汽车理论第六章汽车的平顺性ppt课件.ppt
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1、第六章第六章 汽车平顺性汽车平顺性路面路面汽车汽车人人本章基本思路本章基本思路 如何评价汽车的行驶平顺性?如何评价汽车的行驶平顺性?对汽车振动系统如何进行简化?对汽车振动系统如何进行简化?对于振动的对于振动的“输入输入”的描述的描述 路面不平度的统计特性路面不平度的统计特性 单质量系统的振动单质量系统的振动 车身与车轮双质量系统的振动车身与车轮双质量系统的振动 双轴汽车模型的振动双轴汽车模型的振动 建立运动微分方程及系统建立运动微分方程及系统“输入输入”对对“输出输出”的影响分析的影响分析 汽车平顺性测试汽车平顺性测试 几种重要的评价方法几种重要的评价方法 汽车悬架参数设计的依据汽车悬架参数设
2、计的依据 路面不平度及功率谱密度路面不平度及功率谱密度 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用本章共有本章共有7节:节:第一节第一节 人体对振动的反应和平顺性的评价人体对振动的反应和平顺性的评价第二节第二节 路面不平度的统计特性路面不平度的统计特性第三节第三节 汽车振动系统的简化。单质量系统的振动汽车振动系统的简化。单质量系统的振动第四节第四节 车身与车轮双质量系统的振动车身与车轮双质量系统的振动第五节第五节 双轴汽车的振动双轴汽车的振动第六节第六节“人体座椅人体座椅”系统的振动系统的振动第七节第七节
3、汽车平顺性试验和数据处理汽车平顺性试验和数据处理平顺性:保持汽车行驶过程中乘员所处的平顺性: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,振动环境具有一定舒适度的性能,并保持货物的完好无损。并保持货物的完好无损。评价方法:根据乘员舒适程度评价评价方法: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振动系统输出评价指标输输 入:路面不平度、入:路面不平度、车速。车速。振动系统:弹性元件、阻尼元件、质量。振动系统:弹性元件、阻尼元件、质量。输输 出:悬挂质量或人体加速度、车轮出:悬挂质量或人体加速度、车轮动载荷。动载荷。评价指标:人体
4、对振动的响应、轮胎的接评价指标:人体对振动的响应、轮胎的接地性。地性。第一节第一节 人体对振动的反应和平顺性的评价人体对振动的反应和平顺性的评价 评价标准评价标准 ISO2631-1:1997(E)人人体体承承受受全全身身振动评价振动评价第一部分:一般要求第一部分:一般要求 GB/T4970-1996汽汽车车平平顺顺性性随随机机输输入行驶试验方法入行驶试验方法一、人体对振动的反应一、人体对振动的反应 机械振动对人体的影响,取决于振动的频率、强机械振动对人体的影响,取决于振动的频率、强度、作用方向和持续时间,而且每个人的心理与身体度、作用方向和持续时间,而且每个人的心理与身体素质不同,对振动的敏
5、感程度也不同。素质不同,对振动的敏感程度也不同。所考虑的振动所考虑的振动 ISO2631-1规规定定,舒舒适适性性评评价价时时,考考虑虑座座椅椅支支承承处处的的3个个线线振振动动和和3个个角角振振动动,靠靠背背和和脚脚支支承承处处各各3个个线线振振动动,共共12个个轴轴向向振振动动。健健康康影影响响评评价价时时,仅仅考考虑虑座座椅椅支支承承处处的的3个个线线振振动动xs、ys、zs。1、轴加权系数、轴加权系数 对对不不同同方方向向振振动动,人人体体敏敏感感度度不不一一样样。该该标标准准用用轴轴加加权权系系数数描描述述这这种种敏敏感感度。度。2、频率加权函数、频率加权函数 对对不不同同频频率率的
6、的振振动动,人人体体敏敏感感度度也也不不一一样样。例例如如,人人体体内内脏脏在在椅椅面面z向向振振动动4-8Hz发发生生共共振振,8-12.5Hz对对脊脊椎椎影影响响大大。椅椅面面水水平平振振动动敏敏感感范范围围在在0.5-2Hz。标标准准用频率加权函数用频率加权函数w描述这种敏感度。描述这种敏感度。平顺性名词解释平顺性名词解释经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用频频率率加
7、加权权滤滤波波网络网络aw(t)a(t)均方根值均方根值:a(t)是测试的加速度时间信号。是测试的加速度时间信号。加权均方根值:加权均方根值:aw(t)是是通通过过频频率率加加权权函函数数滤滤波波网网络络后后得得到到的的加加速速度度时时间间信信号。频率加权函数见表号。频率加权函数见表6-1。二、平顺性的评价方法二、平顺性的评价方法 1、按加速度加权均方根值评价。样本时间按加速度加权均方根值评价。样本时间T一般取一般取120s。椅面椅面x,yx,y向和靠背向和靠背y,zy,z向向:椅面椅面z z向和脚向和脚x x,y y,z z:靠背靠背x x向向:频率加权函数频率加权函数经营者提供商品或者服务
