第六章汽車(chē)平順性

第六章汽車(chē)的平順性第一節(jié)人體對(duì)振動(dòng)的反應(yīng)和平順性的評(píng)價(jià)第二節(jié)路面不平度的統(tǒng)計(jì)特性第三節(jié)單質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)第四節(jié)車(chē)身與車(chē)輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)第五節(jié)雙軸汽車(chē)的振動(dòng)第六節(jié)人體——座椅系統(tǒng)的振動(dòng)2/6/20231第一講第一節(jié)人體對(duì)振動(dòng)的反應(yīng)和平順性的評(píng)價(jià)第二節(jié)路面不平度的統(tǒng)計(jì)特性2/6/20232汽車(chē)使用性能的主要指標(biāo)——乘坐舒適性

1）振動(dòng)頻率

2）振動(dòng)加速度

3）振幅第六章汽車(chē)的平順性2/6/20233概述

汽車(chē)在運(yùn)行過(guò)程中，路面不平等原因引起汽車(chē)振動(dòng)，它影響舒適性和身體健康。保持振動(dòng)環(huán)境的舒適性，以保持駕駛員在復(fù)雜行駛和操縱條件下，具有良好的心理狀態(tài)和準(zhǔn)確靈敏的反應(yīng)。汽車(chē)的平順性影響“人－汽車(chē)”系統(tǒng)的操縱穩(wěn)定性以及行駛安全性。第六章汽車(chē)的平順性2/6/20234第六章汽車(chē)的平順性路面汽車(chē)人2/6/20235平順性：保持汽車(chē)行駛過(guò)程中乘員所處的振動(dòng)環(huán)境具有一定舒適度的性能，并保持貨物的完好無(wú)損。評(píng)價(jià)方法：根據(jù)乘員舒適程度評(píng)價(jià)汽車(chē)振動(dòng)系統(tǒng)及其評(píng)價(jià)指標(biāo)分別代表什么？第六章汽車(chē)的平順性2/6/20236輸入－振動(dòng)系統(tǒng)－輸出－評(píng)價(jià)指標(biāo)輸入：路面不平度、車(chē)速。振動(dòng)系統(tǒng)：彈性元件、阻尼元件、質(zhì)量。輸出：懸掛質(zhì)量或人體加速度、車(chē)輪動(dòng)載荷。評(píng)價(jià)指標(biāo)：人體對(duì)振動(dòng)的響應(yīng)、輪胎的接地性。第六章汽車(chē)的平順性2/6/20237人體的基本運(yùn)動(dòng)習(xí)慣：人體習(xí)慣的步行時(shí)，身體上下運(yùn)動(dòng)的頻率為60-80次/min，即1-1.4Hz，振動(dòng)的加速度極限值為0.2-0.3g。貨物運(yùn)動(dòng)：

