汽車?yán)碚揫001]

1、2024/2/29,1/135,第六章 汽車的平順性,第一節(jié) 人體對振動的反應(yīng)和平順性的評價,第二節(jié) 路面不平度的統(tǒng)計特性,第三節(jié) 單質(zhì)量系統(tǒng)的振動,第四節(jié) 車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動,第五節(jié) 雙軸汽車的振動,第六節(jié) 人體——座椅系統(tǒng)的振動,,2024/2/29,2/135,第一講,第一節(jié) 人體對振動的反應(yīng)和平順性的評價,第二節(jié) 路面不平度的統(tǒng)計特性,2024/2/29,3/135,汽車使用性能的主要指標(biāo)——乘坐舒適性1）振動頻率2

2、）振動加速度3）振幅,第六章 汽車的平順性,2024/2/29,4,概述 汽車在運行過程中，路面不平等原因引起汽車振動，它影響舒適性和身體健康。 保持振動環(huán)境的舒適性，以保持駕駛員在復(fù)雜行駛和操縱條件下，具有良好的心理狀態(tài)和準(zhǔn)確靈敏的反應(yīng)。 汽車的平順性影響“人－汽車”系統(tǒng)的操縱穩(wěn)定性以及行駛安全性。,第六章 汽車的平順性,2024/2/29,5/135,第六章 汽車的平順性,路面,汽車,人,,,2024/2/

3、29,6/135,平順性：保持汽車行駛過程中乘員所處的振動環(huán)境具有一定舒適度的性能，并保持貨物的完好無損。評價方法：根據(jù)乘員舒適程度評價 汽車振動系統(tǒng)及其評價指標(biāo),,,,分別代表什么？,第六章 汽車的平順性,2024/2/29,7/135,輸入－振動系統(tǒng)－輸出－評價指標(biāo),輸 入：路面不平度、車速。振動系統(tǒng)：彈性元件、阻尼元件、質(zhì)量。輸 出：懸掛質(zhì)量或人體加速度、車輪動載荷。評價指標(biāo)：人體對振動的響應(yīng)

4、、輪胎的接地性。,第六章 汽車的平順性,2024/2/29,8/135,人體的基本運動習(xí)慣： 人體習(xí)慣的步行時，身體上下運動的頻率為60-80次/min，即1-1.4Hz，振動的加速度極限值為0.2-0.3g。貨物運動： 車身振動加速度不能大于1g。,為什么？,第一節(jié) 人體對振動的反應(yīng)和平順性的評價,2024/2/29,9/135,身體的各個部分又有各自的固有頻率。例如，頭顱骨的固有頻率大

5、致為300-400Hz，而腹部內(nèi)臟的固有頻率約為4-8Hz，脊椎系統(tǒng)大致為8-12.5Hz等。車輛的隨機振動，對人體系統(tǒng)來說就是一種激勵。這種隨機激勵的頻率往往不是一個或幾個而是分布在某一頻率范圍內(nèi)，形成一個頻帶。于是，它總可以使人體的某一部分發(fā)生共振，人就會感到不適。比方說，當(dāng)車輛隨機振動頻帶在4-8Hz附近時，腹腔將要發(fā)生共振，人就難受得會嘔吐；當(dāng)車輛隨機振動的頻率提高到300-400Hz時，腦腔要發(fā)生共振，人就會感到頭昏難受。,第

6、一節(jié) 人體對振動的反應(yīng)和平順性的評價,2024/2/29,10/135,第一節(jié) 人體對振動的反應(yīng)和平順性的評價,2024/2/29,11/135,? 平順性主要靠主觀感覺判斷。? 國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 2631《人體承受全身振動的評價指南》，以短時間簡諧振動的實驗結(jié)果為基礎(chǔ)。我國國家標(biāo)準(zhǔn)《汽車平順性隨機輸入行駛試驗方法》以及《客車平順性評價指標(biāo)及極限》。? ISO 2631用加速度均方根值給出了1～80Hz振動頻率范圍內(nèi)人體對振動反應(yīng)的三

