汽车理论最新版课件6.1-6.2
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ppt汽车理论课件
车身材料
现代汽车车身材料主要包括钢铁、铝合金、玻璃纤维复合材料等，每种材料都有其特殊的性能和优缺 点。
汽车照明与信号系统
前照灯
包括远光灯、近光灯、转向灯等，用于照明路面和发出信号。
信号灯
包括刹车灯、雾灯、倒车灯等，用于向其他车辆或行人发出信号。
汽车空调与音响系统
空调系统
由制冷、透风和采暖三部分组成，用于调节 车内温度和空气质量，提高驾驶舒适性。
01
02
03
04
马力
表示发动机的功率，是衡量发 动机性能的重要指标。
扭矩
表示发动机的转矩，是衡量发 动机输出功率的重要指标。
燃油经济性
表示发动机的燃油消耗量，是 衡量发动机燃油效率的重要指
标。
排放性能
表示发动机排放的废气量及废 气中的有害物质含量，是衡量 发动机环保性能的重要指标。
03
汽车底盘原理
制动系统的工作原理
制动系统的组成
制动系统主要由制动器、制动液、制 动管路和制动控制系统等组成。
制动系统的工作原理
制动系统的主要作用是使汽车减速或 停车，通过制动器产生摩擦力来消耗 汽车的动能，从而实现汽车的减速或 停车。
04
汽车车身与电器
车身的结构与材料
车身结构
包括车身壳体、车门、车窗、车顶等部件，其结构情势和材料选择对汽车的安全性、舒适性和节能性 有侧重要影响。
行驶系统的工作原理
行驶系统的组成
行驶系统主要由车架、车桥、悬挂系统和车轮等组成。
行驶系统的工作原理
行驶系统的主要作用是承受和缓冲来自路面和发动机的冲击，保持汽车的行驶 稳定性和舒适性。
转向系统的工作原理
转向系统的组成
转向系统主要由转向盘、转向轴、转向器和转向节等组成。
现代汽车车身材料主要包括钢铁、铝合金、玻璃纤维复合材料等，每种材料都有其特殊的性能和优缺 点。
汽车照明与信号系统
前照灯
包括远光灯、近光灯、转向灯等，用于照明路面和发出信号。
信号灯
包括刹车灯、雾灯、倒车灯等，用于向其他车辆或行人发出信号。
汽车空调与音响系统
空调系统
由制冷、透风和采暖三部分组成，用于调节 车内温度和空气质量，提高驾驶舒适性。
01
02
03
04
马力
表示发动机的功率，是衡量发 动机性能的重要指标。
扭矩
表示发动机的转矩，是衡量发 动机输出功率的重要指标。
燃油经济性
表示发动机的燃油消耗量，是 衡量发动机燃油效率的重要指
标。
排放性能
表示发动机排放的废气量及废 气中的有害物质含量，是衡量 发动机环保性能的重要指标。
03
汽车底盘原理
制动系统的工作原理
制动系统的组成
制动系统主要由制动器、制动液、制 动管路和制动控制系统等组成。
制动系统的工作原理
制动系统的主要作用是使汽车减速或 停车，通过制动器产生摩擦力来消耗 汽车的动能，从而实现汽车的减速或 停车。
04
汽车车身与电器
车身的结构与材料
车身结构
包括车身壳体、车门、车窗、车顶等部件，其结构情势和材料选择对汽车的安全性、舒适性和节能性 有侧重要影响。
行驶系统的工作原理
行驶系统的组成
行驶系统主要由车架、车桥、悬挂系统和车轮等组成。
行驶系统的工作原理
行驶系统的主要作用是承受和缓冲来自路面和发动机的冲击，保持汽车的行驶 稳定性和舒适性。
转向系统的工作原理
转向系统的组成
转向系统主要由转向盘、转向轴、转向器和转向节等组成。
汽车理论教学课件
紧急情况处理措施
制动失效
转向失控
介绍在制动失效时应如何 操作，如利用发动机制动、 抢档等。
讲解转向失控时的应急措 施，如保持冷静、轻踩制 动踏板等。