車(chē)身振動(dòng)加速度不能大于1g。為什么？第一節(jié)人體對(duì)振動(dòng)的反應(yīng)和平順性的評(píng)價(jià)2/6/20238身體的各個(gè)部分又有各自的固有頻率。例如，頭顱骨的固有頻率大致為300-400Hz，而腹部?jī)?nèi)臟的固有頻率約為4-8Hz，脊椎系統(tǒng)大致為8-12.5Hz等。車(chē)輛的隨機(jī)振動(dòng)，對(duì)人體系統(tǒng)來(lái)說(shuō)就是一種激勵(lì)。這種隨機(jī)激勵(lì)的頻率往往不是一個(gè)或幾個(gè)而是分布在某一頻率范圍內(nèi)，形成一個(gè)頻帶。于是，它總可以使人體的某一部分發(fā)生共振，人就會(huì)感到不適。比方說(shuō)，當(dāng)車(chē)輛隨機(jī)振動(dòng)頻帶在4-8Hz附近時(shí)，腹腔將要發(fā)生共振，人就難受得會(huì)嘔吐；當(dāng)車(chē)輛隨機(jī)振動(dòng)的頻率提高到300-400Hz時(shí)，腦腔要發(fā)生共振，人就會(huì)感到頭昏難受。第一節(jié)人體對(duì)振動(dòng)的反應(yīng)和平順性的評(píng)價(jià)2/6/20239第一節(jié)人體對(duì)振動(dòng)的反應(yīng)和平順性的評(píng)價(jià)2/6/202310平順性主要靠主觀感覺(jué)判斷。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO2631《人體承受全身振動(dòng)的評(píng)價(jià)指南》，以短時(shí)間簡(jiǎn)諧振動(dòng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果為基礎(chǔ)。我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《汽車(chē)平順性隨機(jī)輸入行駛試驗(yàn)方法》以及《客車(chē)平順性評(píng)價(jià)指標(biāo)及極限》。ISO2631用加速度均方根值給出了1～80Hz振動(dòng)頻率范圍內(nèi)人體對(duì)振動(dòng)反應(yīng)的三個(gè)不同界限。rms－加速度均方根值2/6/202311暴露界限：當(dāng)人體承受的振動(dòng)強(qiáng)度在此界限內(nèi)，將保持人的健康或安全。它作為人體可承受振動(dòng)量的上限。疲勞－工效降低界限TFD：當(dāng)人承受的振動(dòng)強(qiáng)度在此界限內(nèi)時(shí)，能準(zhǔn)確靈敏地反應(yīng)，正常地進(jìn)行駕駛。它與保持工作效率有關(guān)。舒適－降低界限TCD：在此界限之內(nèi)，人體對(duì)所暴露的振動(dòng)環(huán)境主觀感覺(jué)良好，能順利地完成吃、讀、寫(xiě)等動(dòng)作。它與保持舒適有關(guān)。2/6/202312ISO2631人體對(duì)振動(dòng)反應(yīng)的“疲勞-工效降低界限”（垂直方向）分別代表什么？2/6/202313第一節(jié)人體對(duì)振動(dòng)的反應(yīng)和平順性的評(píng)價(jià)平順性的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

ISO2631-1:1997(E)《人體承受全身振動(dòng)評(píng)價(jià)——第一部分：一般要求》GB/T4970-1996《汽車(chē)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(píng)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(píng)價(jià)時(shí)，僅考慮座椅支承處的3個(gè)線振動(dòng)xs、ys、zs。2/6/202314人體坐姿受振模型第一節(jié)人體對(duì)振動(dòng)的反應(yīng)和平順性的評(píng)價(jià)座椅支撐面處3+3腳支撐面處3座椅靠背處32/6/2023151、軸加權(quán)系數(shù)對(duì)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(duì)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(duì)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。第一節(jié)人體對(duì)振動(dòng)的反應(yīng)和平順性的評(píng)價(jià)2/6/202316椅面x,y向和靠背y向：椅面z向：靠背x向：頻率加權(quán)系數(shù)第一節(jié)人體對(duì)振動(dòng)的反應(yīng)和平順性的評(píng)價(jià)2/6/202317頻率加權(quán)濾波網(wǎng)絡(luò)aw(t)a(t)3、均方根值

a(t)是測(cè)試的加速度時(shí)間信號(hào)。4、加權(quán)均方根值

aw(t)是通過(guò)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(hào)。第一節(jié)人體對(duì)振動(dòng)的反應(yīng)和平順性的評(píng)價(jià)2/6/202318第一節(jié)人體對(duì)振動(dòng)的反應(yīng)和平順性的評(píng)價(jià)2/6/2023191、按加速度加權(quán)均方根值評(píng)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(píng)價(jià)方法第一節(jié)人體對(duì)振動(dòng)的反應(yīng)和平順性的評(píng)價(jià)2/6/202320第一節(jié)人體對(duì)振動(dòng)的反應(yīng)和平順性的評(píng)價(jià)三個(gè)方向總加權(quán)加速度均方根值總加權(quán)振級(jí)Lawa0—參考加速度均方根值。2/6/202321第一節(jié)人體對(duì)振動(dòng)的反應(yīng)和平順性的評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)引進(jìn)快速傅里葉變換，采用相應(yīng)的軟件，快速、精確的進(jìn)行自譜、互譜、傳遞函數(shù)、相干函數(shù)和概率統(tǒng)計(jì)等各種數(shù)據(jù)處理。記錄的模擬信號(hào)

模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換i=1,2,···,N/2快速傅里葉變換K=1,2,···,N/2計(jì)算自功率譜

頻率加權(quán)均方根值計(jì)算2/6/202322第一節(jié)人體對(duì)振動(dòng)的反應(yīng)和平順性的評(píng)價(jià)按照ISO-2631標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行頻率加權(quán)的“人體振動(dòng)測(cè)量?jī)x”在平順性評(píng)價(jià)試驗(yàn)中得到采用。這種儀器通常用模擬/數(shù)字混合法計(jì)算加權(quán)加速度均方根值。記錄的模擬信號(hào)模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換i=1,2,···,N/2模擬

