汽车理论汽车平顺性试验和数据处理分析解析
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发动机原理与汽车理论模块9 汽车的平顺性
汽车悬架系统阻尼比 的数值通常在0.25左右， 属于小阻尼，此时微分方程的解为
这个解说明，有阻尼自由振动时，质量 m2 以有 阻尼固有频率 r 02 n2 振动，其振幅按ent 衰 减
阻尼比对衰减振动有两方面影响
（1）与有阻尼固有频率 r 有关
（2）决定振幅的衰减程度
第三节汽车平顺性的主要影响因素
把汽车车身质量看作为刚体的立体模型。车轮在经过 具有一定弹性和阻尼的轮胎支承在不平的路面上。这 一立体模型，车身质量在讨论平顺性时主要考虑垂直、 俯仰、侧倾3个自由度，4个车轮质量有4个自由度， 共7个自由度。
当汽车对称于其纵轴线，且左、 右车辙的不平度函数 x(I ) y(I )
此时汽车车身只有垂直振动 z和
，称为悬挂质量分配系数。
ab
二、单质量系统的自由振动
分析车身振动的单质量系统模 型，它由车身质量 和弹簧刚 度 、减振器阻尼系数为 的 悬架组成。是输入的路面不平 度函数。
车身垂直位移坐标 z 的原点取
在静力平衡位置，根据牛顿第 二定律，得到描述系统运动的 微分方程为
此方程的解由自由振动齐次方程的解与非齐次 方程特解之和组成。
悬架结构、轮胎、悬挂质量和非悬挂质量是影 响汽车平顺性的重要因素。
一 悬架结构 悬架结构主要指弹性元件、导向装置与减振装 置，其中弹性元件与悬架系统的阻尼对平顺性影 响较大。 二 轮胎 轮胎由于本身的弹性，在很大程度上吸收了因 路面不平所产生的振动，因此它和悬架系统共同 保证了汽车的平顺性。 三 悬挂质量 减少非悬挂质量，可以减少传给车身上的冲击 力。
复习思考题 1、评价汽车行驶平顺性的方法有哪些？ 2、人对振动的三种不同的感觉界限是如何划分的? 3、什么情况下易于采用变刚度悬架？为什么？
这个解说明，有阻尼自由振动时，质量 m2 以有 阻尼固有频率 r 02 n2 振动，其振幅按ent 衰 减
阻尼比对衰减振动有两方面影响
（1）与有阻尼固有频率 r 有关
（2）决定振幅的衰减程度
第三节汽车平顺性的主要影响因素
把汽车车身质量看作为刚体的立体模型。车轮在经过 具有一定弹性和阻尼的轮胎支承在不平的路面上。这 一立体模型，车身质量在讨论平顺性时主要考虑垂直、 俯仰、侧倾3个自由度，4个车轮质量有4个自由度， 共7个自由度。
当汽车对称于其纵轴线，且左、 右车辙的不平度函数 x(I ) y(I )
此时汽车车身只有垂直振动 z和
，称为悬挂质量分配系数。
ab
二、单质量系统的自由振动
分析车身振动的单质量系统模 型，它由车身质量 和弹簧刚 度 、减振器阻尼系数为 的 悬架组成。是输入的路面不平 度函数。
车身垂直位移坐标 z 的原点取
在静力平衡位置，根据牛顿第 二定律，得到描述系统运动的 微分方程为
此方程的解由自由振动齐次方程的解与非齐次 方程特解之和组成。
悬架结构、轮胎、悬挂质量和非悬挂质量是影 响汽车平顺性的重要因素。
一 悬架结构 悬架结构主要指弹性元件、导向装置与减振装 置，其中弹性元件与悬架系统的阻尼对平顺性影 响较大。 二 轮胎 轮胎由于本身的弹性，在很大程度上吸收了因 路面不平所产生的振动，因此它和悬架系统共同 保证了汽车的平顺性。 三 悬挂质量 减少非悬挂质量，可以减少传给车身上的冲击 力。
复习思考题 1、评价汽车行驶平顺性的方法有哪些？ 2、人对振动的三种不同的感觉界限是如何划分的? 3、什么情况下易于采用变刚度悬架？为什么？
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。
汽车平顺性试验
汽车平顺性道路行驶试验报告一、试验目的和任务1、学习与该试验有关的数字信号采集和处理的知识。
2、对汽车相应部位振动信号进行采集,并对信号进行处理，作出对被试验车辆平顺性的评价。
3、根据主观感觉的舒适性来评价被检车辆的平顺性，同时，通过试验发现它们在平顺性方面存在的问题，探索产生问题的原因,为汽车平顺性设计提供改进措施。
二、试验内容和条件1.试验内容(1）随机输入行驶试验：测定汽车在随机不平路面上行驶时的振动对乘员及货物的影响,评价试验车辆平顺性。
试验时,汽车在稳速段内以规定的车速稳定行驶，然后以该稳定车速匀速地驶过试验路段，记录各测量点的加速度时间历程（样本记录长度不小于3min）和平均行驶车速。
(2）脉冲输入行驶试验：测定汽车行驶单凸块时的,对乘员及货物的冲击响应，评价试验车辆平顺性。
