汽車平順性評(píng)價(jià)方法的研究畢業(yè)論文

PAGE2汽車平順性評(píng)價(jià)方法的研究ResearchofVehicleRideComfortEvaluationMethod西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)第Ⅳ頁畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對(duì)本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。作者簽名：日期：指導(dǎo)教師簽名：日期：使用授權(quán)說明本人完全了解大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝　⒖s印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。作者簽名：日期：

摘要本文主要從理論上對(duì)當(dāng)前國內(nèi)外汽車行駛平順性的評(píng)價(jià)方法及其指標(biāo)進(jìn)行分析?，F(xiàn)有的汽車平順性評(píng)價(jià)方法，主要有ISO2631標(biāo)準(zhǔn)、吸收功率法以及我國在前兩種方法的基礎(chǔ)上提出的國家標(biāo)準(zhǔn)GB4970。由于各種方法及其指標(biāo)的著重點(diǎn)和出發(fā)點(diǎn)不同，因此存在一定的區(qū)別或差異。ISO2631中的兩種評(píng)價(jià)方法側(cè)重于客觀（物理）評(píng)價(jià)，而吸收功率法則側(cè)重于主觀的（感覺）評(píng)價(jià)。但是，歸根結(jié)底，都是對(duì)汽車振動(dòng)情況的分析，故各種評(píng)價(jià)方法之間仍然存在一定的聯(lián)系。目前各種平順性評(píng)價(jià)方法及其指標(biāo)都存在一些缺陷和不足。1/3倍頻帶法的優(yōu)點(diǎn)在于，靈敏度高，并且對(duì)不同方向以及某個(gè)方向上加速度均方根值的突出峰值位置比較清楚，有利于汽車結(jié)構(gòu)的改進(jìn)。其缺陷在于沒有同時(shí)考慮不同頻率加速度均方根值的影響及不同方向振動(dòng)的影響?？偟募訖?quán)加速度值評(píng)價(jià)法的優(yōu)點(diǎn)在于，能夠比較全面地評(píng)價(jià)振動(dòng)激勵(lì)的強(qiáng)度。其缺陷在于，會(huì)導(dǎo)致在某窄帶中加速度均方根值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了允許值，但是其他頻率帶中加速度均方根值較小，由于補(bǔ)償作用，使得總的加權(quán)值不大。吸收功率法的優(yōu)點(diǎn)在于將人體承受的垂直，橫向振動(dòng)和坐著的人體腳部的振動(dòng)相加，用一個(gè)數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)，比較全面。其缺點(diǎn)在于，這種評(píng)價(jià)方法反應(yīng)“遲鈍”。本文在此基礎(chǔ)上提出的新的評(píng)價(jià)方法，考慮了汽車行駛平順性的影響因素（道路、車速），提出了符合實(shí)際工況的汽車行駛平順性綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)，并對(duì)汽車的平順性試驗(yàn)提出了一些建議。關(guān)鍵詞：汽車平順性評(píng)價(jià)方法西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)第Ⅴ頁AbstractThispaperanalyzesthecurrentdomesticandinternationalvehicleridecomfortevaluationmethods.andindicators.Thereareseveralvehicleridecomfortevaluationmethods,forexampleISO2631standards,absorptionpowermethodandnationalstandardsofGB4980whichisbasedontheformertwomethods.BecauseoftheirfocusanddifferentStartingpointsoftheindicatorsasaresultofavarietyofmethods,thereisacertaindistinctionordifference.TwoevaluationmethodsofISO2631focusontheobjective(physical)toevaluate,andabsorbthepowerofthelawfocusedonthesubjective(sensory)evaluation.However,theformertwomethodsbotharethesituationoftheautomotivevibrationanalysis,avarietyofevaluationmethodsstillhavesomelinkagesbetweeneachother.Thispaperanalyzestheshortcomingsofthecurrentvehicleridecomfortevaluationmethodsandindicators.Theadvantageof1/3octavebandmethodishighsensitivity,andtheprominentpeakoftheaccelerationroot-mean-squarevaluesindifferentdirections,aswellasonedirectionmoreclearly,whichwillhelptoimprovethecarstructure.Itsdefectsarenottakenintoconsiderationtheeffectsofdifferentfrequencyroot-mean-squarevaluesofaccelerationandtheeffectsofvibrationindifferentdirections.Theadvantageofthetotalweightedaccelerationvalueevaluationmethodisthattoamorecomprehensiveevaluationoftheintensityofvibrationexcitation.Itsshortcomingsisthatwillleadtoinanarrowbandtheaccelerationroot-mean-squarevaluefarexceedstheallowablevalue,butotherfrequencybandtheaccelerationroot-mean-squarevaluesmaller,ascompensation,makingthetotalvalueisnotweighted.Theadvantageoftheabsorbedpowermethodisthatusingonedatatoevaluate,whichiscombinedwiththevertical、horizontalvibrationhumanbodybeardandthevibrationthefootofsittinghumanbodybeard,morecomprehensive.Itsdisadvantageisthatthisevaluationmethodresponse"retarded."Onthisbasis,thispaperbuildthenewmethodsofevaluation,takingintoaccountthevehiclecomfortfactors(roads,speed),bringforwardthevehicleridecomfortcomprehensiveevaluationindexandsomesuggestionsofthevehicleridecomforttext.keywords：AutomotiveVehicleRideComfortevaluatingmethod西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)第Ⅵ頁目錄第1章緒論 11.1本課題研究的現(xiàn)狀 11.2國民經(jīng)濟(jì)與學(xué)術(shù)理論意義 11.3本人所完成的工作 2第2章汽車行駛平順性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系 42.1現(xiàn)有的主要幾種評(píng)價(jià)指標(biāo) 42.2兩種評(píng)價(jià)指標(biāo)的優(yōu)缺點(diǎn) 92.3兩種評(píng)價(jià)指標(biāo)間的相關(guān)性 102.41/3倍頻帶評(píng)價(jià)方法的承受時(shí)間的計(jì)算 122.5GB4970評(píng)價(jià)方法及其分析 142.6本章小結(jié) 14第3章基本理論推導(dǎo)及新體系的建立 153.1汽車振動(dòng)系統(tǒng)的模擬 153.2激勵(lì)譜的確定 193.3隨機(jī)激勵(lì)下汽車振動(dòng)的模擬 233.4車速對(duì)汽車振動(dòng)響應(yīng)的影響 293.5汽車行駛速度工況分析 303.6路面對(duì)汽車振動(dòng)響應(yīng)的影響 343.7新評(píng)價(jià)體系的建立 413.8本章小結(jié) 48第4章汽車行駛平順性隨機(jī)輸入試驗(yàn) 494.1試驗(yàn)方法 494.2汽車主要結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)平順性的影響 514.3本章小結(jié) 54結(jié)論 55致謝 56參考文獻(xiàn) 57附錄 58第57頁西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)第1章緒論在全球經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的今天，汽車已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡慕煌üぞ?。