汽车的平顺性培训课件（可编辑）

汽车的平顺性培训课件第六章汽车的平顺性第六章汽车的平顺性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二评价方法统计特性第三节汽车振动系统的简化,单质量系统的振动第四节车身与车轮双质量系统的振动第四节车身与车轮双质量系统的振动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,才能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。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振动系统输出评价指标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、车身、车轮质量。输出车身传至人体加速度、悬架弹簧动动挠度、车轮于路面之间的动载荷。评价指标加权加速度均方根值、撞击悬架限位概率、行驶安全性。第一节人体对振动的反应和平顺性的评价第一节人体对振动的反应和平顺性的评价一人体对振动的反应人体坐姿受振模型座椅支承面处输入点3个方向的线振动,及该点3个方向的角振动,座椅靠背和脚支承面两个输入点个3个方向的线振动。图63各轴向频图63各轴向频率加权函数率加权函数1人体对振动的响应人体对振动的响应取决于频率与强度作用方向暴露时间。2频率8HZ以下水平方向允许的加速度值低于垂直方向48HZ允许的加速度水平方向12HZ比垂直方向48HZ加速度允许值低14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。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180HZ振动频率范围内人体对振动反应的三个不同界限。RMS加速度均方根值暴露界限当人体承受的振动强度在此界振动强度限内,将保持人的健康或安全。它作为人体可承受振动量的上限。疲劳降低工作效率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,能顺利地主观感觉良好完成吃、读、写等动作。它与保持人的舒适有关。RMS等时间曲线三个界限曲线相似1MIN暴露界限是疲劳降低工作效率界限的2倍6DBTCFC舒适降低界限是疲劳降低工作效率界限的RMS垂直方向1/315倍10DBX轴和Y轴是对数具有“放大或缩小”的作用。TCFC水平方向采用对数坐标的优点可以把变化范围相差很大数量级的不同数压缩或放大至一个坐标轴上2321例如LG10LG101,LG10LG1010110LG10LG101,LG10LG101,2132LG10LG101,LG10LG101,这样就可以把00011000用6个单位刻度来表示。2XXL10LG20LGX2XX00暴露极限与疲劳工效降低界限之比2XL10LG20LG2602066DBX2X0舒适降低界限与疲劳工效降低界限之比2X1L10LG20LG996621110DBX2X3150二评价方法一主观评价方法二客观评价方法11/3倍频带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。1/3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。2总的加速度加权均方根值评价法3加速度加权均方根值和等效均值综合评价法第二节路面不平度的统计特性第二节路面不平度的统计特性图64一、路面不平度的功率谱密度1不平度函数路面相对基准平面的高度Q,沿道路走向长度I的变化QI,称为路面纵断面曲线或不平度函数NWGNGNQQ02路面功率谱密度N01式中N空间频率M,表示每米长度中包括几个波长1N01MN参考空间频率00GNQ参考空间频率N下的路面功率谱度值,称为路面不平23MM1度系数MW频率指数,决定路面功率频谱密度的频率结构,通常取23路面不平度的分级按路面功率谱密度把路面按不平度分为8级表63图65还可用不平度函数对纵向长度的一阶导数和二阶导数,即速度功率谱密度和加速度功率谱密度来补充描述路面不平度的统计特性。