汽车平顺性试验和数据处理汇总精选课件PPT
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汽车理论课件第六章汽车的平顺性
生物力学评价法
总结词
生物力学评价法是通过研究人体对振动的反应来评价汽车的平顺性，主要关注人体对振动的感知和影 响。
详细描述
生物力学评价法结合了生物学、医学和工程学的知识，通过研究人体对振动的生理反应和心理感受， 评估汽车平顺性对乘客健康和舒适度的影响。这种方法能够更深入地了解人体对振动的敏感性和适应 性，为汽车平顺性的优化提供更有针对性的建议。
合理调整汽车的行驶状态也可以改善汽车的 平顺性。
详细描述
驾驶员可以通过合理控制车速、保持稳定的 车距和行驶轨迹等措施，降低车辆在行驶过 程中受到的外部干扰，从而提高汽车的平顺 性。此外，智能驾驶技术的不断发展也为行 驶状态的自动调整提供了更多可能性，未来 可以通过智能算法自动调整车辆参数和行驶
状态，实现更加舒适的驾驶体验。
平顺性与交通事故风险
交通事故风险
研究表明，车辆的平顺性对交通事故风险有显著影响。平顺性差的 车辆可能导致驾驶员和乘客受伤的风险增加。
平顺性与安全带使用
在颠簸的路面上，安全带能够提供额外的保护，减少因碰撞产生的 伤害。
安全驾驶习惯
除了选择具有良好平顺性的车辆外，驾驶员还应养成安全驾驶习惯， 如保持车距、注意观察路况等，以降低交通事故风险。
重要性
良好的平顺性可以提高乘客和驾驶员 的舒适度，降低由于振动和冲击引起 的疲劳、晕车等问题，同时也有助于 保护车辆部件，延长车辆使用寿命。
平顺性研究的历史与发展
历史
平顺性的研究始于20世纪初，随着汽车工业的发展和人们对舒适度的要求不断 提高，平顺性的研究逐渐受到重视。
发展
近年来，随着计算机技术和测试技术的发展，平顺性的研究得到了更深入的探 讨和应用。现代汽车理论课件中，平顺性的研究和应用已经成为一个重要的章 节。
第六章 汽车的平顺性
析得到功率谱密度函数Ga(f)，按下式计算
1
aw
80
W
0.5
2(
f
)Ga(
f
)df
2
（6-2）
⑶当同时考虑椅面xs、ys、zs这三个轴向振动
时，三个轴向的总加权加速度均方根值按下式计
算
1
av
(1.4axw) 2
(1.4ayw)2
a
2 zw
2
（6-3）
2019/5/30
加权系数K。
2019/5/30
7
椅面输入点xs、ys、zs三个线振动的轴加权系
数k=l，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。另外，IS026311:1997(E)标准还规定，当评价振动对人体健康的 影响时，就考虑xs、ys、zs这三个轴向，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。标准还规定靠背水平轴向xb、yb可以由椅 面xs、ys水平轴向代替，此时轴加权系数取k=1．4。 因此，我国在修订的相应标准GB/T4970--1996 《汽车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xs、ys、zs这三个轴向。
统的“输出”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—
舒适性来评价汽车的平顺性。
（图6-1）
输入
振动系统
输出
评价指标
●路面不
●弹性元件
平度
●阻尼元件
●车速 → ●轮质车量身、车→
●车身传至人体的 加速度
● ●车选轮家谈与晃路面动之挠间度→
的动载
●加权加速度 均方根值
第六章 汽车的平顺性
z0 j 2 1 e q0
z0 q0
H j z q H j z q e j
H j z q
2 1
第三节 汽车振动系统的简化，单质量 系统的振动
2．频率响应特性推导
) k ( z q) 0 q m2 z c( z
1 T 2 a w＝ a w t dt T 0
1 2
式中，T--振动的分析时间，一般取120 S。
6.1 人体对振动的反应和平顺性评价
频率加权函数w(f)(渐进线)可用右侧公式表示， 式中频率f的单位为Hz 。
6.1 人体对振动的反应和平顺性评价
2）对记录的加速度时间历程a(t)进行频谱分析得
m2 j z c j ( z q ) k ( z q ) 0
2
z m2 2 c j k q c j k z z k jc H j z q q q m2 2 k jc
