汽车的平顺性分解
发动机原理与汽车理论模块9 汽车的平顺性
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:第五章 汽车的平顺性、通过性
▪ 弹性元件的弹性特性是指作用在悬架上的载荷与 其变形之间的关系。
▪ 如果悬架的刚度是常数,则其,变形与所受载荷 成正比,其弹性特性可由一直线表示所以,这种 悬架称为线性悬架,一般钢板弹簧、螺旋弹簧悬 架均属此类。
▪ 采用线性悬架的汽车,往往不能满足行驶平顺性 的要求。
▪ 因为在使用中,汽车的有效载荷,特别是公共汽 车和载货汽车的有效载荷变化较大,载荷的变化 将导致空载、满载的车身振动偏频发生较大的差 异,空载的振动频率过高,使汽车的平顺性变坏。
▪ 减小悬架刚度是降低车身自振频率的一个有力措施。如 用悬架的静挠度来表示其刚度,现代轿车悬架的静挠度 一般为150~200mm(高级轿车的静挠度有达300mm以上的), 载货汽车的静挠度一般在70~120mm左右。
▪ 悬架的刚度太小,会增加非悬挂质量的振动位移,大振 幅的振动有时会使车轮离开地面,因此,过软的弹性元 件也是不可取的。
▪ 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。
▪ 汽车的平顺性可由图6-1所示的“路面一汽车一 人”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“输 入”,此“输入”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。
▪ 为了改善这种状况,近代汽车的悬架常采 用非线性悬架,即其刚度可随载荷的变化 而变化。这种悬架亦称为变刚度悬架。这 种悬架可以有较大的静挠度,而在载荷较 大时,刚度急剧增大,使汽车的侧倾和纵 向角振动减轻,限制了悬架和车身碰撞的 可能,保证汽车具有较好的行驶平顺性。
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
汽车平顺性性能试验解析
汽车平顺性性能试验解析汇报人:日期:•汽车平顺性性能试验概述•平顺性试验方法详解•平顺性性能影响因素•平顺性性能提升策略•平顺性性能试验案例分析•平顺性性能试验未来发展趋势01汽车平顺性性能试验概述平顺性定义平顺性的重要性平顺性定义及重要性试验目的试验内容平顺性试验目的和内容平顺性试验流程和标准试验流程标准02平顺性试验方法详解整车平顺性试验选择具有不同特征的路面,如平坦、坡道、弯道等,以及不同的道路条件,如干燥、湿滑、冰雪等。
试验场地使用高精度仪器来测量车辆的振动、加速度、速度等参数,如加速度计、速度计、位移计等。
试验设备在各种路况和条件下,对车辆进行行驶测试,记录相关参数,并对数据进行整理和分析。
试验过程对采集到的数据进行处理和分析,评价车辆的平顺性性能,包括振动频率、振幅、相位等参数。
数据分析零部件平顺性试验针对车辆的各个零部件,如悬挂系统、座椅、方向盘等。
试验对象试验设备试验过程数据分析根据不同零部件的特点,选择相应的测试设备,如振动台、激振器、力传感器等。
在实验室中对各个零部件进行振动测试、疲劳强度测试等,以评估其在不同路况下的性能表现。
通过对测试数据的分析,评价各个零部件的平顺性性能,如振动特性、刚度、阻尼等参数。
建模方法模型验证性能预测优化设计模拟仿真分析03平顺性性能影响因素车辆自身因素悬挂系统轮胎的尺寸、胎压和充气状态都会影响车辆的平顺性。
充气不足或胎压过高都会降低轮胎的吸震性能。
轮胎车身结构交通状况交通密度、速度和流量也会影响车辆的平顺性。
在高速公路上行驶时,车辆需要承受较高的气流冲击。
路面条件路面类型、状况和不平度都会影响车辆的平顺性。
例如,破损的路面或桥梁接缝处可能会引发较大的冲击和振动。
气候条件风、雨、雪等恶劣天气条件可能会增加行驶中的不稳定性,从而影响车辆的平顺性。
外部环境因素驾驶技能驾驶员的驾驶技能和经验对车辆的平顺性有很大的影响。
熟练的驾驶员能够更好地应对复杂的路况和交通状况,保持车辆的稳定性和舒适性。
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。
第六章汽车的平顺性
第六章 汽车的平顺性
• 在ε=1的情况下,当前 轮遇到路面不平度面引 起振动时,质量m2f运 动.而质量m2r不运动; 反之亦然。 因此,在这种特殊情况 下,可以分别讨论图6— 12上m2f和前轮轴以及 m2r和后轮轴所构成的两 个双质量系统的振动。
