汽车平顺性.ppt

*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,汽车平顺性,第一节 人体对振动的反应和平顺性的评价,平顺性分析的振动响应量,传动系振型试验框图,标准用频率加权函数w描述这种敏感度。,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,第一节 人体对振动的反应和平顺性的评价,路面空间频率谱密度化为时间谱密度,单自由度自由振动衰减曲线,2、悬架动挠度（涉及限位行程、悬架击穿）,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,平顺性指标和人的感觉间的关系,二者效果相反，须折衷。,Z=Aej（t+）,实部=a=Acost,式中：=Aej为复振动Z的复振幅。,汽车单质量系统幅频特性,x(t)功率谱密度Gx(f)的意义,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,。,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。,平顺性名词解释(1),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,第一节 人体对振动的反应和平顺性的评价,椅面x,y向和靠背y向,：,椅面z向：,靠背x向,：,频率加权系数,第一节 人体对振动的反应和平顺性的评价,频率加权滤波网络,a,w,(t),a(t),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,a,w,(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。,平顺性名词解释(2),第一节 人体对振动的反应和平顺性的评价,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x,s,、y,s,、z,s,振动的总加权加速度均方根值为：,平顺性评价方法,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,第一节 人体对振动的反应和平顺性的评价,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G,x,(f)的意义,G,x,(f)表示x(t)的平均功率Ex,2,(t)在频率域的分布。,2.路面不平度q(I)的功率谱密度G,q,(n)的意义,G,q,2,(I)的平均值Eq,2,(I)的空间频率分布。,第二节 路面不平度的统计特征,式中,n,空间频率，m,-1,n,0,0.1 m,-1,G,q,(n,0,),路面不平度系数(m,2,/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,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)。,第二节 路面不平度的统计特征,上式可化为,还可得到,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）,令 2n=C/m,2,，,2,0,=K/m,2,，,齐次方程变为,0,称为系统固有圆频率，定义阻尼比,方程的解为,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,弹簧振子,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,第三节,汽车振动系统的简化、单质量系统振动,复振动,Re,Im,t,Z=Ae,jwt,jwt,Acos,t,Asin,t,第三节,汽车振动系统的简化、单质量系统振动,欧拉公式：Z=Ae,j,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。,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=Ae,j（,t+,）,Z=Ae,j（,t+,）,=Ae,j,e,j,t,=e,j,t,式中：=Ae,j,为复振动Z的复振幅。,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,F,0,e,j(wt+,),输出,Xe,j(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。,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。,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,=,-,=,即,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,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,第三节,汽车振动系统的简化、单质量系统振动,令,代入上式，得,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=的高频段，=时 =1。时，1。减振。阻尼比较小时衰减更多。,双轴汽车平顺性模型,第二节,汽车振动系统的简化、单质量系统振动,第一节 人体对振动的反应和平顺性的评价,第二节 汽车振动系统的简化、单质量系统振动,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,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。,标准用频率加权函数w描述这种敏感度。,2固有频率和阻尼比的测定,第二节 汽车振动系统的简化、单质量系统振动,a(t)是测试的加速度时间信号。,平顺性试验数据的采集和处理,第一节 人体对振动的反应和平顺性的评价,第三节 汽车平顺性试验和数据处理,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,平顺性分析的振动响应量,第二节,汽车振动系统的简化、单质量系统振动,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f,d,、车轮与路面间的动载荷F,d,。,方差,2,=均方值-均值,2,。在振动均值为0时，,方差,2,=均方值=,第二节,汽车振动系统的简化、单质量系统振动,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。,或加权均方根值评价汽车平顺性。,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）,第二节,汽车振动系统的简化、单质量系统振动,式中,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。,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。,第二节,汽车振动系统的简化、单质量系统振动,第二节,汽车振动系统的简化、单质量系统振动,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。,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,第二节,汽车振动系统的简化、单质量系统振动,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。,平顺性和固有频率、阻尼比的关系,第二节,汽车振动系统的简化、单质量系统振动,表中：,f,0,固有频率 f,s,悬架静挠度,f,d,限位行程,阻尼比,悬架参数实用范围,第二节,汽车振动系统的简化、单质量系统振动,第二节,汽车振动系统的简化、单质量系统振动,AAS,第二节,汽车振动系统的简化、单质量系统振动,被动悬架,第二节,汽车振动系统的简化、单质量系统振动,半主动悬架,第二节,汽车振动系统的简化、单质量系统振动,主动悬架,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,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。,第三节,汽车平顺性试验和数据处理,传动系弯曲振动试验,第三节,汽车平顺性试验和数据处理,传动系振型试验框图,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,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。,谢谢观看,谢谢观看,