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(duì)振動(dòng)的反應(yīng)和平順性的評(píng)價(jià),第二節(jié) 路面不平度的統(tǒng)計(jì)特性,第三節(jié) 單質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng),第四節(jié) 車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng),第五節(jié) 雙軸汽車的振動(dòng),第六節(jié) 人體——座椅系統(tǒng)的振動(dòng),,2024/2/29,2/135,第一講,第一節(jié) 人體對(duì)振動(dòng)的反應(yīng)和平順性的評(píng)價(jià),第二節(jié) 路面不平度的統(tǒng)計(jì)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(dòng)頻率2

2、）振動(dòng)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(yùn)行過(guò)程中，路面不平等原因引起汽車振動(dòng)，它影響舒適性和身體健康。 保持振動(dòng)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(guò)程中乘員所處的振動(dòng)環(huán)境具有一定舒適度的性能，并保持貨物的完好無(wú)損。評(píng)價(jià)方法：根據(jù)乘員舒適程度評(píng)價(jià) 汽車振動(dòng)系統(tǒng)及其評(píng)價(jià)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(dòng)系統(tǒng)－輸出－評(píng)價(jià)指標(biāo),輸 入：路面不平度、車速。振動(dòng)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(dòng)載荷。評(píng)價(jià)指標(biāo)：人體對(duì)振動(dòng)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(yùn)動(dòng)習(xí)慣： 人體習(xí)慣的步行時(shí)，身體上下運(yùn)動(dòng)的頻率為60-80次/min，即1-1.4Hz，振動(dòng)的加速度極限值為0.2-0.3g。貨物運(yùn)動(dòng)： 車身振動(dòng)加速度不能大于1g。,為什么？,第一節(jié) 人體對(duì)振動(dòng)的反應(yīng)和平順性的評(píng)價(jià),2024/2/29,9/135,身體的各個(gè)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?jī)?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(jī)振動(dòng)，對(duì)人體系統(tǒng)來(lái)說(shuō)就是一種激勵(lì)。這種隨機(jī)激勵(lì)的頻率往往不是一個(gè)或幾個(gè)而是分布在某一頻率范圍內(nèi)，形成一個(gè)頻帶。于是，它總可以使人體的某一部分發(fā)生共振，人就會(huì)感到不適。比方說(shuō)，當(dāng)車輛隨機(jī)振動(dòng)頻帶在4-8Hz附近時(shí)，腹腔將要發(fā)生共振，人就難受得會(huì)嘔吐；當(dāng)車輛隨機(jī)振動(dòng)的頻率提高到300-400Hz時(shí)，腦腔要發(fā)生共振，人就會(huì)感到頭昏難受。,第

6、一節(jié) 人體對(duì)振動(dòng)的反應(yīng)和平順性的評(píng)價(jià),2024/2/29,10/135,第一節(jié) 人體對(duì)振動(dòng)的反應(yīng)和平順性的評(píng)價(jià),2024/2/29,11/135,? 平順性主要靠主觀感覺(jué)判斷。? 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 2631《人體承受全身振動(dòng)的評(píng)價(jià)指南》，以短時(shí)間簡(jiǎn)諧振動(dòng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果為基礎(chǔ)。我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《汽車平順性隨機(jī)輸入行駛試驗(yàn)方法》以及《客車平順性評(píng)價(jià)指標(biāo)及極限》。? ISO 2631用加速度均方根值給出了1～80Hz振動(dòng)頻率范圍內(nèi)人體對(duì)振動(dòng)反應(yīng)的三

7、個(gè)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(dòng)強(qiáng)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(dòng)量的上限。? 疲勞－工效降低界限TFD：當(dāng)人承受的振動(dòng)強(qiáng)度在此界限內(nèi)時(shí)，能準(zhǔn)確靈敏地反應(yīng)，正常地進(jìn)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(duì)所暴露的振動(dòng)環(huán)境主觀感覺(jué)良好，能順利地完成吃、讀、寫等動(dòng)作。它與保持舒適有關(guān)。,ISO 2631 人體