隨著人們生活水平的提高和汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，汽車在行駛過程中的操縱性能和乘坐舒適性已越來越受到人們的重視。為了滿足人們對(duì)汽車性能日益苛刻的要求，優(yōu)異的操縱穩(wěn)定性和平順性已經(jīng)成為各汽車制造者共同追求的目標(biāo)。本文主要研究目前國內(nèi)外汽車平順性的主要評(píng)價(jià)方法。1.1本課題研究的現(xiàn)狀汽車的平順性主要是保持汽車在行駛的過程中產(chǎn)生的振動(dòng)和沖擊環(huán)境對(duì)乘員舒適性的影響在一定界限之內(nèi)，因此平順性主要是根據(jù)乘員主觀感覺的舒適性來評(píng)價(jià)，對(duì)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。所以一直都是國內(nèi)外學(xué)者普遍關(guān)心的問題。影響汽車平順性的因素是多方面的，同時(shí)對(duì)汽車平順性的評(píng)價(jià)也顯得十分復(fù)雜。要定量的描述平順性能，必須包括物理的，生理的和心理的各個(gè)方面的評(píng)價(jià)。幾乎所有反映汽車振動(dòng)特性的物理量（頻率、振幅、速度、加速度、功率、能量等）都有人試圖用來作為平順性的評(píng)價(jià)指標(biāo)。目前，常用汽車車身振動(dòng)的固有頻率和振動(dòng)加速度評(píng)價(jià)汽車的行駛平順性。試驗(yàn)表明，為了保持汽車具有良好的行駛平順性，車身振動(dòng)的固有頻率應(yīng)為人體所習(xí)慣的步行時(shí)，身體上、下運(yùn)動(dòng)的頻率。它約為60～85次/分(1HZ～1.6HZ)，振動(dòng)加速度極限值為0.2～0.3g。為了保證所運(yùn)輸貨物的完整性，車身振動(dòng)加速度也不宜過大。如果車身加速度達(dá)到1g，未經(jīng)固定的貨物就有可能離開車廂底板。所以，車身振動(dòng)加速度的極限值應(yīng)低于0.6～0.7g。20世紀(jì)70年代，在綜合大量資料基礎(chǔ)上，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO提出了ISO2631《人體承受全身振動(dòng)的評(píng)價(jià)指南》，后來對(duì)它進(jìn)行過修訂、補(bǔ)充。從1985年開始進(jìn)行全面修訂，于1997年公布了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》。許多國家都參照它進(jìn)行汽車平順性的評(píng)價(jià)。我國對(duì)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了修訂，公布了GB/T4970-1996《汽車平順性隨機(jī)輸入行駛試驗(yàn)方法》。1.2國民經(jīng)濟(jì)與學(xué)術(shù)理論意義汽車行駛平順性是汽車的重要使用性能之一。隨著人們生活水平的提高，對(duì)汽車乘坐的舒適性要求越老越高。人們?cè)诔俗蛘唏{駛汽車時(shí)需要有一個(gè)舒適的環(huán)境，以確保自己的各項(xiàng)生理和心理反應(yīng)正常。特別是長途客車和旅游客車。同時(shí)，由于國家大力發(fā)展高速公路建設(shè)以及汽車技術(shù)的不斷發(fā)展，汽車速度日趨提高。所以，從人們的要求，產(chǎn)品質(zhì)量發(fā)展方面來看，改善汽車行駛平順性顯得十分重要，對(duì)汽車的行駛平順性的研究也就具有了十分重要的意義。此外，汽車行駛平順性也不是孤立的，它的好壞，不僅影響到司機(jī)、乘員的疲勞強(qiáng)度、舒適性以及貨物的安全可靠的運(yùn)輸，而且還影響到汽車的其他使用性能。在汽車的實(shí)際使用過程中，如果汽車的平順性能差，駕駛員就會(huì)因車輛的強(qiáng)烈振動(dòng)而被迫降低汽車行駛速度。因此，使汽車的平均速度與運(yùn)輸效率下降。在被迫降低車速后，汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)不可能在最合適的轉(zhuǎn)速下工作，因而將導(dǎo)致汽車燃油經(jīng)濟(jì)性變壞，增加運(yùn)輸?shù)某杀?。振?dòng)在汽車上產(chǎn)生動(dòng)載荷，加速零件的磨損；由于動(dòng)載荷而產(chǎn)生的交變應(yīng)力會(huì)造成構(gòu)件的疲勞破壞。這些情況都嚴(yán)重影響了汽車的使用壽命。汽車振動(dòng)時(shí)，車輪與路面之間的接地力的波動(dòng)會(huì)影響他們的附著效果。因而也關(guān)系到汽車的操縱穩(wěn)定性和通過性，進(jìn)而影響到人的生命安全。因此，人們對(duì)改善汽車平順性能的要求日益提高。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，獲得較好的汽車平順性是可以實(shí)現(xiàn)的。計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)和應(yīng)用，電子測試技術(shù)的飛速發(fā)展，使得汽車行駛平順性試驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集和處理更加合理與精確。既然改善汽車行駛平順性是必然的趨勢，那么，汽車的平順性評(píng)價(jià)指標(biāo)的研究也就顯得很重要。因?yàn)樗窃u(píng)價(jià)平順性好壞的依據(jù)，是指導(dǎo)改善平順性措施的方向。指標(biāo)體系的科學(xué)建立，反映了該門學(xué)科的發(fā)展水平及完善程度。建立適合于本國實(shí)際狀況的指標(biāo)，不僅具有重要的理論意義，而且對(duì)汽車結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，改進(jìn)具有重要的實(shí)踐意義?？偠灾_(dá)到改善汽車行駛平順性的要求，必須有恰當(dāng)?shù)脑囼?yàn)方法和實(shí)用的評(píng)價(jià)指標(biāo)，之后才能進(jìn)行合理、正確的試驗(yàn)驗(yàn)證，并研究改善平順性的途徑。故，本課題是非常具有理論研究意義的。1.3本人所完成的工作分析了目前國內(nèi)外主要用來評(píng)價(jià)汽車行駛平順性能的ISO2631國際標(biāo)準(zhǔn)和吸收功率法。討論了它們各自的優(yōu)缺點(diǎn)；同時(shí)也指出了它們之間存在的相關(guān)性。分析了ISO2631國際標(biāo)準(zhǔn)和GB4970評(píng)價(jià)指標(biāo)所存在的一些缺陷。分析了在一定道路條件下，車速對(duì)車身振動(dòng)的激勵(lì)的影響。提出了加速度均方根、1/3倍頻帶中心頻率、車速、“疲勞-降低工效界限”的三維關(guān)系曲線。分析了路面因素對(duì)汽車行駛平順性的影響。因此，為了盡可能地反映汽車在不同路面上行駛平順性能的好壞，本文對(duì)汽車平順性試驗(yàn)中試驗(yàn)路面的選擇作了簡單的分析。汽車實(shí)際的行駛速度是復(fù)雜多變，因此，進(jìn)行汽車行駛平順性評(píng)價(jià)時(shí)，根據(jù)汽車實(shí)際行駛速度的時(shí)間百分率的概率分布，從積累疲勞觀點(diǎn)從發(fā)，對(duì)不同汽車行駛平順性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)比較。簡單討論了某些汽車結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)平順性的影響。第2章汽車行駛平順性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系2.1現(xiàn)有的主要幾種評(píng)價(jià)指標(biāo)汽車行駛時(shí)，由于路面的不平度以及發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系和車輪等旋轉(zhuǎn)部件激勵(lì)等因素激起汽車的振動(dòng)和噪音，從而影響駕乘人員的乘坐舒適性、工作效率和身體健康；振動(dòng)也影響所運(yùn)貨物的完好性；振動(dòng)還在汽車上產(chǎn)生動(dòng)載荷，加速零件磨損，導(dǎo)致疲勞失效。但通常討論的平順性主要還是指路面不平引起的汽車振動(dòng)，頻率范圍約為0.5到25Hz。輸入●路面不平度●車速汽車的平順性可由圖2-1-1所示的平順性分析框圖來分析。研究平順性的主要目的就是控制汽車的振動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，使振動(dòng)的“輸出”在給定工況的“輸入”下不超過一定得界限，以保持乘員的舒適性。為此需要建立完善的評(píng)價(jià)指標(biāo)來對(duì)“輸出”進(jìn)行合理評(píng)價(jià)與分析輸入●路面不平度●車速振動(dòng)系統(tǒng)●振動(dòng)系統(tǒng)●彈性元件●阻尼元件●身，車輪質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)評(píng)價(jià)指標(biāo)●加權(quán)加速度均方根值●撞擊懸架限位概率●行駛安全性輸出●輸出●車身傳至人體的加速度●懸架彈簧動(dòng)撓度●車輪與路面之間的動(dòng)載圖2-1-1汽車平順性分析框圖行駛平順性指標(biāo)系統(tǒng)應(yīng)滿足下述要求：指標(biāo)應(yīng)有科學(xué)根據(jù)，即在理論上或在試驗(yàn)上，指標(biāo)和受振量間的關(guān)系（功能或統(tǒng)計(jì)關(guān)系）都應(yīng)得到證明。