汽车理论--第6章汽车的平顺性课件.ppt

1、第六章第六章 汽车的平顺性汽车的平顺性内容提要内容提要人体对振动的反应和平顺性的评价人体对振动的反应和平顺性的评价路面不平度的统计特性路面不平度的统计特性汽车振动系统的简化，单质量系统的振动汽车振动系统的简化，单质量系统的振动车身与车轮双质量系统的振动车身与车轮双质量系统的振动双轴汽车的振动双轴汽车的振动人体座椅系统的振动人体座椅系统的振动汽车平顺性试验和数据处理汽车平顺性试验和数据处理引引 言言 汽车行驶时，由路面不平以及发动机、传动系和车轮等旋转汽车行驶时，由路面不平以及发动机、传动系和车轮等旋转部件激发汽车的振动。通常，路面不平是汽车振动的基本输部件激发汽车的振动。通常，路面不平是汽车振

2、动的基本输入，故本章讨论的平顺性入，故本章讨论的平顺性(Ride)主要指路面不平引起的汽车振主要指路面不平引起的汽车振动，频率范围约为动，频率范围约为0.525Hz。汽车的平顺性主要是保持汽车在行驶过程中产生的振动和冲汽车的平顺性主要是保持汽车在行驶过程中产生的振动和冲击环境对乘员舒适性的影响在一定界限之内，因此平顺性主击环境对乘员舒适性的影响在一定界限之内，因此平顺性主要根据乘员主观感觉的舒适性来评价，对于载货汽车还包括要根据乘员主观感觉的舒适性来评价，对于载货汽车还包括保持货物完好的性能，它是现代高速汽车的主要性能之一。保持货物完好的性能，它是现代高速汽车的主要性能之一。汽车的平顺性可由图

3、汽车的平顺性可由图6-1所示的所示的“路面一汽车一入路面一汽车一入”系统的框系统的框图来分析。路面不平度和车速形成了对汽车振动系统的图来分析。路面不平度和车速形成了对汽车振动系统的“输输入入”，此，此输入输入”经过由轮胎、悬架、座垫等弹性、阻尼元经过由轮胎、悬架、座垫等弹性、阻尼元件和悬挂、非悬挂质量构成的振动系统的传递，得到振动系件和悬挂、非悬挂质量构成的振动系统的传递，得到振动系统的统的“输出输出”是悬挂质量或进一步经座椅传至人体的加速度，是悬挂质量或进一步经座椅传至人体的加速度，此加速度通过人体对振动的反应此加速度通过人体对振动的反应舒适性来评价汽车的平舒适性来评价汽车的平顺性。当振动系

4、统的顺性。当振动系统的“输出输出”作为优化的目标时，通常还要作为优化的目标时，通常还要综合考虑车轮与路面间的动载和悬架弹簧的动挠度。它们分综合考虑车轮与路面间的动载和悬架弹簧的动挠度。它们分别影响别影响“行驶安全性行驶安全性”和撞击悬架限位的概率。和撞击悬架限位的概率。引引 言言研究平顺性的主要目的就是控制汽车振动系统的动研究平顺性的主要目的就是控制汽车振动系统的动态特性，使振动的态特性，使振动的“输出输出”在给定工在给定工“输入输入”下不下不超过一定界限，以保持乘员的舒适性。本章的基本超过一定界限，以保持乘员的舒适性。本章的基本内容为：内容为：1)人体对振动的反应和平顺性的评价。人体对振动的

5、反应和平顺性的评价。2)振动振动“输入输入”路面不平度的统计特性。路面不平度的统计特性。3)汽车振动系统的简化，系统频响特性和系统参数对汽车振动系统的简化，系统频响特性和系统参数对4)汽车平顺性的测试。汽车平顺性的测试。第一节第一节 人体对振动的反应和平顺性的评价人体对振动的反应和平顺性的评价人体对振动的反应人体对振动的反应M机械振动对人体的影响，取决于振动的频率、强度、作用机械振动对人体的影响，取决于振动的频率、强度、作用方向和持续时间方向和持续时间M每个人的心理与身体素质不同，故对振动的敏感程度有很每个人的心理与身体素质不同，故对振动的敏感程度有很大差异。大差异。M1974年，国际标准化组

