lecture06汽车行驶动力学.ppt

主讲： 王文林 教授,南昌大学机电工程学院 -车辆工程技术研究中心,汽车行驶动力学,汽车平顺性的定义,随机振动：路面不平等原因引起汽车系统随机振动，影响乘坐舒适性和乘员身体健康。 保持乘坐环境的舒适性，保证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“ 人车环境”闭环系统的操纵稳定性以及行驶安全性。,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、质量。 输 出：悬挂质量或人体加速度、车轮动载荷。 评价指标：人体对振动的响应、轮胎的接地性。,汽车平顺性的定义,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：乘员舒适程度评价 汽车振动系统及其评价,汽车平顺性的定义,路面纵向断面曲线,路面的统计特性,路面不平度：通常把相对基准平面的高度q ，沿着道路走向长度l的变化q(l) 称为道路不平度函数。 根据测量的路面不平度随机数据，在计算机上处理得到路面不平度功率谱 或方差 。,路面的统计特性,路面的统计特性,按路面功率谱密度把路面按不平度分为8级，AH,路面的统计特性,注：纵坐标和横坐标均采用对数单位,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1.4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。,人体对振动的响应, 平顺性主要靠主观感觉判断。 国际标准ISO 2631，以短时间简谐振动的实验结果为基础。 ISO 2631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！,人体对振动的响应, 暴露界限：当人体承受的振动强度在此界限内，将保持人的健康或安全。它作为人体可承受振动量的上限。 疲劳工效降低界限：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，能顺利地完成吃、读、写等动作。它与保持人的舒适有关。,人体对振动的响应,等时间曲线,人体对振动的响应,采用对数坐标的优点,人体对振动的响应,人体对振动的响应,平顺性的评价方法-1/3倍频评价法,1/3倍频分别评价法：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功率谱。,人体对各频带振动的敏感程度不同，所以1/3倍频加速度均方根值分量 的大小不能反映人体感觉振动强度的大小。 方法：采用人体对不同频率振动敏感程度的频率加权函数，将人体最敏感以外各1/3倍频带加速度均方根值分量 进行频率加权，即按人体感觉的振动强度相等的原则折算为最敏感频率范围，即加权加速度均方根值分量 。其大小可以反映人体对振动强度的感觉。,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。,平顺性的评价方法-1/3倍频评价法,平顺性的评价方法-1/3倍频评价法,平顺性的评价方法总加权值方法,总加权值方法：用中心频率180Hz，20个倍频带加权加速度均方根值分量的平方和根值来评价汽车的平顺性。,平顺性的评价方法总加权值方法,汽车振动系统的简化和单质量系统的振动,汽车振动系统的简化和单质量系统的振动,二阶常系数齐次方程,汽车振动系统的简化和单质量系统的振动,阻尼比对衰减振动的影响,汽车振动系统的简化和单质量系统的振动,汽车振动系统的简化和单质量系统的振动,阻尼比对振幅衰减的影响,汽车平顺性的试验,试验项目： (1)、偏频试验：测量簧载质量的固有频率、阻尼比；非簧载质量的固有频率。一般运用滚下法、抛下法等方法测量。 (2)、道路试验：通过振动测试系统，运用平顺性评价方法计算整车的平顺性指标。 (3)、台架试验：通过道路模拟振动测试系统，运用平顺性评价方法计算整车的平顺性指标。,汽车通过性的定义,汽车通过性：汽车以足够高的平均车速通过各种坏路和无路地带(如松软地面、坎坷不平地段)和各种障碍（陡坡、侧坡、壕沟、台阶、灌木丛、水障）的能力。,影响通过性的主要因素：汽车的支承牵引参数和几何参数；也与汽车的其它使用性能(如动力性、平顺性、机动性、稳定性、视野性)有关。,松软路面的物理性质,车辆在松软地面上行驶时，驱动轮对地面施加向后的水平力，使地面发生剪切变形，相应的剪切力便形成了构成地面对汽车的推力。当驱动轮对地面施加的水平力大于等于极限剪切力时，引起车轮滑转。车轮压紧土壤等松软支承物形成车辙阻力。,松软路面的物理性质,1.剪切应力与剪切变形的关系,松软路面的物理性质,2.地面的法向负荷及其沉陷,3.半流体的泥浆及雪的密度对行驶的影响,松软路面的物理性质, 车辆在半流体泥浆中所受到的阻力与其行驶速度、浸入面积以及泥浆的密度、阻力系数Cd有关。 车辆在雪地行驶受到雪的密度和覆盖层的厚度影响。 厚度小于最小离地间隙也会形成阻力，任何密度的雪都不会阻碍汽车行驶。当积雪大于汽车最小离地间隙150时，轻型汽车可在350kg/m3 的雪地上行驶，重型汽车可在500kg/m3的雪地上行驶。 渗水的雪地密度大，但是强度很低。,汽车通过性几何参数,汽车通过性几何参数,通过性失效及其几何参数, 间隙失效：汽车因离地间隙不足而被地面托住无法通过的现象。 顶起失效：车辆中间底部的零部件碰到地面而被顶住的现象。 触头或托尾失效：因车辆前端或尾部触及地面