指標(biāo)的精確度應(yīng)滿足要求，即表明指標(biāo)數(shù)量和受振量之間應(yīng)有很高的相關(guān)性。另外，在相同條件下，多次重復(fù)試驗(yàn)下指標(biāo)數(shù)量應(yīng)基本一致。指標(biāo)系統(tǒng)應(yīng)包括表征規(guī)定類型汽車的不同行駛條件（道路類型、速度、載荷）的行駛平順性評(píng)價(jià)。指標(biāo)的靈敏度應(yīng)滿足要求，即隨著振動(dòng)量的變化，指標(biāo)數(shù)量應(yīng)盡量按比例相應(yīng)的增加或者減少。在前人的大量研究基礎(chǔ)上，顯然發(fā)現(xiàn)，加速度值是合適的指標(biāo)量。首先，測量加速度比較方便，目前的科技水平就已經(jīng)擁有高精度的加速度測量儀器和測量手段，顯然隨著科技的發(fā)展，會(huì)越來越精確與快捷；其次，前人的研究已經(jīng)積累了大量的在不同條件下作用于人的加速度值的寶貴經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)；再者，對(duì)人的大量生理試驗(yàn)也表明，加速度變化對(duì)人體的激勵(lì)影響很大，很適合作為測量的激勵(lì)參數(shù)。一ISO2631標(biāo)準(zhǔn)20世紀(jì)70年代，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）在綜合大量有關(guān)人體全身振動(dòng)的研究成果的基礎(chǔ)上，制定了國際標(biāo)準(zhǔn)IS02631《人體承受全身振動(dòng)的評(píng)價(jià)指南》，并于1978年修訂1次，1985年修訂后重新發(fā)表IS02631/1——1985《人體承受全身振動(dòng)評(píng)價(jià)第一部分：通用要求》，該標(biāo)準(zhǔn)推薦的1/3倍頻程分別評(píng)價(jià)方法、總加權(quán)值評(píng)價(jià)方法及其評(píng)價(jià)指標(biāo)，適用于1～80Hz頻率范圍內(nèi)對(duì)人體承受的全身振動(dòng)評(píng)價(jià)。但是，IS02631標(biāo)準(zhǔn)是以短時(shí)間簡諧振動(dòng)的試驗(yàn)研究成果為基礎(chǔ)的，所以對(duì)車輛長時(shí)間隨機(jī)振動(dòng)環(huán)境以及其它一些沖擊比較大的振動(dòng)環(huán)境中的應(yīng)用仍有爭議。1997年，經(jīng)過3次修改和補(bǔ)充，ISO公布了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》，這一標(biāo)準(zhǔn)在評(píng)價(jià)長時(shí)間作用的隨機(jī)振動(dòng)和多輸入點(diǎn)、多軸向振動(dòng)環(huán)境對(duì)人體的影響時(shí)，能更好地和主觀感覺一致。ISO2631-1：1997（E）標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了圖2-1-2所示的人體坐姿受振模型。在進(jìn)行舒適性評(píng)價(jià)時(shí)，它除了考慮座椅支撐面處輸入點(diǎn)3個(gè)方向的線振動(dòng)，還考慮該店3個(gè)方向的角振動(dòng)，以及座椅靠背和腳支承兩個(gè)輸入點(diǎn)各3個(gè)方向的線振動(dòng)，共3個(gè)輸入點(diǎn)12個(gè)軸向的振動(dòng)圖2-1-（1）1/3倍頻帶評(píng)價(jià)方法其核心內(nèi)容是，根據(jù)人體對(duì)不同頻率、不同方向的機(jī)械振動(dòng)的平均忍受能力（表達(dá)為一定強(qiáng)度下的允許承受時(shí)間或一定承受時(shí)間下的允許忍受程度）制定了三個(gè)評(píng)定準(zhǔn)則界限，即：暴露極限、疲勞-工效降低界限（）、舒適降低界限()。舒適－降低界限與保持舒適有關(guān)。在此極限內(nèi)，人體對(duì)所暴露的振動(dòng)環(huán)境主觀感覺良好，并能順利完成吃、讀、寫等動(dòng)作。疲勞－工效降低界限與保持工作效率有關(guān)。當(dāng)駕駛員承受振動(dòng)在此極限內(nèi)時(shí)，能保持正常地進(jìn)行駕駛。暴露極限通常作為人體可以承受振動(dòng)量的上限。當(dāng)人體承受的振動(dòng)強(qiáng)度在這個(gè)極限之內(nèi)，將保持健康或安全。對(duì)于汽車在道路上行駛過程中的振動(dòng)情況，加速度是一種寬帶的隨機(jī)過程。在這種情況下，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定分別計(jì)算出各個(gè)1/3倍頻程寬帶上的均方根值，然后分別與相應(yīng)的中心頻率上的界限值相比較。即，1/3倍頻帶認(rèn)為，許多1/3倍頻帶中對(duì)人體產(chǎn)生影響最大的，主要是由人體感覺的振動(dòng)強(qiáng)度最大的（折算到人體敏感頻帶范圍以后）那一個(gè)1/3倍頻帶所造成。（2）總的加權(quán)加速度評(píng)價(jià)方法這個(gè)方法使用一個(gè)指標(biāo)，在這個(gè)指標(biāo)中以不同的加權(quán)系數(shù)考慮不同頻率的振動(dòng)加速度。規(guī)定中，振動(dòng)感覺越敏感，加權(quán)系數(shù)越大。椅面垂直軸向的頻率加權(quán)函數(shù)最敏感頻率范圍規(guī)定為4～12.5Hz，椅面水平軸向、的頻率加權(quán)函數(shù)最敏感的頻率范圍為0.5～2Hz。二吸收功率法提出吸收功率法的學(xué)者（FredPradko等）在研究人的傳遞特性基礎(chǔ)上提出了吸收功率法概念。吸收功率法認(rèn)為，人體在一定范圍內(nèi)是一彈性線形體，考慮到人體接受的振動(dòng)能量和沿全身傳遞，其振動(dòng)能量的時(shí)間變化率為吸收功率。由下式表示：平均吸收功率：（2-1-1）式中F（t）是輸入力，V（t）是輸入速度。這是時(shí)域里確定的吸收功率法。頻域內(nèi)，吸收功率由下式確定：（2-1-2）式中：——吸收功率，w；——第i個(gè)頻率的輸入加速度自譜值，K——考慮人體特性的頻率函數(shù)，不同的振動(dòng)方向有不同的值由下式確定：（2-1-3）其中ω=2πfω是圓頻率對(duì)于垂直振動(dòng)：（2-1-4）（2-1-5）（2-1-6）（2-1-7）=4.35373（2-1-8）=1.356（2-1-9）對(duì)于腳部輸入：（2-1-10）（2-1-11）（2-1-12）（2-1-13）=1.182（2-1-14）=1.356（2-1-15）當(dāng)兩腳輸入不同時(shí)，應(yīng)被2除。對(duì)于前后反向振動(dòng)：（2-1-16）（2-1-17）（2-1-18）（2-1-19）=4.3532（2-1-20）=1.356（2-1-21）對(duì)于左右方向振動(dòng)：（2-1-22）（2-1-23）（2-1-24）（2-1-25）=4.353（2-1-26）=1.356（2-1-27）因吸收功率是數(shù)值量，故總的吸收功率為：（2-1-28）式中是第i個(gè)方向上的吸收功率。2.2兩種評(píng)價(jià)指標(biāo)的優(yōu)缺點(diǎn)ISO2631國際標(biāo)準(zhǔn)的“1/3倍頻程評(píng)價(jià)方法”簡稱單個(gè)頻率評(píng)價(jià)法。它是汽車平順性評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)，可以用一個(gè)數(shù)評(píng)價(jià)寬頻帶激勵(lì)。適合于周期振動(dòng)、離散隨機(jī)振動(dòng)和非周期振動(dòng)。其優(yōu)點(diǎn)在于，靈敏度高，并且對(duì)于不同方向以及某個(gè)方向上加速度均方根值的突出峰值位置比較清楚，有利于汽車結(jié)構(gòu)的改進(jìn)。同時(shí)，其也存在以下的缺陷：該方法不同時(shí)考慮不同方向振動(dòng)之間的相互影響，對(duì)同時(shí)存在的不同頻率成分之間的影響也是不考慮的。例如在下圖2-2-1中的A、B兩款車型，人體能過承受的時(shí)間均為4h，由此認(rèn)為圖2-2-1ISO2631國際標(biāo)準(zhǔn)的“總的加權(quán)加速度均方根值”的評(píng)價(jià)方法簡稱“積分評(píng)價(jià)法”。在規(guī)定中的評(píng)率，振動(dòng)感覺越強(qiáng)，加權(quán)系數(shù)（敏感性系數(shù)）越大。其優(yōu)點(diǎn)在于：此方法能夠比較全面地評(píng)價(jià)振動(dòng)激勵(lì)的強(qiáng)度。其缺陷是：積分評(píng)價(jià)是建立在假定人作為一個(gè)整體接受帶寬隨機(jī)過程的基礎(chǔ)上的這樣就會(huì)導(dǎo)致在某窄帶中加速度均方根值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了允許值,但在其它頻帶中加速度均方根值較小,由于補(bǔ)償作用,使總的加權(quán)值不大。比如說，對(duì)乘客和駕駛員來說，在1～2Hz頻率帶中，加速度均方根值超過許用界限，但由于在10～12Hz頻帶中的加速度均方根值很小，由于補(bǔ)償作用，使得總的加速度均方根值不大。同時(shí)低頻和高頻的振動(dòng)激勵(lì)所引起的生理變化不同，盡管其激勵(lì)是同時(shí)作用的，但反應(yīng)不同，人所接受的程度也不一樣。因此積分評(píng)價(jià)法并不十分準(zhǔn)確。積分評(píng)價(jià)法對(duì)振動(dòng)激勵(lì)的頻譜分量的改變靈敏度也較低，甚至如果在某一窄帶中的加速度值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過許用界限，但在其他頻帶中，加速度值的降低，這可能就不會(huì)影響積分評(píng)價(jià)指標(biāo)值。