6、织年，国际标准化组织(1SO)在综合大量有关人体全身在综合大量有关人体全身振动研究成果的基础上，制定了国际标准振动研究成果的基础上，制定了国际标准ISO2631：人：人体承受全身振动评价指南，后来对它进行过修订、补充。体承受全身振动评价指南，后来对它进行过修订、补充。M从从1985年开始进行全面修订，于年开始进行全面修订，于1997年公布了年公布了ISO2631l 1997(E)人体承受全身振动评价人体承受全身振动评价第一部分：一般要求第一部分：一般要求第二节第二节 路面不平度的统计特性路面不平度的统计特性把汽车近似作为线性系统处理时，掌握了输人的把汽车近似作为线性系统处理时，掌握了输人的路路

7、面不平度功率谱面不平度功率谱以及以及车辆系统的频响函数车辆系统的频响函数，就可以，就可以求出各响应物理量的求出各响应物理量的功率谱功率谱，用来分析振动系统参，用来分析振动系统参数对各响应物理量的影响和评价平顺性。数对各响应物理量的影响和评价平顺性。路面不平度的功率谱密度路面不平度的功率谱密度M通常把路面相对基准平面的高度通常把路面相对基准平面的高度q，沿道路走向长度，沿道路走向长度I的变的变化化q(I)，称为，称为路面纵断面曲线路面纵断面曲线或或不平度函数不平度函数，如图，如图6-4所示。所示。M 第二节第二节 路面不平度的统计特性路面不平度的统计特性M在测量不平度时，可以用水准仪或专门的路面

8、计来得到路面纵断面上在测量不平度时，可以用水准仪或专门的路面计来得到路面纵断面上的不平度值。的不平度值。M测量得到的大量路面不平度随机数据，通常在计算机上进行处理，得测量得到的大量路面不平度随机数据，通常在计算机上进行处理，得到路面不平度的功率谱密度到路面不平度的功率谱密度Gq(n)或方差或方差d d2q等统计特性参数。等统计特性参数。M作为车辆振动输入的路面不平度，主要采用路面功率谱密度描述其统作为车辆振动输入的路面不平度，主要采用路面功率谱密度描述其统计特性计特性v1984年国际标准化组织在文件年国际标准化组织在文件ISOTCl08SC2N67中提出的中提出的“路面不平路面不平度表示方法草

9、案度表示方法草案”v国内由长春汽车研究所起草制定的国内由长春汽车研究所起草制定的GB7031车辆振动输入车辆振动输入路面平度路面平度表示标准表示标准v两个文件均建议路面功率谱密度两个文件均建议路面功率谱密度Gq(n)用下式作为拟合表达式用下式作为拟合表达式第二节第二节 路面不平度的统计特性路面不平度的统计特性 式式(64)在双对数坐标上为一斜线，对实测路面功率谱密度拟合时，在双对数坐标上为一斜线，对实测路面功率谱密度拟合时，为了减少误差，在不同空间频率范围可以选用不同的拟合系数进行分为了减少误差，在不同空间频率范围可以选用不同的拟合系数进行分段拟合，但不应超过段拟合，但不应超过4段。段。v上述

10、两个文件还提出了按路面功率谱密度把路面的不平程度分为上述两个文件还提出了按路面功率谱密度把路面的不平程度分为8级级。v表表6-3规定了各级路面不平度系数规定了各级路面不平度系数Gq(n0)的几何平均值，分级路面谱的几何平均值，分级路面谱的频率指数的频率指数W2。v表上还同时列出了表上还同时列出了0.011m-1n2.83m-1范围路面不平度相应的均方范围路面不平度相应的均方根值根值qrms(d dq)的几何平均值。的几何平均值。第二节第二节 路面不平度的统计特性路面不平度的统计特性 由图由图6-5可以看出，可以看出，路面功率谱密度路面功率谱密度Gq(n)随空间频率随空间频率n的提高的提高或波长

