中职教育-《汽车运用工程》第四版课件：第六章 汽车通过性和汽车平顺性(二).ppt

2.1/3倍频带分别评价法 上限频率、下限频率与中心频率的关系为
f u 1.12 f c (6-30)
f
l
0.89 f c
分析带宽为 f fu fl
(6-31)
2.1/3倍频带分别评价法
将振动传至人体加速度p(f)的功率谱密度Gp( f )，对 所对应的1/3倍频带各中心频率fci在带宽Δfi区间积分， 得到各个1/3倍频带的加速度均方根值分量σpi，即
3.总加权值评价法
➢ 在处理平顺性试验结果或计算设计参数对 振动的影响时，通常还采用传至人体振动 的加速度均方根值σp或车身振动的加速度均 方根值σz作为评价平顺性的指标。
➢ 这种方法较简单，适用振动频率分布相似 的条件下进行对比。
3.总加权值评价法
σp和σz值等于1～80Hz中20个1/3倍频带加速度均 方根值分量σpi或σzi平方和的平方根。即
共振的行驶速度远离汽车行驶的常用速度。
➢ 在坏路上，汽车的允许行驶速度受动力性的影 响不大，主要取决于行驶平顺性，而被迫降低 汽车行车速度。
➢ 振动产生的动载荷，会加速零件磨损乃至引起 损坏。
➢ 振动还会消耗能量，使燃料经济性变坏。
第六章 汽车通过性和汽车平顺性 第一节 汽车通过性 第二节 汽车行驶平顺性
➢ 在一定频率下，随着暴露(承受振动)时间 加长，感觉界限容许的加速度值下降。
➢ 可用达到某一界限允许暴露时间来衡量人 体感觉到的振动强度的大小。
1.平顺性评价指标
由图6-15的曲线族可知
➢ 人体最敏感的频率范围，对于垂直振动为 4~8Hz；对于水平振动为1~2Hz以下。
➢ 在2.8Hz以下，同样的暴露时间，水平振 动加速度容许值低于垂直振动。
➢ 在激振力作用(如道路不平而引起的冲击和加速、 减速时的惯性力等)以及发动机与传动轴等振动 时，系统将发生复杂的振动。
➢ 这种振动对乘员的生理反应和所运货物的完整 性产生不利的影响；乘员也会因此必须调整身 体姿势，加剧产生疲劳的趋势。
➢ 车身振动频率较低，共振区常在低频范围内。 ➢ 为了保证汽车具有良好平顺性，应使引起车身
所暴露的振动环境主 率有关。
观感觉良好，并能顺 驾 驶 员 承 受 振
利完成吃、读、写等 动 在 此 极 限 内
动作。
时，能保持正
常驾驶。
③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。
1.平顺性评价指标
➢ 3个界限只是振动加速度容许值不同。 ➢ “暴露极限”值为“疲劳－工效降低界
fci—第i频带的中心频率,Hz；W(fci)--频率加权函数。
2.1/3倍频带分别评价法
垂直方向振动的频率加权函数WN(fci)为
0.5 WN ( f ci ) 1
f ci
8 / f ci
, 1 f ci 4 , 4 f ci 8 , 8 f ci
(6-34)
2.1/3倍频带分别评价法 水平方向振动的频率加权函数WL(fci)为
第六章 汽车通过性和汽车平顺性
第一节 汽车通过性 第二节 汽车行驶平顺性
汽车行驶平顺性是指汽车在一般行驶速度范 围内行驶时，能保证乘员不会因车身振动而 引起不舒服和疲劳的感觉，以及保持所运载 货物完整无损的性能。由于行驶平顺性主要 是根据乘员的舒适程度来评价，又称为乘坐 舒适性。
➢ 汽车作为一个复杂的多质量振动系统，其车身 通过悬架的弹性元件与车桥连接，而车桥又通 过弹性轮胎与道路接触，发动机、驾驶室等也 以橡胶垫固定于车架上。
① 直接分别评价法是把“疲劳－工效降 低界限”及由计算或频谱分析仪处理 得到的1/3倍频带的加速度均方值画 在同一张频谱图上。
② 检查各频带的加速度均方差是否都保 持在界限值之下。
2.1/3倍频带分别评价法
1/3倍频带上限频率fu与下限频率的比值为
1
fu / fl 23
(6-28)
中心频率为
1
fc fu / fl 2 6 fl (6-29)
1.平顺性评价指标
ISO 2631用加速度均方根值给出了人体 在1~80Hz振动频率范围内对振动反 应的3个不同感觉界限：
① 舒适－降低界限TCD ② 疲劳－工效降低界限TFD ③ 暴露极限
1.平顺性评价指标
①舒适－降低界限 ②疲劳－工效
TCD与保持舒适有关。降 低 界 限 TFD
在此极限内，人体对 与 保 持 工 作 效
N
p,z
( pwi,zi ) 2
i 1
6-36
N—频带数
3.总加权值评价法
➢ 总加权值反映了全部振动能量的大小，而且振 动加速度均值为零，所以σp和σz代表加速度幅 值波动的范围。
➢ 总加权值σp法还可利用计权滤波网络，由均方 根值检波器读出。