如下圖2-2-2圖2-2-2因此，為了較全面的分析行駛平順性，就、應(yīng)包括以單個(gè)頻率評(píng)價(jià)為基礎(chǔ)的指標(biāo)，又應(yīng)包括積分評(píng)價(jià)指標(biāo)。并且單個(gè)頻率評(píng)價(jià)指標(biāo)可以根據(jù)人對(duì)不同頻率振動(dòng)的敏感性比較準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)振動(dòng)激勵(lì)，而積分評(píng)價(jià)指標(biāo)則可以全面評(píng)價(jià)振動(dòng)的激勵(lì)強(qiáng)度。吸收功率評(píng)價(jià)方法的優(yōu)點(diǎn)在于：垂直振動(dòng)、縱向振動(dòng)。橫向振動(dòng)以及傳到坐著的人的腳部的振動(dòng)相加，用一個(gè)數(shù)值來評(píng)價(jià)振動(dòng)。雖然該方法比較全面,但由于它是各個(gè)方向吸收功率之和,這樣會(huì)導(dǎo)致某一方向超過了允許值,而其它方向值很低時(shí),總的吸收功率不大。因此,該評(píng)價(jià)方法反應(yīng)“遲鈍”。此外,它只能對(duì)已有車輛作出評(píng)價(jià),而對(duì)產(chǎn)品的開發(fā)預(yù)測及汽車具體結(jié)構(gòu)參數(shù)的改進(jìn)不能提出指導(dǎo)意見。同時(shí)，根據(jù)吸收功率法的概念可知，實(shí)測的實(shí)驗(yàn)對(duì)象必須是真人或者推薦的模擬的人。若用沙袋、鐵塊等物代之，其結(jié)果將會(huì)很不準(zhǔn)確。2.3兩種評(píng)價(jià)指標(biāo)間的相關(guān)性目前，世界上評(píng)價(jià)汽車行駛平順性能時(shí)，絕大多數(shù)國家采用的是ISO2630國際標(biāo)準(zhǔn)和吸收功率法。由于ISO2631標(biāo)準(zhǔn)側(cè)重客觀評(píng)價(jià)，而吸收功率法則偏重主觀評(píng)價(jià)，各有優(yōu)缺點(diǎn)。為此，我們有必要尋求它們之間的相關(guān)性。在ISO2631國際標(biāo)準(zhǔn)中，1/3倍頻帶評(píng)價(jià)方法的主要指標(biāo)是(疲勞限),（降低舒適性限），而總的加速度均方根值的評(píng)價(jià)指標(biāo)為（加速度加權(quán)均方根值）。吸收功率法的評(píng)價(jià)指標(biāo)為。前人的試驗(yàn)和研究結(jié)果表明，和吸收功率之間保持著相同的變化趨勢。由于加速度均方根值和吸收功率都是表示在一個(gè)寬頻上振動(dòng)能量的總和。因而和的數(shù)學(xué)表達(dá)式也有相似的形式?？捎靡粋€(gè)積分表達(dá)式表示為：（2-3-1）式中為加速度自功率譜密度函數(shù)，為頻率加權(quán)函數(shù)。Z軸方向（2-3-2）X、Y軸方向（2-3-3）、為積分的下限和上限，在汽車平順性中一般為0.5～80Hz。吸收功率也可用一個(gè)積分表示為：（2-3-4）式中為考慮到人體振動(dòng)特性的頻率函數(shù)。對(duì)比（29）和（32）式，顯然發(fā)現(xiàn)兩式的結(jié)構(gòu)完全相似。假設(shè)存在一個(gè)函數(shù)，使得：（2-3-5）應(yīng)用數(shù)學(xué)理論的積分中值定理：其中、可積，且的實(shí)常數(shù)。都是確定函數(shù)，令其積分分別為：則有：（2-3-6）在實(shí)際情況中，是隨路面的不同而變化的。但是只要給出一個(gè)確定的譜密度，且給定積分限時(shí)，就必然有對(duì)應(yīng)的常數(shù)，使得：故和的關(guān)系可表示為：（2-3-7）表示隨譜密度的形式而變化。由上可知，吸收功率與加速度均方根值存在一定的關(guān)系，從而可以由其中一個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)近似推算出另一個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)。2.41/3倍頻帶評(píng)價(jià)方法的承受時(shí)間的計(jì)算1/3倍頻帶評(píng)價(jià)方法評(píng)價(jià)汽車的平順性時(shí)，是把“疲勞－工效降低界限”及由計(jì)算或頻譜分析儀處理得到的1/3倍頻帶的加速度均方值畫在同一張頻譜圖上。然后，檢查各頻帶的加速度均方差是否都保持在界限值之下。但是如圖2-4-1所示，ISO2631標(biāo)準(zhǔn)中只給出了有限的幾個(gè)界限，當(dāng)?shù)玫降?/3倍頻程落在了兩條界限之間時(shí)，就不能準(zhǔn)確地指出承受時(shí)間是多少了。為了能指出具體的承受時(shí)間，方便用承受時(shí)間來評(píng)價(jià)汽車行駛平順性好壞，給實(shí)際使用帶來方便，在此，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)中給出的幾個(gè)承受時(shí)間的1/3倍頻程幅值，用多項(xiàng)式插值方法在計(jì)算機(jī)上擬合出相應(yīng)的多項(xiàng)式曲線，從而能求出在某一中心頻率上相應(yīng)的幅值所對(duì)應(yīng)的承受時(shí)間（a）水平方向(b)垂直方向圖2-4-1在標(biāo)準(zhǔn)中，同一感覺界限的不同中心頻率的1/3倍頻程的幅值也不一樣。但是，任何兩條承受界限的1/3倍頻程幅值之比在各個(gè)中心頻率上都是相同的。這樣可以不中心頻率的影響，簡化計(jì)算。在計(jì)算時(shí)以8小時(shí)承受時(shí)間界限為基準(zhǔn)，兩條承受界限的1/3倍頻程幅值之比不隨中心頻率變化，所以在某個(gè)中心頻率處，取其承受界限的幅值與8h承受界限的幅值之比為自變量；承受時(shí)間為因變量，插值節(jié)點(diǎn)取為8、4、2.5、1小時(shí)和25分鐘五個(gè)，計(jì)算出一條四次方曲線：（2-4-1）式中：y——承受時(shí)間，小時(shí)（h）x——某中心頻率處，該承受界限的幅值與8小時(shí)承受界限的1/3倍頻程幅值之比。由(2-4-1)式則可很方便的根據(jù)幅值求出具體的承受時(shí)間，這就為評(píng)價(jià)汽車行駛并順性確定承受時(shí)間提供了一個(gè)很便捷的方法。當(dāng)然，其準(zhǔn)確性，需要在實(shí)踐中去檢驗(yàn)。同時(shí)也可以根據(jù)大量的實(shí)踐數(shù)據(jù)來不停地修正和完善（2-4-1）式的各系數(shù)，使其盡可能的準(zhǔn)確反應(yīng)實(shí)際承受時(shí)間。由于本人試驗(yàn)條件和水平的限制，在此就不在討論了。2.5GB4970評(píng)價(jià)方法及其分析在國際標(biāo)準(zhǔn)ISO2631的基礎(chǔ)上，我國制定了與本國情況相適應(yīng)的GB4970標(biāo)準(zhǔn)。以ISO2631標(biāo)準(zhǔn)為主，兼顧吸收功率法。GB4970-85評(píng)價(jià)方法中制定以，輔助以的評(píng)價(jià)方法，相對(duì)于ISO2631標(biāo)準(zhǔn)及吸收功率法而言更合理一些。但是GB4970-85標(biāo)準(zhǔn)還是存在一些缺陷。（1）由于沒有把頻率的影響因素直接反映出來。而車速變化時(shí)，可能在不同的頻率處存在能量集中地現(xiàn)象（盡管車速對(duì)車輛本身的傳遞系統(tǒng)沒有明顯影響）。因此，為了使頻率的影響更加直觀，必須把頻率的影響因素反映到坐標(biāo)體系中去。（2）由于在不同的車速段，汽車的評(píng)價(jià)指標(biāo)并不按v（車速）規(guī)律變化。也就是說，在不同的車速段，兩種車輛的平順性能不同時(shí)，該方法將無法準(zhǔn)確的指出兩種車輛的平順性能的好壞。（3）沒有考慮實(shí)際的使用工況。在車輛行駛過程中，實(shí)際的車速分布情況，在不同的城市和地區(qū)，由于道路路面情況及交通情況會(huì)有不同的分布情況。所以在評(píng)價(jià)汽車平順性能的時(shí)候，也應(yīng)該吧實(shí)際車速和使用情況反映進(jìn)去。（4）沒有考慮到路面因素的影響。（5）不同用途的車，其常用車速也不盡相同。試驗(yàn)時(shí)應(yīng)該使用不同的車速段。綜上所述，為了更加全面地，能夠反映實(shí)際工況地評(píng)價(jià)汽車行駛平順性能，應(yīng)建立更加完善的評(píng)價(jià)體系。2.6本章小結(jié)本章主要分析了目前世界上常用的汽車行駛平順性評(píng)價(jià)方法，ISO2631、吸收功率法。分析了其各自的優(yōu)缺點(diǎn)，同時(shí)也指出了相互之間的區(qū)別與聯(lián)系。對(duì)于在前兩者基礎(chǔ)上提出的國家標(biāo)準(zhǔn)GB4970,本章也做了簡短的分析。第3章基本理論推導(dǎo)及新體系的建立3.1汽車振動(dòng)系統(tǒng)的模擬在討論汽車平順性時(shí)，需要把路面、輪胎、車軸（橋）、懸架、車身、座椅作為一個(gè)整體進(jìn)行研究。因此是一個(gè)復(fù)雜的震動(dòng)系統(tǒng)，應(yīng)根據(jù)所分析的問題進(jìn)行簡化，抓住主要矛盾，把復(fù)雜車輛抽象簡化為比較簡單的振動(dòng)力學(xué)模型。而且汽車的整體系統(tǒng)實(shí)際上是一個(gè)極其復(fù)雜的弱非線性系統(tǒng)，其振動(dòng)是屬于無限多自由度的連續(xù)體的振動(dòng)。為了便于分析研究，必須進(jìn)行簡化。簡化的主要的原則是：根據(jù)所討論問題的需要和精度要求，從等效線性化的角度可以將汽車簡化為滿足精度要求的等效的線性系統(tǒng)模型。在一定得道路路面激勵(lì)范圍內(nèi)，這樣的等效線性系統(tǒng)可以有效地模擬實(shí)際車輛的振動(dòng)。