汽车理论汽车的平顺性
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a(t)是测试的加速度时间信号。
加权均方根值： aw
1 T
T 0
a
2 w
(t
)dt
aw(t)是通过频率加权函数滤波网络后得到的加速度时间信 号。频率加权函数见表6-1。
频率加
a(t)
权滤波
aw(t)
网络
频率加权函数
椅面z向和脚x，y，z： 椅面x,y向和靠背y, z向 ：
靠背x向 ：
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 Ga ( f ) ，按下式计算：
功率谱密度的定义是单位频带内的“功率”（均方
值），因此功wenku.baidu.com谱密度所反映的是信号幅值的平方，
故频域结构特征更加明显。
3.路面不平度q(I)的功率谱密度Gq(n)的意义： Gq(n) 表示路面不平度q2(I)的平均值E[q2(I)]
的空间频率分布。 掌握了路面不平度q(I)的功率谱密度以及车辆系统的 频响函数。就可以求出响应量的功率谱，用来分析振动 系统对各响应物理量的影响和评价平顺性。
4.路面不平度的功率谱密度
w
Gq
(n)
Gq
(n0
)
n n0
式中
n—空间频率，m-1
n0—参考空间频率，0.1 m-1 Gq(n0)—参考空间频率n0下的功率谱密度，即路面不平度系数(m2/m-1) w—频率指数，一般取为2
1m, n 1 1
0.5m, n 1 2
0.2m, n 1 5
1
aV
80 0.5
w2
(
f ）Ga
(
f
)df
2
参阅教材图6-56“平顺性试验数 据的采集和处理”
3、同时考虑3个方向 3轴向xs、ys、zs 振动的总加权加速度均方根值为：
av
(1.4axw )2
(1.4ayw )2
a
2 zw
4、有些“人体振动测量仪”采用加权振级Law，它与加 权加速度均方根值换算，按下式进行（参阅教材p250）：
对不同频率的振动，人体敏感度也 不一样。例如，人体内脏在椅面z向振动 4-8Hz发生共振，8-12.5Hz对脊椎影响大 。椅面水平振动敏感范围在0.5-2Hz。标 准用频率加权函数w描述这种敏感度。
二、平顺性的评价方法
1、 按加速度加权均方根值评价。样本时间 T一般取120s。
均方根值 ： a 1 T a2 (t)dt T0
路面纵向断面曲线 数
特别是对于有明显的非
确定性的随机信号， 因此，需要从统计的角度
出发，引进适合于具有随机性质的谱分析方法，
即功率谱分析方法。它是傅里叶分析法和统计分
析法两者结合起来考虑的 。
2. 随机变量x(t)功率谱密度Gx(f)的意义：
Gx(f) 表示x(t)的平均功率E[x2(t)]（均方值）在频率域的分布 （参阅教材p248)。
评价方法：根据乘员舒适程度评价
汽车振动系统及其评价指标
输入
振动 系统 汽车
输出
评价 指标
输入－振动系统－输出－评价指标
输 入：路面不平度、 车速。 振动系统：弹性元件、阻尼元件、质量。 输 出：悬挂质量或人体加速度、车轮动
载荷。 评价指标：人体对振动的响应、轮胎的接
地性。
第一节 人体对振动的反应和平顺性的评价
第六章 汽车平顺性
路面
汽车
人
本章基本思路
如何评价汽车的行驶平顺性？
几种重要的评价方法
对于振动的“输入”的描述 路面不平度的统计特性
路面不平度及功率谱密度
对汽车振动系统如何进行简化？
单质量系统的振动 车身与车轮双质量系统的振动 双轴汽车模型的振动
建立运动微分方程及系统“输入”对“输出” 的影响分析 汽车平顺性测试 汽车悬架参数设计的依据
所考虑的振动 ISO2631-1 规 定
，舒适性评价时， 考虑座椅支承处的 3个线振动和3个角 振动，靠背和脚支 承处各3个线振动 ，共12个轴向振动 。健康影响评价时 ，仅考虑座椅支承 处的3个线振动xs、 ys、zs。
平顺性名词解释
1、轴加权系数 对不同方向振动，人体敏感度不一
样。该标准用轴加权系数描述这种敏感 度。 2、频率加权函数
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，而且每个人的心理与身 体素质不同，对振动的敏感程度也不同。
评价标准
