汽车理论课件 第六章 汽车的平顺性
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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。
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)
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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。
汽车理论第6章 汽车的平顺性2016
2016/4/12 汽车理论 wangjx@
16
a(t)
aw(t)
加权函数w(f )的滤波网络 根据IS02631-1:1997(E)设定系数
2016/4/12
汽车理论 wangjx@
四、平顺性的评价方法
(一)基本的评价方法
2. 对记录的加速度时间历程 间 程a(t)进行频谱分 行 谱 析得到功率谱密度函数 Ga f
汽车理论 Automotive theory
第六章
汽车的平顺性
内容概要
平顺性的基本概念 路面不平度输入 人体对振动的反应以及平顺性评价方法 平顺性研究基本方法、两自由度振动系 平顺性研究基本方法 两自由度振动系 统 主动悬架（了解）
2016/4/12
汽车理论 wangjx@
11
靠背
脚
2016/4/12
汽车理论 wangjx@
三、人体对振动的反应
人体对不同频率的振动敏感程度不同 1.
zs 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 频率范围 人的内脏器官产生共振 8～12.5Hz频率范围，对人的脊椎系统影响很大
2016/4/12 汽车理论 wangjx@
wi是功率谱密度为0.1的 白噪声 （Simulink Si i 中的缺省值）
7
二、路面不平度输入
nc =0.01(cycle/m)，车速为20m/s
10 10 10 10 10 10 10
-2 -3 -4 -5 -6 -7 -8
评价方法： 评价方法
根据乘员舒适程度评价
2016/4/12 汽车理论 wangjx@
4
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a(t)
aw(t)
加权函数w(f )的滤波网络 根据IS02631-1:1997(E)设定系数
2016/4/12
汽车理论 wangjx@
四、平顺性的评价方法
(一)基本的评价方法
2. 对记录的加速度时间历程 间 程a(t)进行频谱分 行 谱 析得到功率谱密度函数 Ga f
汽车理论 Automotive theory
第六章
汽车的平顺性
内容概要
平顺性的基本概念 路面不平度输入 人体对振动的反应以及平顺性评价方法 平顺性研究基本方法、两自由度振动系 平顺性研究基本方法 两自由度振动系 统 主动悬架（了解）
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靠背
脚
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汽车理论 wangjx@
三、人体对振动的反应
人体对不同频率的振动敏感程度不同 1.
zs 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 频率范围 人的内脏器官产生共振 8～12.5Hz频率范围，对人的脊椎系统影响很大
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wi是功率谱密度为0.1的 白噪声 （Simulink Si i 中的缺省值）
7
二、路面不平度输入
nc =0.01(cycle/m)，车速为20m/s
10 10 10 10 10 10 10
-2 -3 -4 -5 -6 -7 -8
评价方法： 评价方法
根据乘员舒适程度评价
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第六章 汽车的平顺性(汽车理论)
一、汽车振动系统的简化
2．4个自由度模型
汽车对称于其纵轴线，且左、右车辙的不平度函数相等： 悬挂质量：车身＋车架＋车架上的总成 m2－2自由度 （垂直、俯仰） 减振器＋悬架弹簧 非悬挂质量：车轮＋车轴 m1－2自由度 （垂直）
两个系统动力学等效的条件
原系统车身对其 质心的回转半径
3．2个自由度模型
由表6-1上各轴向的轴加权系数可以看出: （1） 椅面输入点xs、ys、zs三个线振动的轴加权系数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。 （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。 （3）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。 （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。
三、汽车单自由度振动系统的传递特性
实际上，幅频特性是线性 系统对不同频率下输入正 弦波的振幅放大的倍数
原系统车身对其 质心的回转半径
一、汽车振动系统的简化
4．1个自由度模型 轮胎在低频区内5Hz以下，忽略轮胎的弹性与车轮的 质量。
是m2的坐标，是振 动系统的输出
ｑ道路不平度，是时间函 数，振动系统的输入
单自由度振动系统的自由振动方程
单自由度振动有阻尼振动的解，图中说 明有阻尼振动是振幅逐渐减小的振动
道路不平度的时间功率谱密度函数
道路垂直速度的功率谱密度函数
道路垂直加速度的功率谱密度函数
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。
汽车理论 课件之第6章 汽车的平顺性
大 尼 系 不 动 阻 时 统 振
ζ ≤ 0.25 ⇒ωr比 0降 3 ω 低％
ωr ≈ ω0
32
A d= 1 称 减 系 为 幅 数 A 2 A A e nT 1 d= = =e 1 =e −n(t1+ 1) T A A e 2 n =ζω , 0 l d= n
A B C D E F G H
22
率 密 G 功 谱 度 q(n)
C
A
B
n G (n) =G (n0) q q n 0
−W
间 率 空 频 n
注：纵坐标和横坐标均采用对数单位
23
1.汽车振动系统的简化 7自由度模型 4车轮，Ix Iy Z
z
y
x
24
由于汽车是纵轴对称的，当左、右车撤的不 平度函数x(I)=y(I)时，汽车只有车身的垂直振 动z和俯仰振动ϕ，汽车可以简化为平面模型。
f − fr q e c e uny u −u p r p e l −lo e wr c −c n e e tr
12
1/3倍频法认为:同时有许多个 倍频带都有能 倍频法认为:同时有许多个1/3倍频带都有能 量作用于人体时， 量作用于人体时，各个频带振动作用无明显联 对人体产生的影响主要是人体感觉振动强 系，对人体产生的影响主要是人体感觉振动强 度最大的一个1/3倍频带所造成的。