经常称为1/4汽车模型
第六章汽车的平顺性
双质量系统的振动
• 该系统除了具有前述车身 部分的动态特性外,还能 反映车轮部分在10-15Hz 范围产生高频共振时的动 态特性
• 它对平顺性和车轮的接 地 性有较大影响,更接近汽 车悬挂系统的实际情况
•经常称为1/4汽车模型
第六章汽车的平顺性
单质量系统的振动
• 在远离车轮部分固有频率 (10-15Hz)的较低激振频 率范围(如5Hz以下),轮 胎变形很小,忽赂其弹性 与车轮质量,得到分析车 身垂直振动的最简单的单 质量系统。
•GB/T 4970-1996 称Law为等效均值 • 振动加速度aw增大10倍, Law增加20dB
第六章汽车的平顺性
•平顺性的评价指标
•0.5
•ISO263 1
第六章汽车的平顺性
•平顺性的评价指标
• (二)辅助评价方法: • 当峰值系数>9时,ISO2631—1:1997(E)标准规
定用均4次方和根值的方法来评价,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 (VDV,vibration dose value)为:
– 许多国家都参照它进行汽车平顺性的评价,我国对相应标准 进行了修订,公布了GB/T4970—1996《汽车平顺性随机 输入行驶试验方法》。现在又有新国家标准GB/T 49702009 《汽车平顺性试验方法》
汽车的平顺性分解共81页文档
3、道德行为训练,不是通过语言影响 ,而是 让儿童 练习良 好道德 行为, 克服懒 惰、轻 率、不 守纪律 、颓废 等不良 行为。 4、学校没有纪律便如磨房里没有水。 ——夸 美纽斯
5、教导儿童服从真理、服从集体,养 成儿童 自觉的 纪律性 ,这是 儿童道 德教育 最重要 的部分 。—— 陈鹤琴
16、业余生活要有意义,不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰,也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人,而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着,就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书,莫被书掌握;要为生而读,莫为读而生。——布尔沃
第六章汽车的平顺性解析
第三节 汽车振动系统的简化、单质量系统振动
0称为系统固有圆频率,定义阻尼比
C n / 0 2 2m2 K
方程的解为
2 z (t ) Ae nt sin( 0 n 2 t )
第三节 汽车振动系统的简化、单质量系统振动
单自由度自由ห้องสมุดไป่ตู้动衰减曲线
第三节 汽车振动系统的简化、单质量系统振动
式中 n—空间频率,m-1 n0—0.1 m-1
w
Gq(n0)—路面不平度系数(m2/m-1)
w—频率指数,一般取为2
第二节 路面不平度的统计特征
第二节 路面不平度的统计特征
第二节 路面不平度的统计特征
路面空间频率谱密度化为时间谱密度 1.空间频率与时间频率的关系 f=un 这里n是空间频率(每米波长数)。u是车速(m/s),f是时间频率(Hz,每 秒波长数)。 2.路面时间谱密度与空间频率谱密度的关系
第三节 汽车振动系统的简化、单质量系统振动
车身质量有垂直、俯
仰、侧倾3个自由度,4个
车轮质量有4个垂直自由度, 整车共7个自由度。
当 xI yI ,并忽略 轮胎阻尼后,汽车立体模 型可简化为平面模型。
简化前后应满足以下三个条件 1)总质量保持不变
m2f m2r m2c m2
Kq Cz Kz Cq m2 z
C K C K z z z q q m2 m2 m2 m2
令 2n=C/m2,20=K/ m2, 齐次方程变为
2 2nz 0 z z0
第三节 汽车振动系统的简化、单质量系统振动
汽车单自由度振动模型
2)质心位置不变
m2f a m2r b 0
汽车运用工程 第7章 汽车平顺性
7.2 影响汽车平顺性的结构因素
1. 悬架结构
1)弹性元件 减少悬架刚度,即增大静挠度,可提高汽车行驶平顺性。 为了防止路面对车轮的冲击而使悬架与车架相撞,要相 应地增加动挠度。 为了使悬架既有大的静挠度又不影响其他性能指标,可 采用可变刚度的非线性悬架。
7.2 影响汽车平顺性的结构因素 1. 悬架结构 1)弹性元件
舒适-降低界限TCD与保持舒适有关。在此极限内,人体对 所暴露的振动环境主观感觉良好,并能顺利完成吃、读、写等 动作。