试验车速分别为10、20、30、40、50、60 km/h，每种车速的试验次数不少于8次。
当汽车行驶到距凸块50m远时车速应稳定在试验车速上，而后以稳定的车速驶过凸块，同时用磁带记录仪记录汽车振动的全过程，待汽车驶过凸块并冲击响应消失后，停止记录。
测试系统应适宜于冲击测量，其性能应稳定、可靠,频响范围为0。
1～100Hz,其中加速度传感器的量程不得小于10g。
2.试验条件（1）根据试验内容和国标GB/T 4970-1996、GB/T 5902-86要求，本次试验在沥青路面上进行,路面平直、干燥，纵坡不大于1％，长度不小于3km，两端有30~50m扥稳速段，风速不大于5m/s。
(2）汽车各总成、部件、附件及附属装置（包括随车工具与备胎）必须按规定装备齐全,并在规定的位置上，调整状况应符合该车技术条件的规定，轮胎气压符合汽车技术条件的规定,误差不超过±10 kPa.（3）测试部位的乘员应全身放松，两手自由地放在大腿上,其中驾驶员的两手自然地置于方向盘上，在试验过程中应保持乘坐姿势不变，乘员不靠在靠背上.三、试验仪器和试验装置1。
汽车理论第六章汽车的平顺性
➢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
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。
12
第一节 人体对振动的反应和平顺性的评价
第二节 路面不平度的统计特性
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)
34
第二节 路面不平度的统计特性
对上式的等 式两边取对数 后作图，得到 加速度功率谱 密度。
u Gq(n0)
35
第二节 路面不平度的统计特性
本节内容结束 下一节
36
汽车理论
第四十一讲
主讲教师：杨志华
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
4
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
各轴向的频率加权函数（渐近线）
频率加权函数
0.5 0.5Hz f 2Hz
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
汽车平顺性检测实验报告
由此根据公式得 f0hs 1.8893 0.2411
由此根据公式得 f0hx 1.9150
图表前-前上
前上横纵坐标数据：
9.8926 -0.0659 10.0479 0.0906 10.4148 -0.0397
10.7324 0.0117
11.1134 -0.0040
前下横纵坐标数据：
相应轴载质量 前轴 kg；后轴 kg。
空车质量 1105 kg。
相应轴载质量 前轴 kg；后轴 kg。
悬架型式 前端 麦弗逊式独立悬架
后端 扭力梁式拖曳臂悬架
弹性元件型式，主要尺寸参数
前端
后端
减震器型式，主要尺寸参数
前端 液压
后端 液压
轮胎型式和尺寸 前轮 185/60 R15
后轮 185/60 R15
轮胎气压
前轮 2.1bar 后轮2.1bar
轴距
2460mm
轮距 前轮 1460mm
后轮 1460mm
b．测试仪器
比利时LMS公司的振动、噪声测试仪器
c．试验条件
8
产生自由衰减的条件： 滚下法
凸块高度：
120mm
非测试端悬架是否卡死： 否
是否拆下减震器：
否
是否拆下缓冲块：
否
9
1.5898 1.7949 10.1214 10.9630
则可由以上数据计算平均值：车身的固有频率为 f0 2.1874 ，车轮的固有频率为
f 2.5479 ，平均阻尼比为 0.2472
评价：
汽车的固有频率是衡量汽车平顺性的重要参数，它由悬架刚度和悬架弹簧支 承的质量（簧载质量）所决定。人体所习惯的垂直振动频率约为 1～1.6Hz。振 动加速度极限值 应为 0.2g~0.3g。车身振动的固有频率应接近或处于人体适应 的频率范围，才能满足舒适性要求。Ψ值取大，能使振动迅速衰减，但会把路面 较大的冲击传递到车身，Ψ值取小，振动衰减慢，受冲击后振动持续时间长，使 乘客感到不舒服。由实验结果车身以及车轮的固有频率明显大于 1.6Hz。所以整 车的平顺性欠佳。
汽车平顺性解析
•汽车平顺性概述•汽车平顺性的动力学原理•汽车平顺性的影响因素目•提高汽车平顺性的策略与方法•汽车平顺性的未来发展趋势与挑战录平顺性对于乘客的舒适度和健康有着重要影响，是评价汽车性能的重要指标之一。