ISO2631-1:1997(E) 《 人 体 承受全身 振动评价——第一部分：一般要求》 GB/T4970-1996《 汽 车 平 顺 性 随 机 输 入行驶试验方法》
Law
20 lg(a w
/
a0 )
a0参考加速度均方根值，a0＝10－6 m • s 2
平顺性指标和人的感觉间的关系
第二节 路面不平度的统计特征
一、路面不平度的功率谱密度
1、随机信号的频谱分析
为了研究信号的能量 （或功率）分布，并凸 出信号频谱图中的主频 率，需要做功率谱分析。
q (I)
不
平
I
度 函
n表示每米长度中包括几个波长
路面不平度 8 级分类
路面等级
Gq(no)×10-6m2／m-1
no＝0.1m-1
下限 几何平均值 上限
σ q×10-3m 0.011m-1＜n＜2.83m-1
下限 几何平均值 上限
A
8
16
32 2.69
3.81
5.38
B
32
64
128 5.38
7.61
10.77
C
128
本章共有7节：
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 第三节 汽车振动系统的简化。单质量系统的振动 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 第六节 “人体－座椅”系统的振动 第七节 汽车平顺性试验和数据处理
平顺性：保持汽车行驶过程中乘员所处的 振动环境具有一定舒适度的性能 ，并保持货物的完好无损。
用水准仪或路面计测量路面不平度，测量得到
的大量路面不平度数据用计算机处理，得到功率 谱密度Gq(n）或方差σ2q
w
Gq
(n
)
Gq (n0 )
n 1
n n0
速度功率谱密度：是
位移功率谱密度与频率二次
256
512 10.77
15.23 21.53
D
512 1024 2048 21.53
30.45 43.06
E
2048 4096
8192 43.06
60.90 86.12
F
8192 16384 32768 86.13 121.80 172.26
G 32768 65536 131072 1?2.26 243.61 344.52 H 131072 262144 524288 344.52 487.22 689.04
加权均方根值： aw
1 T
T 0
a
2 w
(t
)dt
aw(t)是通过频率加权函数滤波网络后得到的加速度时间信 号。频率加权函数见表6-1。
频率加
a(t)
权滤波
aw(t)
网络
频率加权函数
椅面z向和脚x，y，z： 椅面x,y向和靠背y, z向 ：
靠背x向 ：
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 Ga ( f ) ，按下式计算：
功率谱密度的定义是单位频带内的“功率”（均方
值），因此功wenku.baidu.com谱密度所反映的是信号幅值的平方，
故频域结构特征更加明显。
3.路面不平度q(I)的功率谱密度Gq(n)的意义： Gq(n) 表示路面不平度q2(I)的平均值E[q2(I)]
的空间频率分布。 掌握了路面不平度q(I)的功率谱密度以及车辆系统的 频响函数。就可以求出响应量的功率谱，用来分析振动 系统对各响应物理量的影响和评价平顺性。
4.路面不平度的功率谱密度
w
Gq
(n)
Gq
(n0
)
n n0
式中
n—空间频率，m-1
n0—参考空间频率，0.1 m-1 Gq(n0)—参考空间频率n0下的功率谱密度，即路面不平度系数(m2/m-1) w—频率指数，一般取为2
1m, n 1 1
0.5m, n 1 2
0.2m, n 1 5
1
aV
80 0.5
w2
(
f ）Ga
(
f
)df
2
参阅教材图6-56“平顺性试验数 据的采集和处理”
3、同时考虑3个方向 3轴向xs、ys、zs 振动的总加权加速度均方根值为：
av
(1.4axw )2
(1.4ayw )2
a
2 zw
4、有些“人体振动测量仪”采用加权振级Law，它与加 权加速度均方根值换算，按下式进行（参阅教材p250）：
对不同频率的振动，人体敏感度也 不一样。例如，人体内脏在椅面z向振动 4-8Hz发生共振，8-12.5Hz对脊椎影响大 。椅面水平振动敏感范围在0.5-2Hz。标 准用频率加权函数w描述这种敏感度。
