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
3）转动惯量保持不变
2 I y m2 y m2f a 2 m2r b 2
解得
m2f m2 aL 2 y m2r m2 bL 2 y m2c m2 1 ab
2、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
2 (1.4a xw ) 2 (1.4a yw ) 2 a zw
第一节 人体对振动的反应和平顺性的评价
平顺性指标和人的感觉间的关系
表6-2 Law 和与 aw 人的主观感觉之间的关系 加权加速度均方根植 aw
第六章 汽车平顺性
汽车平顺性：指汽车抵抗路面不平度引起的汽车振动的能力， 频率范围为 0.5~25Hz。
汽车平顺性可由路面-汽车-人系统框架图来分析
输入 路面不平度 车速
振动系统 弹性元件 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
评价指标 加权加速度均方根值 撞击悬架限位概率 行驶安全性
1. 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)]在频率域的分布。
2.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。
第二节 路面不平度的统计特征
3.路面不平度的功率谱密度
n Gq ( n ) Gq ( n0 ) n 0
〈 0.315 0.315~0.63 0.5~1.0
加权振级 Law
110 110~116 114~120
人的主观感觉 没有不舒适 有一些不舒适 相当不舒适
0.8~1.6
1.25~2.5 〉2.0
118~124
112~128 126
不舒适
很不舒适 极不舒适
第二节 路面不平度的统计特征
路面不平度的功率谱密度
2 y
令 ab —悬挂质量分配系数。
2 y
第三节 汽车振动系统的简化、单质量系统振动
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
第三节 汽车振动系统的简化、单质量系统振动
汽车单自由度振动方程（1）
) K ( z q) 0 C( z q m2 z
T
a(t)是测试的加速度时间信号。 4、 加权均方根值
1 2 aw a w ( t ) dt T 0
T
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p172。 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。样本时间T一般 取120s。
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(1)
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、频率加权系数 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。
人体坐姿受振模型
共3个输入点、12个方向的振动
第一节 人体对振动的反应和平顺性的评价
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向：
椅面x,y向和靠背y向 ： 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)
3、 均方根值
1 2 a a (t )dt T 0
第一节 人体对振动的反应和平顺性的评价
平顺性的评价标准 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》 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。
1 Gq ( f ) Gq ( n ) u
第二节 路面不平度的统计特征
上式可化为
还可得到
u Gq ( f ) Gq (n0 )n 2 f
2 0
Gq ( f ) 4 Gq (n0 )n u
2 2 0
4 2 2 Gq ( f ) 16 G ( n ) n u f q 0 0