頻率加權(quán)濾波均方根值計(jì)算2/6/202323平順性指標(biāo)和人的感覺(jué)間的關(guān)系第一節(jié)人體對(duì)振動(dòng)的反應(yīng)和平順性的評(píng)價(jià)Law和aw與人的主觀感覺(jué)之間的關(guān)系加權(quán)加速度均方根值aw加權(quán)振級(jí)Law人的主觀感覺(jué)<0.315110沒(méi)有不舒適0.315～0.63110～116有一些不舒適0.5～1.0114～120相當(dāng)不舒適0.8～1.6118～124不舒適1.25～2.5112～128很不舒適>2.0126極不舒適2/6/202324路面縱向斷面曲線第二節(jié)路面不平度的統(tǒng)計(jì)特征2/6/202325第二節(jié)路面不平度的統(tǒng)計(jì)特征2/6/202326

路面不平度的功率譜通常把相對(duì)基準(zhǔn)平面的高度q，沿著道路走向長(zhǎng)度I的變化q(I)

稱(chēng)為道路縱(斷面)曲線或不平度函數(shù)。

根據(jù)測(cè)量的路面不平度隨機(jī)數(shù)據(jù)，在計(jì)算機(jī)上處理得到路面不平度功率譜

或方差

。如何理解？第二節(jié)路面不平度的統(tǒng)計(jì)特征2/6/202327第二節(jié)路面不平度的統(tǒng)計(jì)特征一、路面不平度的功率譜密度式中

n—空間頻率，m-1

n0—0.1m-1

Gq(n0)—路面不平度系數(shù)(m2/m-1)