7、個不同界限。,rms－加速度均方根值,2024/2/29,12/135,? 暴露界限：當(dāng)人體承受的振動強度在此界限內(nèi)，將保持人的健康或安全。它作為人體可承受振動量的上限。? 疲勞－工效降低界限TFD：當(dāng)人承受的振動強度在此界限內(nèi)時，能準(zhǔn)確靈敏地反應(yīng)，正常地進行駕駛。它與保持工作效率有關(guān)。? 舒適－降低界限TCD：在此界限之內(nèi)，人體對所暴露的振動環(huán)境主觀感覺良好，能順利地完成吃、讀、寫等動作。它與保持舒適有關(guān)。,ISO 2631 人體

8、對振動反應(yīng)的“疲勞-工效降低界限” （垂直方向）,,,分別代表什么？,,,,,,,,,2024/2/29,14/135,,人體坐姿受振模型,第一節(jié) 人體對振動的反應(yīng)和平順性的評價,座椅支撐面處3+3,腳支撐面處3,座椅靠背處3,2024/2/29,15/135,1、軸加權(quán)系數(shù) 對不同方向振動，人體敏感度不一樣。該標(biāo)準(zhǔn)用軸加權(quán)系數(shù)描述這種敏感度。2、頻率加權(quán)系數(shù) 對不同頻率的振動，人體敏感度也不一

9、樣。例如，人體內(nèi)臟在椅面z向振動4-8Hz發(fā)生共振，8-12.5Hz對脊椎影響大。椅面水平振動敏感范圍在0.5-2Hz。標(biāo)準(zhǔn)用頻率加權(quán)函數(shù)w描述這種敏感度。,第一節(jié) 人體對振動的反應(yīng)和平順性的評價,2024/2/29,16/135,,椅面x,y向和靠背y向 ：,椅面z向：,靠背x向 ：,頻率加權(quán)系數(shù),第一節(jié) 人體對振動的反應(yīng)和平順性的評價,2024/2/29,17/135,,,,,頻率加權(quán)濾波網(wǎng)絡(luò),aw(t),a(t),3、均方根值

10、 a(t)是測試的加速度時間信號。4、加權(quán)均方根值 aw(t)是通過頻率加權(quán)函數(shù)濾波網(wǎng)絡(luò)后得到的加速度時間信號。,第一節(jié) 人體對振動的反應(yīng)和平順性的評價,2024/2/29,18/135,1、 按加速度加權(quán)均方根值評價。樣本時間T一般取120s。2、同時考慮3個方向3軸向xs、ys、zs振動的總加權(quán)加速度均方根值為：,平順性評價方法,第一節(jié)

11、 人體對振動的反應(yīng)和平順性的評價,2024/2/29,19/135,第一節(jié) 人體對振動的反應(yīng)和平順性的評價,,三個方向總加權(quán)加速度均方根值,,總加權(quán)振級Law,a0—參考加速度均方根值。,2024/2/29,20/135,,平順性指標(biāo)和人的感覺間的關(guān)系,第一節(jié) 人體對振動的反應(yīng)和平順性的評價,,,,Law和aw與人的主觀感覺之間的關(guān)系,2024/2/29,21/135,,,,,,,,路面縱向斷面曲線,第二節(jié) 路面不平度的統(tǒng)計特征,第二節(jié)

12、 路面不平度的統(tǒng)計特征,第二節(jié) 路面不平度的統(tǒng)計特征,第二節(jié) 路面不平度的統(tǒng)計特征,,,路面不平度的功率譜通常把相對基準(zhǔn)平面的高度q，沿著道路走向長度I的變化q(I) 稱為道路縱(斷面)曲線或不平度函數(shù)。 根據(jù)測量的路面不平度隨機數(shù)據(jù)，在計算機上處理得到路面不平度功率譜 或方差 。,如何理解？,第二節(jié) 路面不平度的統(tǒng)計特征,第二節(jié) 路面不平度的統(tǒng)計特征,第二節(jié) 路面不平度的統(tǒng)計特征,2024/2/29,28/1

13、35,第二節(jié) 路面不平度的統(tǒng)計特征,一、路面不平度的功率譜密度,式中 n—空間頻率，m-1 n0—0.1 m-1 Gq(n0)—路面不平度系數(shù)(m2/m-1) w—頻率指數(shù)，一般取為2,0.011-2.83,2024/2/29,29/135,第二節(jié) 路面不平度的統(tǒng)計特征,,,2024/2/29,30/135,,,,,,縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)均采用對數(shù)單位