车辆自燃
分析车辆自燃原因及应急 处理方法，如关闭电源、 使用灭火器等。
突发情况处置
探讨如何应对前方障碍物、 动物横穿道路等突发情况， 包括减速避让、紧急制动 等措施。
异响和抖动
检查发动机、底盘和悬挂系统等部件 是否有松动或损坏05
驶技巧
道路交通安全法规概述
1 2
道路交通安全法规的体系结构 包括国家法律、行政法规、地方性法规、部门规 章等。
道路交通安全法规的核心内容 涵盖车辆和驾驶人管理、道路通行条件、道路通 行规定、交通事故处理等方面。
03
汽车电气与电子控制系统
电源系统组成及功能
01 蓄电池
储存电能，为汽车启动、点火及用电设备提供电 能。
02 发电机
汽车运行时的主要电源，向用电设备供电并对蓄 电池充电。
03 电压调节器
控制发电机的输出电压，保护用电设备免受电压 过高的损害。
点火系统工作原理
点火线圈
将低电压转变为高电压， 以产生电火花点燃混合气。
人工智能、自动驾驶 等技术的不断发展将 使得汽车更加智能化， 提高行驶安全性和舒 适性。
网联化
5G等通信技术的普及 将实现车与车、车与 基础设施之间的实时 互联，构建智能交通 系统。
共享化
共享经济模式将逐渐 渗透到汽车行业，推 动汽车使用方式的变 革。
02
汽车构造与原理
发动机类型及工作原理
01 汽油发动机
车产业实现绿色发展。
THANKS
感谢观看
《汽车理论》第6章汽车平顺性
值（m/s2）； fij
、f 分别是1/3倍频带的中心频率 wj
f j
的上、下限频率（Hz
）；Ga f 为加速度自功率谱密度函数（m2/s3）。
1/3倍频带中心频率的上、下限频率见书本上的表6-1。
2021/2/21
汽车理论 第 9 页
（1）单轴向加权加速度均方根值 ➢ 单轴向加权加速度均方根值为：
➢
设悬架动挠度为
zsw
zs
zw
，轮胎动变形为
z qw
q
z w
，选取悬架动
挠度、车身垂直速度、轮胎动变形、车轮轴垂直速度为系统状态变量，
即 X z sw
z s
z qw
z T w
，则1/4汽车系统状态方程式为：
z sw
0
z s
z
K/ s 0
m s
qw
z w
K s
/m w
1
C /m
s
s
客观评价方法：吸收功率法、总体乘坐值法（BS6841-1987）、 VDI2057-2002和ISO2631-1997。
2021/2/21
汽车理论 第 4 页
6.1.1 汽车平顺性评价指标
汽车平顺性评价方法：脉冲输入行驶评价方法和随机输入行 驶评价方法。目前，主要采用随机输入行驶评价方法。
1. 脉冲输入行驶评价方法
6.2.3 1/2汽车平顺性模型
设前、后悬架动挠度分别为 zswf zsf zwf 和 ，前 zswr zsr zwr
、后轮胎动变形分别为
z z z
qwf
qf
wf
和 ，选择车身垂 z z z
qwr
qr
wr
直加速度、车身俯仰角加速度、前后悬架动挠度、前后轮胎
汽车理论PPT课件上
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太平洋汽车 慧聪汽车 263汽车
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（美）Thomas D.Gillespie 著.车辆动力学基础.
赵六奇，金达锋，译.清华大学出版社
吴光强 主编.汽车理论.人民交通出版社 傅立敏 著.汽车空气动力学. 机械工业出版社
（英）Julian Happian-Smith 主编.现代汽车设计概论.