8、對(duì)振動(dòng)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(duì)振動(dòng)的反應(yīng)和平順性的評(píng)價(jià),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(duì)不同方向振動(dòng)，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(duì)不同頻率的振動(dòng)，人體敏感度也不一

9、樣。例如，人體內(nèi)臟在椅面z向振動(dòng)4-8Hz發(fā)生共振，8-12.5Hz對(duì)脊椎影響大。椅面水平振動(dòng)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(duì)振動(dòng)的反應(yīng)和平順性的評(píng)價(jià),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(duì)振動(dòng)的反應(yīng)和平順性的評(píng)價(jià),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(cè)試的加速度時(shí)間信號(hào)。4、加權(quán)均方根值 aw(t)是通過(guò)頻率加權(quán)函數(shù)濾波網(wǎng)絡(luò)后得到的加速度時(shí)間信號(hào)。,第一節(jié) 人體對(duì)振動(dòng)的反應(yīng)和平順性的評(píng)價(jià),2024/2/29,18/135,1、 按加速度加權(quán)均方根值評(píng)價(jià)。樣本時(shí)間T一般取120s。2、同時(shí)考慮3個(gè)方向3軸向xs、ys、zs振動(dòng)的總加權(quán)加速度均方根值為：,平順性評(píng)價(jià)方法,第一節(jié)

11、 人體對(duì)振動(dòng)的反應(yīng)和平順性的評(píng)價(jià),2024/2/29,19/135,第一節(jié) 人體對(duì)振動(dòng)的反應(yīng)和平順性的評(píng)價(jià),,三個(gè)方向總加權(quán)加速度均方根值,,總加權(quán)振級(jí)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(jué)間的關(guān)系,第一節(jié) 人體對(duì)振動(dòng)的反應(yīng)和平順性的評(píng)價(jià),,,,Law和aw與人的主觀感覺(jué)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(jì)特征,第二節(jié)

12、 路面不平度的統(tǒng)計(jì)特征,第二節(jié) 路面不平度的統(tǒng)計(jì)特征,第二節(jié) 路面不平度的統(tǒng)計(jì)特征,,,路面不平度的功率譜通常把相對(duì)基準(zhǔn)平面的高度q，沿著道路走向長(zhǎng)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(cè)量的路面不平度隨機(jī)數(shù)據(jù)，在計(jì)算機(jī)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(jì)特征,第二節(jié) 路面不平度的統(tǒng)計(jì)特征,第二節(jié) 路面不平度的統(tǒng)計(jì)特征,2024/2/29,28/1

13、35,第二節(jié) 路面不平度的統(tǒng)計(jì)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(jì)特征,,,2024/2/29,30/135,,,,,,縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)均采用對(duì)數(shù)單位

14、,第二節(jié) 路面不平度的統(tǒng)計(jì)特征,2024/2/29,31/135,第二節(jié) 路面不平度的統(tǒng)計(jì)特征,2024/2/29,32/135,第二節(jié) 路面不平度的統(tǒng)計(jì)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(jì)特征,大小在整個(gè)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(jì)特征,二、路面空間頻率譜密度化為時(shí)間譜密度,1、空間頻率與時(shí)間頻率

15、的關(guān)系 f = u * n 這里n是空間頻率(每米波長(zhǎng)數(shù))。u是車速(m/s)，f是時(shí)間頻率(Hz,每秒波長(zhǎng)數(shù))。,時(shí)間頻率范圍？,2024/2/29,35/135,第二節(jié) 路面不平度的統(tǒng)計(jì)特征,2、路面時(shí)間譜密度與空間頻率譜密度的關(guān)系,空間頻率和時(shí)間頻率譜密度的關(guān)系,時(shí)間頻率譜密度Gq(f),空間頻率譜密度Gq(n),速度u不同時(shí)，空間頻率與時(shí)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(jì)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(jì)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(dòng)頻率范圍1-2Hz以及車輪質(zhì)量振動(dòng)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(jì)特征,2024/2/29,40/135,第

