第六章 汽车的平顺性

武汉科技大学车辆工程教研室
二,平顺性的评价方法
(一)基本评价法
先计算频率加权值,再计算各轴向加权(总加权) 先计算频率加权值,再计算各轴向加权(总加权)加速 度均方根值. 度均方根值. 1.对记录的加速度时间历程a(t), 对记录的加速度时间历程a(t) 1.对记录的加速度时间历程a(t),有两种方法计算频 率加权加速度均方根值 加权函数w(f)滤波 加权函数 滤波 ◆ a(t) aw(t) 加权加速度 均方根值
第六章 汽车平顺性
武汉科技大学车辆工程教研室
引 言
1. 汽车平顺性定义
指汽车在一般行驶速度范围内行驶时, 指汽车在一般行驶速度范围内行驶时,避免 因汽车在行驶过程中所产生的振动和冲击, 因汽车在行驶过程中所产生的振动和冲击,使人 感到不舒服,疲劳,甚至损害健康, 感到不舒服,疲劳,甚至损害健康,或者使货物 损坏的性能. 损坏的性能. 由于行驶平顺性主要是根据乘员的舒适程度 来评价,所以又称为乘坐舒适性. 来评价,所以又称为乘坐舒适性. 舒适性
武汉科技大学车辆工程教研室
总的加权加速度均方根值: V 总的加权加速度均方根值: a =
∑
a2 wj
武汉科技大学车辆工程教研室
一,人体对振动的反应
几点说明: 几点说明: (1) 椅面输入点xs,ys,zs三个线振动的轴 椅面输入点x 加权系数k=1 k=1, 12个轴向中人体最敏感的 个轴向中人体最敏感的, 加权系数k=1,是12个轴向中人体最敏感的,其余 各轴向的轴加权系数均小于0.8 0.8. 各轴向的轴加权系数均小于0.8. 分析频率加权函数w 分析频率加权函数wd (xs,ys ),wk (zs), 可知: 可知: 垂直方向敏感频带 敏感频带在 ～ 垂直方向敏感频带在4～12.5Hz 水平方向敏感频带在0.5～ 水平方向敏感频带在 ～2Hz
大约在3Hz以下,水平振动比垂直振动更敏感,且汽 大约在 以下,水平振动比垂直振动更敏感, 以下 车车身部分系统在此频率范围产生共振, 车车身部分系统在此频率范围产生共振,故应对水平振动 给予充分重视. 给予充分重视.
武汉科技大学车辆工程教研室
一,人体对振动的反应
几点说明: 几点说明: 另外IS02631 IS02631—1 1997(E)标准还规定 标准还规定, (2)另外IS02631 1:1997(E)标准还规定,当评价 振动对人体健康的影响时,就考虑x 这三个轴向, 振动对人体健康的影响时,就考虑xs,ys,zs这三个轴向, 两个水平轴向的轴加权系数取k 1.4, 且xs,ys两个水平轴向的轴加权系数取k=1.4,比垂直轴 向更敏感. 向更敏感. 标准还规定靠背水平轴向x 可以由椅面x (3)标准还规定靠背水平轴向xb,yb可以由椅面xs, 水平轴向代替,此时轴加权系数取k=1.4 k=1.4. ys水平轴向代替,此时轴加权系数取k=1.4. (4)我国在修订的相应标准GB/T4970--1996《汽车 我国在修订的相应标准GB/T4970--1996《 GB --1996 平顺性随机输入行驶试验方法》 平顺性随机输入行驶试验方法》时,评价汽车平顺性就考 虑椅面x 这三个轴向. 虑椅面xs,ys,zs这三个轴向. 能否只用座椅支承面上的垂直振动来评价平顺性? 能否只用座椅支承面上的垂直振动来评价平顺性?
1 T 2 aw= ∫ aw (t)dt T 0
1 2
式中, 振动的分析时间 一般取120 S. 振动的分析时间, 式中,T--振动的分析时间,一般取 .