目前，我國道路條件日趨完善。在我國的公路網(wǎng)中，瀝青路已經(jīng)越來越占據(jù)主要的比重。從實(shí)際測量的路面數(shù)據(jù)來看，在較好的瀝青路面上（三級(jí)以上），左右輪跡的自功率譜密度函數(shù)相差不大，一般在5%以內(nèi)，可以視為相等。相對(duì)于自功率譜密度函數(shù)，左右輪跡的互功率譜密度函數(shù)很小。因此左右互功率譜密度對(duì)汽車的影響很小，在精度要求不高的情況下，可以忽略其影響。視汽車左右輪對(duì)稱，則汽車系統(tǒng)可以簡化為等效線性的平面模型。對(duì)于載重汽車，若將懸架上系統(tǒng)視為一剛體，而且不考慮車架的彈性振動(dòng)以及發(fā)動(dòng)機(jī)工作引起的振動(dòng)。綜合各方面因數(shù)考慮，最后可將汽車的振動(dòng)系統(tǒng)簡化為圖3-1-1的五自由度系統(tǒng)的等效圖中：——分別為簧載質(zhì)量、前軸非簧載質(zhì)量、后軸非簧載質(zhì)量；——分別為前后懸架彈簧的剛度系數(shù)——分別為前后輪胎的剛度系數(shù)——分別為前后懸架減振器的阻尼系統(tǒng)（輪胎阻尼系數(shù)忽略不計(jì)）；——人體在座椅上的質(zhì)量；——分別為座椅的剛度和阻尼系數(shù)；——簧載質(zhì)量質(zhì)心位移；θ——簧載質(zhì)量繞質(zhì)心的轉(zhuǎn)動(dòng)角位移；——分別為前后軸非簧載質(zhì)量質(zhì)心的垂直位移；——分別為前后車身的垂直位移；——前后軸分別到質(zhì)心的距離；c、d——前后軸分別到座椅的距離；——軸距；——座椅上質(zhì)量的垂直位移。圖3-1-1根據(jù)拉格朗日定理列平衡方程，化簡整理為：（3-1-1）式中：；；。此外，目前比較常用的平順性模型，考慮到汽車平順性主要是研究車輛的低頻振動(dòng)，將車身及所有被懸架支撐的質(zhì)量簡化為一集中質(zhì)量的剛體。車軸（橋）、車輪、輪胎及裝配在上面的制動(dòng)器、差速器等簡化為一組并聯(lián)的彈簧及阻尼器，經(jīng)過上述的簡化得到整車的物理模型。下圖3-1-2為一四輪汽車簡化的立體模型。在汽車重心上建立直角坐標(biāo)系，按照沿坐標(biāo)方向的直線運(yùn)動(dòng)和繞坐標(biāo)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)可以把車輛在行駛過程中產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)分為6種運(yùn)動(dòng)，即：縱向運(yùn)動(dòng)——沿x軸方向即行駛方向的運(yùn)動(dòng)側(cè)傾運(yùn)動(dòng)——繞x軸的轉(zhuǎn)動(dòng)垂直運(yùn)動(dòng)——沿z軸方向的運(yùn)動(dòng)橫擺運(yùn)動(dòng)——繞z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)側(cè)向運(yùn)動(dòng)——沿y軸方向的運(yùn)動(dòng)俯仰運(yùn)動(dòng)——繞y軸的轉(zhuǎn)動(dòng)圖3-1-2四輪汽車簡化的立體圖從圖3-1-2可以看出，汽車的懸掛（車身）質(zhì)量為，它由車身、車架及其上的總成所構(gòu)成。該質(zhì)量通過懸架系統(tǒng)與車軸、車輪相連接。車輪、車軸構(gòu)成的非懸掛（車輪）質(zhì)量為。車輪再經(jīng)過具有一定彈性和阻尼的輪胎支撐在不平的路面上。在討論平順性時(shí)，這一立體模型的車身質(zhì)量主要考慮垂直、俯仰、側(cè)傾3個(gè)自由度，4個(gè)車輪質(zhì)量有4個(gè)垂直自由度，共7個(gè)自由度。當(dāng)汽車對(duì)稱于其縱軸線（大部分車輛是這種情況），且左、右車轍的不平度函數(shù)相等或者近似相等，可以將整車簡化為半車物理模型或稱為1/2車輛模型。此時(shí)汽車車身只有垂直振動(dòng)z和俯仰振動(dòng)，這兩個(gè)自由度的振動(dòng)對(duì)平順性影響最大。圖3-1-3為將汽車簡化成4個(gè)自由度的平面半車模型。在這個(gè)模型中，又因輪胎阻尼較小而予以忽略，同時(shí)把質(zhì)量為，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為的車身按動(dòng)力學(xué)等效的條件分解為前軸上，后軸上及質(zhì)心C上的三個(gè)集中質(zhì)量、及。這三個(gè)質(zhì)量由無質(zhì)量的剛性桿連接，他們的大小由下述三個(gè)條件決定：（1）總質(zhì)量保持不變（3-1-2）（2）質(zhì)心的位置不變（3-1-3）（3）轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的值保持不變（3-1-4）式中，為繞橫軸y的回轉(zhuǎn)半徑；a、b為車身質(zhì)量部分的質(zhì)心至前、后軸的距離。由式（3-1-2）、式（3-1-3）和式（3-1-4）的得出三個(gè)集中質(zhì)量分別為：（3-1-5）式中，為軸距。通常，令，稱為懸掛質(zhì)量分配系數(shù)。圖3-1-3雙軸汽車簡化的平面模型由式（3-1-5）可看出，當(dāng)時(shí)，聯(lián)系質(zhì)量。此時(shí)前后軸上方車身部分的集中質(zhì)量、的垂直方向運(yùn)動(dòng)是相互獨(dú)立的。當(dāng)前遇到路面不平度而引起振動(dòng)時(shí)，質(zhì)量運(yùn)動(dòng)而質(zhì)量不運(yùn)動(dòng)；反之亦然。因此，在這種特殊情況下，可以分別討論圖3-1-3上和前輪軸以及和后輪軸所構(gòu)成的兩個(gè)雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，大部分汽車的～1.2，即接近1。在遠(yuǎn)離車輪部分固有頻率（10～15Hz）的較低激振頻率范圍（如5Hz以下），輪胎變形很小，忽略其彈性與車輪質(zhì)量，可得到分析車身垂直振動(dòng)的最簡單的單質(zhì)量系統(tǒng)。3.2激勵(lì)譜的確定在研究汽車平順性問題時(shí)，代表隨機(jī)輸入特征的路面功率譜起重要作用。由隨機(jī)振動(dòng)理論可知，如果已知輸入的路面譜及確定的汽車系統(tǒng)固有特性，就可以求出車身或座椅的相應(yīng)譜，與已制定的標(biāo)準(zhǔn)相比即可評(píng)價(jià)其平順性好壞或分析汽車振動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)對(duì)各響應(yīng)物理量的影響，從而進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)。圖3-2-1為一路面的縱剖面圖。路面相對(duì)于基準(zhǔn)平面的高度沿道路走向長度I的變化稱為路面縱斷面曲線或不平度函數(shù)。這個(gè)函數(shù)的自變量為路面與選定的坐標(biāo)原點(diǎn)的距離I，而不是時(shí)間t。相對(duì)于的功率譜為。圖3-2-1路面的縱剖面圖1984年由國際標(biāo)準(zhǔn)化組織在ISO/TC108/SC2N67文件中提出的“路面不平度表示方法草案”和由國內(nèi)長春汽車研究所起草制定的GB/T7031-1986《車輛振動(dòng)輸入-路面不平度表示》標(biāo)準(zhǔn)中，均建議路面功率譜密度用下式（3-2-1）作為擬合表達(dá)式（3-2-1）式中：n為空間頻率，它是波長λ的倒數(shù)，表示每米長度中包括幾個(gè)波長；為參考空間頻率，=0.1；為參考空間頻率下的路面功率譜密度值，稱為路面不平度系數(shù)；w為頻率指數(shù)，為雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)上斜線的斜率，它決定路面功率譜密度的頻率結(jié)構(gòu)。式（40）在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)上為一斜線，對(duì)實(shí)測路面功率譜密度擬合時(shí)，為了減少誤差，在不同空間頻率范圍可以選用不同的擬合系數(shù)進(jìn)行分段擬合，但不應(yīng)超過4段。上述兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)還提出了按路面功率譜密度把路面的不平度分為A、B、C、D、E、F、G、H共8級(jí)。下表3-2-1規(guī)定了各級(jí)路面不平度系數(shù)的幾何平均值，分級(jí)路面譜的頻率指數(shù)w=2。表中還同時(shí)列出了范圍路面不平度相應(yīng)的均方根值。路面等級(jí)幾何平均值幾何平均值A(chǔ)163.81B647.61C25615.23D102430.45E409660.90F16384121.80G65536243.61H262144487.22表3-2-1路面不平度8級(jí)分類標(biāo)準(zhǔn)圖3-2-2為路面不平度分級(jí)圖，可以看出路面功率密度隨空間頻率n的提高或波長λ的減小而變小。當(dāng)ω=2時(shí)，與成正比，是不平度幅值的均方根值譜密度，故又與不平度幅值的平方成正比，所以不平度幅值大致與波長λ成正比。圖上陰影面積為原聯(lián)邦德國1983年公路路面譜分布范圍。可以看出主要集中在A級(jí)，部分延伸到B、C級(jí)之內(nèi)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在我國等級(jí)公路路面譜也基本上在A、B、C三級(jí)范圍之內(nèi)，只是B、C級(jí)路面所占得比重比較大。上述路面功率密度指的是垂直位移功率譜密度，還可以采用不平度函數(shù)對(duì)縱向長度I的一階導(dǎo)數(shù)，即速度功率譜密度和二階導(dǎo)數(shù)，即加速度功率譜密度才補(bǔ)充描述路面不平度的統(tǒng)計(jì)特性。