14、,第二節(jié) 路面不平度的統(tǒng)計特征,2024/2/29,31/135,第二節(jié) 路面不平度的統(tǒng)計特征,2024/2/29,32/135,第二節(jié) 路面不平度的統(tǒng)計特征,位移功率譜,速度功率譜,加速度功率譜,2024/2/29,33/135,第二節(jié) 路面不平度的統(tǒng)計特征,大小在整個頻率范圍內(nèi)不變，即:為一常數(shù)，稱為白噪聲。,2024/2/29,34/135,第二節(jié) 路面不平度的統(tǒng)計特征,二、路面空間頻率譜密度化為時間譜密度,1、空間頻率與時間頻率

15、的關(guān)系 f = u * n 這里n是空間頻率(每米波長數(shù))。u是車速(m/s)，f是時間頻率(Hz,每秒波長數(shù))。,時間頻率范圍？,2024/2/29,35/135,第二節(jié) 路面不平度的統(tǒng)計特征,2、路面時間譜密度與空間頻率譜密度的關(guān)系,空間頻率和時間頻率譜密度的關(guān)系,時間頻率譜密度Gq(f),空間頻率譜密度Gq(n),速度u不同時，空間頻率與時間頻率的關(guān)系,2024/2/29,37

16、/135,第二節(jié) 路面不平度的統(tǒng)計特征,上式可化為,還可得到,2024/2/29,38/135,第二節(jié) 路面不平度的統(tǒng)計特征,位移功率譜密度,速度功率譜密度,加速度功率譜密度,覆蓋了在常用車速下車身質(zhì)量的振動頻率范圍1-2Hz以及車輪質(zhì)量振動的頻率范圍10-15Hz,,2024/2/29,39/135,左、右輪相關(guān),前、后輪相關(guān),路面的沖擊大小還與汽車行駛速度直接相關(guān)。,第二節(jié) 路面不平度的統(tǒng)計特征,2024/2/29,40/135,第

17、二節(jié) 路面不平度的統(tǒng)計特征,2024/2/29,41/135,2024/2/29,42/135,第二講,第三節(jié) 單質(zhì)量系統(tǒng)的振動,第四節(jié) 車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動,2024/2/29,43/135,第三節(jié) 汽車振動系統(tǒng)的簡化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動,一、汽車振動系統(tǒng)的簡化,自由度的判定？,,,,,,,,2024/2/29,44/135,第三節(jié) 汽車振動系統(tǒng)的簡化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動,,,,1）質(zhì)量不變；2）質(zhì)心位置不變；3）轉(zhuǎn)動慣量不變（繞質(zhì)心）

18、,將車身的質(zhì)量進行簡化（懸掛質(zhì)量）,,,,,,2024/2/29,45/135,第三節(jié) 汽車振動系統(tǒng)的簡化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動,,,,,懸掛質(zhì)量分配系數(shù),能否再進行簡化？,,,,,,2024/2/29,46/135,第三節(jié) 汽車振動系統(tǒng)的簡化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動,二、汽車單自由度振動模型,前、后質(zhì)量分別進行單獨的振動,,,,,,2024/2/29,47/135,第三節(jié) 汽車振動系統(tǒng)的簡化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動,汽車單自由度振動方程,,,,,忽略車輪

19、部分的振動,,,2024/2/29,48/135,第三節(jié) 汽車振動系統(tǒng)的簡化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動,汽車單自由度振動方程,1、建立坐標(biāo)系,2、假設(shè)質(zhì)量沿坐標(biāo)正方向移動一個距離,3、利用牛頓運動定律建立運動方程,2024/2/29,49/135,第三節(jié) 汽車振動系統(tǒng)的簡化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動,汽車單自由度振動方程,2024/2/29,50/135,第三節(jié) 汽車振動系統(tǒng)的簡化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動,汽車單自由度振動方程,自由振動,固有頻率,2024/2/2

20、9,51/135,第三節(jié) 汽車振動系統(tǒng)的簡化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動,,,,,1）為何會收斂？2）意義？,2024/2/29,52/135,第三節(jié) 汽車振動系統(tǒng)的簡化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動,三、汽車單自由度系統(tǒng)頻率響應(yīng)特性,1）描述2）意義,在路面不平度激勵下汽車的相應(yīng)？,2024/2/29,53/135,第三節(jié) 汽車振動系統(tǒng)的簡化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動,？,頻率比,阻尼比,2024/2/29,54/135,第三節(jié) 汽車振動系統(tǒng)的簡化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動,

