汽车理论 第2版 教学课件 作者 张文春 主编 第七章.ppt

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1、第七章汽车行驶平顺性7.1路面的统计特性7.2汽车振动系统的简化7.3单质量系统的振动7.4“人体——座椅”系统参数对振动的影响7.5人体对振动的反应以及平顺性的评价7.6影响汽车平顺性的结构因素7.7汽车平顺性试验和数据处理振动：路面不平或发动机力矩不均匀原因引起汽车振动，它影响舒适性和身体健康。保持振动环境的舒适性，以保持驾驶员在复杂行驶和操纵条件下，具有良好的心理状态和准确灵敏的反应。汽车的平顺性影响“人－汽车”系统的操纵稳定性以及行驶安全性。概述汽车的行驶平顺性是指汽车能吸收行驶时所产生的各种冲击和振动的能力，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

2、之内。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－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：悬架质量或人体加速度、车轮动载荷。评价指标：人体对振动的响应、轮胎的接地性。第一节路面的统计特性路面纵向断面曲线汽车行驶平顺性的好坏主要取决于由路面不平度引起的低频随机振动强度的大小。通常把路面相对基准平面的高度沿道路走向I的变化称为路面纵剖面曲线或不平度函数，如下图所示一、随机过程的统计特性路面不平度函数是一个平稳随机过程，此过程亦可计为时间的函数，即；其数字特征有：1.均值或数学期望2.均方值，即的均值，为：3.方差，即的均值

3、，为则4.自相关函数均值和方差是刻划随机过程在各个孤立时刻统计特性的重要数字特征。5.谱密度函数则因为所以1.路面不平度的功率谱通常把相对基准平面的高度q，沿着道路走向长度l的变化q(l)称为道路纵(断面)曲线或不平度函数。根据测量的路面不平度随机数据，在计算机上处理得到路面不平度功率谱或方差。二、路面不平度的自功率谱密度函数——路面谱按路面功率谱密度把路面按不平度分为8级，A~H第二节汽车振动系统的简化汽车是一个复杂的多质量振动系统，在汽车质心处建立的三轴空间坐标系上，汽车有垂直（Z向）、纵向（X向）和横向（Y向）的直线振动，和绕Y轴线的颠簸（φ）、绕X轴线的摇摆（β）和绕Z轴线的

4、扭摆（γ）角振动，所以座位上的驾驶员也承受此六个自由度的振动。由于六个自由度或更多个自由度的振动系统的分析相当复杂，为了突出主要的研究目的而略去次要因素的影响，选择自由度时需要根据研究的具体情况进行简化。下图所示为一经过简化的立体模型。1.汽车振动系统的简化7自由度模型4车轮，IxIyZ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，汽车可以简化为平面模型。三个假设两自由度轮胎悬架振动模型两自由度车身振动模型第三节单质量系统的振动一、单质量系统的自由振动单质量系统受力分析其运动方程为简化得二阶常系数齐次方程对应的齐次方程为n称

5、为系统的阻尼系数，ω0称为系统的固有频率阻尼比ζ对衰减振动的影响(1)影响有阻尼固有频率ωr(2)决定振幅的衰减程度二、单质量系统的受迫振动频率响应函数在路面不平度函数q的作用下设其中故有系统的最后响应是由微分方程的解可知，B为输出的振幅，为输出与输入的相位差三、单质量系统的频率响应特性频率响应函数其中由富里埃积分式转换此式说明频率响应函数为各个频率ω下，输出与输入谐量复振幅之比，同时也等于输出量与输入量富里埃变换之比。此比值随频率ω而变，所以是频率ω的复函数，它在频域里描述了一个系统输入量与输出量之间的关系，即系统的动态特性幅频特性相频特性单自由度振动系统位移输入和位移输出的频率响应

6、特性四、单自由度系统对路面随机输入的响应计算振动响应的功率谱计算振动响应的标准差由此可以分析悬架系统参数对振动响应的影响，并根据平顺性评价指标的要求确定设计参数。1、车身加速度对路面不平度的幅频特性共振时2、车轮与路面间相对动载功率谱的计算分析对路面不平度q的频率响应函数3、悬架动挠度功率谱的计算分析代入微分方程式（7－19）动挠度对路面输入q的频率响应函数为动挠度对路面不平度q的幅频特性为第四节“人体—座椅”系统参数对振动的影响该系统的固有圆频率系统的阻尼比二、“人体—座椅”系统对振动的影响一、“人体—座椅”系统的传递特性第五节人体对振动的反应以及平顺性的评价一、人体对振动的反应机械

7、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国际标准ISO2631:《人体承受全身振动评价指南》ISO2631-1:1997（E）《人体承受全身振动评价—第一部份：一般要求》GB／T4970－1996《汽车平顺性随机输入行驶试验方法》。二、平顺性的评价方法1.加权加速度均方根值评价方法2.辅助评价方法3.加权振级与加权速度均方根值的换算第六节影响汽车平顺性的结构因素1．悬架结构影响因素1.弹簧刚度K2.悬架弹性特性3.减振器阻尼