8、有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用2、对记录对记录的加速度的加速度时间历时间历程程a(t)进进行行频谱频谱分析得分析得到到功率功率谱谱密度密度 ,按下式,按下式计计算:算:参参阅阅教材教材图图6-56“平平顺顺性性试验试验数数据的采集和据的采集和处处理理”3、同同时时考考虑虑3个个方方向向 3轴轴向向xs、ys、zs振动的总加权加速度均方根值为:振动的总加权加速度均方根值为:平顺性指标和人的感觉间的关系4、有些、有些“人体振动测量仪人体振动测量仪”采用加权振级采用加权振级Law,它与加,它与加权加速度均方根值换算,按下式
9、进行(参阅教材权加速度均方根值换算,按下式进行(参阅教材p250):):第二节第二节 路面不平度的统计特征路面不平度的统计特征 路面纵向断面曲线路面纵向断面曲线q(I I)I I一、路面不平度的功率谱密度一、路面不平度的功率谱密度 因此,需要从因此,需要从统计的角度出发,引进适合于具有随机性质统计的角度出发,引进适合于具有随机性质的谱分析方法,即功率谱分析方法。它是傅的谱分析方法,即功率谱分析方法。它是傅里叶分析法和统计分析法两者结合起来考虑里叶分析法和统计分析法两者结合起来考虑的的。为了研究信号的为了研究信号的能量(或功率)分布,能量(或功率)分布,并凸出信号频谱图中并凸出信号频谱图中的主频
10、率,需要做功的主频率,需要做功率谱分析。特别是对率谱分析。特别是对于有明显的非确定性于有明显的非确定性的随机信号,的随机信号,1、随机信号的频谱分析、随机信号的频谱分析不不平平度度函函数数经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用3.路面不平度路面不平度q(I)的功率谱密度的功率谱密度Gq(n)的意义:的意义:Gq(n)表示路面不平度表示路面不平度q2(I)的平均值的平均值Eq2(I)的空间频率分布。的空间频率分布。掌握了路面不平度掌握了路面不平度q(I)的功率谱密度以及车辆的功率谱密度以及车辆系统的频响函
11、数。就可以求出响应量的功率谱,用系统的频响函数。就可以求出响应量的功率谱,用来分析振动系统对各响应物理量的影响和评价平顺来分析振动系统对各响应物理量的影响和评价平顺性。性。2.随机变量随机变量x(t)功率谱密度功率谱密度Gx(f)的意义:的意义:Gx(f)表示表示x(t)的平均功率的平均功率Ex2(t)(均方值)在频率域的分布(均方值)在频率域的分布(参阅教材(参阅教材p248)。功率谱密度的定义是单位频带内的功率谱密度的定义是单位频带内的“功率功率”(均方(均方值),因此功率谱密度所反映的是信号幅值的平方,值),因此功率谱密度所反映的是信号幅值的平方,故频域结构特征更加明显。故频域结构特征更
12、加明显。4.路面不平度的功率谱密度路面不平度的功率谱密度式中式中 n空间频率,空间频率,m-1 n0参考空间频率,参考空间频率,0.1 m-1 Gq(n0)参考空间频率参考空间频率n0下的功率谱密度,即路面不平度系数下的功率谱密度,即路面不平度系数(m2/m-1)w频率指数,一般取为频率指数,一般取为2 用水准仪或路面计测量路面不平度,测量得到用水准仪或路面计测量路面不平度,测量得到的大量路面不平度数据用计算机处理,得到功率的大量路面不平度数据用计算机处理,得到功率谱密度谱密度Gq(n)或方差)或方差2q 速度功率谱密度速度功率谱密度:是:是位移功率谱密度与频率二次位移功率谱密度与频率二次方乘
13、积;方乘积;加速度功率谱密度加速度功率谱密度:是位移功率谱密度与频率四是位移功率谱密度与频率四次方乘积。次方乘积。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 此时,路面速度功率谱密度在整个频此时,路面速度功率谱密度在整个频率范围内为一常数,幅值大小只与不平率范围内为一常数,幅值大小只与不平度系数有关,这一路面输入的速度功率度系数有关,这一路面输入的速度功率谱密度称为谱密度称为“白噪声白噪声”,用来分析计算,用来分析计算会带来一定方便!会带来一定方便!二、路面空间频率谱密度化为时间谱密度二、路面空间频率谱密度
14、化为时间谱密度1.空间频率与时间频率的关系空间频率与时间频率的关系 f=un 这里这里n是空间频率是空间频率(每米波长数每米波长数)。u是车速是车速(m/s),f是时间频率是时间频率(Hz,每秒波长数每秒波长数)。2.路面时间谱密度与空间频率谱密度的关系路面时间谱密度与空间频率谱密度的关系 f=un f=un经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用三、路面对四轮汽车的输入功率谱密度三、路面对四轮汽车的输入功率谱密度x(I I)y(I I)I IBL2134x(I I)/y(I I)的自谱、的自谱、互谱分别
15、为互谱分别为:四个车轮的不平度函数用四个车轮的不平度函数用q1(I I)、q2(I I)、q3(I I)、q4(I I)q1(I I)x(I I)q3(I I)y(I I)q2(I I)x(I-LI-L)q4(I I)y(I-LI-L)1-3 3-12-4 4-21-4 4-12-3 3-21-2 2-13-4 4-312个个互互谱谱两两两两共共轭轭经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用q1、q2、q3、q4四个输入的振动传递时,要四个输入的振动传递时,要掌握四个车轮的自谱和四个车轮彼此间的互掌握四个车
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