6.1 人体对振动的反应和平顺性评价
6.1 人体对振动的反应和平顺性评价
2、辅助评价方法
当峰值系数>9时，IS02631-1：1997(E)标准 规定用均4次方限值的方法来评价，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——振动剂量值为
T VDV＝ a 4 t dt 0 w 1 4
到功率谱密度函数
，按下式计算 G a f
80 2 a w＝ W f G a f df 0.5
1 2
2、当同时虑椅面xs、ys、zs，这三个轴向振动时， 三个轴向的总加权加速度均方根值按下式计算
第六章 汽车的平顺性
we we we wc wd wd wk wk wk
1 2
轴加权系 数k 1.00 1.00 1.00
0.63 0.40 0.20 0.80 0.50 0.40 0.25 0.25 0.40
加权加速度均 峰值系 方根值 数 0.080 5.0 0.114 4.7 0.407 5.5
0.106 0.085 0.011 0.212 0.087 0.140 0.090 0.093 0.319 0.628 4.9 5.0 4.5 4.3 4.4 4.9 5.4 5.1 6.2
个水平轴向的轴加权系数
取 k=1.4。
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。
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 人体对不同频率的振动敏感程度不同
z s 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
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 （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
加权振级Law 110
110 ～116 114 ～120
人的主观感觉 没有不舒适
有一些不舒适 相当不舒适
0.8 ～1.6
0.5 0.5Hz f 2Hz f / 4 2Hz f 4Hz wk f 1 4Hz f 12.5Hz 12.5 / f 12.5Hz f 80Hz
1 (0.5Hz f 2Hz) wd f 2Hz f 80Hz 2 / f
1 2
轴加权系 数k 1.00 1.00 1.00
0.63 0.40 0.20 0.80 0.50 0.40 0.25 0.25 0.40
加权加速度均 峰值系 方根值 数 0.080 5.0 0.114 4.7 0.407 5.5
0.106 0.085 0.011 0.212 0.087 0.140 0.090 0.093 0.319 0.628 4.9 5.0 4.5 4.3 4.4 4.9 5.4 5.1 6.2
个水平轴向的轴加权系数
取 k=1.4。
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。
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 人体对不同频率的振动敏感程度不同
z s 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
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 （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
加权振级Law 110
110 ～116 114 ～120
人的主观感觉 没有不舒适
有一些不舒适 相当不舒适
0.8 ～1.6
0.5 0.5Hz f 2Hz f / 4 2Hz f 4Hz wk f 1 4Hz f 12.5Hz 12.5 / f 12.5Hz f 80Hz
1 (0.5Hz f 2Hz) wd f 2Hz f 80Hz 2 / f
汽车理论—平顺性.ppt
第六章 汽车的平顺性
§6-2 影响汽车平顺性的结构因素
五、座椅 座位的布置对平顺性有很大的影响。 根据试验表明，距离重心越近，平顺性越好。 座椅的刚度和阻尼对平顺性也有重要影响。
另外，汽车的乘坐舒适性还在很大程度上取决于 座位的结构、尺寸、布置方式和车身的密封性、通风 保暖、照明、隔音等效能，以及是否有提供乘客舒适 的设备如电视、音响、空调等。道路周围的环境对平 顺性也有一定的影响。
