汽車?yán)碚揰_第6章汽車的平順性

1、第六章 汽車的平順性,內(nèi)容提要人體對(duì)振動(dòng)的反應(yīng)和平順性的評(píng)價(jià)路面不平度的統(tǒng)計(jì)特性汽車振動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化，單質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)雙軸汽車的振動(dòng)人體－座椅系統(tǒng)的振動(dòng)汽車平順性試驗(yàn)和數(shù)據(jù)處理,引 言,汽車行駛時(shí)，由路面不平以及發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系和車輪等旋轉(zhuǎn)部件激發(fā)汽車的振動(dòng)。通常，路面不平是汽車振動(dòng)的基本輸入，故本章討論的平順性(Ride)主要指路面不平引起的汽車振動(dòng)，頻率范圍約為0.5~25Hz。汽車的平順性

2、主要是保持汽車在行駛過程中產(chǎn)生的振動(dòng)和沖擊環(huán)境對(duì)乘員舒適性的影響在一定界限之內(nèi)，因此平順性主要根據(jù)乘員主觀感覺的舒適性來評(píng)價(jià)，對(duì)于載貨汽車還包括保持貨物完好的性能，它是現(xiàn)代高速汽車的主要性能之一。汽車的平順性可由圖6-1所示的“路面一汽車一入”系統(tǒng)的框圖來分析。路面不平度和車速形成了對(duì)汽車振動(dòng)系統(tǒng)的“輸入”，此‘輸入”經(jīng)過由輪胎、懸架、座墊等彈性、阻尼元件和懸掛、非懸掛質(zhì)量構(gòu)成的振動(dòng)系統(tǒng)的傳遞，得到振動(dòng)系統(tǒng)的“輸出”是懸掛質(zhì)量或進(jìn)一步

3、經(jīng)座椅傳至人體的加速度，此加速度通過人體對(duì)振動(dòng)的反應(yīng)——舒適性來評(píng)價(jià)汽車的平順性。當(dāng)振動(dòng)系統(tǒng)的“輸出”作為優(yōu)化的目標(biāo)時(shí)，通常還要綜合考慮車輪與路面間的動(dòng)載和懸架彈簧的動(dòng)撓度。它們分別影響“行駛安全性”和撞擊懸架限位的概率。,引 言,研究平順性的主要目的就是控制汽車振動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，使振動(dòng)的“輸出”在給定工“輸入”下不超過一定界限，以保持乘員的舒適性。本章的基本內(nèi)容為：1)人體對(duì)振動(dòng)的反應(yīng)和平順性的評(píng)價(jià)。2)振動(dòng)“輸入”——路面不

4、平度的統(tǒng)計(jì)特性。3)汽車振動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化，系統(tǒng)頻響特性和系統(tǒng)參數(shù)對(duì)4)汽車平順性的測(cè)試。,第一節(jié) 人體對(duì)振動(dòng)的反應(yīng)和平順性的評(píng)價(jià),人體對(duì)振動(dòng)的反應(yīng)機(jī)械振動(dòng)對(duì)人體的影響，取決于振動(dòng)的頻率、強(qiáng)度、作用方向和持續(xù)時(shí)間每個(gè)人的心理與身體素質(zhì)不同，故對(duì)振動(dòng)的敏感程度有很大差異。1974年，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(1SO)在綜合大量有關(guān)人體全身振動(dòng)研究成果的基礎(chǔ)上，制定了國際標(biāo)準(zhǔn)ISO2631：《人體承受全身振動(dòng)評(píng)價(jià)指南》，后來對(duì)它進(jìn)行過修訂、補(bǔ)

5、充。從1985年開始進(jìn)行全面修訂，于1997年公布了ISO2631—l 1997(E)《人體承受全身振動(dòng)評(píng)價(jià)——第一部分：一般要求》,第二節(jié) 路面不平度的統(tǒng)計(jì)特性,把汽車近似作為線性系統(tǒng)處理時(shí)，掌握了輸人的路面不平度功率譜以及車輛系統(tǒng)的頻響函數(shù)，就可以求出各響應(yīng)物理量的功率譜，用來分析振動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)對(duì)各響應(yīng)物理量的影響和評(píng)價(jià)平順性。路面不平度的功率譜密度通常把路面相對(duì)基準(zhǔn)平面的高度q，沿道路走向長度I的變化q(I)，稱為路面縱斷面