w—頻率指數(shù)，一般取為20.011-2.832/6/202328第二節(jié)路面不平度的統(tǒng)計(jì)特征2/6/202329縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)均采用對(duì)數(shù)單位第二節(jié)路面不平度的統(tǒng)計(jì)特征2/6/202330第二節(jié)路面不平度的統(tǒng)計(jì)特征2/6/202331第二節(jié)路面不平度的統(tǒng)計(jì)特征位移功率譜速度功率譜加速度功率譜2/6/202332第二節(jié)路面不平度的統(tǒng)計(jì)特征大小在整個(gè)頻率范圍內(nèi)不變，即:為一常數(shù)，稱(chēng)為白噪聲。2/6/202333第二節(jié)路面不平度的統(tǒng)計(jì)特征二、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=u*n這里n是空間頻率(每米波長(zhǎng)數(shù))。u是車(chē)速(m/s)，f是時(shí)間頻率(Hz,每秒波長(zhǎng)數(shù))。時(shí)間頻率范圍？2/6/202334第二節(jié)路面不平度的統(tǒng)計(jì)特征2、路面時(shí)間譜密度與空間頻率譜密度的關(guān)系2/6/202335空間頻率和時(shí)間頻率譜密度的關(guān)系時(shí)間頻率譜密度Gq(f)空間頻率譜密度Gq(n)nfu=1/2u=1u=2112Gq(f)Δn速度u不同時(shí)，空間頻率與時(shí)間頻率的關(guān)系2/6/202336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2/6/202337第二節(jié)路面不平度的統(tǒng)計(jì)特征位移功率譜密度速度功率譜密度加速度功率譜密度覆蓋了在常用車(chē)速下車(chē)身質(zhì)量的振動(dòng)頻率范圍1-2Hz以及車(chē)輪質(zhì)量振動(dòng)的頻率范圍10-15Hz2/6/202338左、右輪相關(guān)前、后輪相關(guān)路面的沖擊大小還與汽車(chē)行駛速度直接相關(guān)。第二節(jié)路面不平度的統(tǒng)計(jì)特征2/6/202339time(sec)路面對(duì)前輪的激勵(lì)（v=36km/h）q(m)第二節(jié)路面不平度的統(tǒng)計(jì)特征2/6/202340time(sec)路面對(duì)后輪的激勵(lì)（v=72km/h）q(m)第二節(jié)路面不平度的統(tǒng)計(jì)特征2/6/202341第二節(jié)路面不平度的統(tǒng)計(jì)特征2/6/2023422/6/202343第二講第三節(jié)單質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)第四節(jié)車(chē)身與車(chē)輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)2/6/202344第三節(jié)汽車(chē)振動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動(dòng)一、汽車(chē)振動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化自由度的判定？2/6/202345第三節(jié)汽車(chē)振動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動(dòng)1）質(zhì)量不變；2）質(zhì)心位置不變；3）轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不變（繞質(zhì)心）將車(chē)身的質(zhì)量進(jìn)行簡(jiǎn)化（懸掛質(zhì)量）2/6/202346第三節(jié)汽車(chē)振動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動(dòng)懸掛質(zhì)量分配系數(shù)能否再進(jìn)行簡(jiǎn)化？2/6/202347第三節(jié)汽車(chē)振動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動(dòng)二、汽車(chē)單自由度振動(dòng)模型前、后質(zhì)量分別進(jìn)行單獨(dú)的振動(dòng)2/6/202348第三節(jié)汽車(chē)振動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動(dòng)汽車(chē)單自由度振動(dòng)方程忽略車(chē)輪部分的振動(dòng)2/6/202349第三節(jié)汽車(chē)振動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動(dòng)汽車(chē)單自由度振動(dòng)方程1、建立坐標(biāo)系2、假設(shè)質(zhì)量沿坐標(biāo)正方向移動(dòng)一個(gè)距離3、利用牛頓運(yùn)動(dòng)定律建立運(yùn)動(dòng)方程2/6/202350第三節(jié)汽車(chē)振動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動(dòng)汽車(chē)單自由度振動(dòng)方程2/6/202351第三節(jié)汽車(chē)振動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動(dòng)汽車(chē)單自由度振動(dòng)方程2/6/202352第三節(jié)汽車(chē)振動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動(dòng)1）為何會(huì)收斂？2）意義？2/6/202353第三節(jié)汽車(chē)振動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動(dòng)三、汽車(chē)單自由度系統(tǒng)頻率響應(yīng)特性1）描述2）意義2/6/202354第三節(jié)汽車(chē)振動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動(dòng)？2/6/202355第三節(jié)汽車(chē)振動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動(dòng)汽車(chē)單質(zhì)量系統(tǒng)幅頻特性ζ分別為0，0.25，0.51）為何會(huì)收斂？2）意義？2/6/202356第三節(jié)汽車(chē)振動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動(dòng)四、汽車(chē)單自由度系統(tǒng)對(duì)路面隨機(jī)輸入的響應(yīng)1、振動(dòng)響應(yīng)參數(shù)與舒適性直接相關(guān)與懸架壽命相關(guān)與安全性直接相關(guān)如何得到這些參數(shù)？2/6/202357第三節(jié)汽車(chē)振動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動(dòng)輸入功率譜與響應(yīng)功率譜之間的關(guān)系利用響應(yīng)功率譜得到響應(yīng)位移的大?。ň街担?/6/202358第三節(jié)汽車(chē)振動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動(dòng)2、車(chē)身加速度功率譜的計(jì)算和分析如何得到？2/6/202359第三節(jié)汽車(chē)振動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動(dòng)車(chē)身加速度與輸入速度之間的頻率響應(yīng)函數(shù)2/6/202360第三節(jié)汽車(chē)振動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動(dòng)為何選用這個(gè)關(guān)系？2/6/202361第三節(jié)汽車(chē)振動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動(dòng)ζ分別為0.25，0.5激振頻率f(Hz)車(chē)身固有頻率f0分別為1Hz和2Hz。隨著車(chē)身固有頻率f0的增大，車(chē)身加速度的響應(yīng)值也增大，舒適性降低。如何理解？2/6/202362第三節(jié)汽車(chē)振動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動(dòng)3、車(chē)輪與路面相對(duì)載荷與速度的幅頻特性分析相對(duì)動(dòng)載荷與車(chē)身加速度的關(guān)系相對(duì)動(dòng)載荷與速度的頻率特性則與車(chē)身加速度與速度的頻率特性近似2/6/202363第三節(jié)汽車(chē)振動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動(dòng)ζ分別為0.25，0.5激振頻率f(Hz)車(chē)身固有頻率f0分別為1Hz和2Hz。