汽车的平顺性是指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度的性能，对 于载货汽车还包括保持货物完好的性能。
第六章 汽车的平顺性
研究平顺性的目的就是控制振动的传递，使乘坐 者不舒适的感觉不超过一定的界限。
汽车的平顺性的分析可依据汽车振动系统框图：
输入 •路面不平度 •车速
振动系统 •弹性原件 •阻尼元件 •车身、车 轮质量
输出
•车身传至人 体的加速度 •悬架弹簧动 挠度 •车轮与路面 之间的动载
振动的来源：①路面不平度 85% ②车速 车速高振动大
评价指标
•加权加速度 均方根值 •撞击悬架限 位概率 •行使安全性
第六章 汽车的平顺性
§6-1 人体对振动的反应和平顺性的评价 一、人体对振动的反应
人体是一个复杂的机械系统，振动时对人体 的影响，既取决于振动的频率与强度、振动作用 方向和持续时间，也取决于人的心理、生理状态， 因此人体对振动作用的反应是一个十分复杂的过 程。心理品质和身体素质不同的人，对振动的敏 感程度有很大的差异。
（依据ISO2631-1：1997（E）《人体承受全 身振动评价—第一部分：一般要求》）
我国对平顺性评价依据标准：
GB/T4970-1996《汽车平顺性随机行驶试验方 法》
汽车平顺性能测试实验
平顺性测试
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
五、实验条件和方法
2．实验方法 1) 随机输入行驶性能检测
(1) 检测方法：
④ 试验时，汽车在稳速段内要稳住车速，然后以规定的 车速匀速驶过试验路段。在试验路段用磁带记录仪记 录各测量点的加速度时间历程，测量通过试验路段的 时间，以计算平均车速。样本记录长度不短于3 min。
平顺性测试
1．随机输入行驶性能检测的设备
1) 测试仪器系统 该系统由加速度传感器、前置放大器和磁带记录 仪等组成。
平顺性测试
四、实验设备的工作原理
1．随机输入行驶性能检测的设备
2) 数据处理设备
平顺性测试
四、实验设备的工作原理
1．随机输入行驶性能检测的设备
3) 2512型“人体响应振级计”
平顺性测试
四、实验设备的工作原理
轿车客车用舒适降低界限车速特性tcd货车用疲劳降低工效界限车速特性tfd厢底板中心和距车厢边板车厢后板各300mm处的振动加速度均方根值车速特性v常用车速的加速度功率谱密度函数或功率谱函数以及加速度加权均方根值车速特性v来评价
实验教学系列课件
----汽车平顺性能测试实验
• 本节主要内容：
– 简介汽车平顺性能方面理论知识，性能试验目 的和要求，主要仪器设备及其工作原理，实验 步骤。
平顺性测试
一、理论基础
3．汽车平顺性评价指标(TFD、TCD、σW、σ)与车速的 关系曲线
– 汽车平顺性评价指标(TFD、TCD、σW、σ)与车速的关系 可用车速特性来评价。 – 轿车、客车，用“舒适降低界限”车速特性TCD-v来评 价。 – 货车，用“疲劳—降低工效界限”车速特性TFD- v，车 厢底板中心和距车厢边板、车厢后板各300 mm处的振 动加速度均方根值车速特性σ-v，常用车速的加速度功 率谱密度函数(或功率谱函数)以及加速度加权均方根值 车速特性σw-v来评价。
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值 pmax 、 z2max 或加权加速度４次方和根值方法——振
动剂量（VDV）来评价。
2021/3/2
8
第七节 汽车平顺性试验和数据处理
二、平顺性试验数据的采集和处理
1.测试仪器系统
传感器一般采用压电式加速度计。
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9
第七节 汽车平顺性试验和数据处理
二、平顺ห้องสมุดไป่ตู้试验数据的采集和处理
1.测试仪器系统
2021/3/2
7
第七节 汽车平顺性试验和数据处理
5.汽车驶过凸块脉冲输入平顺性试验
➢汽车行驶时，偶尔会遇到凸块和凹坑，尽管遇到的概 率并不多，但过大的冲击会严重影响平顺性。
➢脉冲输入试验按GB/T 5902—1986《汽车平顺性脉冲输 入行驶试验方法》进行。
➢评价指标用座垫上和底座底部地板加速度的最大响应
ai t
i=1,2,···,N/2
快速傅里叶变换
AK AK (fs )
K=1,2,···,N/2