的關(guān)系如下：（3-2-2）（3-2-3）圖3-2-2路面不平度分級(jí)圖當(dāng)頻率指數(shù)ω=2時(shí)，由式（3-2-2）、式（3-2-3）得：（3-2-4）可以看出，此時(shí)路面速度功率譜密度幅值在整個(gè)頻率范圍為一常數(shù)，即為一“白噪聲”，幅值大小只與不平度系數(shù)有關(guān)。（2）空間頻率譜密度化為時(shí)間譜密度在進(jìn)行隨機(jī)振動(dòng)計(jì)算分析時(shí)，對(duì)汽車振動(dòng)系統(tǒng)的輸入除了路面不平度，還要考慮車速這個(gè)因素。根據(jù)車速v，將空間頻率功率譜密度換算為時(shí)間頻率功率譜密度。當(dāng)汽車以一定得速度v（m/s）駛過空間頻率n的路面不平度時(shí)，輸入的時(shí)間頻率是n與v的乘積，即：（3-2-5）相應(yīng)的時(shí)間頻率與空間頻率的帶寬是：（3-2-6）由于功率譜密度的物理意義是單位頻帶的“功率”（均方值），所以空間譜密度可以表示為：（3-2-7）式中：為路面功率譜密度在頻率帶Δn內(nèi)包含的“功率”在一定車速下，與Δn相應(yīng)的時(shí)間頻率Δf與Δn所包含為同一部分“功率”，換成時(shí)間譜密度有：（3-2-8）將式（3-2-6）代入式（3-2-7）有：（3-2-9）（3-2-10）將式（3-2-10）和式（3-2-5）代入式（3-2-1）中有：（3-2-11）式（3-2-11）可以寫成：（3-2-12）3.3隨機(jī)激勵(lì)下汽車振動(dòng)的模擬由隨機(jī)振動(dòng)理論可知，對(duì)于圖3-3-1（3-3-1）圖3-3-1式中：、分別是輸入、輸出的時(shí)間樣本的自功率譜密度函數(shù)，是輸入到輸出之間的頻率響應(yīng)函數(shù)。y(t)+y(t)+圖3-3-2多輸入單輸出線性系統(tǒng)將汽車的振動(dòng)視為一個(gè)一個(gè)多輸入、單輸出的線性系統(tǒng)，如上圖（3-3-2）所示。當(dāng)?shù)缆凡黄蕉葹楦咚狗植嫉钠椒€(wěn)隨機(jī)過程時(shí)，由隨機(jī)過程的振動(dòng)理論可知，其振動(dòng)響應(yīng)仍是平穩(wěn)隨機(jī)過程，在頻域內(nèi)有如下關(guān)系式：（3-3-2）式中：為響應(yīng)的功率譜密度函數(shù)；為輸入及之間的自譜（j=k），互譜（j≠k）密度函數(shù)；為第n個(gè)輸入到響應(yīng)之間的頻率響應(yīng)函數(shù)；為頻率響應(yīng)函數(shù)的共軛函數(shù)。汽車通常為四個(gè)車輪，如圖3-3-3。，表示兩輪轍的不平度，I是路面長度坐標(biāo)。，的自譜、互譜分別為及。四個(gè)車輪所遇到的不平度函數(shù)用和表示。兩個(gè)前輪遇到的不平度為，。后輪由于滯后距離為L，所以，。L是汽車的軸距。圖3-3-3四輪汽車示意圖在分析汽車有和四個(gè)輸入的振動(dòng)傳遞時(shí)，要掌握四個(gè)車輪輸入的自譜和四個(gè)車輪彼此間的互譜共16個(gè)譜量，其中12個(gè)互譜兩兩共軛。譜量可按下式計(jì)算：（3-3-3）式中，、為、的傅里葉變換；、為、的共軛復(fù)數(shù)；T為長度I的分析區(qū)間。四個(gè)車輪不平度函數(shù)的傅里葉變換為：（3-3-4）式中：、為、傅里葉變換，記為、。將四個(gè)車輪不平度函數(shù)的傅里葉變換代入（3-3-3）式，算出各譜量和、的關(guān)系如下：（3-3-5）路面輸入譜矩陣為：（3-3-6）對(duì)于平面模型，是在兩個(gè)車轍統(tǒng)計(jì)特性相同的情況下。現(xiàn)假定前后輪車轍完全重合，如圖3-3-4所示：圖3-3-4雙輪汽車示意圖此時(shí)路面輸入譜陣為：（3-3-7）其中為前后輪輸入的相位角且：為路面輸入譜所以式（3-3-7）式可簡化為：（3-3-8）對(duì)于圖3-3-1汽車平面模型，汽車振動(dòng)響應(yīng)與輸入有如下關(guān)系：（3-3-9）其中：為系統(tǒng)對(duì)應(yīng)于路面垂直位移輸入的傳遞函數(shù)；（3-3-10）輪1對(duì)響應(yīng)點(diǎn)的傳遞函數(shù)；輪2對(duì)響應(yīng)點(diǎn)的傳遞函數(shù)；為的共軛矩陣；為的轉(zhuǎn)置矩陣由（3-3-8）（3-3-9）式得：（3-3-11）（3-3-12）從而響應(yīng)的均方值（均值為零時(shí)）（3-3-13）式（3-3-12）、式（3-3-13）表達(dá)了平面模型振動(dòng)響應(yīng)功率譜及均方值與路面參數(shù)、w、車速、汽車系統(tǒng)的參數(shù)的關(guān)系。3.4車速對(duì)汽車振動(dòng)響應(yīng)的影響如第二章第一節(jié)中圖2-1-1汽車平順性分析框圖所示，汽車平順性評(píng)價(jià)的對(duì)象是路面-汽車-人（或貨物）組成的系統(tǒng)。在這個(gè)系統(tǒng)中，輸入是路面的不平度和車速，輸出的是人（或貨物）對(duì)振動(dòng)的響應(yīng)。由于路面譜的不同，必將導(dǎo)致振動(dòng)響應(yīng)。同樣，由于汽車行駛速度的不同，使路面對(duì)汽車的激勵(lì)也不同，從而影響到人（或貨物）的振動(dòng)響應(yīng)。因此，對(duì)于同一汽車，在不同的路面上行駛，或以不同的車速行駛，就會(huì)使得對(duì)汽車的輸入條件發(fā)生變化。試驗(yàn)的結(jié)果表明，人的響應(yīng)也發(fā)生了很大的變化，從而制定平順性評(píng)價(jià)指標(biāo)時(shí)，必須考慮到路面和車速兩者的共同影響。除此之外，還存在著人的因素的影響。人的不同，乘坐姿勢的差異，對(duì)“人—椅”系統(tǒng)的響應(yīng)也有一定得影響。對(duì)于這方面的問題，長春汽車研究所、清華大學(xué)等已有相當(dāng)完善的專題研究，限于篇幅及本人水平和條件的限制，在此就不再涉及。在汽車行駛過程中，由于車速的變化，引起激勵(lì)強(qiáng)度的變化，從而引起振動(dòng)響應(yīng)的改變。由式（3-2-12）可知：（3-4-1）其中：將式（3-4-1）取其對(duì)數(shù)：（3-4-2）其中：由式（65）可知，當(dāng)、w不變時(shí)，在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)下，譜線將向上平移。由式（62）有：（3-4-3）其中：由式（3-3-13）有：（3-4-4）其中：故由式（3-4-3）和式（3-4-4）可知，加速度功率譜及響應(yīng)的均方值都是速度v的冪函數(shù)。所以，v的變化，會(huì)引起他們產(chǎn)生相應(yīng)的變化。因此，在評(píng)價(jià)汽車的平順性的時(shí)候，必須考慮到車速變化對(duì)人（或貨物）響應(yīng)的影響。如果只考慮到個(gè)別車速下的值，即使所采用的數(shù)學(xué)模型再怎么完善，試驗(yàn)水平再怎么高、理論計(jì)算再怎么正確，也不易對(duì)汽車行駛平順性的優(yōu)劣對(duì)出很理想的評(píng)價(jià)。3.5汽車行駛速度工況分析從前一節(jié)的分析可知，為了全面地評(píng)價(jià)汽車行駛平順性的好壞，必須考慮車速因素的影響。由于道路條件，交通流量和氣候等因素的影響，對(duì)汽車行駛工況的影響是隨機(jī)的，行駛工況具有一定得統(tǒng)計(jì)規(guī)律性。汽車行駛時(shí)，由于各個(gè)地區(qū)交通流量，路面條件，氣候等因素的不同，汽車行駛速度的時(shí)間百分率可能按不同的分布函數(shù)分布。如泊松分布，二項(xiàng)分布，正態(tài)分布等。故在某一地區(qū)行駛的車輛，可以根據(jù)它的實(shí)際工況的使用時(shí)間分布率的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)用其相應(yīng)的概率分布近似處理。如下圖3-5-1，為某市市區(qū)內(nèi)汽車行駛速度分布圖。圖3-5-1某市汽車行駛速度分布圖由于車速的變化對(duì)汽車的平順性評(píng)價(jià)指標(biāo)影響很大。所以，為了反映不同車速行駛時(shí)對(duì)汽車行駛平順性的影響，采用一種新的評(píng)價(jià)方法（不同車速下的積累承受時(shí)間）作為評(píng)價(jià)汽車行駛平順性的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)。在不同的車速下，由于振動(dòng)響應(yīng)的加速度對(duì)人的影響不同，存在著一個(gè)積累效應(yīng)。反映到評(píng)價(jià)上，就是對(duì)人所承受的時(shí)間采用累積的評(píng)價(jià)方法?；蛘?3-5-1)式中：——以車速段行駛的承受時(shí)間——以車速段行駛的使用時(shí)間分布率，不同地區(qū)其分布函數(shù)可能不同。起著加權(quán)系數(shù)的作用?！煌囁傧碌姆e累承受時(shí)間。式（3-5-1）表明，在不同的車速下，都對(duì)應(yīng)著一個(gè)，而汽車行駛速度是以的分布函數(shù)行駛，則表示汽車以分布函數(shù)行駛時(shí)所能承受的總的時(shí)間。越大，表明汽車的平順性越好。應(yīng)該指出的是，曾設(shè)想用滿足汽車平順性要求的最高車速來作為汽車行駛平順性的評(píng)價(jià)指標(biāo)。具體來說就是確定工作時(shí)間即人們上班正常的工作時(shí)間下，如規(guī)定為4小時(shí)（4小時(shí)后，人們就會(huì)休息，從而恢復(fù)正常，消除疲勞）作為承受時(shí)間，同時(shí)求出在不同車速下的承受，在三維座標(biāo)下作出空間曲線，求得在滿足承受時(shí)間為4小時(shí)下的最高車速，以此車速作為汽車行駛平順性的評(píng)價(jià)指標(biāo)。但事實(shí)上由于駕駛員和乘員的承受時(shí)間并不一定是工作時(shí)間（4小時(shí)），所求出的最高車速僅表明在一種車速運(yùn)行下的情況，這樣就難免使評(píng)價(jià)結(jié)果帶來片面性。