一、驱动力Ft
Tt Ft r
Tt—驱动力矩；
Tt Ttq ig i 0T
ua
Ttq —发动机转矩； ig—变速器传动比； i0—主减速器传动比；
Tt
r
Ft F0
ηT—传动系的机械效率。
Ft Ttq ig i 0T r
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
由
Ft
Ttqig i 0 T r
第一节 汽车的动力性指标
美国对轿车的爬坡能力有如下规定： 能以104km/h（65mile/h）通过6％的坡道； 满载时不低于80km/h； 在6％的坡道上，0～96km/h（60mile/h）的 加速时间不应大于20s。
第一节
汽车的动力性指标
本节内容结束
下一节
第一章
汽车动力性
第二节
汽车的驱动力与行驶阻力
水冷，直列四缸，每缸五气门
最大功率 110kW/5700 r/min 最大转矩 210N· m/1750～4600 r/min 缸径×行程 81mm×86.4mm 压缩比 9.3:1
思考
宝来轿车发动机的转矩输出特性是否理想？为什么？
汽车起步加速时，过早换入高挡（即发动机转速较低时即换入 高挡) 是否有利于其加速性？ 发动机最大转矩对应的转速较低好还是较高好？
汽车理论 全套课件
dt
和力矩总效应的一个数值而已。
汽车理论讲义（第1版）
赵又群编著
45
第二节结束！
汽车理论讲义（第1版）
赵又群编著
46
第三节 汽车行驶的驱动-附着条件、汽 车的附着力
一、汽车行驶的驱动-附着条件
1．由行驶方程式知： md du tFt Ff FwFi
驱动条件： Ft Ff FwFi
（必要条件），否则——（1）无法开动，（2） 减速直至停车。 2．轮胎与地面的附着条件
二、汽车的安全性（广义） （1）主动安全性 （2）被动安全性
汽车理论讲义（第1版）
赵又群编著
3
绪论结束！
汽车理论讲义（第1版）
赵又群编著
4
第二章 汽车的动力性
1-1 汽车动力性指标 1-2 汽车的驱动力和行驶阻力 1-3 汽车行驶的驱动-附着条件、汽车的附着力 1-4 汽车驱动力-行驶阻力平衡图与动力特性图 1-5 汽车的功率平衡
（3）用车速—时间曲线全面反应加速能力。
汽车理论讲义（第1版）
赵又群编著
9
第一节 汽车的动力性指标
汽车理论讲义（第1版）
赵又群编著
10
第一节 汽车的动力性指标
上坡能力——最大坡度，良好路面，满载行驶。
（1）显然，是指一档最大爬坡度。 （2）轿车的最大坡度基本满足使用要求，货车、 越野车的爬坡能力是个很重要的指标。 （3）军用车辆的战术技术要求中，常规定在一 定坡道上车辆应达到一定的速度。
加速阻力
（1）克服其质量加速运行时的惯性力，F j 。
（2）平移质量惯性力与旋转质量惯性力偶矩，以
计入。
Fj
m du
dt
——汽车质量换算系数 ，主要与飞轮转动
和力矩总效应的一个数值而已。
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第二节结束！
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第三节 汽车行驶的驱动-附着条件、汽 车的附着力
一、汽车行驶的驱动-附着条件
1．由行驶方程式知： md du tFt Ff FwFi
驱动条件： Ft Ff FwFi
（必要条件），否则——（1）无法开动，（2） 减速直至停车。 2．轮胎与地面的附着条件
二、汽车的安全性（广义） （1）主动安全性 （2）被动安全性
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绪论结束！
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第二章 汽车的动力性
1-1 汽车动力性指标 1-2 汽车的驱动力和行驶阻力 1-3 汽车行驶的驱动-附着条件、汽车的附着力 1-4 汽车驱动力-行驶阻力平衡图与动力特性图 1-5 汽车的功率平衡
（3）用车速—时间曲线全面反应加速能力。
汽车理论讲义（第1版）
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第一节 汽车的动力性指标
汽车理论讲义（第1版）
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10
第一节 汽车的动力性指标
上坡能力——最大坡度，良好路面，满载行驶。
（1）显然，是指一档最大爬坡度。 （2）轿车的最大坡度基本满足使用要求，货车、 越野车的爬坡能力是个很重要的指标。 （3）军用车辆的战术技术要求中，常规定在一 定坡道上车辆应达到一定的速度。
加速阻力
