汽车平顺性
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汽车平顺性. 人. 路面. 汽车. 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. 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 x s 、 y s 、 z s 。.

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Presentation Transcript


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汽车平顺性

路面

汽车


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第一节 人体对振动的反应和平顺性的评价


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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。


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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。


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第一节 人体对振动的反应和平顺性的评价

人体坐姿受振模型


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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 :


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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

a(t)是测试的加速度时间信号。

4、 加权均方根值

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。

频率加权滤波网络

aw(t)

a(t)


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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。

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:


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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


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第二节 路面不平度的统计特征

路面不平度的功率谱密度

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。


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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

式中

n—空间频率,m-1

n0—0.1 m-1

Gq(n0)—路面不平度系数(m2/m-1)

w—频率指数,一般取为2


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第二节 路面不平度的统计特征


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第二节 路面不平度的统计特征


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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


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第二节 路面不平度的统计特征

上式可化为

还可得到


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第三节汽车振动系统的简化、单质量系统振动


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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


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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)

令 2n=C/m2,20=K/ m2,

齐次方程变为


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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

方程的解为


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第三节汽车振动系统的简化、单质量系统振动

弹簧振子


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第三节汽车振动系统的简化、单质量系统振动

单自由度自由振动衰减曲线


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第三节汽车振动系统的简化、单质量系统振动

Im

Z=Aejwt

jwt

Asint

t

Re

Acost

复振动


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第三节汽车振动系统的简化、单质量系统振动

欧拉公式: Z=Aejt=A(cost+jsint)

复数的标准形式为 Z=a+jb

式中: a=Acost b=Asint

Z称为复振动,模为A=

幅角argZ=arctg(b/a)=t

实部=a=Acost

虚部=b=Asint。

复振动的实部或虚部都代表振动。事先约定一个即可。


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第三节汽车振动系统的简化、单质量系统振动

对简谐振动,对应的复数形式为

Z=Aej(t+)

Z=Aej(t+)=Aejejt= ejt

式中: = Aej为复振动Z的复振幅。


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第三节汽车振动系统的简化、单质量系统振动

频率响应

设系统的输入是F0ej(wt+), 输出Xej(wt+)

系统的频率响应定义是:

H()=输出复振动/输入复振动

=

=

=输出复振幅/输入复振幅

注意X,F,,都是频率的函数。


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第三节汽车振动系统的简化、单质量系统振动

频率响应函数的特点

(1)描述了定常线性系统(动态特性)。是频率的复函数。

(2)系统所固有。

(3)具有不同的形式,位移/力,速度/力,应变/位移,电压/加速等。

(4)和输入输出的位置、方向等有关。

(5)可通过理论计算或方便地通过测试得到。


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第三节汽车振动系统的简化、单质量系统振动

频率响应函数的物理意义

频率响应函数的模

=幅频特性=|输出复振动/输入复振动|

=|输出复振幅/输入复振幅|

=输出实振幅/输入实振幅

频率响应函数的幅角=-=


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第三节汽车振动系统的简化、单质量系统振动

频响函数的测试


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第三节汽车振动系统的简化、单质量系统振动

汽车单质量系统频响函数的推导

令输入复振动为

式中复振幅

式中复振幅


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第三节汽车振动系统的简化、单质量系统振动

代入上式,得


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第三节汽车振动系统的简化、单质量系统振动

汽车单质量系统幅频特性

上式模(幅频特性)为

(1)在0<0.75的低频段, 既不减振也不增振。阻尼比影响不大。

(2)在0.75< 的共振段, 出现峰值,阻尼比大时峰值低。增振。

(3)在>= 的高频段,= 时 =1。> 时, <1。减振。阻尼比较小时衰减更多。


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第二节汽车振动系统的简化、单质量系统振动

双轴汽车平顺性模型


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第二节汽车振动系统的简化、单质量系统振动

平顺性分析的振动响应量

平顺性分析的振动响应量有3种:

1、车身振动加速度

2、悬架动挠度(涉及限位行程、悬架击穿)