武汉科技大学车辆工程教研室
二,平顺性的评价方法
(一)基本评价法
先计算频率加权值,再计算各轴向加权(总加权) 先计算频率加权值,再计算各轴向加权(总加权)加速 度均方根值. 度均方根值. 1.对记录的加速度时间历程a(t), 对记录的加速度时间历程a(t) 1.对记录的加速度时间历程a(t),有两种方法计算频 率加权加速度均方根值 对记录的加速度时间历程a(t) a(t)进行频谱分析得到功率谱 ◆ 对记录的加速度时间历程a(t)进行频谱分析得到功率谱 密度函数 G (f )
[ a =(1.4a
v
xw )
2
+ (1.4ayw )
2
2 + azw
]
1 2
武汉科技大学车辆工程教研室
二,平顺性的评价方法
(一)基本的评价方法 3.有些"人体振动测量仪"采用加权振级 加权振级L 3.有些"人体振动测量仪"采用加权振级Law,它 有些 与加权加速度均方根值a 换算, 与加权加速度均方根值aw换算,按下式进行
随机过程是由无穷多个随机变量构成的随机变量系 随机过程是由无穷多个随机变量构成的随机变量系 均值 E[ X (t )] = X 方差 标准差
均方差) (均方差)
均方值
E[ X 2 (t )]
2 D[ X (t )] = E[( X (t ) X ) 2 ] = σ X
σ X = E[( X (t ) X ) 2 ]
武汉科技大学车辆工程教研室
二,平顺性的评价方法
(二)辅助评价方法 当峰值系数>9时 IS026311997(E)标准规定 当峰值系数>9时,IS02631-1:1997(E)标准规定 >9 次方根值的方法来评价, 用4次方根值的方法来评价,它能更好地估计偶尔 的方法来评价 遇到过大的脉冲引起的高峰值系数振动对人体的影 此时采用辅助评价方法——振动剂量值: 振动剂量值: 响,此时采用辅助评价方法 振动剂量值
武汉科技大学车辆工程教研室
二,平顺性的评价方法
振动波形峰值系数= 振动波形峰值系数 加权加速度时间历程a 加权加速度时间历程 w(t)的峰值 的峰值 加权加速度均方根值a 加权加速度均方根值 w
IS02631—1 1997(E)标准规定 标准规定: IS02631 1:1997(E)标准规定: 振动波形峰值系数 <9 用基本评价法 >9 用辅助评价法
Law= lg(aw a0 ) 20
式中, 为参考加速度均方根值, 式中,a0为参考加速度均方根值,a0=10-6ms-2 表6—2给出了加权振级Law和加权加速度均方根 2给出了加权振级L 与人的主观感觉之间的关系. 值aw与人的主观感觉之间的关系.
武汉科技大学车辆工程教研室
二,平顺性的评价方法
振动 路面 舒适程度 客观评价
武汉科技大学车辆工程教研室
引 言
2. 平顺性研究方法
振动系统 输入 不平度
随机振动
路面
输出
汽车
振动加速度
人
Gq ( f )
H( f )
Ga ( f )
2
评价参数
Ga ( f ) = H ( f ) G q ( f )
加速度均方根值: 加速度均方根值:a rms =
∫
80
∞
S X (ω ) =
∫
∞
R X (τ )e jωτ dτ
G X (ω ) = 2 S X (ω )
武汉科技大学车辆工程教研室
比较表中总加权与三轴向加权的计算结果的差别
武汉科技大学车辆工程教研室
第一节结束
武汉科技大学车辆工程教研室
第二节 路面不平度的统计特性
一,路面不平度的功率谱
1.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). 速度函数: 速度函数: dq q(I) = dI 加速度函数: 加速度函数: dq (I) = q dI
a4 (t)dt VDV= ∫ w 0
T
1 4
ms
1.75
武汉科技大学车辆工程教研室
第一节结束
武汉科技大学车辆工程教研室
汽车悬架基本知识
汽车悬架( 汽车悬架(挂)? 悬挂是车架(或承载式车身)与车桥( 悬挂是车架(或承载式车身)与车桥(或车 之间一切传力联接装置的总称. 轮)之间一切传力联接装置的总称. 悬架的组成? 悬架的组成? 悬架由弹性元件, 悬架由弹性元件,减振元件和导向机构三 部分组成. 部分组成. 汽车悬架的分类? 汽车悬架的分类? 悬挂有非独立悬挂和独立悬挂两大类. 悬挂有非独立悬挂和独立悬挂两大类.