➢ 在《汽车平顺性随机输入行驶试验方法》(GB 4970－1985)和《客车平顺性评价指标及极限》 (GB/T 12477－1990)中均把总加速度加权均方 根值σp列为平顺性评价指标之一。
1.悬挂结构 1)弹性元件
为了防止汽车在不平路面上行驶时经常 冲击缓冲块，悬架还应有足够的动挠度 fSm(指悬架平衡位置到悬架与车架相碰 时的变形量)。
1.悬挂结构 1)弹性元件 前、后悬架的动挠度常根据其相应的静挠度选取， 其数值主要取决于车型和经常使用的路面状况， 动挠度值与静挠度值之间的关系为
1 WL ( f ci ) 2 / f ci
, 1 fci 2 , 2 f ci
(6-35)
2.1/3倍频带分别评价法
加权加速度均方根值分量σpwi反映了人体对各1/3倍 频带振动强度的感觉。1/3倍频带分别评价法的评 价指标就是σpwi中的最大值(σpwi)max。 1/3倍频带分别评价法认为，当有多个频带的振动 能量作用于人体时，各频带的作用无明显联系， 对人体的影响主要是由单个影响最突出的频带所 造成。因此，要改善行驶平顺性，主要避免振动 能量过于集中，尤其是在人体最敏感的频率范围 内，不应该有突出的尖峰。
p 10 ( ) pwi max 3.16( ) pwi max (6-39)
3.总加权值评价法
实际上，各1/3倍频带的σpi不相等，实际测算为
p 2( pwi ) max
(6-40)
因ISO 2631图中给出的界限值是针对1/3倍频带分别 评价法给的，用总加速度加权均方根值σp进行评价 时，允许界限值也要相应调整，即比ISO 2631 给出 的允许值增大到2倍，否则会偏于保守。
1 f0 = 2π
gC，Hz G
(6-41)
C—悬架刚度，N/mm；G—悬挂重力，N g—重力加速度，g=9810mm/s2
1.悬挂结构 1)弹性元件 由式(6-41)可见，减少悬架刚度C，可降低车身的 固有频率f0。 当汽车的其他结构参数不变时，要使悬架系统有 低的固有频率，悬架就必须具备很大的静挠度。
车轮、车轴构成的 非悬挂质量为m， 车轮再经过具有一 定弹性和阻尼的轮 胎支承路在面上。
四轮汽车的简化模型
影响汽车平顺性的重要因素
悬架结构 轮胎 悬挂质量 非悬挂质量
1.悬挂结构 悬挂结构
弹性元件 导向装置 减振装置
其中弹性元件与悬架系统中阻尼影响较大。
1.悬挂结构 1)弹性元件
将汽车车身看成一个在弹性悬架上作单自由度振动的 质量时，其固有频率f0为
为了保持汽车具有良好的 行驶平顺性，车身振动的 固有频率应为人体步行时 所习惯的，身体上、下运 动的频率。约60~85次 /min(1~1.4HZ)，振动加速 度极限值为0.2~0.3g。
为了保证运输货物的完整 性，车身振动加速度也不 宜过大。 如果车身加速度达到1g， 未经固定的货物就有可能 离开车厢底板。 车身振动加速度的极限值 应低于0.6～0.7g。
1.12 fci
σ pi = ∫ Gp ( f )df 0.89 fci
(6-32)
带宽加速度均方根值分量σpi的大小，不能真正反映 人体感觉振动强度的大小。
2.1/3倍频带分别评价法
➢ 引入人体对不同频率振动敏感程度的频率加权 函数。
➢ 将人体最敏感频率范围以外的各1/3倍频带加速 度均方根值分量σpi进行频率加权，等效于 4~8Hz(垂直)、1~2Hz(水平)的分量数值σ’pi。
静挠度是指汽车满载时，刚度不变的悬架在静载 荷下的变形量。
对变刚度悬架，静挠度是由汽车满载时，悬架上 的静载荷和与此相应的瞬时刚度来确定。
1.悬挂结构 1)弹性元件
汽车悬架静挠度的变化范围，单位：mm 表6-3
车型
轿车~110 70~150 60~130
在研究振动时，常 将汽车由当量系统 代替，即把汽车视 为由彼此相联系的 悬挂质量与非悬挂 质量所组成。
四轮汽车的简化模型
汽车的悬挂质量M由车 身、车架及其上的总成 所构成。 该质量通过质心的横轴 Y 的 转 动 惯 量 为 IY ， 悬 挂质量由减振器和悬架 弹簧与车轴、车轮相连。
四轮汽车的简化模型
3.总加权值评价法
p ( pwi ) max (6-38)
只是此值已折算到人体最敏感的频率范围，可 将σpwi值与“疲劳-工效降低界限”上人体最敏感 频率范围的容许值比较来进行评价。
3.总加权值评价法 汽车座椅传递给人体的振动主要是10Hz以下的宽 带随机振动，总频带数n约为10。 若各σpwi都相等，则
➢ 频率在2.8Hz以上则相反。
2.1/3倍频带分别评价法
为了用“疲劳－工效降低界限”评价汽车平 顺性，首先要对经过汽车座椅传至人体的振 动进行频谱分析，得到1/3倍频带的加速度 均方值频率。
ISO 2631推荐的两种评价方法是1/3倍频带分 别评价法和总加速度加权均方值评价法。
2.1/3倍频带分别评价法
1.平顺性评价指标