6、曲線或不平度函數(shù)，如圖6-4所示。,第二節(jié) 路面不平度的統(tǒng)計(jì)特性,在測(cè)量不平度時(shí)，可以用水準(zhǔn)儀或?qū)ｉT的路面計(jì)來得到路面縱斷面上的不平度值。測(cè)量得到的大量路面不平度隨機(jī)數(shù)據(jù)，通常在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行處理，得到路面不平度的功率譜密度Gq(n)或方差d2q等統(tǒng)計(jì)特性參數(shù)。作為車輛振動(dòng)輸入的路面不平度，主要采用路面功率譜密度描述其統(tǒng)計(jì)特性1984年國際標(biāo)準(zhǔn)化組織在文件ISO／TCl08／SC2N67中提出的“路面不平度表示方法草案”國內(nèi)由長

7、春汽車研究所起草制定的GB7031《車輛振動(dòng)輸入——路面平度表示》標(biāo)準(zhǔn)兩個(gè)文件均建議路面功率譜密度Gq(n)用下式作為擬合表達(dá)式,,,,,第二節(jié) 路面不平度的統(tǒng)計(jì)特性,式(6－4)在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)上為一斜線，對(duì)實(shí)測(cè)路面功率譜密度擬合時(shí)，為了減少誤差，在不同空間頻率范圍可以選用不同的擬合系數(shù)進(jìn)行分段擬合，但不應(yīng)超過4段。上述兩個(gè)文件還提出了按路面功率譜密度把路面的不平程度分為8級(jí)。表6-3規(guī)定了各級(jí)路面不平度系數(shù)Gq(n0)的幾何平均

8、值，分級(jí)路面譜的頻率指數(shù)W＝2。表上還同時(shí)列出了0.011m-1<n<2.83m-1范圍路面不平度相應(yīng)的均方根值qrms(dq)的幾何平均值。,第二節(jié) 路面不平度的統(tǒng)計(jì)特性,由圖6-5可以看出，路面功率譜密度Gq(n)隨空間頻率n的提高或波長l的減小而變小。,第二節(jié) 路面不平度的統(tǒng)計(jì)特性,當(dāng)W=2時(shí)，q(n)與l成正比， Gq(n) 是不平度幅值的均方值譜密度，故Gq(n)又與不平度幅值的平方成正比，所以不平度幅值q0

9、大致與波長l成正比。圖上影線面積為原聯(lián)邦德國1983年公路路面譜分布范圍，可以看出主要集中在A級(jí)，部分延伸到B、C級(jí)之內(nèi)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國高等級(jí)公路路面譜也基本上在A、B、C三級(jí)范圍之內(nèi)，只是B、C級(jí)路面占的比重比較大。上述路面功率譜密度Gq(n)指的是垂直位移功率譜密度，還可以采用不平度函數(shù)q(I)對(duì)縱向長度I的一階導(dǎo)數(shù)，即速度功率譜密度和二階導(dǎo)數(shù)，即加速度功率譜密度來補(bǔ)充描述路面不平度的統(tǒng)計(jì)特性。,第二節(jié) 路面不平度的統(tǒng)計(jì)特性,

10、當(dāng)頻率指數(shù)W=2時(shí)，將式(6-4)表達(dá)的Gq(n)代人式(6—5)得到,,第二節(jié) 路面不平度的統(tǒng)計(jì)特性,,,,第二節(jié) 路面不平度的統(tǒng)計(jì)特性,第二節(jié) 路面不平度的統(tǒng)計(jì)特性,,,第二節(jié) 路面不平度的統(tǒng)計(jì)特性,第二節(jié) 路面不平度的統(tǒng)計(jì)特性,第二節(jié) 路面不平度的統(tǒng)計(jì)特性,路面對(duì)四輪汽車的輸入功率譜密度,第二節(jié) 路面不平度的統(tǒng)計(jì)特性,第二節(jié) 路面不平度的統(tǒng)計(jì)特性,,第二節(jié) 路面不平度的統(tǒng)計(jì)特性,,,第二節(jié) 路面不平度的統(tǒng)計(jì)特性

11、,,第三節(jié) 汽車振動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化，單質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng),汽車振動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化,第三節(jié) 汽車振動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化，單質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng),第三節(jié) 汽車振動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化，單質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng),,,第三節(jié) 汽車振動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化，單質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng),單質(zhì)量系統(tǒng)的自由振動(dòng),第三節(jié) 汽車振動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化，單質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng),第三節(jié) 汽車振動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化，單質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng),第三節(jié) 汽車振動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化，單質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng),單質(zhì)量系統(tǒng)的頻率響應(yīng)特性,第三節(jié) 汽車