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

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

19、部分的振動(dòng),,,2024/2/29,48/135,第三節(jié) 汽車振動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動(dòng),汽車單自由度振動(dòng)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(dòng)一個(gè)距離,3、利用牛頓運(yùn)動(dòng)定律建立運(yùn)動(dòng)方程,2024/2/29,49/135,第三節(jié) 汽車振動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動(dòng),汽車單自由度振動(dòng)方程,2024/2/29,50/135,第三節(jié) 汽車振動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動(dòng),汽車單自由度振動(dòng)方程,自由振動(dòng),固有頻率,2024/2/2

20、9,51/135,第三節(jié) 汽車振動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動(dòng),,,,,1）為何會(huì)收斂？2）意義？,2024/2/29,52/135,第三節(jié) 汽車振動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動(dòng),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(lì)下汽車的相應(yīng)？,2024/2/29,53/135,第三節(jié) 汽車振動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動(dòng),？,頻率比,阻尼比,2024/2/29,54/135,第三節(jié) 汽車振動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動(dòng),

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(huì)收斂？2）意義？,2024/2/29,55/135,第三節(jié) 汽車振動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動(dòng),四、汽車單自由度系統(tǒng)對(duì)路面隨機(jī)輸入的響應(yīng),1、振動(dòng)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(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動(dòng),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(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動(dòng),2、車身加速度功率譜的計(jì)算和分析,,,,如何得到？,2024/2/29,58/135,第三節(jié) 汽車振動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動(dòng),,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(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動(dòng),,,,為何選用這個(gè)關(guān)系？,2024/2/29,60/135,第三節(jié) 汽車振動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化、單質(zhì)量系統(tǒng)振

23、動(dòng),,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(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動(dòng),3、車輪與路面相對(duì)載荷與速度的幅頻特性分析,,,,相對(duì)動(dòng)載荷與車身加速度的關(guān)系,相對(duì)動(dòng)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(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動(dòng),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(dòng)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(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動(dòng),4、懸架動(dòng)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(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動(dòng),ζ分別為0，0.25，0.5,2024/2/29,65

25、/135,第三節(jié) 汽車振動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動(dòng),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(dòng)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(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動(dòng),總結(jié),在與平順性直接相關(guān)的三個(gè)參數(shù)：1）加速度；2）動(dòng)撓度；3）動(dòng)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(dòng)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(dòng)撓度增大，影響懸架的使用。,2024/2/29,67/135,第三節(jié) 汽車振動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動(dòng),各自的特點(diǎn)？,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(dòng),,m1,z1,kt,,k,m2,,,,,z2,,q,c,增加非簧載質(zhì)量的運(yùn)動(dòng),,,,,2024/2/29

27、,69/135,系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)微分方程,第四節(jié) 車身——車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng),強(qiáng)迫振動(dòng),2024/2/29,70/135,系統(tǒng)自由振動(dòng)狀態(tài),第四節(jié) 車身——車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng),如果僅有某一質(zhì)量振動(dòng)，另一質(zhì)量不動(dòng)，則可將方程簡(jiǎn)化為兩個(gè)單自由度系統(tǒng)的振動(dòng)。,2024/2/29,71/135,系統(tǒng)自由振動(dòng)狀態(tài)（獨(dú)立振動(dòng)）,第四節(jié) 車身——車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng),系統(tǒng)的偏頻,2024/2/29,72/135,系統(tǒng)自由振動(dòng)狀態(tài),第四節(jié) 車身——車輪雙

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

29、自由振動(dòng)的主振型（1）,第四節(jié) 車身——車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng),,m1,z1,kt,,k,m2,,,,,z2,c,,,,,,,1,6.77,,m1,m2,車身與車輪組成的兩個(gè)自由度系統(tǒng)的主振型。在一階主振型時(shí)，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(dòng)，故稱為車身型振動(dòng)。它與汽車簡(jiǎn)化為單質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)比較接近。,2024/2/29,76/135,系統(tǒng)自由振動(dòng)的主振型（2）,第四節(jié) 車身——車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng),,m