疲劳-工效降低界限TFD与保持工作效率有关。当驾驶人 承受振动在此极限内时,能保持正常地进行驾驶。
暴露极限通常作为人体可以承受振动量的上限。当人体 承受的振动强度在这个极限之内,将保持健康或安全。
汽车是一个复杂的多质量振动系统。
7.1 汽车平顺性的评价指标
汽车平顺性的评价方法,通常是根据人体对振动的 生理反应及对保持货物完整性的影响来制订的,并用振 动的物理量,如频率、振幅、加速度、加速度变化率等 作为行驶平顺性的评价指标。
常用汽车车身振动的固有频率和均方根加速度评价汽 车平顺性。
7.1 汽车平顺性的评价指标
7.2 影响汽车平顺性的结构因素
2. 轮胎 轮胎对行驶平顺性的影响取决于轮胎的径向刚度、轮胎 的展平能力以及轮胎内摩擦所引起的阻尼作用。
为了提高汽车行驶平顺性,轮胎径向刚度应尽可能减小。
7.2 影响汽车平顺性的结构因素 3. 悬挂质量
图7-4 双轴汽车简化的平面模型
7.2 影响汽车平顺性的结构因素
3. 悬挂质量 总质量保持不变,即: M M1 M2 M3
质量位置不变,即: M1L1 M 2L2 0
转动惯性 I y
汽车理论教程第六章汽车的平顺性
➢ xs、ys 最敏感的频率范
围是0.5~2Hz。大约在3Hz 以下,人体对水平振动比对 垂直振动更敏感,且汽车车 身部分系统在此频率范围内 产生共振,故应对水平振动 给予充分重视。
10
第一节 人体对振动的反应和平顺性的评价
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
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
16
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。
车辆平顺性分析
悬架动行程(SWS)
悬架动行程均方根值sigma_SWS =0.0103m
对悬架动行程进行功率谱密度分析:
车轮相对动载(DTL)
车轮动载的均方根值sigma_DTL =549.7985N
对车轮动载进行功率谱密度分析
附录一
clear;
namein='F:\Personal Document\matlab\road\road1l.m';
车辆悬架技术
汽车平顺性分析
姓名:
学号:
班号:
汽车的平顺性就是保持汽车在行驶过程中乘员所处的振动和冲击环境具有一定舒适度的性能,对于货车还包括保持货物完好的性能。平顺性主要根据乘员主观感受的舒适性来评价,同时也辅助以客观评价的方法。平顺性是现代高速汽车的主要性能之一。
平顺性分析的框图表示:
评价指标:
车体质心垂直振动加速度(ACC), 反映乘员乘坐舒适性和车体振动环境
plot(t,acc_Xb);
xlabel('时间[s]');
ylabel('车体质心加速度[m/s^2]');
title('车体质心加速度');
grid on;
average=mean(acc_Xb);
sigma_acc_Xb=std(acc_Xb);
Fs=1/(0.05*3.6/u);
[Gq_acc_Xb,f]=pwelch(acc_Xb,[],0,256,Fs);
10.77
21.53
43.06
86.13
172.26
344.52
3.81
7.61
15.23
30.45
第六章 汽车的平顺性
max[a w (t)] 振动波形峰值系数= aW
平顺性的评价方法
– 基本评价方法-加权加速度均方根aw的计算 方法1 A、对随机加速度的时间历程,也就是a(t),通过 加权函数w (f) (加权网络) ,得到加权加速度时 间历程aw(t) 注:一般(任意)加速度传感 器测量时先得到一个电压或 者电流信号,再经过一个网 络就可以得到加权值
超过一定界限,以保持乘员的舒适性。
第一节 人体对振动的反应和平顺性的评价
日本对370名拖拉机司机的调查,发现他们之中,骨关节、胸部和腰椎发生 病变的比例分别为71%、52%和8%,腰椎和胸部同时发现病变的高达40%, 而且接触振动时间越长,发生病变的比例越高,从业10年以上的人病变比例 竟高达80%。 当振动加速度达到65dB(分贝)时,对睡眠有轻微影响;达到69dB时,所 有轻睡的人将被惊醒;达到74dB时,除酣睡的人外,其他人将惊醒;达到 79dB时,所有的人都将惊醒。
• 把质量为m2,转动惯量 为Iy的车身按动力学等 效的条件分解为前轴上、 后轴上及质心C上的三 个集中质量m2f、m2r、 m2c,三个质量由无质 量的刚性杆连接,它们 的大小由下述三个条件 决定:
第六章 汽车的平顺性