12、振動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化，單質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng),第三節(jié) 汽車振動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化，單質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng),第三節(jié) 汽車振動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化，單質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng),第三節(jié) 汽車振動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化，單質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng),單質(zhì)量系統(tǒng)對(duì)路面隨即輸入的響應(yīng),,第三節(jié) 汽車振動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化，單質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng),第三節(jié) 汽車振動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化，單質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng),,第三節(jié) 汽車振動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化，單質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng),第三節(jié) 汽車振動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化，單質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng),第三節(jié) 汽車振動(dòng)

13、系統(tǒng)的簡(jiǎn)化，單質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng),第三節(jié) 汽車振動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化，單質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng),,第三節(jié) 汽車振動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化，單質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng),,,第三節(jié) 汽車振動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化，單質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng),,第三節(jié) 汽車振動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化，單質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng),,第三節(jié) 汽車振動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化，單質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng),,,第三節(jié) 汽車振動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化，單質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng),,第四節(jié) 車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng),運(yùn)動(dòng)方程與振型分析,第四節(jié) 車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振

14、動(dòng),,第四節(jié) 車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng),第四節(jié) 車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng),,第四節(jié) 車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng),第四節(jié) 車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng),,第四節(jié) 車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng),第四節(jié) 車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng),雙質(zhì)量系統(tǒng)的傳遞特性,第四節(jié) 車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng),第四節(jié) 車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng),,第四節(jié) 車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng),第四節(jié) 車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng),車身加速度、懸架彈簧動(dòng)撓度

15、和車輪相對(duì)動(dòng)載的幅頻特性,第四節(jié) 車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng),第四節(jié) 車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng),第四節(jié) 車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng),第四節(jié) 車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng),第四節(jié) 車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng),在路面隨機(jī)輸入下系統(tǒng)振動(dòng)響應(yīng)均方根值的計(jì)算,第四節(jié) 車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng),第四節(jié) 車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng),第四節(jié) 車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng),第四節(jié) 車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng),系統(tǒng)參數(shù)對(duì)振動(dòng)響應(yīng)均方根值的

16、影響,第四節(jié) 車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng),第四節(jié) 車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng),,第四節(jié) 車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng),主動(dòng)與半主動(dòng)懸架,第四節(jié) 車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng),第四節(jié) 車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng),第四節(jié) 車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng),第四節(jié) 車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng),第四節(jié) 車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng),第四節(jié) 車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng),第四節(jié) 車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng),,第五節(jié) 雙軸汽車的振動(dòng),前面討

17、論的單質(zhì)量和雙質(zhì)量系統(tǒng)都是雙軸汽車的局部系統(tǒng)，僅分析了單車輪輸入下車身的垂直運(yùn)動(dòng)。本節(jié)討論汽車垂直和俯仰兩個(gè)自由度或汽車縱軸上任一點(diǎn)的垂直振動(dòng)，為此需要建立前、后車輪兩個(gè)路面輸入的雙軸汽車模型。,第五節(jié) 雙軸汽車的振動(dòng),振型分析對(duì)圖6－12 的雙軸汽車簡(jiǎn)化模型進(jìn)一步簡(jiǎn)化，忽略車輪質(zhì)量和輪胎剛度，變?yōu)?－42車身振動(dòng)模型，以分析車身振動(dòng),第五節(jié) 雙軸汽車的振動(dòng),第五節(jié) 雙軸汽車的振動(dòng),,第五節(jié) 雙軸汽車的振動(dòng),第五節(jié) 雙軸

18、汽車的振動(dòng),使wj<wz減小俯仰角加速度,第五節(jié) 雙軸汽車的振動(dòng),第五節(jié) 雙軸汽車的振動(dòng),計(jì)算前、后輪雙輸入系統(tǒng)振動(dòng)響應(yīng)時(shí)的單輪輸入折算幅頻特性,第五節(jié) 雙軸汽車的振動(dòng),第五節(jié) 雙軸汽車的振動(dòng),第五節(jié) 雙軸汽車的振動(dòng),第五節(jié) 雙軸汽車的振動(dòng),第五節(jié) 雙軸汽車的振動(dòng),第五節(jié) 雙軸汽車的振動(dòng),第五節(jié) 雙軸汽車的振動(dòng),第五節(jié) 雙軸汽車的振動(dòng),第五節(jié) 雙軸汽車的振動(dòng),第五節(jié) 雙軸汽車的振動(dòng),第六節(jié) “人體－座椅”系