（1）克服其质量加速运行时的惯性力，F j 。
（2）平移质量惯性力与旋转质量惯性力偶矩，以
计入。
Fj
m du
dt
——汽车质量换算系数 ，主要与飞轮转动
《汽车理论教学》PPT课件
7
•第五节 前、后制动器制动力的比例关系
•1.解析法确定 I 曲线
•由理想的条件可得
Fμ1 Fμ1
Fμ 2
Fμ2 FZ1
FZ 2
G
Fμ1 Fμ1
Fμ 2
Fμ2 G b hg
a hg
FZ1
将
FZ 2
G L
G L
b hg a hg
代入
•消去变量
Fμ 2
1 2
Fμ2 1
•β
线
Fμ2 B Fμ1 为一直线
直线斜率tan 1
•θ
•0
•Fμ1
•β线：实际前、后制动器制动力分配线。
18
•第五节 前、后制动器制动力的比例关系
•同步附着系数
•Fμ1、Fμ2具有固定比值 的汽车，使前、后车轮同
时抱死的路面附着系数称
为同步附着系数。
• ➢从图中看，同步附 着系数是β线和 I 曲线交 点处对应的附着系数。
同时抱死时的制
动器制动力。
34
•第五节 前、后制动器制动力的比例关系
2） 0 (设 0.7)
•结论
0
•后轮先抱死
•后轮抱死
时z 0.6
•前后轮 同时抱死
z时 0.7
35
•第五节 前、后制动器制动力的比例关系
•3）制动过程分析得到的结论
• 1）当 0 时，β线位于I曲线下方，前轮先抱死；
15
•第五节 前、后制动器制动力的比例关系
•同步附着系数的计算
•满足固定 比值的条件
由 β b hg 得 1 a hg
Fμ1 Fμ1
Fμ 2
Fμ2 G b hg
a hg
•满足同时 抱死的条件
•第五节 前、后制动器制动力的比例关系
•1.解析法确定 I 曲线
•由理想的条件可得
Fμ1 Fμ1
Fμ 2
Fμ2 FZ1
FZ 2
G
Fμ1 Fμ1
Fμ 2
Fμ2 G b hg
a hg
FZ1
将
FZ 2
G L
G L
b hg a hg
代入
•消去变量
Fμ 2
1 2
Fμ2 1
•β
线
Fμ2 B Fμ1 为一直线
直线斜率tan 1
•θ
•0
•Fμ1
•β线：实际前、后制动器制动力分配线。
18
•第五节 前、后制动器制动力的比例关系
•同步附着系数
•Fμ1、Fμ2具有固定比值 的汽车，使前、后车轮同
时抱死的路面附着系数称
为同步附着系数。
• ➢从图中看，同步附 着系数是β线和 I 曲线交 点处对应的附着系数。
同时抱死时的制
动器制动力。
34
•第五节 前、后制动器制动力的比例关系
2） 0 (设 0.7)
•结论
0
•后轮先抱死
•后轮抱死
时z 0.6
•前后轮 同时抱死
z时 0.7
35
•第五节 前、后制动器制动力的比例关系
•3）制动过程分析得到的结论
• 1）当 0 时，β线位于I曲线下方，前轮先抱死；
15
•第五节 前、后制动器制动力的比例关系
•同步附着系数的计算
•满足固定 比值的条件
由 β b hg 得 1 a hg
Fμ1 Fμ1
Fμ 2
Fμ2 G b hg
a hg
•满足同时 抱死的条件
汽车理论最新版课件6.1-6.2
F2n Fq2I FxI L X nej2πnL
F3n Fq3I FyI Yn
F4n Fq4I FyI L Y nej2πnL
G11n G22n Gxx n
G33n G44n Gyyn
G12 n G34 n
G2*1n G4*3 n
Gxx nｅｊ2πnL Gyy nｅｊ2πnL
wd
1.00
wk
1.00
we
0.63
we
0.40
we
0.20
0.080 0.114 0.407 0.106 0.085 0.011
峰值 系数 5.0 4.7 5.5 4.9 5.0 4.5
16
第一节 人体对振动的反应和平顺性的评价
频率加权函数和轴加权系数 European轿车上振动测量结果
位置 坐标轴 频率加 轴加权 加权加速度 峰值 名称 权函数 系数k 均方根值 系数
a0—参考加速度均方根值，a0 106 m / s2 。
14
第一节 人体对振动的反应和平顺性的评价
（4）评价方法
Law和aw与人的主观感觉之间的关系
加权加速度均方根值aw <0.315
0.315～0.63 0.5 ～1.0 0.8 ～1.6 1.25 ～2.5 >2.0
加权振级Law 110
110 ～116 114 ～120 118 ～124 112 ～128
评价指标 加权加速度均方根值 撞击悬架限位的概率
行驶安全性
3
第六章 汽车的平顺性
第一节 人体对振动的反应和平顺性的评价
➢本节将学习人体对振动的反应、人体坐 姿受振模型、平顺性的评价方法等。
4
第一节 人体对振动的反应和平顺性的评价
F3n Fq3I FyI Yn
F4n Fq4I FyI L Y nej2πnL
G11n G22n Gxx n