以汽車CA141為例子，對(duì)其不同載荷有如下評(píng)價(jià)結(jié)果。下圖3-5-1為汽車CA141行駛速度分布情況：圖3-5-1CA141速度分布下表3-5-1為汽車CA141的不同車速段行駛的使用時(shí)間分布率及其承受時(shí)間：速度時(shí)間分布率承受時(shí)間空載滿載10～203.6%9.28.4220～3010.4%8.656.5230～4024%5.625.7640～5033.8%4.946.4650～6020.8%5.786.0860～707.4%3.494.03表3-5-1二級(jí)路面上CA141車在兩種載荷下的評(píng)價(jià)結(jié)果根據(jù)上面的對(duì)于積累承受時(shí)間的分析，可以通過上表3-5-1的數(shù)據(jù)，求出不同車速下的積累承受時(shí)間?？蛰d下：滿載下：從上面的計(jì)算結(jié)果說明，CA141在滿載時(shí)汽車行駛平順性能比空載時(shí)要好。如圖3-5-1所示，若按ISO2631國際標(biāo)準(zhǔn)以及GB4910國家標(biāo)準(zhǔn)，將會(huì)使得平順性評(píng)價(jià)結(jié)果帶有一定得片面性，同時(shí)也不能直觀的反應(yīng)出兩者間的優(yōu)劣。而通過對(duì)積累承受時(shí)間的計(jì)算，得到最終的結(jié)果，很直觀、簡潔的反應(yīng)了兩者的優(yōu)劣。圖3-5-1CA141車平順性評(píng)價(jià)結(jié)果綜上所述，在評(píng)價(jià)一款汽車在某地行駛時(shí)的平順性好壞時(shí)，只要知道了在此地此款車型行駛時(shí)的速度使用分布情況（統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)），就可以根據(jù)其統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，按其相應(yīng)的概率分布函數(shù)進(jìn)行擬合，從而求出汽車的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)。這樣的評(píng)價(jià)方法還可以用在汽車設(shè)計(jì)過程中，即汽車生產(chǎn)下線之前。在設(shè)計(jì)過程中，從汽車平順性角度出發(fā)，考慮實(shí)際常用的地區(qū)的車速和路面情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而為汽車的設(shè)計(jì)提供了一定的指導(dǎo)意義。3.6路面對(duì)汽車振動(dòng)響應(yīng)的影響在3-4節(jié)中，已經(jīng)指出影響汽車平順性的兩個(gè)主要的因素是車速和路面不平度。在前一節(jié)中，對(duì)車速的影響作了仔細(xì)分析，接下來就分析的是路面不平度對(duì)汽車行駛平順性的影響。（1）路面對(duì)汽車振動(dòng)響應(yīng)的影響由于路面譜的不同，將導(dǎo)致人（或貨物）振動(dòng)響應(yīng)的不同。下面分別分析和w對(duì)振動(dòng)響應(yīng)的影響。a）的影響：由式（3-2-12）可知：（3-6-1）將式（3-6-1）取對(duì)數(shù)：（3-6-2）其中：從式（3-6-3）可知，在假定、w不變的情況下，與成正比。當(dāng)增大時(shí)，所有頻率下都增加相同的倍數(shù)。同時(shí)還表明，在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)下，譜線隨著的增大向上平移。圖3-6-1表明了隨的變化情況。圖3-6-1隨的變化上圖中：b）w對(duì)的影響由式（3-2-12）可知：（3-6-3）其中：將式（3-6-3）取對(duì)數(shù)有：（3-6-4）其中：由式（3-6-3）可知，是以w為指數(shù)的函數(shù)，f在滿足式（3-6-5）關(guān)系時(shí)，不隨w的變化而變化。即（3-6-5）當(dāng)時(shí)，，隨w的增大而增大，f越小，譜線增大越快。當(dāng)時(shí)，，隨w的增大而減小，f越大，譜線減小越快。下圖3-6-2是在、v不變時(shí)隨w的變化圖。圖中：圖3-6-2在隨w的變化圖綜上所述，當(dāng)v、w不變，隨著的增大，隨成比例增加。在v、不變時(shí)，隨w成指數(shù)函數(shù)變化。實(shí)際上，隨著路面的變化，和w是同時(shí)變化的。所以路面激勵(lì)是隨著路面譜的變化而發(fā)生相應(yīng)的變化。（2）路面對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)的影響路面的變化不僅會(huì)影響到汽車對(duì)振動(dòng)的響應(yīng)，還會(huì)影響到汽車行駛平順性的評(píng)價(jià)結(jié)果。目前，對(duì)汽車行駛平順性的評(píng)價(jià)通常用一種路面或幾種路面的試驗(yàn)進(jìn)行比較。而不同等級(jí)的路面（即便是同一等級(jí)的路面）所得的試驗(yàn)結(jié)果，相差有時(shí)很大，這往往給評(píng)價(jià)帶來一定的困難。由于能力和條件的限制，無法通過試驗(yàn)來比較分析。以下給出一組由萬里翔老師所做的研究的試驗(yàn)結(jié)果。圖3-6-3三菱FK415司機(jī)座椅評(píng)價(jià)結(jié)果圖3-6-4三菱FK415司機(jī)座椅振動(dòng)加速度均方根值圖3-6-5MAN車司機(jī)座椅評(píng)價(jià)結(jié)果圖3-6-5MAN車司機(jī)座椅振動(dòng)加速度均方根值上面4個(gè)坐標(biāo)圖反映的是三菱FK415貨車和西德MAN貨車兩款車型在同一等級(jí)路面的兩段不同的路段進(jìn)行平順性能評(píng)價(jià)的結(jié)果。顯然不同的路面，即便是同一等級(jí)的路面不同路段，都會(huì)影響到汽車行駛平順性評(píng)價(jià)結(jié)果。由此可知，路面對(duì)汽車行駛平順性的影響是不得不考慮的一個(gè)重要因素。在同一等級(jí)的路面上，如果不是同一路面，也會(huì)存在一定得誤差。同時(shí)，路面的不同，顯然其對(duì)汽車產(chǎn)生的激勵(lì)譜也不一樣，從而對(duì)車輛隔振系統(tǒng)產(chǎn)生的響應(yīng)也不一樣。因此，對(duì)于一輛汽車，它在某一路面上試驗(yàn)所得到的平順性較好，并不能就此認(rèn)定該車載其它路面上依然能有同樣好的平順性能。因此，試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)合理的多采用幾種不同的路面。當(dāng)然路面的選取，應(yīng)盡可能做到有代表性和普遍性。這樣評(píng)價(jià)的結(jié)果才更加的全面和準(zhǔn)確。綜合前面的分析，為了盡可能地反映汽車在不同路面上行駛平順性，在選擇試驗(yàn)路面的時(shí)，選擇如下路面會(huì)比較合理：對(duì)于主要在市區(qū)內(nèi)行駛的車輛（比如私家車），由于我國市區(qū)內(nèi)的路面比較良好，主要是二、三級(jí)的瀝青路，所以在進(jìn)行汽車平順性試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)該在二級(jí)、三級(jí)瀝青路面上進(jìn)行。對(duì)于不僅在市區(qū)行駛的車輛（比如用于長途運(yùn)輸?shù)呢涇?、卡車），雖然目前我國的高速公路不斷地升級(jí)改善，但是仍然存在相當(dāng)數(shù)量路面狀況不好的路段，為了能比較全面的反映汽車平順性能，在進(jìn)行汽車平順性試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)該在二級(jí)，三級(jí)的瀝青路和水泥路、三級(jí)沙石路和三級(jí)土路上進(jìn)行試驗(yàn)。需要特別說明的，試驗(yàn)中的不同路面所占的比重不能隨意的選取或簡單處理成都占有相同的比重。在此應(yīng)該跟據(jù)我國道路路面狀況的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，讓不同的路面在實(shí)驗(yàn)中占有與之相應(yīng)的比重。這樣的處理才更加的合理與完善。3.7新評(píng)價(jià)體系的建立（1）新體系的評(píng)價(jià)方法在第二章中，分析和比較了目前國內(nèi)外的主要的汽車行駛平順性評(píng)價(jià)方法，ISO2631國際標(biāo)準(zhǔn)、吸收功率法。由于吸收功率法是不同方向振動(dòng)能量相疊加，而是根據(jù)不同頻率成分的振動(dòng)強(qiáng)度對(duì)人體的影響計(jì)算而得，同時(shí)考慮了作用方向，即ISO2631標(biāo)準(zhǔn)考慮了振動(dòng)強(qiáng)度、頻率成分、作用方向和作用時(shí)間對(duì)人體的影響。ISO2631標(biāo)準(zhǔn)客觀成分多一些，吸收功率法偏重于主觀評(píng)價(jià)，同時(shí)ISO2631標(biāo)準(zhǔn)和吸收功率法存在著一定的相關(guān)性。因此，新的體系建立在ISO2631標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，把汽車行駛速度因素反應(yīng)進(jìn)去，對(duì)路面因素提出了一些建議，使得新的評(píng)價(jià)方法更加符合汽車行駛的實(shí)際工況。（a）建立如圖（3-7-1）及圖（3-7-2）的加速度均方根值、頻率、速度的三維空間。由此可以將速度影響因素以及在不同車速下，不同頻率的影響反映出來。在三維空間中，找到不同車速下的能量集中頻率，從而對(duì)該車輛的隔振系統(tǒng)提出改進(jìn)意見。圖3-7-1垂直方向振動(dòng)的“疲勞-降低工效界限”三維圖圖3-7-2水平方向振動(dòng)的“疲勞-降低工效界限”三維圖（b）根據(jù)三維空間中的曲線求得不同車速條件下的，然后根據(jù)某一地區(qū)的汽車行駛速度的統(tǒng)計(jì)規(guī)律（速度的時(shí)間百分率），進(jìn)行概率分布函數(shù)擬合后，求出不同車速下的積累承受時(shí)間。