30、1,z1,kt,,k,m2,,,,,z2,c,2024/2/29,77/135,系統(tǒng)自由振動(dòng)的主振型（2）,第四節(jié) 車身——車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng),,m1,z1,kt,,k,m2,,,,,z2,c,,,,,,,1,0.0243,,m1,m2,節(jié)點(diǎn),車身與車輪組成的兩個(gè)自由度系統(tǒng)的主振型。在二階主振型時(shí)，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(dòng)，故稱為車輪型振動(dòng)。它可以看做車身不動(dòng)。,,,第四節(jié) 車身——車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)

31、的振動(dòng),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(dòng),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(dòng),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(dòng),1、車身固有頻率f0的影響,,f0=0.5,1,2H

32、z,激勵(lì)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(dòng),,f0=0.5,1,2Hz,激勵(lì)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(dòng),,,f0=0.5,1,2Hz,激勵(lì)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(dòng),2、車身部分阻尼比ζ的影響,,ζ=0.125,0.25,0.5,激勵(lì)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(dòng),,激勵(lì)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(dòng),,,激勵(lì)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(dòng)

35、,3、車身與車輪質(zhì)量比μ的影響,,μ=5,10,20,激勵(lì)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(dòng),,激勵(lì)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(dòng),,,激勵(lì)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(dòng),4、輪胎與懸架的剛度比γ的影響,,γ=4.5,9,18,激勵(lì)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(dòng),,激勵(lì)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(dòng),,,激勵(lì)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(dòng),總結(jié),2024/2/29,94/135,第三講,第五節(jié) 雙軸汽車的振動(dòng),第六節(jié) 人體——座椅系統(tǒng)的振動(dòng),2024/2/29,95/135,第五節(jié) 雙軸汽車的振動(dòng),,,,,,2024/2/29,96/135,第六節(jié) 人體——座椅系統(tǒng)的振動(dòng),,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(gè)三自由度系統(tǒng)。,系統(tǒng)的特性也可以通過(guò)頻率響應(yīng)函數(shù)的形式進(jìn)行分析。,2024/2/29,97/135,第六節(jié) 人體——座椅系統(tǒng)的振動(dòng),,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(dòng),,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(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化、單質(zhì)量系統(tǒng)振動(dòng),,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(dòng),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(dòng),激勵(lì)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(dòng),,激勵(lì)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(dòng),激勵(lì)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(dòng),“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(dòng)加速度會(huì)出現(xiàn)峰值，這對(duì)平順性不利。,希望“人體—座椅”系統(tǒng)的阻尼比達(dá)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(dòng)頻率的大小由哪些因素決定？,車身振動(dòng)主要是以自振頻率進(jìn)行振動(dòng)。,2024/2/29,107/135,當(dāng)汽車的其它結(jié)構(gòu)參數(shù)不變時(shí)，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(shí)，剛度不變的懸架在靜載荷下的變形量。對(duì)變剛度懸架，靜撓度是由汽車滿載時(shí)，懸架上的靜載荷和與相應(yīng)的瞬時(shí)剛度來(lái)確定。,2024/2/29,

44、108/135,汽車前、后懸架靜撓度的匹配對(duì)行駛平順性也有很大影響，若前、后懸架的靜撓度以及振動(dòng)頻率都比較接近，共振的機(jī)會(huì)減少。為了減少車身縱向角振動(dòng)，通常后懸架的靜撓度設(shè)計(jì)得比前懸架小些，即后懸架硬一些。但對(duì)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(huì)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(shí)，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(shí)的靜撓度等于100mm時(shí)，則空車

45、時(shí)的靜撓度將不到25mm。不難算出，滿載時(shí)的振動(dòng)頻率為1.6Hz，而空車時(shí)的頻率則為3.2Hz。顯然，空車時(shí)的振動(dòng)頻率過(guò)高，平順性很差。如果采用變剛度懸架，使空車時(shí)的剛度比滿載時(shí)的低，就會(huì)降低空車的振動(dòng)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(shí)，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(dòng)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(guò)程

