汽车理论---第六章 汽车的平顺性（6.1-6.2）ppt课件

1、人体对振动的反响：人体对振动的反响： 机械振动对人体的影响，取机械振动对人体的影响，取决于振动的频率、强度、作用决于振动的频率、强度、作用方向和继续时间，而且每个人方向和继续时间，而且每个人的心思与身体素质不同，故对的心思与身体素质不同，故对振动的敏感程度有很大差别。振动的敏感程度有很大差别。 2/5一、人体对振动的反响一、人体对振动的反响人体对振动的反响人体对振动的反响垂直方向垂直方向412.5Hz程度方向程度方向0.52Hz人体最敏感人体最敏感传至人体的振动加速度传至人体的振动加速度人体对程度方向的振人体对程度方向的振动比垂直方向更敏感动比垂直方向更敏感心思心思生理生理思索：公交车和长途思

2、索：公交车和长途客车在设计时对平顺客车在设计时对平顺性的要求有何不同？性的要求有何不同？客观要素客观要素客观要素客观要素第一节第一节 人体对振动的反响和平顺性的评价人体对振动的反响和平顺性的评价继续时间继续时间强度强度作用方向作用方向频率频率 1974年国际规范化组织制定了国际规范年国际规范化组织制定了国际规范ISO2631： 1997年公布了年公布了ISO26311： 我国对相应国际规范进展了修订，公布了我国对相应国际规范进展了修订，公布了GB/T4970 1996国际、国内与平顺性评价方法相关的规范国际、国内与平顺性评价方法相关的规范第一节第一节 人体对振动的反响和平顺性的评价人体对振动的

3、反响和平顺性的评价ISO2631-1ISO2631-1：1997(E)1997(E) ：此规范：此规范对于评价长时间作用的随机振动和多输对于评价长时间作用的随机振动和多输入点多轴向振动环境对人体的影响时，入点多轴向振动环境对人体的影响时，能与客观觉得更好地符合。能与客观觉得更好地符合。许多国家都参照它进展汽车平顺性的评许多国家都参照它进展汽车平顺性的评价，我国对相应规范进展了修订，公布价，我国对相应规范进展了修订，公布了了GBGBT49701996T49701996 。 座椅支承面处：座椅支承面处： 3个方向的线振动个方向的线振动 3个方向的角振动，个方向的角振动， 座倚靠背：座倚靠背： 3个

4、方向的线振动个方向的线振动 脚支承面：脚支承面： 3个方向的线振动个方向的线振动 共共3个输入点个输入点12个轴向的振个轴向的振动动ISO26311：1997(E)规范规定了图62所示的人体坐姿受振模型。1、轴加权系数 对不同方向振动，人体敏感度不一样。该规范用轴加权系数描画这种敏感度。2、频率加权系数 对不同频率的振动，人体敏感度也不一样。例如，人体内脏在椅面z向振动4-8Hz发生共振，8-12.5Hz对脊椎影响大。椅面程度振动敏感范围在0.5-2Hz。规范用频率加权函数w描画这种敏感度。平顺性名词解释(1) 此规范仍以为人体对不同频率振动的敏感程度不同，在图63给出了各轴向0.5-80Hz

5、的频率加权函数(渐进线)，又思索不同输入点、不同轴向的振动对人体影响的差别，还给出了各轴向振动的轴加权系数k。表6-1给出了三个输入点12个轴向，分别选用哪一个频率加权函数和相应轴加权系数k，并列出了一辆European小轿车在城市公路上行驶时，实测的各轴向加权加速度均方根值aw，然后算出总的加权加速度均方根值av。 即人对座椅传给人体的振动最敏感即人对座椅传给人体的振动最敏感思索：由轴加权系数的不同取值可否思索：由轴加权系数的不同取值可否确定人体对哪个点输入的振动最敏感？确定人体对哪个点输入的振动最敏感？第一节第一节 人体对振动的反响和平顺性的评价人体对振动的反响和平顺性的评价sssxyz、

6、 、 由各轴向的轴加权系数可以看出，椅面输入点xs、ys、zs三个线振动的轴加权系数kl，是12个轴向中人体最敏感的，其他各轴向的轴加权系数均小于0.8。 ISO26311：1997(E)规范还规定，当评价振动对人体安康的影响时，就思索xs、ys、zs这三个轴向，且xs、ys两个程度轴向的轴加权系数取k=1.4，比垂直轴向更敏感。 规范规定靠背程度轴向可以由椅面程度轴向替代，此时轴加权系数取k14。 因此，我国在修订的相应规范GBT4970-1996时，评价汽车平顺性就思索椅面Xs、Ys、Zs三个轴向。 椅面垂直轴向椅面垂直轴向Zs的频率加权函数最敏感频的频率加权函数最敏感频率范围规范规定为率

7、范围规范规定为4-12.5 Hz，在，在4-8Hz这这个频率范围，人的内脏器官产生共振，而个频率范围，人的内脏器官产生共振，而8-12.5 Hz 频率范围的振动对入的脊椎系统频率范围的振动对入的脊椎系统影响很大。影响很大。 椅面程度轴向椅面程度轴向xs、ys的频率加权函数最敏的频率加权函数最敏感频率范围为感频率范围为0.52Hz，大约在，大约在3Hz以下，以下，程度振动比垂直振动更敏感，且汽车车身程度振动比垂直振动更敏感，且汽车车身部分系统在此频率范围产生共振，故应对部分系统在此频率范围产生共振，故应对程度振动给予充分注重。程度振动给予充分注重。 ISO26311：1997(E)规范规定，当振