3、车轮与路面间的动载荷


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第二节汽车振动系统的简化、单质量系统振动

单质量系统对路面随机输入的响应

对单自由度系统,输出功率谱=幅频特性的平方输入功率谱,即

式中,x表示输出,可以是车身加速度 、悬架动挠度fd、车轮与路面间的动载荷Fd。

方差2=均方值--均值2。在振动均值为0时,

方差 2=均方值=


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第二节汽车振动系统的简化、单质量系统振动


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第二节汽车振动系统的简化、单质量系统振动

车身加速度功率谱密度函数

车身加速度功率谱密度函数用于:

a.了解振动加速度功率频谱的分布。

b.求加速度均方根值

或加权均方根值评价汽车平顺性。


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第二节汽车振动系统的简化、单质量系统振动

从上式:

车身加速度功率谱密度函数为

车身加速度均方根谱

式中路面速度均方根谱来自

=常量(白噪声)


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第二节汽车振动系统的简化、单质量系统振动

式中


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第二节汽车振动系统的简化、单质量系统振动

当=1时,前式变为

(共振峰值)

显然固有频率越低,峰值越低。此外,低频段阻尼比越大 , 越小。高频段阻尼比越大, 越大。二者效果相反,须折衷。


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第二节汽车振动系统的简化、单质量系统振动

车身加速度均方根为

结论:

1)固有频率 越低, 越小。即悬架越软平顺性越好。但固有频率不可太低。否则悬架动挠度太大,并会导致乘客晕车。

2)阻尼有一最佳值,在0.2-0.4之间。


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第二节汽车振动系统的简化、单质量系统振动


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第二节汽车振动系统的简化、单质量系统振动


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第二节汽车振动系统的简化、单质量系统振动

车轮与路面间相对动载荷幅频特性

对单质量系统

它与簧载荷重量G的比值称为相对动载荷

这和车身振动加速度基本一样,只差一常数g。故可用同样公式求均方根值(标准差),求离地概率。


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第二节汽车振动系统的简化、单质量系统振动

悬架弹簧动挠度的幅频特性

悬架弹簧动挠度复振幅为 ,故频响函数

把频响函数

代入上式,得

幅频特性为


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第二节汽车振动系统的简化、单质量系统振动


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第二节汽车振动系统的简化、单质量系统振动

平顺性和固有频率、阻尼比的关系

1、固有频率越低,车身振动加速度均方根值越低,平顺性越好。但固有频率太低,会导致汽车载荷变化时车身高度变化过大、悬架“击穿”和乘员晕车;

2、汽车悬架阻尼比不能过大或过小,有一最佳值,在0.2和0.4之间。


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第二节汽车振动系统的简化、单质量系统振动

悬架参数实用范围

表中:

f0 —固有频率 fs —悬架静挠度

[fd]—限位行程 —阻尼比


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第二节汽车振动系统的简化、单质量系统振动

AAS


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第二节汽车振动系统的简化、单质量系统振动

被动悬架


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第二节汽车振动系统的简化、单质量系统振动

半主动悬架


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第二节汽车振动系统的简化、单质量系统振动

主动悬架


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第二节汽车振动系统的简化、单质量系统振动

车高控制悬架


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第三节汽车平顺性试验和数据处理

一、平顺性试验内容

1.悬架刚度、阻尼的测定

2.固有频率和阻尼比的测定

频率根据波形直接测定测出周期,再求倒数。

阻尼比下式测定:

3.频响函数的测定

可在电液振动台上或路面上进行。


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第三节汽车平顺性试验和数据处理

传动系弯曲振动试验


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第三节汽车平顺性试验和数据处理

传动系振型试验框图


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第三节汽车平顺性试验和数据处理

传动系弯曲振动频率响应


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第三节汽车平顺性试验和数据处理

  • 平顺性试验数据的采集和处理

  • 测试仪器

  • 数据处理

  • 进行FFT、自谱、频率响应函数、加权均方根值的计算等。


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