46、,阻尼的作用？,2024/2/29,112/135,2）懸架阻尼,問(wèn)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(lái)減少路面的沖擊，使得傳遞到車身上的振動(dòng)能量減少。因此最重要的為輪胎的徑向剛度。剛度增大，滾動(dòng)阻力小，燃料經(jīng)濟(jì)性好。剛度減少，滾動(dòng)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(dòng)主要是以自振頻率進(jìn)行振動(dòng)。減少懸掛質(zhì)量會(huì)使車身的低頻振動(dòng)加速度增加，降低平順性。,2024/2/29,116/135,座位的布置對(duì)行駛平順性也有很大影響。實(shí)際感受和試驗(yàn)表明：座位接近車身的中部，其振動(dòng)最小。座位位置常由它與汽車質(zhì)心間的距離來(lái)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(píng)價(jià)座位的舒適性。該比值越小，車身振動(dòng)對(duì)乘客的影響越小。,2024/2/29,118/135,

48、對(duì)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(dòng)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(dòng)頻率與車身的振動(dòng)頻率重合而發(fā)生共振。對(duì)于具有較硬懸架的汽車，可采用較軟的坐墊。對(duì)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(dòng)頻率，因此將共振的頻率移到更高的頻率上，事實(shí)上提高了舒適性。,2024/2/29,120/135,半主動(dòng)懸架,主動(dòng)懸架,主動(dòng)與半主動(dòng)懸架,?被動(dòng)懸架：彈簧剛度 K 和減振器阻尼系數(shù) C 在設(shè)計(jì)時(shí)一旦選定后，使用過(guò)程中參數(shù)不改變的懸架 。,?被動(dòng)懸架的缺點(diǎn)是：當(dāng)載荷、車速、路況等行駛狀態(tài)變化時(shí)，懸架不能滿足各種行駛狀態(tài)下對(duì)懸架性能的較高要求。,,?可控懸架：將傳感器測(cè)量的系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信號(hào)輸入電控單元，電控單元經(jīng)過(guò)

50、分析、判斷后給力發(fā)生器發(fā)出指令，產(chǎn)生主動(dòng)控制力，滿足不同工況對(duì)懸架系統(tǒng)特性參數(shù)變化的要求。,?特點(diǎn)是比被動(dòng)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(gè)振動(dòng)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(dòng)、轉(zhuǎn)向等行駛狀態(tài)，有級(jí)地切換剛度及阻尼的大小，以滿足“舒適—平順型”、“運(yùn)動(dòng)—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(duì)位移 和相對(duì)

51、速度 的符號(hào)決定。,（1）被動(dòng)自適應(yīng)懸架,,（2）半主動(dòng)懸架,,“空鉤”控制時(shí)，根據(jù)懸架的相對(duì)速度 和車身的絕對(duì)加速度 的符號(hào)來(lái)切換阻尼設(shè)置。,,,,,,,,“空鉤”控制半主動(dòng)懸架又分為兩種,1）開(kāi)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(dòng)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(dòng)懸架又分為兩種,主動(dòng)懸架,?特點(diǎn)：車身和車輪之間的力和車身與車輪之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)獨(dú)立。?半主動(dòng)懸架：作動(dòng)器與一個(gè)彈簧串聯(lián)（如油氣彈簧），再與一個(gè)減振器并聯(lián)。系統(tǒng)在5～6Hz以下可實(shí)現(xiàn)有限帶寬主動(dòng)控制，高于此頻率則控制閥不再響應(yīng)，恢復(fù)為被動(dòng)懸架。?全主動(dòng)懸架：作動(dòng)器帶寬一般至少覆蓋0～15Hz，能有效跟蹤力控制信號(hào)

53、。為了減少能量消耗，一般作動(dòng)器與一個(gè)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(gè)更影響選車?,幾年前，國(guó)內(nèi)剛剛接觸到汽車的一些消費(fèi)者對(duì)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(fèi)者更是寥若晨星。更多的購(gòu)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(fèi)觀念的

54、逐漸成熟，如今越來(lái)越多消費(fèi)者開(kāi)始重視車輛的安全配置，對(duì)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(dú)立懸架汽車比非獨(dú)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(zhǎng)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(dòng)平衡不好 3 懸架系統(tǒng)關(guān)節(jié)磨損 4 輪胎帶束