21、汽車單質(zhì)量系統(tǒng)幅頻特性,ζ分別為0，0.25，0.5,,1）為何會收斂？2）意義？,2024/2/29,55/135,第三節(jié) 汽車振動系統(tǒng)的簡化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動,四、汽車單自由度系統(tǒng)對路面隨機輸入的響應(yīng),1、振動響應(yīng)參數(shù),與舒適性直接相關(guān),與懸架壽命相關(guān),與安全性直接相關(guān),如何得到這些參數(shù)？,2024/2/29,56/135,第三節(jié) 汽車振動系統(tǒng)的簡化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動,輸入功率譜與響應(yīng)功率譜之間的關(guān)系,利用響應(yīng)功率譜得到響應(yīng)位移的大小

22、（均方值）,2024/2/29,57/135,第三節(jié) 汽車振動系統(tǒng)的簡化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動,2、車身加速度功率譜的計算和分析,,,,如何得到？,2024/2/29,58/135,第三節(jié) 汽車振動系統(tǒng)的簡化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動,,車身加速度與輸入速度之間的頻率響應(yīng)函數(shù),2024/2/29,59/135,第三節(jié) 汽車振動系統(tǒng)的簡化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動,,,,為何選用這個關(guān)系？,2024/2/29,60/135,第三節(jié) 汽車振動系統(tǒng)的簡化、單質(zhì)量系統(tǒng)振

23、動,,ζ分別為0.25，0.5,激振頻率f(Hz),車身固有頻率f0分別為1Hz和2Hz。,隨著車身固有頻率f0的增大，車身加速度的響應(yīng)值也增大，舒適性降低。,,,如何理解？,2024/2/29,61/135,第三節(jié) 汽車振動系統(tǒng)的簡化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動,3、車輪與路面相對載荷與速度的幅頻特性分析,,,,相對動載荷與車身加速度的關(guān)系,相對動載荷與速度的頻率特性則與車身加速度與速度的頻率特性近似,2024/2/29,62/135,第三節(jié) 汽

24、車振動系統(tǒng)的簡化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動,ζ分別為0.25，0.5,激振頻率f(Hz),車身固有頻率f0分別為1Hz和2Hz。,隨著車身固有頻率f0的增大，動載荷也增大，安全性降低。,,,如何理解？,2024/2/29,63/135,第三節(jié) 汽車振動系統(tǒng)的簡化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動,4、懸架動撓度與速度的幅頻特性分析,,2024/2/29,64/135,第三節(jié) 汽車振動系統(tǒng)的簡化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動,ζ分別為0，0.25，0.5,2024/2/29,65

25、/135,第三節(jié) 汽車振動系統(tǒng)的簡化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動,ζ分別為0.25，0.5,激振頻率f(Hz),車身固有頻率f0分別為1Hz和2Hz。,隨著車身固有頻率f0的增大，動撓度的響應(yīng)值降低，舒適性提高。,,,如何理解？,2024/2/29,66/135,第三節(jié) 汽車振動系統(tǒng)的簡化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動,總結(jié),在與平順性直接相關(guān)的三個參數(shù)：1）加速度；2）動撓度；3）動載荷與車身的固有頻率以及阻尼的分析中可以看到：1）降低車身固有頻率將使得響應(yīng)

26、的加速度減小，舒適性提高；2）降低車身固有頻率將使得響應(yīng)的動載荷減小，安全性提高；3）降低車身固有頻率將使得響應(yīng)的動撓度增大，影響懸架的使用。,2024/2/29,67/135,第三節(jié) 汽車振動系統(tǒng)的簡化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動,各自的特點？,2024/2/29,68/135,,雙質(zhì)量汽車平順性模型,第四節(jié) 車身——車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動,,m1,z1,kt,,k,m2,,,,,z2,,q,c,增加非簧載質(zhì)量的運動,,,,,2024/2/29