29
z
x
K
m
c
q
二阶常系数齐次方程
c K 2 2 令 n = , ω0 = m m n c ζ= = ω0 2 m K
ω0 1 K f0 = = π 2 m π 2
30
z
Ae
− nt
− Ae
− nt
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
（威海） 汽车工程学院
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。
2021/4/17
汽车理论 第 4 页
（威海） 汽车工程学院
HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY
SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING
2021/4/17
汽车理论 第 8 页
（威海） 汽车工程学院
HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY
SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING
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
2021/4/17
汽车理论 第 5 页
（威海） 汽车工程学院
HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY
SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING
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。
2021/4/17
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。
2021/4/17
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（威海） 汽车工程学院
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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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汽车理论 第 5 页
（威海） 汽车工程学院
HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY
SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING
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。
汽车理论课件 第六章 汽车的平顺性 3.汽车振动系统的简化,单质量系统的振动
2π
e nT1
1 2
阻尼比越大，振幅衰减得越快
lnd 2π 1 2
1
1 4π2 / ln 2d
由实测的衰减振动曲线得到d，即可确定系统的阻尼比ζ。
17
n C 0 22
1
1 4π2 / ln 2d
18
汽车理论
第四十二讲
主讲教师：XXX
学时：48
第三节 汽车振动系统的简化，单质量系统的振动
单质量系统 自由振动
对车身质量运用牛顿第二定律，得微 分方程：
m2z Cz q Kz q 0
令2n C m2
02
K m2
z 2nz 02z 0
n C
0 2 m2K
ω0—振动系统固有圆频率；
ζ—阻尼比。
20
n C 0 2 m2K
0
K m2
d A1 A2
1
1 4π2 / ln 2d
Z(ω)与Q(ω) 的比值，可以确定频率响应函数 H jω 。 z ~q
➢汽车悬架系统阻尼比ζ大约为0.25，ωr比ω0只下降
了3%左右， r 0。
固有频率 0
K m2
f0
0
2π
1 2π
K m2
16
第三节 汽车振动系统的简化，单质量系统的振动
阻尼比ζ对衰减振动的影响
2）决定振幅的衰减程度
两个相邻的振幅A1与A2之比称为减振系数d
e d
A1
A2
Aent1 Aent1T1
对于大部分汽车，
= 0.8～1.2，即接
近1。当 = 1时
m2f
m2
2 y
aL
m2r
m2
2 y
bL
汽车理论__6章汽车的平顺性
据统计，我国高等级公路路面谱也基本上在A、B、 C三级范围之内，只是B、C级路面占的比重比较大。
上述路面功率谱密度Gq(n)指的是垂直位移功率谱密 度，还可以采用不平度函数q(I)对纵向长度I的一阶 导数，即速度功率谱密度和二阶导数，即加速度功 率谱密度来补充描述路面不平度的统计特性。
第二节 路面不平度的统计特性
第四节 车身与车轮双质量系统的振动
第五节 双轴汽车的振动
前面讨论的单质量和双质量系统都是双轴汽车的局 部系统，仅分析了单车轮输入下车身的垂直运动。
本节讨论汽车垂直和俯仰两个自由度或汽车纵轴上 任一点的垂直振动，为此需要建立前、后车轮两个 路面输入的双轴汽车模型。
第五节 双轴汽车的振动
第六章 汽车的平顺性
内容提要
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 汽车振动系统的简化，单质量系统的振动 车身与车轮双质量系统的振动 双轴汽车的振动 人体－座椅系统的振动 汽车平顺性试验和数据处理
引言
汽车行驶时，由路面不平以及发动机、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(Ride)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“路面一汽车一入”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。当振动系统的“输出”作为优化的目标时，通常还要 综合考虑车轮与路面间的动载和悬架弹簧的动挠度。它们分 别影响“行驶安全性”和撞击悬架限位的概率。
上述路面功率谱密度Gq(n)指的是垂直位移功率谱密 度，还可以采用不平度函数q(I)对纵向长度I的一阶 导数，即速度功率谱密度和二阶导数，即加速度功 率谱密度来补充描述路面不平度的统计特性。
第二节 路面不平度的统计特性
第四节 车身与车轮双质量系统的振动
第五节 双轴汽车的振动
前面讨论的单质量和双质量系统都是双轴汽车的局 部系统，仅分析了单车轮输入下车身的垂直运动。
本节讨论汽车垂直和俯仰两个自由度或汽车纵轴上 任一点的垂直振动，为此需要建立前、后车轮两个 路面输入的双轴汽车模型。
第五节 双轴汽车的振动
第六章 汽车的平顺性
内容提要
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 汽车振动系统的简化，单质量系统的振动 车身与车轮双质量系统的振动 双轴汽车的振动 人体－座椅系统的振动 汽车平顺性试验和数据处理
引言