11、或波长l l的减小而变的减小而变小。小。第二节第二节 路面不平度的统计特性路面不平度的统计特性当当W=2时，时，q(n)与与l l成正比，成正比，Gq(n)是不平度幅值的是不平度幅值的均方值谱密度，故均方值谱密度，故Gq(n)又与不平度幅值的平方成正又与不平度幅值的平方成正比，所以不平度幅值比，所以不平度幅值q0大致与波长大致与波长l l成正比。成正比。图上影线面积为原联邦德国图上影线面积为原联邦德国1983年公路路面谱分布年公路路面谱分布范围，可以看出主要集中在范围，可以看出主要集中在A级，部分延伸到级，部分延伸到B、C级之内。级之内。据统计，我国高等级公路路面谱也基本上在据统计，我国高等级

12、公路路面谱也基本上在A、B、C三级范围之内，只是三级范围之内，只是B、C级路面占的比重比较大。级路面占的比重比较大。上述路面功率谱密度上述路面功率谱密度Gq(n)指的是垂直位移功率谱密指的是垂直位移功率谱密度，还可以采用不平度函数度，还可以采用不平度函数q(I)对纵向长度对纵向长度I的一阶的一阶导数，即速度功率谱密度和二阶导数，即加速度功导数，即速度功率谱密度和二阶导数，即加速度功率谱密度来补充描述路面不平度的统计特性。率谱密度来补充描述路面不平度的统计特性。第二节第二节 路面不平度的统计特性路面不平度的统计特性当频率指数当频率指数W=2时，将式时，将式(6-4)表达的表达的Gq(n)代人式代

13、人式(65)得到得到第二节第二节 路面不平度的统计特性路面不平度的统计特性第二节第二节 路面不平度的统计特性路面不平度的统计特性第二节第二节 路面不平度的统计特性路面不平度的统计特性第二节第二节 路面不平度的统计特性路面不平度的统计特性第二节第二节 路面不平度的统计特性路面不平度的统计特性第二节第二节 路面不平度的统计特性路面不平度的统计特性路面对四轮汽车的输入功率谱密度路面对四轮汽车的输入功率谱密度第二节第二节 路面不平度的统计特性路面不平度的统计特性第二节第二节 路面不平度的统计特性路面不平度的统计特性第二节第二节 路面不平度的统计特性路面不平度的统计特性第二节第二节 路面不平度的统计特性

14、路面不平度的统计特性第三节第三节 汽车振动系统的简化，汽车振动系统的简化，单质量系统的振动单质量系统的振动 汽车振动系统的简化汽车振动系统的简化第三节第三节 汽车振动系统的简化，汽车振动系统的简化，单质量系统的振动单质量系统的振动第三节第三节 汽车振动系统的简化，汽车振动系统的简化，单质量系统的振动单质量系统的振动第三节第三节 汽车振动系统的简化，汽车振动系统的简化，单质量系统的振动单质量系统的振动单质量系统的自由振动单质量系统的自由振动第三节第三节 汽车振动系统的简化，汽车振动系统的简化，单质量系统的振动单质量系统的振动第三节第三节 汽车振动系统的简化，汽车振动系统的简化，单质量系统的振动单

15、质量系统的振动第三节第三节 汽车振动系统的简化，汽车振动系统的简化，单质量系统的振动单质量系统的振动单质量系统的频率响应特性单质量系统的频率响应特性第三节第三节 汽车振动系统的简化，汽车振动系统的简化，单质量系统的振动单质量系统的振动第三节第三节 汽车振动系统的简化，汽车振动系统的简化，单质量系统的振动单质量系统的振动第三节第三节 汽车振动系统的简化，汽车振动系统的简化，单质量系统的振动单质量系统的振动第三节第三节 汽车振动系统的简化，汽车振动系统的简化，单质量系统的振动单质量系统的振动单质量系统对路面随即输入的响应单质量系统对路面随即输入的响应第三节第三节 汽车振动系统的简化，汽车振动系统的