定义与重要性重要性定义座椅设计座椅的形状、材质和硬度等都会影响乘客的舒适度，从而影响平顺性的评价。
悬挂系统悬挂系统的设计、调整和性能对平顺性有很大影响。
车辆自重车辆自重越大，对路面冲击越大，影响平顺性。
路面质量路面质量差会导致车辆颠簸，行驶速度行驶速度越快，风阻和路面不平整对车辆的影响越明显，影响平顺性。
平顺性的影响因素平顺性的评价标准车身作为振动系统的主要组成部分，会因为路面不平整、车轮不平衡、发动机及传动系统等内部组件的振动而产生振动。
车身振动系统的频率响应特性和阻尼特性是影响平顺性的关键因素。
车身振动系统的固有频率和阻尼比对平顺性的影响已被广泛研究，并被用于指导车辆的结构设计和动态性能优化。
车身振动系统轮胎的动态特性和路面不平度共同决定了作用于车身的激振力。
轮胎的刚度和阻尼特性对平顺性具有重要影响，而轮胎的充气压力和轮胎花纹设计等参数也会影响其动态特性。
轮胎作为车轮与路面之间的界面，是影响汽车平顺性的关键因素之一。
轮胎动力学悬挂系统是连接车身和车轮的关键部件，其动力学特性对平顺性有很大影响。
悬挂系统的设计需要平衡和优化其刚度、阻尼和几何形状等参数，以实现良好的隔振效果。
采用主动或半主动悬挂系统可以更好地实现动态调节，进一步提高汽车的平顺性。
悬挂系统动力学驾驶员操作与感觉反馈悬挂系统轮胎动力系统030201车辆性能路面质量道路坡度交通拥堵路况质量风速气温过高或过低会影响车辆的悬挂系统和轮胎性能，从而影响平顺性。
气温能见度环境条件03违规驾驶01驾驶技巧02超速行驶驾驶员行为与操作车辆性能优化悬架系统优化车身结构优化座椅舒适度优化路况改善适应性悬挂系统轮胎选择与匹配路况改善与适应性技术环境适应性悬挂系统通过采用环境适应性悬挂系统，可以自动调整悬挂系统的刚度和阻尼，以适应不同的环境条件，从而提高平顺性。
《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。
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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---第六章 汽车的平顺性(6.3)
即 σ=z 0.39g 时，可以使 超过1g的概率P=1%。
34
第三十四页，共59页。
第三节 汽车振动系统的简化，单质量系统的振动
正态分布情况下，超过标准差σx的±λ倍以外的概率P
λ
1
2
2.58
3
3.29
P 31.7% 4.6% 1% 0.3% 0.1%
1－P 68.3% 95.4% 99% 99.7% 99.9%
值明显下降。
|z/q| lg|z/q|
1
0
-1:1
-2:1
0.1 0.1
-1
1
10
频率比λ=ω/ω0
单质量系统位移输入与位移输出的幅频特29 性
第二十九页，共59页。
第三节 汽车振动系统的简化，单质量系统的振动
4.幅频特性曲线的讨论
3）高频段
lgλ
-1
0
1
10
1
|z/q| lg|z/q|
与ζ无关
➢悬架对输入位移起
➢渐近线斜率为-2:1。
➢“频率指数”为-2。
1
0
0.1 0.1
-2:1
1
频率比λ=ω/ω0
第二十三页，共59页。
-1 10
23
第三节 汽车振动系统的简化，单质量系统的振动
3.幅频特性曲线
lgλ
-1
0
1
10
1
|z/q| lg|z/q|
➢渐近线斜率为-1:1。
➢“频率指数”为-1。
1
0
-1:1
0.1 0.1
即
频率响应函数的幅角=-=
14
第十四页，共59页。
15
第十五页，共59页。
整车平顺性分析
aw
80
0.5
W ( f )Ga ( f )df
2
2.2.3 总加权加速度均方根值
av
1.4axw
2
(1.4a yw ) a
2
2 zw
2.2. 平顺性评价指标
2.2.4 加权振级计算
Law
aw 20 lg a o
ao 106 ms2
7 平顺性影响因素和改进措施
7.2 座椅 4~8Hz人体固有频率范围，避开人体固有频率。 避开车身低阶模态的频率范围。 座椅固有频率一般在1.2~2Hz，也可以达到3Hz。 座椅阻尼系数一般在0.2左右比较好。 7.3 轮胎 增大轮胎断面，降低胎压。 7.4 非悬挂质量
位移均方根值平顺性试验简介61悬挂系统的刚性阻尼和质量轮胎悬架座垫62悬挂系统偏频和阻尼车轮固有频率63汽车系统频率响应函数测定0530hz振动激励测量各个部位的响应处理成频率响应函数64平顺性路面试验65凸块脉冲输入平顺性试验平顺性影响因素和改进措施71悬架刚度越小越好但是受到限位行程和结构约束
