Law，它與加權(quán)加速度均方根值aw換算，按下式進(jìn)行 式中，a0為參考加速度均方根值，a0=10-6ms-2 表62給出了加權(quán)振級Law和加權(quán)加速度均方根值aw與人的主觀感覺之間的關(guān)系。 0awlg20Laaw6.1 6.1 人體對振動的反應(yīng)和平順性評價人體對振動的反應(yīng)和平順性評價6.1 6.1 人體

6、對振動的反應(yīng)和平順性評價人體對振動的反應(yīng)和平順性評價2、輔助評價方法當(dāng)峰值系數(shù)9時，IS02631-1：1997(E)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定用均4次方限值的方法來評價，它能更好地估計偶爾遇到過大的脈沖引起的高峰值系數(shù)振動對人體的影響，此時采用輔助評價方法振動劑量值為 75. 141T04wdttamsVDV第二節(jié) 路面不平度的統(tǒng)計特性 dtXER2202一、路面不平度的功率譜密度一、路面不平度的功率譜密度1不平度函數(shù)不平度函數(shù) 路面相對基準(zhǔn)平面的高度q，沿道路走向長度I的變化q(I)。 2功率譜密度（功率譜密度（psd） 式中 代表平均能量。 功率譜密度，平均能量的譜分布第二節(jié) 路面不平度的統(tǒng)計特性3 3路

7、面不平度系數(shù)及路面功率譜密度的擬合路面不平度系數(shù)及路面功率譜密度的擬合 式中 n空間頻率，它是波長的倒數(shù)，單位m 表示每米長度中包括幾個波長。 n0參考空間頻率，n=0.1m-1 在n頻率時路面譜值稱為路面不平 度系數(shù) W頻率指數(shù)（雙對數(shù)坐標(biāo)上斜線的斜率），它決定路面譜的頻率結(jié)構(gòu)，一般W=2. wqqnnnGnG00 0nGq第二節(jié) 路面不平度的統(tǒng)計特性4根據(jù)根據(jù) 、 將路面劃分為八個等級將路面劃分為八個等級 0nGq2q第二節(jié) 路面不平度的統(tǒng)計特性第二節(jié) 路面不平度的統(tǒng)計特性5 5速度功率譜、加速度功率譜速度功率譜、加速度功率譜 當(dāng)W=2時，為白噪聲。 nGnnGqq22 nGnnGqq42

8、 0202nGnnGqq第二節(jié) 路面不平度的統(tǒng)計特性二、空間頻率功率譜密度 化為時間頻率功率譜密度G(f) nGq第三節(jié) 汽車振動系統(tǒng)的簡化，單質(zhì)量系統(tǒng)的振動一、汽車振動系統(tǒng)簡化一、汽車振動系統(tǒng)簡化自由度：車身的垂直、俯仰、側(cè)傾 共7個 4個車輪具有4個垂直自由度第三節(jié) 汽車振動系統(tǒng)的簡化，單質(zhì)量系統(tǒng)的振動輪距小、左右輪不平度相等，車身只有 垂直振動 俯仰運(yùn)動兩個自由度，加之兩個車輪，簡化成如圖所示四自由度振動系統(tǒng)。第三節(jié) 汽車振動系統(tǒng)的簡化，單質(zhì)量系統(tǒng)的振動 消除車身再化為三個集中質(zhì)量且振動效果一樣，將之由無質(zhì)量剛性桿連接。 前提：總質(zhì)量不變，質(zhì)心位置不變，轉(zhuǎn)動慣量不變，得下式：222122

9、10LmLmmIILmLmmmmmsrsfysyysrsfsscsrsf不變轉(zhuǎn)動慣量質(zhì)心位置不變總質(zhì)量不變第三節(jié) 汽車振動系統(tǒng)的簡化，單質(zhì)量系統(tǒng)的振動222222222( 62 2 )(1)yfyrycmma Lmmb Lmma b可。前后軸的雙質(zhì)量振動即別研究是互相獨(dú)立的，即僅分的垂直方向運(yùn)動和此時時，聯(lián)系質(zhì)量懸掛質(zhì)量分配系數(shù)：srsfscymmmLL01212第三節(jié) 汽車振動系統(tǒng)的簡化，單質(zhì)量系統(tǒng)的振動第三節(jié) 汽車振動系統(tǒng)的簡化，單質(zhì)量系統(tǒng)的振動第三節(jié) 汽車振動系統(tǒng)的簡化，單質(zhì)量系統(tǒng)的振動二、單質(zhì)量系統(tǒng)的自由振動 運(yùn)動微分方程：02)qz ( k)qz ( czm tnAeznt220si

10、n第三節(jié) 汽車振動系統(tǒng)的簡化，單質(zhì)量系統(tǒng)的振動第三節(jié) 汽車振動系統(tǒng)的簡化，單質(zhì)量系統(tǒng)的振動三、單質(zhì)量系統(tǒng)的頻率響應(yīng)特性1 1頻率響應(yīng)特性概念頻率響應(yīng)特性概念 QZqzjHqz20jezz 10jeqq 1200jqzeqzjH jqzqzejHjH00qzjHqz 12第三節(jié) 汽車振動系統(tǒng)的簡化，單質(zhì)量系統(tǒng)的振動2 2頻率響應(yīng)特性推導(dǎo)頻率響應(yīng)特性推導(dǎo) 0)()(2qzkqzczm kjcqkjcmz22 jckmcjkqzqzjHqz22jjjHqz21212020mk22 kmc 0)()(22qzkqzjczjm第三節(jié) 汽車振動系統(tǒng)的簡化，單質(zhì)量系統(tǒng)的振動3 3幅頻特性分析幅頻特性分析（1

11、）低頻段0,0.75， 略大于1，不呈現(xiàn)明顯的動態(tài)特性，阻尼比對這一段的影響不大。（2）共振段0.75, ， 出現(xiàn)共振峰值，將輸入位移放大，加大 可使共振峰明顯下降。 （3）高頻段 ， ，在 時， 1，與阻尼比無關(guān)；在 時， ，對輸入起衰減作用，阻尼比減小對減振有利。 2122222121qzjHqz第四節(jié) 車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動一、運(yùn)動方程與振型分析 tjsstjuuuttutuusssutsuuuusssutsusuuuususssezzezzmKKzKKzmKzzmqzKzzKzmzzKzmqzKzzKzzczmzzKzzczm00,/ )(000)()(0)(0)()()(0)()

12、(（懸架不動）（車輪不動）無阻尼第五節(jié) 影響汽車平順性的主要因素一、結(jié)構(gòu)因素 1、懸架彈性的影響 彈簧：緩沖和放慢了振動線性剛度的懸架現(xiàn)代汽車多采用非線性懸架（變剛度懸架）20mk第五節(jié) 影響汽車平順性的主要因素2、懸架阻尼的影響 阻尼： 吸收和衰減振動 衰減振動 抑制共振 減小振幅和振動加速度 壓縮小阻力 單向作用減震器 伸張大阻力 雙向作用減震器第五節(jié) 影響汽車平順性的主要因素3、主動懸架與半主動懸架4、非懸掛質(zhì)量減小非懸掛質(zhì)量，可以降低車身的振動頻率，提高車輪的振動頻率，是高頻共振向更高的行駛速度，對平順性有利，第五節(jié) 影響汽車平順性的主要因素5、車輪的影響 車輪的展平能力，內(nèi)摩擦可吸收振動能量，使振動衰減，剛度應(yīng)低，但影響側(cè)偏剛度和操縱穩(wěn)定性，并使?jié)L動阻力增加6、軸距的影響 路面不平的沖擊，