27、,69/135,系統(tǒng)的運動微分方程,第四節(jié) 車身——車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動,強迫振動,2024/2/29,70/135,系統(tǒng)自由振動狀態(tài),第四節(jié) 車身——車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動,如果僅有某一質(zhì)量振動，另一質(zhì)量不動，則可將方程簡化為兩個單自由度系統(tǒng)的振動。,2024/2/29,71/135,系統(tǒng)自由振動狀態(tài)（獨立振動）,第四節(jié) 車身——車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動,系統(tǒng)的偏頻,2024/2/29,72/135,系統(tǒng)自由振動狀態(tài),第四節(jié) 車身——車輪雙

28、質(zhì)量系統(tǒng)的振動,利用振動知識可以得到系統(tǒng)的兩個固有頻率,2024/2/29,73/135,系統(tǒng)自由振動的主振型,第四節(jié) 車身——車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動,,m1,z1,kt,,k,m2,,,,,z2,c,按照某個固有頻率自由振動時的振幅比值。,如何理解？,2024/2/29,74/135,系統(tǒng)自由振動的主振型（1）,第四節(jié) 車身——車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動,,m1,z1,kt,,k,m2,,,,,z2,c,2024/2/29,75/135,系統(tǒng)

29、自由振動的主振型（1）,第四節(jié) 車身——車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動,,m1,z1,kt,,k,m2,,,,,z2,c,,,,,,,1,6.77,,m1,m2,車身與車輪組成的兩個自由度系統(tǒng)的主振型。在一階主振型時，車身質(zhì)量的振幅約為車輪質(zhì)量振幅的6.77倍，即主要是車身質(zhì)量在振動，故稱為車身型振動。它與汽車簡化為單質(zhì)量系統(tǒng)的振動比較接近。,2024/2/29,76/135,系統(tǒng)自由振動的主振型（2）,第四節(jié) 車身——車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動,,m

30、1,z1,kt,,k,m2,,,,,z2,c,2024/2/29,77/135,系統(tǒng)自由振動的主振型（2）,第四節(jié) 車身——車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動,,m1,z1,kt,,k,m2,,,,,z2,c,,,,,,,1,0.0243,,m1,m2,節(jié)點,車身與車輪組成的兩個自由度系統(tǒng)的主振型。在二階主振型時，車輪質(zhì)量的振幅約為車身質(zhì)量振幅的40倍，即主要是車輪質(zhì)量在振動，故稱為車輪型振動。它可以看做車身不動。,,,第四節(jié) 車身——車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)

31、的振動,2024/2/29,79/135,系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù),第四節(jié) 車身——車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動,2024/2/29,80/135,系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù),第四節(jié) 車身——車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動,與下面的參數(shù)有關(guān)：1）車身的固有頻率f0；2）車身阻尼比ζ；3）車身與車輪的質(zhì)量比μ；4）輪胎與懸架的剛度比γ。,2024/2/29,81/135,第四節(jié) 車身——車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動,1、車身固有頻率f0的影響,,f0=0.5,1,2H

32、z,激勵頻率f /Hz,1）車輪固有頻率ft=10f0；2）車身阻尼比ζ為0.25。,2024/2/29,82/135,第四節(jié) 車身——車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動,,f0=0.5,1,2Hz,激勵頻率f /Hz,1）車輪固有頻率ft=10f0；2）車身阻尼比ζ=0.25。,2024/2/29,83/135,第四節(jié) 車身——車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動,,,f0=0.5,1,2Hz,激勵頻率f /Hz,1）車輪固有頻率ft=10f0；2）車身阻尼

33、比ζ為0.25。,2024/2/29,84/135,第四節(jié) 車身——車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動,2、車身部分阻尼比ζ的影響,,ζ=0.125,0.25,0.5,激勵頻率f /Hz,1）車身固有頻率f0=1；2）車輪固有頻率ft=10f0;3）車身與車輪質(zhì)量比μ=10；4）懸架與輪胎的剛度比γ=9。,2024/2/29,85/135,第四節(jié) 車身——車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動,,激勵頻率f /Hz,ζ=0.125,0.25,0.5,1）車身固有

34、頻率f0=1；2）車輪固有頻率ft=10f0;3）車身與車輪質(zhì)量比μ=10；4）懸架與輪胎的剛度比γ=9。,2024/2/29,86/135,第四節(jié) 車身——車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動,,,激勵頻率f /Hz,ζ=0.125,0.25,0.5,1）車身固有頻率f0=1；2）車輪固有頻率ft=10f0;3）車身與車輪質(zhì)量比μ=10；4）懸架與輪胎的剛度比γ=9。,2024/2/29,87/135,第四節(jié) 車身——車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動