二、平顺性的评价方法
1、 按加速度加权均方根值评价。样本时间 T一般取120s。
均方根值 ： a 1 T a2 (t)dt T0
路面纵向断面曲线 数
特别是对于有明显的非
确定性的随机信号， 因此，需要从统计的角度
出发，引进适合于具有随机性质的谱分析方法，
即功率谱分析方法。它是傅里叶分析法和统计分
析法两者结合起来考虑的 。
2. 随机变量x(t)功率谱密度Gx(f)的意义：
Gx(f) 表示x(t)的平均功率E[x2(t)]（均方值）在频率域的分布 （参阅教材p248)。
评价方法：根据乘员舒适程度评价
汽车振动系统及其评价指标
输入
振动 系统 汽车
输出
评价 指标
输入－振动系统－输出－评价指标
输 入：路面不平度、 车速。 振动系统：弹性元件、阻尼元件、质量。 输 出：悬挂质量或人体加速度、车轮动
载荷。 评价指标：人体对振动的响应、轮胎的接
地性。
第一节 人体对振动的反应和平顺性的评价
第六章 汽车平顺性
路面
汽车
人
本章基本思路
如何评价汽车的行驶平顺性？
几种重要的评价方法
对于振动的“输入”的描述 路面不平度的统计特性
路面不平度及功率谱密度
对汽车振动系统如何进行简化？
单质量系统的振动 车身与车轮双质量系统的振动 双轴汽车模型的振动
建立运动微分方程及系统“输入”对“输出” 的影响分析 汽车平顺性测试 汽车悬架参数设计的依据
所考虑的振动 ISO2631-1 规 定
，舒适性评价时， 考虑座椅支承处的 3个线振动和3个角 振动，靠背和脚支 承处各3个线振动 ，共12个轴向振动 。健康影响评价时 ，仅考虑座椅支承 处的3个线振动xs、 ys、zs。
平顺性名词解释
1、轴加权系数 对不同方向振动，人体敏感度不一
样。该标准用轴加权系数描述这种敏感 度。 2、频率加权函数
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，而且每个人的心理与身 体素质不同，对振动的敏感程度也不同。
评价标准
ISO2631-1:1997(E) 《 人 体 承受全身 振动评价——第一部分：一般要求》 GB/T4970-1996《 汽 车 平 顺 性 随 机 输 入行驶试验方法》
Law
20 lg(a w
/
a0 )
a0参考加速度均方根值，a0＝10－6 m • s 2
平顺性指标和人的感觉间的关系
第二节 路面不平度的统计特征
一、路面不平度的功率谱密度
1、随机信号的频谱分析
为了研究信号的能量 （或功率）分布，并凸 出信号频谱图中的主频 率，需要做功率谱分析。
q (I)
不
平
I
度 函
n表示每米长度中包括几个波长
路面不平度 8 级分类
路面等级
Gq(no)×10-6m2／m-1
no＝0.1m-1
下限 几何平均值 上限
σ q×10-3m 0.011m-1＜n＜2.83m-1
下限 几何平均值 上限
A
8
16
32 2.69
3.81
5.38
B
32
64
128 5.38
7.61
10.77
C
128
本章共有7节：
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 第三节 汽车振动系统的简化。单质量系统的振动 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 第六节 “人体－座椅”系统的振动 第七节 汽车平顺性试验和数据处理
平顺性：保持汽车行驶过程中乘员所处的 振动环境具有一定舒适度的性能 ，并保持货物的完好无损。
用水准仪或路面计测量路面不平度，测量得到
的大量路面不平度数据用计算机处理，得到功率 谱密度Gq(n）或方差σ2q
w
Gq
(n
)
Gq (n0 )
n 1
n n0
速度功率谱密度：是
位移功率谱密度与频率二次
256
512 10.77
15.23 21.53
D
512 1024 2048 21.53
30.45 43.06
E
2048 4096
8192 43.06
60.90 86.12
F
8192 16384 32768 86.13 121.80 172.26
G 32768 65536 131072 1?2.26 243.61 344.52 H 131072 262144 524288 344.52 487.22 689.04