G33n G44n Gyyn
G12 n G34 n
G2*1n G4*3 n
Gxx nｅｊ2πnL Gyy nｅｊ2πnL
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0.080 0.114 0.407 0.106 0.085 0.011
峰值 系数 5.0 4.7 5.5 4.9 5.0 4.5
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第一节 人体对振动的反应和平顺性的评价
频率加权函数和轴加权系数 European轿车上振动测量结果
位置 坐标轴 频率加 轴加权 加权加速度 峰值 名称 权函数 系数k 均方根值 系数
a0—参考加速度均方根值，a0 106 m / s2 。
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第一节 人体对振动的反应和平顺性的评价
（4）评价方法
Law和aw与人的主观感觉之间的关系
加权加速度均方根值aw <0.315
0.315～0.63 0.5 ～1.0 0.8 ～1.6 1.25 ～2.5 >2.0
加权振级Law 110
110 ～116 114 ～120 118 ～124 112 ～128
评价指标 加权加速度均方根值 撞击悬架限位的概率
行驶安全性
3
第六章 汽车的平顺性
第一节 人体对振动的反应和平顺性的评价
➢本节将学习人体对振动的反应、人体坐 姿受振模型、平顺性的评价方法等。
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第一节 人体对振动的反应和平顺性的评价
相关主题
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2
第六章 汽车的平顺性
振动系统 弹性元件 阻尼元件 车身、车轮质量
输入 路面不平度
车速 发动机、传动系和车轮等旋
转部件的非平衡干扰
本章将 不考虑
输出 车身传至人体的加速度
悬架弹簧的动挠度 车轮与路面间的动载荷
➢本章将围绕人体对振动的反应和平顺性 的评价指标、路面不平度的统计特性（振动 系统的输入）、振动系统的动力学分析、振 动系统的输出特性等内容而展开。
lim Gq
f
2 q ~Δn
Δf 0 Δf
将f un 代入
Gq f
lim
2 q~Δn
Δn0 uΔn
1 u
Gq
n
27
第二节 路面不平度的统计特性
空间频率和时间频率谱密度的关系
f 1 n 2
2
Gq(f)
时间频率谱密 度Gq(f)
1 1 2
Gq (n) 1
f n
f 2n
f
Δn n
空间频率谱 密度Gq(n)
几何平均值 16 64 256 1024 4096
16384 65536 262144
σq /(10-3m) 0.011m-1<n<2.83m-1
几何平均值 3.81 7.61 15.23 30.45 60.90 121.80 243.61 487.22
23
第二节 路面不平度的统计特性
路面不平度分级图
第六章 汽车的平顺性 第六章 汽车的平顺性
本章重点研究路面不平引起的汽车振动问题。
➢本章将具体研究以下内容：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；汽车振动系统的 简化，系统的频率响应特性和系统参数对振动响应参数 的影响；汽车平顺性的测试等。
第六章 汽车的平顺性
➢什么是汽车平顺性？ ➢保持汽车在行驶过程中乘员所处的振动环境具 有一定舒适程度和保持货物完好的性能。 ➢为什么要研究汽车的平顺性？ ➢振动影响人的舒适性、工作效能、身体健康， 影响货物的完整性以及零部件的性能和寿命。平顺 性研究的目的是有效控制汽车振动系统的动态特性。
a0—参考加速度均方根值，a0 106 m / s2 。
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第一节 人体对振动的反应和平顺性的评价
（4）评价方法
Law和aw与人的主观感觉之间的关系
加权加速度均方根值aw <0.315
0.315～0.63 0.5 ～1.0 0.8 ～1.6 1.25 ～2.5 >2.0
加权振级Law 110
110 ～116 114 ～120 118 ～124 112 ～128
F2n Fq2I FxI L X nej2πnL
F3n Fq3I FyI Yn
F4n Fq4I FyI L Y nej2πnL
G11n G22n Gxx n
G33n G44n Gyyn
G12 n G34 n
G2*1n G4*3 n
Gxx nｅｊ2πnL Gyy nｅｊ2πnL
24