0.5
Ga ( f )df
武汉科技大学车辆工程教研室
引 言
3,本章主要内容
振动输入-路面不平度的统计特性, 1. 振动输入-路面不平度的统计特性,道 路谱. 路谱. 人体对振动的反应和平顺性的评价. 2.人体对振动的反应和平顺性的评价. 汽车振动系统化, 3.汽车振动系统化,系统频响特性和参数 对响应(输出)的影响. 对响应(输出)的影响. 悬架性能评价(刚度,阻尼比的优选) 4. 悬架性能评价(刚度,阻尼比的优选)
昌河1018车型后悬架总成 昌河1018车型后悬架总成 1018
武汉科技大学车辆工程教研室
随机振动基本概念
1.什么是随机振动? 什么是随机振动? 什么是随机振动
1 0.5
x av
2 4
6
8
10
12
14
-0.5
-1
F(t) Z(t)
X(t)
q(t)
武汉科技大学车辆工程教研室
随机振动基本概念
2. 随机过程的统计特征 随机过程的统计特征
武汉科技大学车辆工程教研室
一,人体对振动的反应
1.ISO2631-1:1997(E)简介 . - : 简介 ISO2631- 1997(E)《 (4)ISO2631-1:1997(E)《人承受全身振动 的评价-第一部分:一般要求》 的评价-第一部分:一般要求》.评价长时间作用 的随机振动和多点输入多轴向振动环境对人体的影 响时,能与主观感觉更好地符合. 响时,能与主观感觉更好地符合. 我国标准: 我国标准: GB/T4970-1996《 GB/T4970-1996《汽车平顺性随机输入行驶试验方 法》
武汉科技大学车辆工程教研室
一,路面不平度的功率谱
2.路面功率谱密度
n Gq (n) = Gq (n0 ) n 0
w
式中: n——空间频率,它是波长λ(m)的倒数,单位m-1 空间频率, 的倒数, 式中: 空间频率 它是波长λ m)的倒数 单位m 表示每米长度中包括几个波长. 表示每米长度中包括几个波长. 参考空间频率, n0——参考空间频率,n=0.1 m-1 参考空间频率 在 Gq (n0 ) ——在n0频率时路面谱值称为路面不平度系数 频率指数( W——频率指数(双对数坐标上斜线的斜率), 频率指数 双对数坐标上斜线的斜率), 它决定路面谱的频率结构,一般W=2. 它决定路面谱的频率结构,一般W=2.
武汉科技大学车辆工程教研室
非独立悬挂和独立悬挂
武汉科技大学车辆工程教研室
麦弗逊式独立悬架
富康988EX车型前悬架 富康988EX车型前悬架 988EX
武汉科技大学车辆工程教研室
纵向摆臂横置双扭杆式独立悬架
富康988EX车型后悬架 富康988EX车型后悬架 988EX
武汉科技大学车辆工程教研室
纵置半椭圆板簧弹簧非独立悬架
a
加权加速度 均方根值
80 W2 (f )G (f )df aw= ∫ a 0.5
武汉科技大学车辆工程教研室
1 2
二,平顺性的评价方法
(一)基本的评价方法
2.总加权加速度均方根值 2.总加权加速度均方根值 当同时考虑椅面xs,ys,zs,这三个轴向 当同时考虑椅面x 振动时, 振动时,三个轴向的总加权加速度均方根值按 下式计算
武汉科技大学车辆工程教研室
2.人体受振模型 人体受振模型 ISO2631-1:1997(E)定义了一个3点输入, - : 定义了一个3 定义了一个 点输入, 12个轴向的振动模型 12个轴向的振动模型
武汉科技大学车辆工程教研室
2.人体受振模型 人体受振模型 频率加权函数: 频率加权函数:
轴加权系数: 轴加权系数:
X rms = E[ X 2 (t )]
均方根值
当 X = 0 时 : X rms = σ X
武汉科技大学车辆工程教研室
随机振动基本概念
2. 随机过程的统计特征 随机过程的统计特征
自相关函数 R X (τ ) = E[ X (t ) X (t + τ )] 自谱密度 自功率谱密度函数 自功率谱 自谱 自谱密度的定义: 自谱密度的定义:自相关函数的傅里叶变换
武汉科技大学车辆工程教研室
第一节 人体对振动的反应 和平顺性评价
一,人体对振动的反应 1.ISO2631-1:1997(E)简介 . - : 简介 (1)振动对人体的影响,取决于振动强度, 振动对人体的影响,取决于振动强度 强度, 频率,作用方向,持续时间. 频率,作用方向,持续时间. 70年代 ISO2631《 (2)70年代 ISO2631《人承受全身振动的评 价指南》 价指南》. 以短时间简谐振动实验为基础,1985年 (3)以短时间简谐振动实验为基础,1985年 开始不断补充,修正,直到1997 1997年 开始不断补充,修正,直到1997年 .