隨著車(chē)身固有頻率f0的增大，動(dòng)載荷也增大，安全性降低。如何理解？2/6/202364第三節(jié)汽車(chē)振動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動(dòng)4、懸架動(dòng)撓度與速度的幅頻特性分析2/6/202365第三節(jié)汽車(chē)振動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動(dòng)ζ分別為0，0.25，0.52/6/202366第三節(jié)汽車(chē)振動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動(dòng)ζ分別為0.25，0.5激振頻率f(Hz)車(chē)身固有頻率f0分別為1Hz和2Hz。隨著車(chē)身固有頻率f0的增大，動(dòng)撓度的響應(yīng)值降低，舒適性提高。如何理解？2/6/202367第三節(jié)汽車(chē)振動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動(dòng)總結(jié)在與平順性直接相關(guān)的三個(gè)參數(shù)：1）加速度；2）動(dòng)撓度；3）動(dòng)載荷與車(chē)身的固有頻率以及阻尼的分析中可以看到：1）降低車(chē)身固有頻率將使得響應(yīng)的加速度減小，舒適性提高；2）降低車(chē)身固有頻率將使得響應(yīng)的動(dòng)載荷減小，安全性提高；3）降低車(chē)身固有頻率將使得響應(yīng)的動(dòng)撓度增大，影響懸架的使用。2/6/202368第三節(jié)汽車(chē)振動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動(dòng)車(chē)型f0/Hzfs/cm[fd]/cmζ轎車(chē)1.2-1.115-307-90.2-0.4大客車(chē)1.8-1.27-155-8貨車(chē)2-1.56-116-9越野車(chē)2-1.36-137-13各自的特點(diǎn)？2/6/202369雙質(zhì)量汽車(chē)平順性模型第四節(jié)車(chē)身——車(chē)輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)m1z1ktkm2z2qc增加非簧載質(zhì)量的運(yùn)動(dòng)2/6/202370系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)微分方程第四節(jié)車(chē)身——車(chē)輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)強(qiáng)迫振動(dòng)m1z1ktkm2z2qc2/6/202371系統(tǒng)自由振動(dòng)狀態(tài)第四節(jié)車(chē)身——車(chē)輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)如果僅有某一質(zhì)量振動(dòng)，另一質(zhì)量不動(dòng)，則可將方程簡(jiǎn)化為兩個(gè)單自由度系統(tǒng)的振動(dòng)。m1z1ktkm2z2qc2/6/202372系統(tǒng)自由振動(dòng)狀態(tài)（獨(dú)立振動(dòng)）第四節(jié)車(chē)身——車(chē)輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)2/6/202373系統(tǒng)自由振動(dòng)狀態(tài)第四節(jié)車(chē)身——車(chē)輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)利用振動(dòng)知識(shí)可以得到系統(tǒng)的兩個(gè)固有頻率m1z1ktkm2z2qc2/6/202374系統(tǒng)自由振動(dòng)的主振型第四節(jié)車(chē)身——車(chē)輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)m1z1ktkm2z2c按照某個(gè)固有頻率自由振動(dòng)時(shí)的振幅比值。如何理解？2/6/202375系統(tǒng)自由振動(dòng)的主振型（1）第四節(jié)車(chē)身——車(chē)輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)m1z1ktkm2z2c2/6/202376系統(tǒng)自由振動(dòng)的主振型（1）第四節(jié)車(chē)身——車(chē)輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)m1z1ktkm2z2c16.77m1m2車(chē)身與車(chē)輪組成的兩個(gè)自由度系統(tǒng)的主振型。在一階主振型時(shí)，車(chē)身質(zhì)量的振幅約為車(chē)輪質(zhì)量振幅的6.77倍，即主要是車(chē)身質(zhì)量在振動(dòng)，故稱(chēng)為車(chē)身型振動(dòng)。它與汽車(chē)簡(jiǎn)化為單質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)比較接近。2/6/202377系統(tǒng)自由振動(dòng)的主振型（2）第四節(jié)車(chē)身——車(chē)輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)m1z1ktkm2z2c2/6/202378系統(tǒng)自由振動(dòng)的主振型（2）第四節(jié)車(chē)身——車(chē)輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)m1z1ktkm2z2c10.0243m1m2節(jié)點(diǎn)車(chē)身與車(chē)輪組成的兩個(gè)自由度系統(tǒng)的主振型。在二階主振型時(shí)，車(chē)輪質(zhì)量的振幅約為車(chē)身質(zhì)量振幅的40倍，即主要是車(chē)輪質(zhì)量在振動(dòng)，故稱(chēng)為車(chē)輪型振動(dòng)。它可以看做車(chē)身不動(dòng)。2/6/202379第四節(jié)車(chē)身——車(chē)輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)2/6/202380系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù)第四節(jié)車(chē)身——車(chē)輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)m1z1ktkm2z2qc2/6/202381系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù)第四節(jié)車(chē)身——車(chē)輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)與下面的參數(shù)有關(guān)：1）車(chē)身的固有頻率f0；2）車(chē)身阻尼比ζ；3）車(chē)身與車(chē)輪的質(zhì)量比μ；4）懸架與輪胎的剛度比γ。2/6/202382第四節(jié)車(chē)身——車(chē)輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)1、車(chē)身固有頻率f0的影響f0=0.5,1,2Hz激勵(lì)頻率f/Hz1）車(chē)輪固有頻率ft=10f0；2）車(chē)身阻尼比ζ為0.25。2/6/202383第四節(jié)車(chē)身——車(chē)輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)f0=0.5,1,2Hz激勵(lì)頻率f/Hz1）車(chē)輪固有頻率ft=10f0；2）車(chē)身阻尼比ζ=0.25。2/6/202384第四節(jié)車(chē)身——車(chē)輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)f0=0.5,1,2Hz激勵(lì)頻率f/Hz1）車(chē)輪固有頻率ft=10f0；2）車(chē)身阻尼比ζ為0.25。2/6/202385第四節(jié)車(chē)身——車(chē)輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)2、車(chē)身部分阻尼比ζ的影響ζ=0.125,0.25,0.5激勵(lì)頻率f/Hz1）車(chē)身固有頻率f0=1；2）車(chē)輪固有頻率ft=10f0;3）車(chē)身與車(chē)輪質(zhì)量比μ=10；4）懸架與輪胎的剛度比γ=9。