35、,3、車身與車輪質(zhì)量比μ的影響,,μ=5,10,20,激勵頻率f /Hz,1）車身固有頻率f0=1；2）車輪固有頻率ft=10f0;3）車身阻尼比ζ=0.25；4）懸架與輪胎的剛度比γ=9。,2024/2/29,88/135,第四節(jié) 車身——車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動,,激勵頻率f /Hz,μ=5,10,20,1）車身固有頻率f0=1；2）車輪固有頻率ft=10f0;3）車身阻尼比ζ=0.25；4）懸架與輪胎的剛度比γ=9。,20

36、24/2/29,89/135,第四節(jié) 車身——車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動,,,激勵頻率f /Hz,μ=5,10,20,1）車身固有頻率f0=1；2）車輪固有頻率ft=10f0;3）車身阻尼比ζ=0.25；4）懸架與輪胎的剛度比γ=9。,2024/2/29,90/135,第四節(jié) 車身——車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動,4、輪胎與懸架的剛度比γ的影響,,γ=4.5,9,18,激勵頻率f /Hz,1）車身固有頻率f0=1；2）車輪固有頻率ft=10f

37、0;3）車身阻尼比ζ=0.25；4）車身與車輪的質(zhì)量比μ=10。,2024/2/29,91/135,第四節(jié) 車身——車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動,,激勵頻率f /Hz,γ=4.5,9,18,1）車身固有頻率f0=1；2）車輪固有頻率ft=10f0;3）車身阻尼比ζ=0.25；4）車身與車輪的質(zhì)量比μ=10。,2024/2/29,92/135,第四節(jié) 車身——車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動,,,激勵頻率f /Hz,γ=4.5,9,18,1）車身固

38、有頻率f0=1；2）車輪固有頻率ft=10f0;3）車身阻尼比ζ=0.25；4）車身與車輪的質(zhì)量比μ=10。,2024/2/29,93/135,第四節(jié) 車身——車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動,總結(jié),2024/2/29,94/135,第三講,第五節(jié) 雙軸汽車的振動,第六節(jié) 人體——座椅系統(tǒng)的振動,2024/2/29,95/135,第五節(jié) 雙軸汽車的振動,,,,,,2024/2/29,96/135,第六節(jié) 人體——座椅系統(tǒng)的振動,,m1,z1,

39、kt,,k,m2,,,,,z2,,q,c,,ms,,,p,在車身-車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)上增加了座椅部分，形成了一個三自由度系統(tǒng)。,系統(tǒng)的特性也可以通過頻率響應(yīng)函數(shù)的形式進行分析。,2024/2/29,97/135,第六節(jié) 人體——座椅系統(tǒng)的振動,,m1,z1,kt,,k,m2,,,,,z2,,q,c,,ms,,,p,系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù),ks,cs,,,2024/2/29,98/135,第六節(jié) 人體——座椅系統(tǒng)的振動,,m1,z1,kt,,k,

40、m2,,,,,z2,,q,c,,ms,,,p,ks,cs,,,z2,,ms,,,p,ks,cs,,,m1,z1,kt,,k,m2,,,,,z2,,q,c,2024/2/29,99/135,第三節(jié) 汽車振動系統(tǒng)的簡化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動,,車身加速度與輸入速度之間的頻率響應(yīng)函數(shù),2024/2/29,100/135,第六節(jié) 人體——座椅系統(tǒng)的振動,f0=1Hzft=10Hzfs=3Hz,2024/2/29,101/135,第四節(jié) 車身——車

41、輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動,激勵頻率f /Hz,f0=1Hzft=10Hzfs=3Hz,,,2024/2/29,102/135,第四節(jié) 車身——車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動,,激勵頻率f /Hz,f0=1Hzft=10Hzfs=3Hz,,2024/2/29,103/135,第四節(jié) 車身——車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動,激勵頻率f /Hz,f0=1Hzft=10Hzfs=3Hz,,,,2024/2/29,104/135,第四節(jié) 車身——車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)