第二节 路面不平度的统计特性
3）速度功率谱密度和加速度功率谱密度
速度功率谱密度 Gq&(n) (2πn)2Gq(n) 加速度功率谱密度
Gq&&(n) (2πn)4Gq (n)
当W=2时
Gq&(n) (2πn0 )2Gq(n0 )
与n无关——“白噪声”
25
第二节 路面不平度的统计特性
二、空间频率功率谱密度Gq (n)化为时间频率功率谱密度Gq (f )
wk
f
f / 4 2Hz f 4Hz 1 4Hz f 12.5Hz
12.5 / f 12.5Hz f 80Hz
wd
f
1 2 /
f
(0.5Hz f 2Hz)
2Hz f 80Hz
wc
f
8
1 /
f
(0.5Hz f 8Hz)
8Hz f 80Hz
we
f
1 1/
f
(0.5Hz f 1Hz)
靠背
xb yb
wc
wd
0.80 0.50
0.212
4.3
0.087
4.4
zb
wd
0.40
0.140
4.9
xf
脚
yf
wk
0.25
wk
0.25
0.090
5.4
0.093
5.1
zf
wk
0.40
0.319
6.2
1
av
a2 2 vj
0.628
17
第一节 人体对振动的反应和平顺性的评价
2.辅助评价法
➢当峰值系数 > 9时，ISO 2631-1：1997（E）标准规定用 加权加速度4次方根值评价。它能更好地估计偶尔遇到过大 的脉冲引起的高峰值系数振动对人体的影响。此时采用辅助 评价方法 —— 振动剂量值。
n—空间频率（m-1），表示每米长度包括几个波长；
n0—参考空间频率，n0=0.1m-1； Gq (n0 ) — 参考空间频率下的路面功率谱密度，也称路 面不平度系数；
W—频率指数。
22
第二节 路面不平度的统计特性
2）路面不平度8级分类标准
路面等级
A B C D E F G H
Gq(n0)/(10-6m3) （n0=0.1m-1）
29
第二节 路面不平度的统计特性
Gq f Gq n0 n02
u f2
对上式的等 式两边取对数 后作图，得到 位移功率谱密 度。
u Gq(n0)
30
第二节 路面不平度的统计特性
Gq& f 4π2Gq n0 n02u
对上式的等 式两边取对数 后作图，得到 速度功率谱密 度。
u
Gq(n0)
取 k=1.4。
➢靠背水平轴向 xb、yb 可以由椅面水平轴向 xs、ys
代替，此时轴加权系数取
k=1.4。
➢我国标准规定，评价汽车平顺性时就考虑椅面 xs、ys、zs
三个轴向振动。
10
第一节 人体对振动的反应和平顺性的评价
人体对不同频率的振动敏感程度不同
➢zs 最敏感的频率范
围是4～12.5Hz。在4～ 8Hz频率范围，人的内 脏器官产生共振；8～ 12.5Hz频率范围，对人 的脊椎系统影响很大。
评价指标 加权加速度均方根值 撞击悬架限位的概率
行驶安全性
3
第六章 汽车的平顺性
第一节 人体对振动的反应和平顺性的评价
➢本节将学习人体对振动的反应、人体坐 姿受振模型、平顺性的评价方法等。
4
第一节 人体对振动的反应和平顺性的评价
一、人体对振动的反应
人体对振动的反应
主观因素 心理 生理
频率
强度
作用方向
1Hz f 80Hz
12
第一节 人体对振动的反应和平顺性的评价
二、平顺性的评价方法
1.基本评价法
（1）计算各轴向加权加速度均方根值aw
1）滤波网络法
➢将测得的 at通过相 应的频率加权函数 w f
的滤波网络，得到加权加
速度时间历程 aw t 。
1
aw
1 T
T 0
aw2
t
dt
2
2）频谱分析法
33
第二节 路面不平度的统计特性
➢汽车有四个输入的振动传递时，要掌握四个车轮输入
的自谱和四个车轮彼此间的互谱，共16个谱量Gik (n)(i, k 1,
2，3，4），其中12个谱量两两共轭。
lim Gik n
T
1 T
Fi* n Fk n
四个车轮不平度函数的傅里叶变换为
F1n Fq1I FxI X n
一、路面不平度的功率谱密度
1.路面不平度函数
➢路面相对基准平面的高度 q ，沿道路走向长度 I 的变化 q（I）称为路面不平度函数。
➢用水准仪或路面计可以得到路面不平度函数。
21
第二节 路面不平度的统计特性
2.路面不平度的功率谱密度Gq (n)
1）Gq (n)的拟合公式
W
Gq
n
Gq
n0
n n0
126
人的主观感觉 没有不舒适
有一些不舒适 相当不舒适 不舒适 很不舒适 极不舒适
15
第一节 人体对振动的反应和平顺性的评价
频率加权函数和轴加权系数 European轿车上振动测量结果
位置 坐标轴 频率加 轴加权 加权加速度 名称 权函数 系数k 均方根值
xs
ys
座椅
支承
zs
面
rx
ry
rz
wd
1.00
思考：由轴加权系数的不同取值可否 确定人体对哪个点输入的振动最敏感？