2/6/202386第四節(jié)車(chē)身——車(chē)輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)激勵(lì)頻率f/Hzζ=0.125,0.25,0.51）車(chē)身固有頻率f0=1；2）車(chē)輪固有頻率ft=10f0;3）車(chē)身與車(chē)輪質(zhì)量比μ=10；4）懸架與輪胎的剛度比γ=9。2/6/202387第四節(jié)車(chē)身——車(chē)輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)激勵(lì)頻率f/Hzζ=0.125,0.25,0.51）車(chē)身固有頻率f0=1；2）車(chē)輪固有頻率ft=10f0;3）車(chē)身與車(chē)輪質(zhì)量比μ=10；4）懸架與輪胎的剛度比γ=9。2/6/202388第四節(jié)車(chē)身——車(chē)輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)3、車(chē)身與車(chē)輪質(zhì)量比μ的影響μ=5,10,20激勵(lì)頻率f/Hz1）車(chē)身固有頻率f0=1；2）車(chē)輪固有頻率ft=10f0;3）車(chē)身阻尼比ζ=0.25；4）懸架與輪胎的剛度比γ=9。2/6/202389第四節(jié)車(chē)身——車(chē)輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)激勵(lì)頻率f/Hzμ=5,10,201）車(chē)身固有頻率f0=1；2）車(chē)輪固有頻率ft=10f0;3）車(chē)身阻尼比ζ=0.25；4）懸架與輪胎的剛度比γ=9。2/6/202390第四節(jié)車(chē)身——車(chē)輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)激勵(lì)頻率f/Hzμ=5,10,201）車(chē)身固有頻率f0=1；2）車(chē)輪固有頻率ft=10f0;3）車(chē)身阻尼比ζ=0.25；4）懸架與輪胎的剛度比γ=9。2/6/202391第四節(jié)車(chē)身——車(chē)輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)4、懸架與輪胎的剛度比γ的影響γ=4.5,9,18激勵(lì)頻率f/Hz1）車(chē)身固有頻率f0=1；2）車(chē)輪固有頻率ft=10f0;3）車(chē)身阻尼比ζ=0.25；4）車(chē)身與車(chē)輪的質(zhì)量比μ=10。2/6/202392第四節(jié)車(chē)身——車(chē)輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)激勵(lì)頻率f/Hzγ=4.5,9,181）車(chē)身固有頻率f0=1；2）車(chē)輪固有頻率ft=10f0;3）車(chē)身阻尼比ζ=0.25；4）車(chē)身與車(chē)輪的質(zhì)量比μ=10。2/6/202393第四節(jié)車(chē)身——車(chē)輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)激勵(lì)頻率f/Hzγ=4.5,9,181）車(chē)身固有頻率f0=1；2）車(chē)輪固有頻率ft=10f0;3）車(chē)身阻尼比ζ=0.25；4）車(chē)身與車(chē)輪的質(zhì)量比μ=10。2/6/202394第四節(jié)車(chē)身——車(chē)輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)總結(jié)2/6/202395第三講第五節(jié)雙軸汽車(chē)的振動(dòng)第六節(jié)人體——座椅系統(tǒng)的振動(dòng)2/6/202396第五節(jié)雙軸汽車(chē)的振動(dòng)2/6/202397第六節(jié)人體——座椅系統(tǒng)的振動(dòng)m1z1ktkm2z2qcmsp在車(chē)身-車(chē)輪雙質(zhì)量系統(tǒng)上增加了座椅部分，形成了一個(gè)三自由度系統(tǒng)。系統(tǒng)的特性也可以通過(guò)頻率響應(yīng)函數(shù)的形式進(jìn)行分析。2/6/202398第六節(jié)人體——座椅系統(tǒng)的振動(dòng)m1z1ktkm2z2qcmsp系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù)kscs2/6/202399第六節(jié)人體——座椅系統(tǒng)的振動(dòng)m1z1ktkm2z2qcmspkscsz2mspkscsm1z1ktkm2z2qc2/6/2023100第三節(jié)汽車(chē)振動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動(dòng)車(chē)身加速度與輸入速度之間的頻率響應(yīng)函數(shù)2/6/2023101第六節(jié)人體——座椅系統(tǒng)的振動(dòng)f0=1Hzft=10Hzfs=3Hz2/6/2023102第四節(jié)車(chē)身——車(chē)輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)激勵(lì)頻率f/Hzf0=1Hzft=10Hzfs=3Hz2/6/2023103第四節(jié)車(chē)身——車(chē)輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)激勵(lì)頻率f/Hzf0=1Hzft=10Hzfs=3Hz2/6/2023104第四節(jié)車(chē)身——車(chē)輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)激勵(lì)頻率f/Hzf0=1Hzft=10Hzfs=3Hz2/6/2023105第四節(jié)車(chē)身——車(chē)輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)“人體—座椅”系統(tǒng)的參數(shù)選擇人體垂直方向最敏感的頻率范圍是4～12Hz。座椅的減振頻率是“人體—座椅”系統(tǒng)的固有頻率不能取得太小，否則與車(chē)身部分固有頻率f0重合，傳至人體的振動(dòng)加速度會(huì)出現(xiàn)峰值，這對(duì)平順性不利。希望“人體—座椅”系統(tǒng)的阻尼比達(dá)到0.2以上。2/6/2023106影響汽車(chē)行駛平順性的結(jié)構(gòu)因素①懸架結(jié)構(gòu)②輪胎③懸掛質(zhì)量④非懸掛質(zhì)量2/6/2023107①懸架結(jié)構(gòu)懸掛結(jié)構(gòu)主要指彈性元件、導(dǎo)向裝置與減振裝置，其中彈性元件與懸架系統(tǒng)中阻尼影響較大。1）彈性元件車(chē)身振動(dòng)頻率的大小由哪些因素決定？車(chē)身振動(dòng)主要是以自振頻率進(jìn)行振動(dòng)。2/6/2023108當(dāng)汽車(chē)的其它結(jié)構(gòu)參數(shù)不變時(shí)，要使懸架系統(tǒng)有低的固有頻率，懸架就必須具備很大的靜撓度。它是指汽車(chē)滿載時(shí)，剛度不變的懸架在靜載荷下的變形量。對(duì)變剛度懸架，靜撓度是由汽車(chē)滿載時(shí)，懸架上的靜載荷和與相應(yīng)的瞬時(shí)剛度來(lái)確定。2/6/2023109汽車(chē)前、后懸架靜撓度的匹配對(duì)行駛平順性也有很大影響，若前、后懸架的靜撓度以及振動(dòng)頻率都比較接近，共振的機(jī)會(huì)減少。為了減少車(chē)身縱向角振動(dòng)，通常后懸架的靜撓度設(shè)計(jì)得比前懸架小些，即后懸架硬一些。但對(duì)于一些短軸距的汽車(chē)，往往使后懸架軟一些。汽車(chē)的靜撓度會(huì)由于載荷的不同而發(fā)生變化。2/6/2023110例如：某貨車(chē)在滿載時(shí)，后懸架的載荷約為空車(chē)的4倍多，假定懸架剛度不變，若滿載時(shí)的靜撓度等于100mm時(shí)，則空車(chē)時(shí)的靜撓度將不到25mm。不難算出，滿載時(shí)的振動(dòng)頻率為1.6Hz，而空車(chē)時(shí)的頻率則為3.2Hz。顯然，空車(chē)時(shí)的振動(dòng)頻率過(guò)高，平順性很差。如果采用變剛度懸架，使空車(chē)時(shí)的剛度比滿載時(shí)的低，就會(huì)降低空車(chē)的振動(dòng)頻率而改善汽車(chē)行駛的平順性。2/6/2023111為使載荷增減時(shí)，靜撓度保持不變，較為理想的是在懸架系統(tǒng)中設(shè)置自動(dòng)調(diào)節(jié)車(chē)身高度的裝置或者改變汽車(chē)懸架的剛度。