42、的振動,“人體—座椅”系統(tǒng)的參數(shù)選擇,人體垂直方向最敏感的頻率范圍是4～12Hz。,座椅的減振頻率是,“人體—座椅”系統(tǒng)的固有頻率不能取得太小，否則與車身部分固有頻率 f0 重合，傳至人體的振動加速度會出現(xiàn)峰值，這對平順性不利。,希望“人體—座椅”系統(tǒng)的阻尼比達到0.2以上。,,2024/2/29,105/135,影響汽車行駛平順性的結(jié)構(gòu)因素,①懸架結(jié)構(gòu)②輪胎③懸掛質(zhì)量④非懸掛質(zhì)量,2024/2/29,106/135,①懸架結(jié)構(gòu),

43、懸掛結(jié)構(gòu)主要指彈性元件、導(dǎo)向裝置與減振裝置，其中彈性元件與懸架系統(tǒng)中阻尼影響較大。,1）彈性元件,車身振動頻率的大小由哪些因素決定？,車身振動主要是以自振頻率進行振動。,2024/2/29,107/135,當(dāng)汽車的其它結(jié)構(gòu)參數(shù)不變時，要使懸架系統(tǒng)有低的固有頻率，懸架就必須具備很大的靜撓度。它是指汽車滿載時，剛度不變的懸架在靜載荷下的變形量。對變剛度懸架，靜撓度是由汽車滿載時，懸架上的靜載荷和與相應(yīng)的瞬時剛度來確定。,2024/2/29,

44、108/135,汽車前、后懸架靜撓度的匹配對行駛平順性也有很大影響，若前、后懸架的靜撓度以及振動頻率都比較接近，共振的機會減少。為了減少車身縱向角振動，通常后懸架的靜撓度設(shè)計得比前懸架小些，即后懸架硬一些。但對于一些短軸距的汽車，往往使后懸架軟一些。,汽車的靜撓度會由于載荷的不同而發(fā)生變化。,2024/2/29,109/135,例如：某貨車在滿載時，后懸架的載荷約為空車的4倍多，假定懸架剛度不變，若滿載時的靜撓度等于100mm時，則空車

45、時的靜撓度將不到25mm。不難算出，滿載時的振動頻率為1.6Hz，而空車時的頻率則為3.2Hz。顯然，空車時的振動頻率過高，平順性很差。如果采用變剛度懸架，使空車時的剛度比滿載時的低，就會降低空車的振動頻率而改善汽車行駛的平順性。,2024/2/29,110/135,為使載荷增減時，靜撓度保持不變，較為理想的是在懸架系統(tǒng)中設(shè)置自動調(diào)節(jié)車身高度的裝置或者改變汽車懸架的剛度。,2024/2/29,111/135,2）懸架阻尼,減振器工作過程

46、,阻尼的作用？,2024/2/29,112/135,2）懸架阻尼,問題：貨車采用鋼板彈簧，能否有減振的作用？,阻尼的作用？,2024/2/29,113/135,阻尼的大小是否可以調(diào)節(jié)？,2024/2/29,114/135,②輪胎,輪胎的變形來減少路面的沖擊，使得傳遞到車身上的振動能量減少。因此最重要的為輪胎的徑向剛度。剛度增大，滾動阻力小，燃料經(jīng)濟性好。剛度減少，滾動阻力大，平順性好。,與氣壓以及汽車其它性能的關(guān)系？,2024/2

47、/29,115/135,③懸掛質(zhì)量,,車身振動主要是以自振頻率進行振動。減少懸掛質(zhì)量會使車身的低頻振動加速度增加，降低平順性。,2024/2/29,116/135,座位的布置對行駛平順性也有很大影響。實際感受和試驗表明：座位接近車身的中部，其振動最小。座位位置常由它與汽車質(zhì)心間的距離來確定，用座位到汽車質(zhì)心距離與汽車質(zhì)心到前(后)軸的距離之比評價座位的舒適性。該比值越小，車身振動對乘客的影響越小。,2024/2/29,118/135,

48、對載貨汽車和公共汽車，座位在高度上的布置也是重要的。為了減小水平縱向振動的振幅，座位在高度方面與汽車質(zhì)量中心間的距離應(yīng)該不大。 彈簧座椅剛度的選擇要適當(dāng)，防止因乘客在座位上的振動頻率與車身的振動頻率重合而發(fā)生共振。對于具有較硬懸架的汽車，可采用較軟的坐墊。對于具有較軟懸架的汽車，可采用較硬的坐墊。,2024/2/29,119/135,④非懸掛質(zhì)量,,? 非懸掛質(zhì)量降低，將減少懸架所吸收的能量，使得其工作條件得到改善。? 非懸掛