2GN2NGN4GN2NGNQQ二空间频率功率谱密度化为时间频率GNQ功率频谱密度GFQGNGF考虑车速U的影响QQ汽车以一定车速U驶过空间频率N的路面平度时输入的时间频率FUN图66FUN时间频率带宽即当N或一定时,时间频率F与带宽随成正比变化功率谱密度是单位频带内的“功率”均方值,因此空间频率功率谱密度为2QNGNLIMQN0N2式中,路面功率谱密度QN频带内包含的“功率”。F在某一车速U下,与空间频带N相应时间频带内所包含的不平度垂直位移Q的谱量成同其“功率”仍2为,因此换算的时间频谱密度可表示为QN2QNGFLIMQF0F1GFGNQQU图67NWGNGN时间频率路面功率谱密度为QQ0N01NU22GFGNGNNQQ0Q002UNF0FUN时间频率的不平度垂直速度和加速度为QTDQT/DT2QTDQT/DT速度功率谱密度为222GF2FGF4GNNUQQQ00加速度功率谱密度为2442GF2FGF16GNNUFQQQ00图68三路面对四轮汽车的输入功率谱密度XI,YI表示左、右两个轮迹的不平度,I表示路面长度坐标。XI,YI的自谱、互谱分别为GNGNGNGN和YYXYYXXX图69两个前轮遇到的不平度QIYIQIXI,31两个后轮遇到的不平度由于存在滞后距离LQIYILQIXIL,421GNLIMFNFNGN谱量IKIKIKTTFN、FN为QN、QN的傅立叶变换IKIKFN、FN为FN、FN共轭复数T为长度I的分析区间。IKIK四个车轮不平度函数的傅里叶变化为FNFQIFXIXN11J2NLFNFQIFXILXNE22FNFQIFYIYN332JNLFNFQIFYILYNE44式中,XN、YN为XI、YI的傅立叶变换,记为FXI、FYI。GN将四个车轮不平度函数的傅里叶变化代入谱量计IK算公式,算出各谱量和GNGNGNGN的关YYXYYXXX系GNGNGN1122XXGNGNGN3344YY2JNLGNGNGNE1221XX2JNLGNGNGNE3443YY2JNLGNGNGNE1441XY2JNLGNGNGNE3223YXGNGNGN1331XYGNGNGN4224YX两个轮迹间不平度的统计特性,用他们之间的互功率谱密度函数或相干函数来描述左右轮迹间的互谱为JNXYGNGNEXYXYGN为XI、YI的互振幅谱N为XI、YI的相位谱。XYXY互振幅谱表示两个轮迹中频率为N的分量线性相关幅值成比例,相位一致的程度。相位谱可近似的看作两个轮迹中频率为N的分量之间平均的相位差。左右轮迹间的相干函数为2GNXY2COHNXYGNGNXXYY相干函数在频域内描述了两个轮迹中频率为N的分量之间线性相关的程度。2COHN1,两个轮迹中频率为N的分量之间幅值比XY和相位差保持不变,完全线性相关2COHN0,两个轮迹中频率为N的分量之间幅值比XY和相位差是随机变化的。第三节汽车振动系统的简化,单质量第三节汽车振动系统的简化,单质量系统的振动系统的振动一车振动的简化图6111四轮汽车简化的立体模型把汽车车身质量看作刚体的立体模型M汽车的悬挂质量2I该质量绕通过质心的横轴Y的转动惯量YM车轮,车轴构成的非悬挂质量1图6122双轴汽车简化的平面模型忽略轮胎阻尼把车身分解为前轴上后轴上及质心C上的MMM三个集中质量及2F2C2RMMMMA总质量保持不变2F2R2C2MAMB02F2RB质心位置不变222IMMAMBC转动惯量的值保持不变IY2Y2F2RY由上得出三个集中质量分别为2YMM2F2AL2YMM2R2AL2YMM12C2AB双质量系统2Y悬挂质量分配系数AB1时,联系质量M02C此时M和M的垂直方向运动2F2R是互相独立的,即仅分别研究前后轴的双质量振动即可。2自由度1个车轮、Z二单质量系统的自由振动图6131车身振动的单质量系统模型ZM2MZCZQKZQ02平衡点KC系统运动的微分方程CKQ2令2NW0MM22则齐次方程为2Z2NZWZ00W阻尼运动的影响取决于N和的比值,0称为阻尼比NCW2MK02汽车悬架系统的阻尼通常在025左右,属于小阻尼。该微分方程的解为NT22ZAESINWNTA0图6142阻尼比对衰减振动的影响222N1R001与阻尼固有频率有关增大,下降R1时0当R运动失去振荡性工程上可以近似认为则,R0K车身部分振动的固有圆