（3-7-1）（c）試驗(yàn)路面的選擇，對(duì)于市區(qū)中行駛的汽車，進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)應(yīng)在二，三級(jí)瀝青路面上進(jìn)行。非市區(qū)中行駛的汽車，應(yīng)在二、三級(jí)瀝青路，三級(jí)沙石以及三級(jí)土路共四種路面上進(jìn)行試驗(yàn)。（d）對(duì)于一般轎車、客車和貨車，許多試驗(yàn)表明，汽車的橫向振動(dòng)及縱向振動(dòng)比垂直振動(dòng)小得多，汽車的角振動(dòng)也較小，因此一般采用垂直方向上的積累承受時(shí)間來評(píng)價(jià)汽車行駛平順性。而對(duì)于某些山區(qū)用車輛以及軍用越野車輛，由于其橫向振動(dòng)和縱向振動(dòng)都較大，可以根據(jù)（加速度加權(quán)均方根值）與車速的關(guān)系求得不同車速下的積累總的均方根值。（3-7-2）（2）新評(píng)價(jià)體系所解決的問題及計(jì)算方法新的指標(biāo)體系的建立，可以彌補(bǔ)現(xiàn)有汽車行駛平順性評(píng)價(jià)體系的不足，解決下列問題：新的體系，不僅可以反映加速度均方根值隨頻率的變化情況，而且可以明確加速度隨速度的變化情況，為評(píng)價(jià)汽車行駛平順性提出更加確切的依據(jù)；同時(shí)，可以求出在不同車速下的峰值頻率，為汽車的結(jié)構(gòu)改進(jìn)提出依據(jù)。在對(duì)不同車輛進(jìn)行其行駛平順性能好壞比較時(shí)，求出在不同車速下的承受時(shí)間，然后根據(jù)實(shí)際行駛工況速度的時(shí)間百分率，擬合后求得積累承受時(shí)間。通過比較積累承受時(shí)間來判斷其平順性的優(yōu)劣。避免了在不同車速段出現(xiàn)交叉而無法評(píng)價(jià)的現(xiàn)象，使得評(píng)價(jià)結(jié)果更加的直觀，簡潔和合理。各指標(biāo)的計(jì)算方法如下：（a）“疲勞-降低工效界限”、“降低舒適性界限”。對(duì)坐著的（或站著的）人體承受1～80Hz頻率范圍內(nèi)垂直方向（臀部至頭部）、橫向（前后和左右方向）振動(dòng)能量的評(píng)價(jià)，其值是根據(jù)時(shí)間樣本歷程通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到1/3倍頻程帶寬中心頻率的加速度均方根譜值，由圖3-7-1或圖3-7-2查得或由式（2-4-1）計(jì)算出，將“疲勞-降低工效界限”各值降低10分貝，即將各值除3.15就是“降低舒適性界限”。用同樣的方法亦可求得。若不能得到1/3倍頻程均方根值，只要能得到等寬的自功率譜，則可按式（3-7-3）計(jì)算，再按上述方法得到（）。（3-7-3）式中：——中心頻率的1/3倍頻程帶寬上的均方根值，單位/，；——等寬的加速度自譜功率密度函數(shù)（）；、——分別是1/3倍頻帶的中心頻帶為的下、上限頻率見下表（3-7-1）。（b）加速度加權(quán)均方根值垂直振動(dòng)和橫向振動(dòng)的按式（3-7-4）計(jì)算：（3-7-4）式中：——頻率加權(quán)因子，其值見表（3-7-2）。三個(gè)方向加速度加權(quán)均方根值按下式（3-7-5）計(jì)算。（3-7-5）式中：——橫向振動(dòng)的加速度加權(quán)均方根值；——縱向振動(dòng)的加速度加權(quán)均方根值；——橫垂直方向振動(dòng)的加速度加權(quán)均方根值；另外，也可由直接積分而計(jì)算：（3-7-6）式中：——頻率加權(quán)函數(shù)：Z軸方向X,Y軸方向表3-7-11/3倍頻帶中心頻率上下限1/3倍頻帶中心頻率，Hz的下限頻率，Hz的上限頻率，Hz1.052.83.554.03.554.55.07.1910.0911.212.511.21416.0141820.01822.425.022.42831.02835.540.035.54550.0455663.0567180.07190頻率（1/3倍頻程帶寬中心頻率）Hz加權(quán)系數(shù)垂直方向振動(dòng)水平方向振動(dòng)（橫、縱）1.00.5=-6dB1.00=0dB1.250.56=-5dB1.00=0dB1.60.63=-4dB1.00=0dB2.00.71=-3dB1.00=0dB2.50.81=-2dB0.8=-2dB3.150.9=-1dB0.63=-4dB4.01.00=0dB0.5=-6dB5.01.00=0dB0.4=-8dB6.31.00=0dB0.315=-10dB8.01.00=0dB0.25=-12dB10.00.8=-2dB0.20=-14dB12.50.63=-4dB0.16=-16dB16.00.5=-6dB0.125=-18dB20.00.4=-8dB0.1=-20dB25.00.315=-10dB0.08=-22dB31.50.25=-12dB0.063=-24dB40.00.20=-14dB0.05=-26dB50.00.16=-16dB0.04=-28dB63.00.125=-18dB0.0315=-30dB80.00.1=-20dB0.025=-32dB表3-7-2頻率加權(quán)系數(shù)（c）累積承受時(shí)間和累積加速度加權(quán)均方根值（3-7-7）（3-7-8）3.8本章小結(jié)本章系統(tǒng)的分析了汽車行駛平順性各影響因素對(duì)汽車振動(dòng)激勵(lì)的影響，提出了五自由度汽車振動(dòng)系統(tǒng)模型。在充分考慮車速和路面情況的基礎(chǔ)上提出了新的汽車行駛平順性評(píng)價(jià)方法。彌補(bǔ)了目前的評(píng)價(jià)方法中的缺陷和不足，是對(duì)目前主要使用的平順性評(píng)價(jià)方法和指標(biāo)的補(bǔ)充和完善。第4章汽車行駛平順性隨機(jī)輸入試驗(yàn)4.1試驗(yàn)方法合理的汽車平順性試驗(yàn)方法對(duì)汽車平順性評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性也是至關(guān)重要的。為了能得到理想的結(jié)果，就需要對(duì)試驗(yàn)方法進(jìn)行合理的規(guī)劃和設(shè)計(jì)。為了規(guī)范汽車平順性試驗(yàn)方法，我國曾公布了GB4970-85《汽車平順性隨機(jī)輸入行駛試驗(yàn)方法》。隨著，汽車平順性評(píng)價(jià)方法及其指標(biāo)的進(jìn)一步研究和完善，國家對(duì)此試驗(yàn)方法也進(jìn)行了相應(yīng)的修訂工作，并公布了GB/T4970-1996《汽車平順性隨機(jī)輸入》。在GB/T4970-1996中，對(duì)試驗(yàn)中的各個(gè)方面的影響因素都對(duì)出了詳細(xì)的規(guī)范。（1）試驗(yàn)條件國標(biāo)GB/T4970-1996對(duì)汽車平順性隨機(jī)輸入試驗(yàn)條件的做了很細(xì)致的規(guī)劃。在道路的選擇上，國標(biāo)中給出了兩種道路情況：A.瀝青路，其路面等級(jí)符合GB7031規(guī)定的B級(jí)路面；B.砂石路，其路面等級(jí)符合GB7031規(guī)定的C級(jí)路面；砂石路為越野車、礦用自卸車優(yōu)選路面，瀝青路為其余類型汽車優(yōu)選路面。在國標(biāo)中對(duì)于各種車型都只選擇了一種路面，顯然是不足于反映汽車實(shí)際行駛路況。在前一章中，已經(jīng)詳細(xì)的分析了路面對(duì)汽車平順性的影響。因此在試驗(yàn)中對(duì)路面的選擇應(yīng)該跟盡量反映出汽車實(shí)際行駛路面。目前我國的道路情況一直在進(jìn)行大力的改善和建設(shè)，B級(jí)甚至A級(jí)的路面不斷增加。但是當(dāng)前實(shí)際的道路情況仍然不是十分的樂觀。但就成都來說，雖然路況良好瀝青路不斷地增加，但是仍然還存在相當(dāng)數(shù)量的水泥路面。對(duì)于長途運(yùn)輸?shù)能囕v來說，路面情況就更加得不到保障了。所以，在做平順性試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)該充分考慮到不同路面情況。本文在此給出以下三種道路情況：A．瀝青路、水泥路，其路面等級(jí)符合GB7031規(guī)定的B級(jí)路面；B.瀝青路、水泥路，其路面等級(jí)符合GB7031規(guī)定的C級(jí)路面；C.砂石路、土路，其路面等級(jí)符合GB7031規(guī)定的C級(jí)路面；在進(jìn)行汽車平順性的行駛試驗(yàn)時(shí)，參考各車型實(shí)際的行駛路況統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，選擇上述三種道路。具體的方法參照第三章中3.5節(jié)的分析。在平順性試驗(yàn)中，試驗(yàn)車速至少有包括大于常用車速、小于常用車速以及常用車速在內(nèi)的三種車速。試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)使用常用檔位。國標(biāo)GB/T4970-1996中規(guī)定按照不同的路況、不同的車型選擇不同的車速段。對(duì)于瀝青路面：A.轎車：40，50，60，70，80，90，100km/h，常用車速為70km/h；B.其它類型汽車：40，50，60，70，80km/h，常用車速對(duì)于砂石路：A.轎車：40，50，60，70km/h，常用車速為60km/h；B.其它類型汽車：30，40，50，60km/h，常用車速50km/h。除此之外，為了保證試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，國標(biāo)要求車速偏差在試驗(yàn)車速的±4%之內(nèi)。（2）試驗(yàn)儀器平順性測試用儀器