xs、ys、zs
即人对座椅传给人体的振动最敏感
9
第一节 人体对振动的反应和平顺性的评价
ISO2631-1：1997（E）标准还规定 当评价振动对健康的影响时
➢只考虑 xs、ys、zs 这三 个轴向振动，且xs、 ys 两
个水平轴向的轴加权系数
G14
n
G4*1
n
Gxy
nｅｊ2πnL
G32 n G13n
G2*3 n G3*1n
Gyx nｅｊ2πnL Gxy n
G42n G2*4n Gyxn
34
第二节 路面不平度的统计特性
左、右轮迹间的互谱可以表示为
Gxy n Gxy n e jxy n
两个轮迹的相关函数为
频率加权函数和轴加权系数
位置 座椅支承面
靠背 脚
坐标轴名称
xs
ys zs rx
ry
rz
xb yb zb xf yf zf
第六章 汽车的平顺性
振动系统 弹性元件 阻尼元件 车身、车轮质量
输入 路面不平度
车速 发动机、传动系和车轮等旋
转部件的非平衡干扰
本章将 不考虑
输出 车身传至人体的加速度
悬架弹簧的动挠度 车轮与路面间的动载荷
➢本章将围绕人体对振动的反应和平顺性 的评价指标、路面不平度的统计特性（振动 系统的输入）、振动系统的动力学分析、振 动系统的输出特性等内容而展开。
lim Gq
f
2 q ~Δn
Δf 0 Δf
将f un 代入
Gq f
lim
2 q~Δn
Δn0 uΔn
1 u
Gq
n
27
第二节 路面不平度的统计特性
空间频率和时间频率谱密度的关系
f 1 n 2
2
Gq(f)
时间频率谱密 度Gq(f)
1 1 2
Gq (n) 1
f n
f 2n
f
Δn n
空间频率谱 密度Gq(n)
几何平均值 16 64 256 1024 4096
16384 65536 262144
σq /(10-3m) 0.011m-1<n<2.83m-1
几何平均值 3.81 7.61 15.23 30.45 60.90 121.80 243.61 487.22
23
第二节 路面不平度的统计特性
路面不平度分级图
第六章 汽车的平顺性 第六章 汽车的平顺性
本章重点研究路面不平引起的汽车振动问题。
➢本章将具体研究以下内容：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；汽车振动系统的 简化，系统的频率响应特性和系统参数对振动响应参数 的影响；汽车平顺性的测试等。
第六章 汽车的平顺性
➢什么是汽车平顺性？ ➢保持汽车在行驶过程中乘员所处的振动环境具 有一定舒适程度和保持货物完好的性能。 ➢为什么要研究汽车的平顺性？ ➢振动影响人的舒适性、工作效能、身体健康， 影响货物的完整性以及零部件的性能和寿命。平顺 性研究的目的是有效控制汽车振动系统的动态特性。
a0—参考加速度均方根值，a0 106 m / s2 。
14
第一节 人体对振动的反应和平顺性的评价
（4）评价方法
Law和aw与人的主观感觉之间的关系
加权加速度均方根值aw <0.315
0.315～0.63 0.5 ～1.0 0.8 ～1.6 1.25 ～2.5 >2.0
加权振级Law 110
110 ～116 114 ～120 118 ～124 112 ～128
F2n Fq2I FxI L X nej2πnL
F3n Fq3I FyI Yn
F4n Fq4I FyI L Y nej2πnL
G11n G22n Gxx n
G33n G44n Gyyn
G12 n G34 n
G2*1n G4*3 n
Gxx nｅｊ2πnL Gyy nｅｊ2πnL
24
第二节 路面不平度的统计特性
3）速度功率谱密度和加速度功率谱密度
速度功率谱密度 Gq&(n) (2πn)2Gq(n) 加速度功率谱密度
Gq&&(n) (2πn)4Gq (n)
当W=2时
Gq&(n) (2πn0 )2Gq(n0 )
与n无关——“白噪声”
25
第二节 路面不平度的统计特性
二、空间频率功率谱密度Gq (n)化为时间频率功率谱密度Gq (f )
wk
f
f / 4 2Hz f 4Hz 1 4Hz f 12.5Hz
12.5 / f 12.5Hz f 80Hz
wd
f
1 2 /
f
(0.5Hz f 2Hz)
2Hz f 80Hz
wc
f
8
1 /
f
(0.5Hz f 8Hz)
8Hz f 80Hz
we
f
1 1/
f
(0.5Hz f 1Hz)
靠背
xb yb
wc
wd
0.80 0.50
0.212
4.3
0.087
4.4
zb
wd
0.40
0.140
4.9
xf
脚
yf
wk
0.25
wk
0.25
0.090
5.4
0.093
5.1
zf
wk
0.40
0.319
6.2
1
av
a2 2 vj
0.628
17