整车平顺性分析
0.1m1
3 路面随机振动特性
路面速度功率谱密度计算式：
Gq (n) 2no Gq (no )
2
路面加速度功率谱密度计算式：
Gq (n) 2 n n Gq (no )
2 2 2 o
3 路面随机振动特性
3.2时间频率功率谱密度
时间频率计算：
f vn
悬架系统 传递函数 座椅响应 功率谱密度 加速度均方根 平顺性评价 等效均值 主观评价
路面激励 功率谱密度
2. 平顺性评价方法和标准
任务五汽车行驶平顺性评价指标及检测
03
汽车行驶平顺性检测方法
主观评价法
驾驶员感受评价
通过驾驶员对行驶过程中的颠簸、振动等不适感的感受进行评价， 通常采用评分或描述性评价。
乘客感受评价
乘客对行驶过程中的颠簸、振动等不适感的感受进行评价，通常采 用评分或描述性评价。
主观评价法的优缺点
主观评价法简单易行，能够反映驾驶员和乘客的实际感受，但受个 体差异影响较大，评价结果不够客观。
客观评价法
1 2
振动加速度检测
通过在车身不同位置安装振动加速度传感器，检 测行驶过程中的振动加速度，并进行数据处理和 分析。
车辆动态参数检测
通过检测车辆的动态参数，如车身姿态、轮胎跳 动等，分析其对行驶平顺性的影响。
3
客观评价法的优缺点
客观评价法能够提供量化的评价指标，评价结果 相对客观，但需要安装传感器和进行数据处理， 成本较高。
实验案例二
某品牌汽车在颠簸路面上行驶时 平顺性较差，通过实验分析发现 主要是由于轮胎与地面相互作用 力较大所致。
实验案例三
某品牌汽车在高速行驶时方向盘 抖动严重，通过实验分析发现主 要是由于发动机运转不平衡所致。
05
平顺性改善措施与建议
悬挂系统优化设计
悬挂系统设计
01
优化悬挂系统的设计，包括弹簧、减震器和稳定器等部件，以
提高汽车的减震性能和稳定性。
悬挂系统参数调整
02
根据不同路况和驾驶需求，调整悬挂系统的参数，如阻尼系数、
刚度和高度等，以实现更好的平顺性能。
悬挂系统材料选择
03
选用高弹性材料和优质弹簧，提高悬挂系统的耐久性和稳定性，
从而提升汽车行驶平顺性。
轮胎优化选择
轮胎类型选择
汽车理论 第七章 汽车的平顺性
第一节 人体对振动的反应和平顺性的评价
频率加权系数
椅面z 椅面z向：
椅面x,y向和靠背y 椅面x,y向和靠背y向 ： x,y向和靠背
靠背x 靠背x向 ：
第一节 人体对振动的反应和平顺性的评价
平顺性名词解释(2) 平顺性名词解释
1 2 3、 均方根值 a = 、 ∫ a (t )dt T 0
T
a(t)是测试的加速度时间信号。 是测试的加速度时间信号。 是测试的加速度时间信号
第六章 汽车平顺性
学习目标： 、 学习目标：1、了解汽车舒适性的内容 2、掌握平顺性的评价方法及其影 、 的平顺性： 汽车行驶的平顺性时值汽车在一般行驶速度 范围内行驶时， 范围内行驶时，能保证乘客不致周身振而应 起不舒服和疲劳的感觉， 起不舒服和疲劳的感觉，以及保持所运货物 完整无损的性能。 完整无损的性能。 由于行驶的平顺性主要是根据乘客的舒适程 度来评价，所以又称为乘坐舒适性。 度来评价，所以又称为乘坐舒适性。
1 2 a w (t )dt 4、 4、 加权均方根值 a w = T∫ 0
T
aw(t)是通过频率加权函数滤波网络后得到的加速 是通过频率加权函数滤波网络后得到的加速 度时间信号。频率加权函数。 度时间信号。频率加权函数。
a(t)
频率加权 滤波网络
aw(t)
第一节 人体对振动的反应和平顺性的评价
平顺性评价方法
1、 按加速度加权均方根值评价。样 、 按加速度加权均方根值评价。 本时间T一般取 一般取120s。 本时间 一般取 。 2、同时考虑 个方向 3轴向 s、ys、zs 、同时考虑3个方向 轴向 轴向x 振动的总加权加速度均方根值为： 振动的总加权加速度均方根值为：
2 a v = (1.4a xw ) 2 + (1.4a yw ) 2 + a zw
汽车理论课件 第6章汽车平顺性
汽车平顺性可由图1所示的汽车振动系统的框图来说明， 研究目的就是控制振动的传递，使乘坐者不舒适的感觉 控制在可接受的范围内。
2021/4/17
图1 汽车振动系统框图
汽车理论 第 3 页
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HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY
SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING
客观评价方法：吸收功率法、总体乘坐值法（BS6841-1987）、 VDI2057-2002和ISO2631-1997。
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汽车理论 第 8 页
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规格严格 功夫到家
（1）单轴向加权加速度均方根值
➢ 由等带宽频率分析得到的加速度自功率谱密度函数计算单轴
向加权加速度均方根值，需要先计算1/3倍频带加速度均方
应作为评价指标，其值为：
zm a x
1 n
n
zmax j
j 1
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规格严格 功夫到家
1.脉冲输入行驶评价方法
➢ 测量位置：驾驶人座椅座垫上方，驾驶人座椅靠背，驾驶人 座椅底部地板；与驾驶人同侧最后排座椅座垫上方，与驾驶 人同侧最后排座椅靠背，与驾驶人同侧最后排座椅底部地板 ；车厢地板中心等。
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图1 汽车振动系统框图
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客观评价方法：吸收功率法、总体乘坐值法（BS6841-1987）、 VDI2057-2002和ISO2631-1997。
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规格严格 功夫到家
（1）单轴向加权加速度均方根值
➢ 由等带宽频率分析得到的加速度自功率谱密度函数计算单轴
向加权加速度均方根值，需要先计算1/3倍频带加速度均方
应作为评价指标，其值为：
zm a x
1 n
n
zmax j
j 1
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规格严格 功夫到家
1.脉冲输入行驶评价方法
➢ 测量位置：驾驶人座椅座垫上方，驾驶人座椅靠背，驾驶人 座椅底部地板；与驾驶人同侧最后排座椅座垫上方，与驾驶 人同侧最后排座椅靠背，与驾驶人同侧最后排座椅底部地板 ；车厢地板中心等。
汽车理论__第6章汽车的平顺性
从1985年开始进行全面修订，于1997年公布了ISO2631—l 1997(E)《人体承受全身振动评价——第一部分：一般要求》
第二节 路面不平度的统计特性
把汽车近似作为线性系统处理时，掌握了输人的路 面不平度功率谱以及车辆系统的频响函数，就可以 求出各响应物理量的功率谱，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。
第二节 路面不平度的统计特性
当W=2时，q(n)与l成正比， Gq(n) 是不平度幅值的 均方值谱密度，故Gq(n)又与不平度幅值的平方成正 比，所以不平度幅值q0大致与波长l成正比。
图上影线面积为原联邦德国1983年公路路面谱分布 范围，可以看出主要集中在A级，部分延伸到B、C 级之内。
到路面不平度的功率谱密度Gq(n)或方差d2q等统计特性参数。
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
1984年国际标准化组织在文件ISO／TCl08／SC2N67中提出的“路面不平 度表示方法草案”
国内由长春汽车研究所起草制定的GB7031《车辆振动输入——路面平度 表示》标准
引言
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“输出”在给定工“输入”下不 超过一定界限，以保持乘员的舒适性。本章的基本 内容为：
1)人体对振动的反应和平顺性的评价。 2)振动“输入”——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 4)汽车平顺性的测试。
第二节 路面不平度的统计特性
第二节 路面不平度的统计特性
第二节 路面不平度的统计特性
第三节 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
第三节 汽车振动系统的简化， 单质量系统的振动