49、質(zhì)量降低，將減少車身的振動頻率，因此將共振的頻率移到更高的頻率上，事實上提高了舒適性。,2024/2/29,120/135,半主動懸架,主動懸架,主動與半主動懸架,?被動懸架：彈簧剛度 K 和減振器阻尼系數(shù) C 在設(shè)計時一旦選定后，使用過程中參數(shù)不改變的懸架 。,?被動懸架的缺點是：當(dāng)載荷、車速、路況等行駛狀態(tài)變化時，懸架不能滿足各種行駛狀態(tài)下對懸架性能的較高要求。,,?可控懸架：將傳感器測量的系統(tǒng)運動狀態(tài)信號輸入電控單元，電控單元經(jīng)過

50、分析、判斷后給力發(fā)生器發(fā)出指令，產(chǎn)生主動控制力，滿足不同工況對懸架系統(tǒng)特性參數(shù)變化的要求。,?特點是比被動自適應(yīng)懸架的切換速度快，通常在10ms以內(nèi)，可在車輛每個振動周期內(nèi)頻繁切換。 ?有“空鉤”和“地鉤”兩種控制方式。,可控懸架的分類,?可根據(jù)車速、制動、轉(zhuǎn)向等行駛狀態(tài)，有級地切換剛度及阻尼的大小，以滿足“舒適—平順型”、“運動—行駛安全性”以及保證車身姿態(tài)的要求。 ?力的方向由懸架相對位移 和相對

51、速度 的符號決定。,（1）被動自適應(yīng)懸架,,（2）半主動懸架,,“空鉤”控制時，根據(jù)懸架的相對速度 和車身的絕對加速度 的符號來切換阻尼設(shè)置。,,,,,,,,“空鉤”控制半主動懸架又分為兩種,1）開關(guān)式“空鉤”控制可切換阻尼懸架,當(dāng),“on”狀態(tài),阻尼力,當(dāng),“off”狀態(tài),阻尼力,,,,,Con— on狀態(tài)可切換阻尼減振器的阻尼系數(shù)。,,,,,,2）連續(xù)可調(diào)阻尼半

52、主動懸架,當(dāng),阻尼力,當(dāng),阻尼力,,,,,,—空鉤控制減振器阻尼系數(shù)。,—連續(xù)可調(diào)阻尼器的等效阻尼系數(shù)。,“空鉤”控制半主動懸架又分為兩種,主動懸架,?特點：車身和車輪之間的力和車身與車輪之間的相對運動獨立。?半主動懸架：作動器與一個彈簧串聯(lián)（如油氣彈簧），再與一個減振器并聯(lián)。系統(tǒng)在5～6Hz以下可實現(xiàn)有限帶寬主動控制，高于此頻率則控制閥不再響應(yīng)，恢復(fù)為被動懸架。?全主動懸架：作動器帶寬一般至少覆蓋0～15Hz，能有效跟蹤力控制信號

53、。為了減少能量消耗，一般作動器與一個承受車身靜載的彈簧并聯(lián)。,2024/2/29,128/135,可調(diào)空氣懸架,車高控制,2024/2/29,129/135,2024/2/29,130/135,安全性配置與舒適性配置哪個更影響選車?,幾年前，國內(nèi)剛剛接觸到汽車的一些消費者對不能一目了然、裝備在汽車內(nèi)部的安全性配置知之不多，能夠把安全配置作為決定性因素的消費者更是寥若晨星。更多的購車者只是緊盯著能夠一眼看得到的舒適性配置。但隨著消費觀念的

54、逐漸成熟，如今越來越多消費者開始重視車輛的安全配置，對舒適性配置也看得更加重要。,2024/2/29,131/135,2024/2/29,132/135,什么樣的汽車舒適？,1、獨立懸架汽車比非獨立懸架汽車的舒適性要好。2、懸架偏軟的汽車較舒適。3、軸距較長的汽車較舒適。,2024/2/29,133/135,汽車乘坐舒適性差的原因分析,1 車輪靜平衡不好2 車輪動平衡不好 3 懸架系統(tǒng)關(guān)節(jié)磨損 4 輪胎帶束