2/6/20231122）懸架阻尼減振器工作過(guò)程阻尼的作用？2/6/20231132）懸架阻尼問(wèn)題：貨車(chē)采用鋼板彈簧，能否有減振的作用？阻尼的作用？2/6/2023114阻尼的大小是否可以調(diào)節(jié)？2/6/2023115②輪胎輪胎的變形來(lái)減少路面的沖擊，使得傳遞到車(chē)身上的振動(dòng)能量減少。因此最重要的為輪胎的徑向剛度。剛度增大，滾動(dòng)阻力小，燃料經(jīng)濟(jì)性好。剛度減少，滾動(dòng)阻力大，平順性好。與氣壓以及汽車(chē)其它性能的關(guān)系？2/6/2023116③懸掛質(zhì)量車(chē)身振動(dòng)主要是以自振頻率進(jìn)行振動(dòng)。減少懸掛質(zhì)量會(huì)使車(chē)身的低頻振動(dòng)加速度增加，降低平順性。2/6/2023117

座位的布置對(duì)行駛平順性也有很大影響。實(shí)際感受和試驗(yàn)表明：座位接近車(chē)身的中部，其振動(dòng)最小。座位位置常由它與汽車(chē)質(zhì)心間的距離來(lái)確定，用座位到汽車(chē)質(zhì)心距離與汽車(chē)質(zhì)心到前(后)軸的距離之比評(píng)價(jià)座位的舒適性。該比值越小，車(chē)身振動(dòng)對(duì)乘客的影響越小。2/6/20231182/6/2023119