16、简化，单质量系统的振动单质量系统的振动第三节第三节 汽车振动系统的简化，汽车振动系统的简化，单质量系统的振动单质量系统的振动第三节第三节 汽车振动系统的简化，汽车振动系统的简化，单质量系统的振动单质量系统的振动第三节第三节 汽车振动系统的简化，汽车振动系统的简化，单质量系统的振动单质量系统的振动第三节第三节 汽车振动系统的简化，汽车振动系统的简化，单质量系统的振动单质量系统的振动第三节第三节 汽车振动系统的简化，汽车振动系统的简化，单质量系统的振动单质量系统的振动第三节第三节 汽车振动系统的简化，汽车振动系统的简化，单质量系统的振动单质量系统的振动第三节第三节 汽车振动系统的简化，汽车振动系统

17、的简化，单质量系统的振动单质量系统的振动第三节第三节 汽车振动系统的简化，汽车振动系统的简化，单质量系统的振动单质量系统的振动第三节第三节 汽车振动系统的简化，汽车振动系统的简化，单质量系统的振动单质量系统的振动第三节第三节 汽车振动系统的简化，汽车振动系统的简化，单质量系统的振动单质量系统的振动第四节第四节 车身与车轮双质量系统的振动车身与车轮双质量系统的振动运动方程与振型分析运动方程与振型分析第四节第四节 车身与车轮双质量系统的振动车身与车轮双质量系统的振动第四节第四节 车身与车轮双质量系统的振动车身与车轮双质量系统的振动第四节第四节 车身与车轮双质量系统的振动车身与车轮双质量系统的振动第

18、四节第四节 车身与车轮双质量系统的振动车身与车轮双质量系统的振动第四节第四节 车身与车轮双质量系统的振动车身与车轮双质量系统的振动第四节第四节 车身与车轮双质量系统的振动车身与车轮双质量系统的振动第四节第四节 车身与车轮双质量系统的振动车身与车轮双质量系统的振动双质量系统的传递特性双质量系统的传递特性第四节第四节 车身与车轮双质量系统的振动车身与车轮双质量系统的振动第四节第四节 车身与车轮双质量系统的振动车身与车轮双质量系统的振动第四节第四节 车身与车轮双质量系统的振动车身与车轮双质量系统的振动第四节第四节 车身与车轮双质量系统的振动车身与车轮双质量系统的振动 车身加速度、悬架弹簧动挠度和车轮

19、相对动车身加速度、悬架弹簧动挠度和车轮相对动载的幅频特性载的幅频特性第四节第四节 车身与车轮双质量系统的振动车身与车轮双质量系统的振动第四节第四节 车身与车轮双质量系统的振动车身与车轮双质量系统的振动第四节第四节 车身与车轮双质量系统的振动车身与车轮双质量系统的振动第四节第四节 车身与车轮双质量系统的振动车身与车轮双质量系统的振动第四节第四节 车身与车轮双质量系统的振动车身与车轮双质量系统的振动在路面随机输入下系统振动响应均方根值的计算在路面随机输入下系统振动响应均方根值的计算第四节第四节 车身与车轮双质量系统的振动车身与车轮双质量系统的振动第四节第四节 车身与车轮双质量系统的振动车身与车轮双