均方根值计算
av
2021/3/2
W (f )频率加权 AWK AWK
计算自功率谱
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第七节 汽车平顺性试验和数据处理
2.数据处理系统
➢按照ISO-2631标准进行频率加权的“人体振动测量 仪”在平顺性评价试验中得到采用。这种仪器通常用模 拟/数字混合法计算加权加速度均方根值。
1
4π2 ln 2 τ
2021/3/2
4
第七节 汽车平顺性试验和数据处理
3.汽车振动系统频率响应函数的测定
➢在实际随机输入的路面上或在电液振动台上，给车 轮输入0.5～30Hz 范围的振动，记录车轴、车身、座垫 上各测点的振动响应。
➢由数据统计分析仪处理得到悬架、座垫各环节的频 率响应函数。
2021/3/2
测量座垫上的加 速度时，要把传感 器安装在一个半刚 性的垫盘内。
2021/3/2
10
第七节 汽车平顺性试验和数据处理
2.数据处理系统
➢数据处理系统引进快速傅里叶变换，采用相应的软 件，快速、精确的进行自谱、互谱、传递函数、相干函 数和概率统计等各种数据处理。
记录的模拟信号
a t
AK AK
模拟-数字转换
2021/3/2
13
第六章 汽车的平顺性
第七节 汽车平顺性试验和数据处理
2021/3/2
1
第七节 汽车平顺性试验和数据处理
一、平顺性试验的主要内容
1.汽车悬挂系统的刚度、阻尼和惯性参数的测定
➢分别测定轮胎、悬架、座垫等元件的载荷与变形的 关系曲线，可以求出在规定载荷下的刚度。
➢由加载和卸载曲线包围的面积，可以确定这些元件 的阻尼。
➢测量悬挂质量m2、非悬挂质量m1、车身质量分配
系数ε等振动系统惯性参数。
2021/3/2
2
第七节 汽车平顺性试验和数据处理
2.悬挂系统部分固有频率（偏频）和阻尼比的测定
➢将汽车前轮和 后轮分别从一定高 度抛下，记录车身 和车轮质量的衰减 振动曲线。
图6-54 悬挂系统衰减振动曲线
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5
第七节 汽车平顺性试验和数据处理
3.汽车振动系统频率响应函数的测定
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第七节 汽车平顺性试验和数据处理
4.在实际随机输入路面上的平顺性试验
➢试验应按照GB/T 4970—1996《汽车平顺性随机输 入行驶试验方法》进行。
➢随机输入试验主要以加权加速度均方根值来评价， 车厢底板及车轴采用该处的加速度均方根值来评价。
3
第七节 汽车平顺性试验和数据处理
2.悬挂系统部分固有频率（偏频）和阻尼比的测定
车身部分固有频率
f0
0
/
2π
1 T
车轮部分固有频率
ft
t
/ 2π
1 T
车身和车轮部分的衰减率
A1 / A2 A1 / A2
图6-54 悬挂系统衰减振动曲线
车身和车轮部分阻尼比
ζ 1
1
4π2 ln 2 τ
ζt 1
记录的模拟信号
at
模拟 W f 频率
加权滤波
aw t
均方根值计算
av
模拟-数字转换
ai t
i=1,2,···,N/2
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Thank you
感谢聆听 批评指导
汇报人：XXX 汇报日期：20XX年XX月XX日
感谢您的观看！本教学内容具有更强的时代性和丰富性，更适合学习需要和特点。为了 方便学习和使用，本文档的下载后可以随意修改，调整和打印。欢迎下载！
动剂量（VDV）来评价。
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第七节 汽车平顺性试验和数据处理
二、平顺性试验数据的采集和处理
1.测试仪器系统
传感器一般采用压电式加速度计。
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第七节 汽车平顺性试验和数据处理
二、平顺ห้องสมุดไป่ตู้试验数据的采集和处理
1.测试仪器系统
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第七节 汽车平顺性试验和数据处理
5.汽车驶过凸块脉冲输入平顺性试验
➢汽车行驶时，偶尔会遇到凸块和凹坑，尽管遇到的概 率并不多，但过大的冲击会严重影响平顺性。