汽车行驶时，由路面不平以及发动机、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(Ride)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“路面一汽车一入”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。当振动系统的“输出”作为优化的目标时，通常还要 综合考虑车轮与路面间的动载和悬架弹簧的动挠度。它们分 别影响“行驶安全性”和撞击悬架限位的概率。
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汽车理论讲义（第1版） 赵又群编著 10
二、平顺性的评价方法
IS02631—1：1997(E)标准规定，当振动 波形峰值系数<9(峰值系数是加权加速度时 间历程aw(t)的峰值与加权加速度均方根值aw 的比值)时，用基本的评价方法——加权加速 度均方根值来评价振动对人体舒适和健康的 影响。根据测量，各种汽车包括越野汽车， 在正常行驶工况下对这一方法均适用。
汽车理论讲义（第1版）
赵又群编著
9
一、人体对振动的反应
2．ISO2631－1：1997(E)简介
椅面垂直轴向zs的频率加权函数最敏感频率范 围标准规定为4—12．5Hz，在4-8Hz这个频率范围， 人的内脏器官产生共振，而8-12．5Hz频率范围的 d 振动对人的脊椎系统影响很大。椅面水平轴向xs、 ys的频率加权函数 最敏感频率范围为0．5-2Hz， 大约在3Hz以下，水平振动比垂直振动更敏感，且 汽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。
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一、人体对振动的反应
2．ISO2631－1：1997(E)简介
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一、人体对振动的反应
2．ISO2631－1：1997(E)简介
标准规定了图6-2所示的人体坐姿受振模 型。在进行舒适性评价时，它除了考虑座椅 支承面处输入点3个方向的线振动，还考虑 该点3个方向的角振动，以及座椅靠背和脚 支承面两个输入点各3个方向的线振动，共3 个输入点12个轴向的振动。
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。
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二、平顺性的评价方法
(一)基本的评价方法
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 。
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一、人体对振动的反应
2．ISO2631－1：1997(E)简介 此标准仍认为人体对不同频率振动的敏感程度不 同，在图6-3上给出了各轴向0.5-80Hz的频率加权函数 (渐进线)，又考虑不同输入点、不同轴向的振动对人体 影响的差异，还给出了各轴向振动的轴加权系数k。表 6-1给出了三个输入点12个轴向，分别选用哪一个频率 加权函数和相应轴加权系数k，并列出了一辆European 小轿车在城市公路上行驶时，实测的各轴向加权加速 度均方根值aw，然后算出总的加权加速度均方根值av。
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一、人体对振动的反应
由表6-1上各轴向的轴加权系数可以看出: （1） 椅面输入点xs、ys、zs三个线振动的轴加权系数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。 （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。 （3）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。 （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。
表6—2给出了加权振级Law和加权加速度均方根值 aw与人的主观感觉之间的关系。
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二、平顺性的评价方法
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二、平顺性的评价方法
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二、平顺性的评价方法
(一)基本的评价方法
2. 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 a f ，按下式计算
80 a w＝ W 2 f G a f df 0.5 3.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
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二、平顺性的评价方法
(一)基本的评价方法 用基本的评价方法来评价时，先计算各轴向加权加 速度均方根值。具体有两种计算方法
1. 对记录的加速度时间历程a(t)，通过相应频率加权函 数w(f)的滤波网络得到加权加速度时间历程aw(t)，按下式 计算加权加速度均方根值
2 a v＝ 1.4axw 4a yw azw 2 2
1 2
1 2
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14
二、平顺性的评价方法
(一)基本的评价方法 4.有些“人体振动测量仪”采用加权振级Law，它 与加权加速度均方根值aw换算，按下式进行
Law＝20 lg aw a0
式中，a0为参考加速度均方根值，a0=10-6ms-2
引 言
一、概念
1. 汽车平顺性 2. 乘坐舒适性
环境 输入 q,u
汽车
输出 a,FD 评价指标
与汽车操纵稳定性有关
图6.1汽车振动系统
汽车理论讲义（第1版） 赵又群编著 1
引 言
二、本章内容
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，道路 谱。 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。
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第一节 人体对振动的反应和平顺性评价
思考题
坐车时的感觉，如何判断汽车平顺性/舒适性？
本节应掌握的内容
1. ISO2631－1：1997(E) 。
2. 平顺性的评价方法 。
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一、人体对振动的反应