20、质量系统的振动第四节第四节 车身与车轮双质量系统的振动车身与车轮双质量系统的振动第四节第四节 车身与车轮双质量系统的振动车身与车轮双质量系统的振动系统参数对振动响应均方根值的影响系统参数对振动响应均方根值的影响第四节第四节 车身与车轮双质量系统的振动车身与车轮双质量系统的振动第四节第四节 车身与车轮双质量系统的振动车身与车轮双质量系统的振动第四节第四节 车身与车轮双质量系统的振动车身与车轮双质量系统的振动主动与半主动悬架主动与半主动悬架第四节第四节 车身与车轮双质量系统的振动车身与车轮双质量系统的振动第四节第四节 车身与车轮双质量系统的振动车身与车轮双质量系统的振动第四节第四节 车身与车轮双质

21、量系统的振动车身与车轮双质量系统的振动第四节第四节 车身与车轮双质量系统的振动车身与车轮双质量系统的振动第四节第四节 车身与车轮双质量系统的振动车身与车轮双质量系统的振动第四节第四节 车身与车轮双质量系统的振动车身与车轮双质量系统的振动第四节第四节 车身与车轮双质量系统的振动车身与车轮双质量系统的振动第五节第五节 双轴汽车的振动双轴汽车的振动前面讨论的单质量和双质量系统都是双轴汽车的局前面讨论的单质量和双质量系统都是双轴汽车的局部系统，仅分析了单车轮输入下车身的部系统，仅分析了单车轮输入下车身的垂直运动垂直运动。本节讨论汽车本节讨论汽车垂直垂直和和俯仰俯仰两个自由度或汽车纵轴上两个自由度或汽车

22、纵轴上任一点的垂直振动，为此需要建立前、后车轮两个任一点的垂直振动，为此需要建立前、后车轮两个路面输入的路面输入的双轴双轴汽车模型。汽车模型。第五节第五节 双轴汽车的振动双轴汽车的振动振型分析振型分析M对图对图612 的双轴汽车简化模型进一步简化，忽略车轮质的双轴汽车简化模型进一步简化，忽略车轮质量和轮胎刚度，变为量和轮胎刚度，变为642车身振动模型，以分析车身振车身振动模型，以分析车身振动动第五节第五节 双轴汽车的振动双轴汽车的振动第五节第五节 双轴汽车的振动双轴汽车的振动第五节第五节 双轴汽车的振动双轴汽车的振动第五节第五节 双轴汽车的振动双轴汽车的振动使使wjwz减小俯仰角加速度减小俯仰

23、角加速度第五节第五节 双轴汽车的振动双轴汽车的振动第五节第五节 双轴汽车的振动双轴汽车的振动计算前、后轮双输入系统振动响应时的单轮输入折计算前、后轮双输入系统振动响应时的单轮输入折算幅频特性算幅频特性第五节第五节 双轴汽车的振动双轴汽车的振动第五节第五节 双轴汽车的振动双轴汽车的振动第五节第五节 双轴汽车的振动双轴汽车的振动第五节第五节 双轴汽车的振动双轴汽车的振动第五节第五节 双轴汽车的振动双轴汽车的振动第五节第五节 双轴汽车的振动双轴汽车的振动第五节第五节 双轴汽车的振动双轴汽车的振动第五节第五节 双轴汽车的振动双轴汽车的振动第五节第五节 双轴汽车的振动双轴汽车的振动第五节第五节 双轴汽车的振动双轴汽车的振动第六节第六节“人体座椅人体座椅”系统的振动系统的振动第六节第六节“人体座椅人体座椅”系统的振动系统的振动第六节第六节“人体座椅人体座椅”系统的振动系统的振动第六节第六节“人体座椅人体座椅”系统的振动系统的振动第七节第七节 汽车平顺性试验和数据处理汽车平顺性试验和数据处理第六节第六节“人体座椅人体座椅”系统的振动系统的振动第六节第六节“人体座椅人体座椅”系统的振动系统的振动第六节第六节“人体座椅人体座椅”系统的振动系统的振动第六节第六节“人体座椅人体座椅”系统的振动系统的振动第六节第六节“人体座椅人体座椅”系统的振动系统的振动全部课程讲授完毕！全部课程讲授完毕！谢谢！谢谢！