第二节 路面不平度的统计特性
把汽车近似作为线性系统处理时，掌握了输人的路 面不平度功率谱以及车辆系统的频响函数，就可以 求出各响应物理量的功率谱，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。
第二节 路面不平度的统计特性
当W=2时，q(n)与l成正比， Gq(n) 是不平度幅值的 均方值谱密度，故Gq(n)又与不平度幅值的平方成正 比，所以不平度幅值q0大致与波长l成正比。
图上影线面积为原联邦德国1983年公路路面谱分布 范围，可以看出主要集中在A级，部分延伸到B、C 级之内。
到路面不平度的功率谱密度Gq(n)或方差d2q等统计特性参数。
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
1984年国际标准化组织在文件ISO／TCl08／SC2N67中提出的“路面不平 度表示方法草案”
国内由长春汽车研究所起草制定的GB7031《车辆振动输入——路面平度 表示》标准
引言
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“输出”在给定工“输入”下不 超过一定界限，以保持乘员的舒适性。本章的基本 内容为：
1)人体对振动的反应和平顺性的评价。 2)振动“输入”——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 4)汽车平顺性的测试。
第二节 路面不平度的统计特性
第二节 路面不平度的统计特性
第二节 路面不平度的统计特性
第三节 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
第三节 汽车振动系统的简化， 单质量系统的振动
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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AK AK (fs )
K=1,2,· · · ,N/2 计算自功率谱
AK AK
i=1,2,· · · ,N/2
W (f )频率加权
AWK AWK
均方根值计算
av
11
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
max p
2 max 或加权加速度４次方和根值方法——振 z 、
动剂量（VDV）来评价。
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。
9
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
测量座垫上的加
拟/数字混合法计算加权加速度均方根值。 记录的模拟信号 模拟 W f 频率 加权滤波 aw t
a t
均方根值计算
模拟-数字转换
av
ai t
i=1,2,· · · ,N/2
12
第七节 汽车平顺性试验和数据处理
本章内容结束
下一章
13
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。
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
6
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。
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 值
车轮部分固有频率
1 f t t / 2 π T
车身和车轮部分的衰减率
A1 / A2
A1 / A2
ζ 1 4π 2 1 2 ln τ
车身和车轮部分阻尼比
ζt 1
4π 2 1 2 ln τ
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
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。
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
1 f 0 0 / 2π T
速度时，要把传感 器安装在一个半刚 性的垫盘内。
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
模拟-数字转换
a t
ai t
快速傅里叶变换