第一节 人体对振动的反应和平顺性的评价
2.辅助评价法
➢当峰值系数 > 9时，ISO 2631-1：1997（E）标准规定用 加权加速度4次方根值评价。它能更好地估计偶尔遇到过大 的脉冲引起的高峰值系数振动对人体的影响。此时采用辅助 评价方法 —— 振动剂量值。
n—空间频率（m-1），表示每米长度包括几个波长；
n0—参考空间频率，n0=0.1m-1； Gq (n0 ) — 参考空间频率下的路面功率谱密度，也称路 面不平度系数；
W—频率指数。
22
第二节 路面不平度的统计特性
2）路面不平度8级分类标准
路面等级
A B C D E F G H
Gq(n0)/(10-6m3) （n0=0.1m-1）
29
第二节 路面不平度的统计特性
Gq f Gq n0 n02
u f2
对上式的等 式两边取对数 后作图，得到 位移功率谱密 度。
u Gq(n0)
30
第二节 路面不平度的统计特性
Gq& f 4π2Gq n0 n02u
对上式的等 式两边取对数 后作图，得到 速度功率谱密 度。
u
Gq(n0)
取 k=1.4。
➢靠背水平轴向 xb、yb 可以由椅面水平轴向 xs、ys
代替，此时轴加权系数取
k=1.4。
➢我国标准规定，评价汽车平顺性时就考虑椅面 xs、ys、zs
三个轴向振动。
10
第一节 人体对振动的反应和平顺性的评价
人体对不同频率的振动敏感程度不同
➢zs 最敏感的频率范
围是4～12.5Hz。在4～ 8Hz频率范围，人的内 脏器官产生共振；8～ 12.5Hz频率范围，对人 的脊椎系统影响很大。
评价指标 加权加速度均方根值 撞击悬架限位的概率
行驶安全性
3
第六章 汽车的平顺性
第一节 人体对振动的反应和平顺性的评价
➢本节将学习人体对振动的反应、人体坐 姿受振模型、平顺性的评价方法等。
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第一节 人体对振动的反应和平顺性的评价
一、人体对振动的反应
人体对振动的反应
主观因素 心理 生理
频率
强度
作用方向
1Hz f 80Hz
12
第一节 人体对振动的反应和平顺性的评价
二、平顺性的评价方法
1.基本评价法
（1）计算各轴向加权加速度均方根值aw
1）滤波网络法
➢将测得的 at通过相 应的频率加权函数 w f
的滤波网络，得到加权加
速度时间历程 aw t 。
1
aw
1 T
T 0
aw2
t
dt
2
2）频谱分析法
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第二节 路面不平度的统计特性
➢汽车有四个输入的振动传递时，要掌握四个车轮输入
的自谱和四个车轮彼此间的互谱，共16个谱量Gik (n)(i, k 1,
2，3，4），其中12个谱量两两共轭。
lim Gik n
T
1 T
Fi* n Fk n
四个车轮不平度函数的傅里叶变换为
F1n Fq1I FxI X n
一、路面不平度的功率谱密度
1.路面不平度函数
➢路面相对基准平面的高度 q ，沿道路走向长度 I 的变化 q（I）称为路面不平度函数。
➢用水准仪或路面计可以得到路面不平度函数。
21
第二节 路面不平度的统计特性
2.路面不平度的功率谱密度Gq (n)
1）Gq (n)的拟合公式
W
Gq
n
Gq
n0
n n0
126
人的主观感觉 没有不舒适
有一些不舒适 相当不舒适 不舒适 很不舒适 极不舒适
15
第一节 人体对振动的反应和平顺性的评价
频率加权函数和轴加权系数 European轿车上振动测量结果
位置 坐标轴 频率加 轴加权 加权加速度 名称 权函数 系数k 均方根值
xs
ys
座椅
支承
zs
面
rx
ry
rz
wd
1.00
思考：由轴加权系数的不同取值可否 确定人体对哪个点输入的振动最敏感？
xs、ys、zs
即人对座椅传给人体的振动最敏感
9
第一节 人体对振动的反应和平顺性的评价
ISO2631-1：1997（E）标准还规定 当评价振动对健康的影响时
➢只考虑 xs、ys、zs 这三 个轴向振动，且xs、 ys 两
个水平轴向的轴加权系数
G14
n
G4*1
n
Gxy
nｅｊ2πnL
G32 n G13n
G2*3 n G3*1n
Gyx nｅｊ2πnL Gxy n
G42n G2*4n Gyxn
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第二节 路面不平度的统计特性
左、右轮迹间的互谱可以表示为
Gxy n Gxy n e jxy n
两个轮迹的相关函数为
频率加权函数和轴加权系数
位置 座椅支承面
靠背 脚
坐标轴名称
xs
ys zs rx
ry
rz
xb yb zb xf yf zf