汽车理论 课件之第6章 汽车的平顺性

1Rideperformance26.16.26.36.46.536.1概述振动：路面不平等原因引起汽车振动，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。4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。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汽车系统振动输出指标评价5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。61.人体对振动的响应人体对振动的响应取决于：①频率与强度；②作用方向；③暴露时间。2.频率8Hz以下水平方向允许的加速度值低于垂直方向4～8Hz允许的加速度；水平方向1～2Hz比垂直方向4～8Hz加速度允许值低1.4倍。对于汽车的振动环境，8Hz以下振动频率占比重相当大。3.反应界限（疲劳、不舒服）都是由人体感觉到的振动强度大小和暴露时间长短综合作用的结果。7平顺性主要靠主观感觉判断。国际标准ISO2631，以短时间简谐振动的实验结果为基础。ISO2631用加速度均方根值给出了1～80Hz振动频率范围内人体对振动反应的三个不同界限。rms－加速度均方根值8暴露界限：当人体承受的振动强度在此界限内，将保持人的健康或安全。它作为人体可承受振动量的上限。疲劳－工效降低界限：当人承受的振动强度在此界限内时，能准确灵敏地反应，正常地进行驾驶。它与保持人的工作效能有关。舒适降低界限：在此界限之内，人体对所暴露的振动环境主观感觉良好，能顺利地完成吃、读、写等动作。它与保持人的舒适有关。9垂直方向水平方向cfcfrmsrmsctct三个界限曲线相似或缩小”的作用对数具有“放大。轴是对数轴和lglgyx等时间曲线1011121/3倍频分别评价法：对传至人体的加速度进行频谱分析，可得1/3倍频带的加速度均方根值谱。centreclowerlupperufrequencyf131/3倍频法认为:同时有许多个1/3倍频带都有能量作用于人体时，各个频带振动作用无明显联系，对人体产生的影响主要是人体感觉振动强度最大的一个1/3倍频带所造成的。人体对各频带振动的敏感程度不同，所以1/3倍频加速度均方根值分量的大小不能反映人体感觉振动强度的大小。方法：采用人体对不同频率振动敏感程度的频率加权函数，将人体最敏感以外各1/3倍频带加速度均方根值分量进行频率加权，即按人体感觉的振动强度相等的原则折算为最敏感频率范围，即加权加速度均方根值分量。其大小可以反映人体对振动强度的感觉。pipwipi142,/221,1)(8,/884,141,5.0)(ciciciciHciciciciciciNffHzffWffHzfHzfffW对于水平方向对于垂直方向界限值加以比较并与最敏感频带允许的价指标为倍频带分别评价法的评max)(3/1pwiciciffpcipicipwidffGfWfW12.189.021])()[()(15按疲劳－工效降低界限划分的均方根加速度值极限值加速度均方根值,米/秒2暴露时间，小时倍频带的几何中心频率(赫兹)倍频带的极限频率(赫兹)加速度作用方向12.5481.00.7～1.4垂直水平3.171.21.880.711.420.50.840.322.01.4～2.8垂直水平2.931.61.750.951.320.670.730.424.02.8～5.6垂直水平2.133.021.281.790.9S1.270.570.88.05.6～11.2垂直水平2.246.021.353.581.92.540.61.61611.2～22.4垂直水平4.2612.052.547.141.895.041.133.216人体对加速度敏感度的加权系数加权系数w(fci)倍频带序号倍频带的中心频率(赫兹)垂直振动水平振动133451.02.04.08.016.00.50.711.01.00.51.01.00.50.250.12517总加权值方法用中心频率1~80Hz，20个倍频带加权加速度均方根值分量的平方和根值来评价汽车的平顺性。优点：可用计权滤波网络由均方根值检波器检出。当各1/3倍频带加权均方根值分量彼此相等时9078.021p221201i2pwipw]df)f(G)f(W[])([＝max)(pwipwn＝18maxmaxmaxmaxmax)(16.3)(10)(,10)(1)(pwipwipwpwipwipwpwipwconstnnn＝＝另假设各个倍频带通常＝时，＝max)(2pwipw实际上1920)(tqqtO基准平面图6－x路面纵向断面曲线211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。2q)(nGq22按路面功率谱密度把路面按不平度分为8级，A~H路面不平度8级分类Gq(no)×10-6m2／m-1no＝0.1m-1σq×10-3m0.011m-1＜n＜2.83m-1路面等级下限几何平均值上限下限几何平均值上限ABCDEFGH832128512204881923276813107216642561024409616384655362621443212851220488192327681310725242882.695.3810.7721.5343.0686.131?2.26344.523.817.6115.2330.4560.90121.80243.61487.225.3810.7721.5343.0686.12172.26344.52689.0423)(nGq功率谱密度n空间频率ABCWqqnnnGnG00)()(注：纵坐标和横坐标均采用对数单位241.汽车振动系统的简化7自由度模型4车轮，IxIyZxzy25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。2122212222122110LLmmLLmmLLmmLmLmmIILmLmmmmmysscyssryssfsrsfysyysrsfsscsrsf不变转动惯量质心位置不变总质量不变4DOF26zscmsfmsrmufmurm1L2LL2个车轮、Z、φ272自由度：1个车轮、Z28urmsrmsfmufm29量垂直振动系统模型质弹性变形和质量得到单其胎的变形很小，可忽略范围内轮频率（的较低激振在远离车轮固有频率单质量振动系统)516~10HzfHzftmKczqx30mKcnmKfmKmcn2212,200020令二阶常系数齐次方程31ntAeztntAe32％降低比大阻尼时系统不振动＝＝－＝325.0011n0rrr220220r0r33ddfTneeAeAeAAdAAdrnTTtnnt222201012)(2121ln/411,12ln121,21111称为减幅系数34..,1/212车轮的接地性特性车轮高频共振时的动态即平顺性特性作用：分析车身的动态的。则前后悬架几乎是独立＝若质量分配系数度模型简化条件：双轴四自由LLysrmurmKctKszuzq3536tjuutjssutuusssezzezzzKKzmKzzm0000）（37uttsuutsuuussssmKKmKzmKKzmKzzmKzmKz/)(/0022000200020380)()(0)(0)(2202200200200220tuutuuusmKzzmKzz39