對(duì)載貨汽車(chē)和公共汽車(chē)，座位在高度上的布置也是重要的。為了減小水平縱向振動(dòng)的振幅，座位在高度方面與汽車(chē)質(zhì)量中心間的距離應(yīng)該不大。

彈簧座椅剛度的選擇要適當(dāng)，防止因乘客在座位上的振動(dòng)頻率與車(chē)身的振動(dòng)頻率重合而發(fā)生共振。對(duì)于具有較硬懸架的汽車(chē)，可采用較軟的坐墊。對(duì)于具有較軟懸架的汽車(chē)，可采用較硬的坐墊。2/6/2023120④非懸掛質(zhì)量

非懸掛質(zhì)量降低，將減少懸架所吸收的能量，使得其工作條件得到改善。

非懸掛質(zhì)量降低，將減少車(chē)身的振動(dòng)頻率，因此將共振的頻率移到更高的頻率上，事實(shí)上提高了舒適性。2/6/2023121半主動(dòng)懸架主動(dòng)懸架2/6/2023122主動(dòng)與半主動(dòng)懸架被動(dòng)懸架：彈簧剛度K

和減振器阻尼系數(shù)

C在設(shè)計(jì)時(shí)一旦選定后，使用過(guò)程中參數(shù)不改變的懸架。被動(dòng)懸架的缺點(diǎn)是：當(dāng)載荷、車(chē)速、路況等行駛狀態(tài)變化時(shí)，懸架不能滿足各種行駛狀態(tài)下對(duì)懸架性能的較高要求。2/6/2023123可控懸架：將傳感器測(cè)量的系統(tǒng)運(yùn)