1)总质量不变: 2)质心位置不变:
m2 f m2 r m2c m2 m2 f a m2 r b 0
第六章 汽车的平顺性
• 汽车的平顺性可由下图所示的“路面--汽车--人” 系统的框图来分析:
随机振动的基本概念
振动 加速 度 时间 汽车车厢地板上测得的振动加速度波形 • 振动加速度随时间的变化是不确定的,这 种随时间变化的不规则振动叫随机振动。 • 随机振动是非周期振动,振动加速度里面有 各种频率成分。
课程设计汽车平顺性分析
课程设计汽车平顺性分析一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握汽车平顺性分析的基本原理和方法,能够运用所学知识对汽车平顺性进行评价和优化。
具体目标如下:1.知识目标:–掌握汽车平顺性的基本概念和评价指标;–了解汽车平顺性分析的基本原理和方法;–熟悉常见的汽车平顺性优化措施。
2.技能目标:–能够运用所学知识对汽车平顺性进行评价;–能够运用所学知识对汽车平顺性进行优化设计。
3.情感态度价值观目标:–培养学生的创新意识和实践能力;–增强学生对汽车工程领域的兴趣和责任感。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个方面:1.汽车平顺性的基本概念和评价指标;2.汽车平顺性分析的基本原理和方法;3.汽车平顺性优化措施及应用。
具体的教学大纲如下:第一章:汽车平顺性概述•汽车平顺性的定义和意义;•汽车平顺性的评价指标。
第二章:汽车平顺性分析原理•汽车平顺性分析的基本方法;•汽车平顺性分析的数学模型。
第三章:汽车平顺性优化设计•汽车平顺性优化措施;•汽车平顺性优化设计实例。
三、教学方法为了提高学生的学习兴趣和主动性,本课程将采用多种教学方法,包括:1.讲授法:通过讲解汽车平顺性的基本概念、原理和优化方法,使学生掌握相关知识;2.案例分析法:分析实际案例,使学生更好地理解汽车平顺性分析的方法和应用;3.实验法:学生进行汽车平顺性实验,培养学生动手能力和实际操作技能。
四、教学资源为了支持本课程的教学内容和教学方法的实施,我们将准备以下教学资源:1.教材:选用权威、实用的教材,如《汽车工程》、《汽车平顺性分析》等;2.参考书:提供相关领域的参考书籍,如《汽车设计手册》、《汽车振动学》等;3.多媒体资料:制作精美的PPT课件,提供形象的视觉教学资源;4.实验设备:准备汽车平顺性实验所需的设备,如振动台、加速度传感器等。
五、教学评估本课程的教学评估将采用多元化方式,全面、客观地评价学生的学习成果。
评估方式包括:1.平时表现:通过课堂参与、提问、讨论等环节,评估学生的学习态度和积极性;2.作业:布置适量的作业,评估学生的知识掌握和应用能力;3.考试:定期进行考试,全面评估学生的知识水平和应用能力。
汽车理论__第6章汽车的平顺性
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
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式中W(f)——频率加权函数;计算的1/3倍频带中心 频率为1~80Hz相应积分范围(0.9~90)Hz。
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§6-2 路面的统计特性
一、路面不平度的功率谱
n G q ( n ) G q ( n o ) n 0 -W
第六章 汽车的平顺性
基本概念:
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
重点内容:“人体—座椅”系统的振动分析
汽车行驶时,由路面不平及发动机、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入,故本 章讨论的平顺性主要指路面不平引起的汽车振动,频率范围约为 0.5~25Hz。 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 环境对驾驶员舒适性的影响在一定界限之内,因此平顺性主要根 据驾驶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。
2. 总加权值方法 这个方法是用1~80Hz,20个1/3倍频带加权加速度均 ..的方和根值—总加权加速度均方根值σ 来 方根值分量σpωi 1 pω 20 2 .. .. 评价。 σpω的计算公式为 2 .. ..