➢脉冲输入试验按GB/T 5902—1986《汽车平顺性脉冲输 入行驶试验方法》进行。
➢评价指标用座垫上和底座底部地板加速度的最大响应
ai t
i=1,2,···,N/2
快速傅里叶变换
AK AK (fs )
K=1,2,···,N/2
均方根值计算
av
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W (f )频率加权 AWK AWK
计算自功率谱
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第七节 汽车平顺性试验和数据处理
2.数据处理系统
➢按照ISO-2631标准进行频率加权的“人体振动测量 仪”在平顺性评价试验中得到采用。这种仪器通常用模 拟/数字混合法计算加权加速度均方根值。
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4π2 ln 2 τ
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第七节 汽车平顺性试验和数据处理
3.汽车振动系统频率响应函数的测定
➢在实际随机输入的路面上或在电液振动台上，给车 轮输入0.5～30Hz 范围的振动，记录车轴、车身、座垫 上各测点的振动响应。
➢由数据统计分析仪处理得到悬架、座垫各环节的频 率响应函数。
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测量座垫上的加 速度时，要把传感 器安装在一个半刚 性的垫盘内。
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第七节 汽车平顺性试验和数据处理
2.数据处理系统
➢数据处理系统引进快速傅里叶变换，采用相应的软 件，快速、精确的进行自谱、互谱、传递函数、相干函 数和概率统计等各种数据处理。
记录的模拟信号
a t
AK AK
模拟-数字转换
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第六章 汽车的平顺性
第七节 汽车平顺性试验和数据处理
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第七节 汽车平顺性试验和数据处理
一、平顺性试验的主要内容
1.汽车悬挂系统的刚度、阻尼和惯性参数的测定
➢分别测定轮胎、悬架、座垫等元件的载荷与变形的 关系曲线，可以求出在规定载荷下的刚度。
➢由加载和卸载曲线包围的面积，可以确定这些元件 的阻尼。
➢测量悬挂质量m2、非悬挂质量m1、车身质量分配
系数ε等振动系统惯性参数。
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第七节 汽车平顺性试验和数据处理
2.悬挂系统部分固有频率（偏频）和阻尼比的测定
➢将汽车前轮和 后轮分别从一定高 度抛下，记录车身 和车轮质量的衰减 振动曲线。
图6-54 悬挂系统衰减振动曲线
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第七节 汽车平顺性试验和数据处理
3.汽车振动系统频率响应函数的测定
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第七节 汽车平顺性试验和数据处理
4.在实际随机输入路面上的平顺性试验
➢试验应按照GB/T 4970—1996《汽车平顺性随机输 入行驶试验方法》进行。
➢随机输入试验主要以加权加速度均方根值来评价， 车厢底板及车轴采用该处的加速度均方根值来评价。
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第七节 汽车平顺性试验和数据处理
2.悬挂系统部分固有频率（偏频）和阻尼比的测定
车身部分固有频率
f0
0
/
2π
1 T
车轮部分固有频率
ft
t
/ 2π
1 T
车身和车轮部分的衰减率
A1 / A2 A1 / A2
图6-54 悬挂系统衰减振动曲线
车身和车轮部分阻尼比
ζ 1
1
4π2 ln 2 τ
ζt 1
记录的模拟信号
at
模拟 W f 频率
加权滤波
aw t
均方根值计算
av
模拟-数字转换
ai t
i=1,2,···,N/2
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