1．ISO2631－1：1997(E) （1）人体对振动的敏感程度因人而异。 （2）70年代 ISO2631《人承受全身振动的评价指南》。 （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年 。 （4）ISO2631－1：1997(E)《人承受全身振动的评价 －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。
二、平顺性的评价方法
IS02631—1：1997(E)标准规定，当振动 波形峰值系数<9(峰值系数是加权加速度时 间历程aw(t)的峰值与加权加速度均方根值aw 的比值)时，用基本的评价方法——加权加速 度均方根值来评价振动对人体舒适和健康的 影响。根据测量，各种汽车包括越野汽车， 在正常行驶工况下对这一方法均适用。
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一、人体对振动的反应
2．ISO2631－1：1997(E)简介
椅面垂直轴向zs的频率加权函数最敏感频率范 围标准规定为4—12．5Hz，在4-8Hz这个频率范围， 人的内脏器官产生共振，而8-12．5Hz频率范围的 d 振动对人的脊椎系统影响很大。椅面水平轴向xs、 ys的频率加权函数 最敏感频率范围为0．5-2Hz， 大约在3Hz以下，水平振动比垂直振动更敏感，且 汽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。
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一、人体对振动的反应
2．ISO2631－1：1997(E)简介
标准规定了图6-2所示的人体坐姿受振模 型。在进行舒适性评价时，它除了考虑座椅 支承面处输入点3个方向的线振动，还考虑 该点3个方向的角振动，以及座椅靠背和脚 支承面两个输入点各3个方向的线振动，共3 个输入点12个轴向的振动。
1 T 2 a w＝ a w t dt T 0
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式中，T--振动的分析时间，一般取120 S。
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二、平顺性的评价方法
(一)基本的评价方法
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 。
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一、人体对振动的反应
2．ISO2631－1：1997(E)简介 此标准仍认为人体对不同频率振动的敏感程度不 同，在图6-3上给出了各轴向0.5-80Hz的频率加权函数 (渐进线)，又考虑不同输入点、不同轴向的振动对人体 影响的差异，还给出了各轴向振动的轴加权系数k。表 6-1给出了三个输入点12个轴向，分别选用哪一个频率 加权函数和相应轴加权系数k，并列出了一辆European 小轿车在城市公路上行驶时，实测的各轴向加权加速 度均方根值aw，然后算出总的加权加速度均方根值av。
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一、人体对振动的反应
由表6-1上各轴向的轴加权系数可以看出: （1） 椅面输入点xs、ys、zs三个线振动的轴加权系数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。 （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。 （3）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。 （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。
表6—2给出了加权振级Law和加权加速度均方根值 aw与人的主观感觉之间的关系。
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二、平顺性的评价方法
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二、平顺性的评价方法
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二、平顺性的评价方法
(一)基本的评价方法
2. 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 a f ，按下式计算
80 a w＝ W 2 f G a f df 0.5 3.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
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二、平顺性的评价方法
(一)基本的评价方法 用基本的评价方法来评价时，先计算各轴向加权加 速度均方根值。具体有两种计算方法
1. 对记录的加速度时间历程a(t)，通过相应频率加权函 数w(f)的滤波网络得到加权加速度时间历程aw(t)，按下式 计算加权加速度均方根值
2 a v＝ 1.4axw 4a yw azw 2 2
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二、平顺性的评价方法
(一)基本的评价方法 4.有些“人体振动测量仪”采用加权振级Law，它 与加权加速度均方根值aw换算，按下式进行
Law＝20 lg aw a0
式中，a0为参考加速度均方根值，a0=10-6ms-2
引 言
一、概念
1. 汽车平顺性 2. 乘坐舒适性
环境 输入 q,u
汽车
输出 a,FD 评价指标
与汽车操纵稳定性有关
图6.1汽车振动系统
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引 言
二、本章内容
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，道路 谱。 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。
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第一节 人体对振动的反应和平顺性评价
思考题
坐车时的感觉，如何判断汽车平顺性/舒适性？
本节应掌握的内容
1. ISO2631－1：1997(E) 。
2. 平顺性的评价方法 。
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一、人体对振动的反应
1．ISO2631－1：1997(E) （1）人体对振动的敏感程度因人而异。 （2）70年代 ISO2631《人承受全身振动的评价指南》。 （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年 。 （4）ISO2631－1：1997(E)《人承受全身振动的评价 －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。