p ( pi )
i 1
..除了对传至人体的加速度p(t)进 总加权加速度值σpω 行1/3倍频程分析,然后按式(6-2)计算外,还可以对加 速度的谱密度Gp(f)进行频率加权直接进行计算,此时
式中 n—— 空间频率,它是波长 λ 的倒数,表示每米长度 中包括几个波长,单位为m-1; n0——参考空间频率,n0=0.1m-1 Gq(n0)——参考空间频率n0下的路面谱值,称为路面不平 度系数,单位为m2/m-1; W——频率指数,为双对数坐标上斜线的斜率,它决定
路面谱的频率结构。
上述路面功率谱 Gq(n)指的是垂直位移功率谱,还 可以采用不平度函数q(I)对纵向长度I的一阶导数,即 .. . 速度功率谱 Gq ( n )和二阶导数,即加速度功率谱 Gq . (n)来补充描述路面不平度的统计特性。Gq(n)(单 .. 位为 m)和 Gq ( n )(单位为 m-1 )与 Gq ( n )的关系如 下 . Gq(n)=(2πn)2 Gq(n) (6-5) .. Gq(n)=(2πn)4 Gq(n) (6-6) 当频率指数W=2时,将式(6-4)表达的Gq(n)代入 . 式(6-5)得到Gq(n)=(2πn0)2 Gq(n0)
“疲劳——工效降低界限”振动加速度允许值的大小与 振动频率振动作用方向和暴露时间这三个因素有关。 1、振动频率 系统在垂直振动4~8Hz、水平振动1~2Hz范围内会出现 明显的共振。这就是人体对振动最敏感的频率范围。 2、振动作用方向 3、暴露时间
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二、平顺性的评价方法 1、1/3倍频带分别评价方法 用这个方法评价 , 首先要把传至人体的加速度进行频谱 分析,得1/3倍频带的加速度均方根值谱。 1/3倍频带上、下限频率的比值 式中 fu——上限频率; fl——下限频率; 中心频率 上、下限频率与中心频率的关系为 分析带宽△f=fu - fl .,可以从传至人体 . 各1/3倍频带加速度均方根值分量σpi .. 加速度p(t)的功率谱密度G.. p(f)对相应1/3倍频带中心 频率fci的带宽△fi积分而得
.i W ( f ci ) .. .p pi
(6-1)
式中fci——第i个1/3倍频带的中心频率,单位为Hz; W(fci)——频率加权函数,并有 0.5 f ci (1<fci≤4) 垂直方向 WN(fci)= 1 8/fci 1 水平方向 WH(fci)= 2/fci (4<fci≤8) (8<fci) (1<fci≤2) (2<fci)
.. 反映人体对各1/3倍频带 加权加速度均方根值分量σpωi 振动强度的感觉,1/3倍频带分别评价法的评价指标就是 .. .. 当通过计算或实测分析得到 σpωi中的最大值( σpωi)maxo .. max值,把它与最敏感频带允许的界限值加以比较, (σpωi) 进行评价。例如:要求允许的“疲劳一工效降低界限”的 暴露时间为4h,即TFD=4h,由图6-2a上4~8Hz可以查出相 .. 小于 应的加速度均方根值为0.53m/s2。若(σpωi)max .. )max查出 0.53m/s2,即满足TFD=4h的要求。也可以由(σpωi 相应TFD值,若查出的TFD值大于4h,也表明能保持在 TFD=4h的界限之内 。 当用这个方法评价时,要改善平顺性就得减小(σpωi) .. max值,即要求传至人体的振动能量在频率分布上不要过 于集中,尤其在人体最敏感的频带不要有突出的尖峰。
§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 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,而且每个人的心理和身体素质不同,对 振动的敏感程度有很大的差异。 国际标准ISO2631用加速度的均方根值(rms)给出了 在1~80Hz振动频率范围内人体对振动反应的三个不同界限: (1)暴露极限 (2)疲劳——工效降低界限 (3)舒适降低界限
1/3倍频带分别评价方法认为,同时有许多个1/3倍频带都 有振动能量作用与人体时,各频带振动的作用无明显的 联系,对人体产生影响的,主要是由人体感觉的振动强 度最大的一个1/3倍频带所造成的。 由于人体对各频带振动的敏感程度不同,所以1/3倍频程 . 加速度均方根值分量σpi的大小并不能反映人体感觉的振 动强度的大小。为此要用人体对不同频率振动敏感程度 的频率加权函数,将人体最敏感的频率范围以外各1/3倍 . 频带加速度均方根值分量σpi. 进行频率加权,即按人体感 觉的振动强度相等的原则折算为最敏感频率范围,垂直 振动4~8Hz,水平振动1~2Hz的数值,称为加权加速度均 ..。它的大小可以反映人体对振动强度的感 方根值分量σpωi 觉。其计算公式为