8、动波形峰值系数9时，用根本的评价方法加权加速度均方根值来评价振动对入体温馨和安康的影响。 根据丈量，各种汽车包括越野汽车，在正常行驶工况下对这一方法均适用。频率加权滤波网络aw(t) a(t) 3、 均方根值 a(t)是测试的加速度时间信号。4、 加权均方根值aw(t)是经过频率加权函数滤波网络后得到的加速度时间信号。频率加权函数见p172。TdttaTa02)(1TwwdttaTa02)(1平顺性名词解释(2)第一节第一节 人体对振动的反响和平顺性的评价人体对振动的反响和平顺性的评价频率加权滤波网络aw(t) a(t) ( (一一) )、根本的评价方法：、根本的评价方法： 用根本的评价方法来

9、评价时，先计用根本的评价方法来评价时，先计算各轴向加权加速度均方根值。详细有算各轴向加权加速度均方根值。详细有两种计算方法：两种计算方法：1) 1) 滤波网络法滤波网络法: :对记录的加速度时间历程对记录的加速度时间历程 a(t) a(t)，经过相，经过相应频率加权函数应频率加权函数w(f)w(f)的滤波网络得到加的滤波网络得到加权加速度时间历程权加速度时间历程aw(t)aw(t)按下式计算加按下式计算加权加速度均方根值：权加速度均方根值： 式中，式中，T T为振动的分析时间，普通取为振动的分析时间，普通取120s120s。 2102wwd1TttaTa1计算各轴向加权加速度均方根值计算各轴向

10、加权加速度均方根值aw各轴向的频率加权函数渐近线各轴向的频率加权函数渐近线 k0.50.5Hz2Hz/42Hz4Hz14Hz12.5Hz12.5/12.5Hz80Hzfffwffff d1(0.5Hz2Hz)2/2Hz80Hzfwfff c1(0.5Hz8Hz)8/8Hz80Hzfwfff e1(0.5Hz1Hz)1/1Hz80Hzfwfff频率加权函数频率加权函数第一节第一节 人体对振动的反响和平顺性的评价人体对振动的反响和平顺性的评价 2) 频谱分析法: 对记录的加速度时间历程a(t)进展频谱分析得到功率谱密度函数Ga(f)，按下式计算： 21805 . 0a2wdffGfWa (2) 当

11、同时思索Xs、Ys、Zs椅面这三个轴向振动时，三个轴向的总加权加速度均方根值，按下式计算：12222wwww1 41 4/xyza. a. aa (3) 有些“人体振动丈量仪采用加权振级 ，它与加权加速度均方根值 换算，按下式进展： a0为参考加速度均方根值， 表62给出了加权振级和加权加速度均方根值与人的客观觉得之间的关系 awLwa260.10sma0waw/20lgaaL4评价方法Law和和aw与人的客观觉得之间的关与人的客观觉得之间的关系系加权加速度均方根值加权加速度均方根值aw加权振级加权振级Law人的主观感觉人的主观感觉2.0126极不舒适极不舒适第一节第一节 人体对振动的反响和平

12、顺性的评价人体对振动的反响和平顺性的评价位置位置坐标轴坐标轴名称名称频率加频率加权函数权函数轴加权轴加权系数系数k加权加速度加权加速度均方根值均方根值峰值峰值系数系数座椅座椅支承支承面面wd1.000.0805.0wd1.000.1144.7wk1.000.4075.5we0.630.1064.9we0.400.0855.0we0.200.0114.5频率加权函数和轴加权系数频率加权函数和轴加权系数European轿车上振动丈量结果轿车上振动丈量结果第一节第一节 人体对振动的反响和平顺性的评价人体对振动的反响和平顺性的评价sxsyszxrzryr位置位置坐标轴坐标轴名称名称频率加频率加权函数权

13、函数轴加权轴加权系数系数k加权加速度加权加速度均方根值均方根值峰值峰值系数系数靠背靠背0.800.2124.3wd0.500.0874.4wd0.400.1404.9wk0.250.0905.4脚脚wk0.250.0935.1wk0.400.3196.20.628122vvjaa第一节第一节 人体对振动的反响和平顺性的评价人体对振动的反响和平顺性的评价频率加权函数和轴加权系数频率加权函数和轴加权系数European轿车上振动丈量结果轿车上振动丈量结果bxbybzfxfyfzcw2.辅助评价法 当峰值系数当峰值系数 9时，时，ISO 2631-1：1997E规范规定用规范规定用加权加速度加权加速

14、度4次方根值评价。它能更好地估计偶尔遇到过大次方根值评价。它能更好地估计偶尔遇到过大的脉冲引起的顶峰值系数振动对人体的影响。此时采用辅助的脉冲引起的顶峰值系数振动对人体的影响。此时采用辅助评价方法评价方法 振动剂量值。振动剂量值。 75. 14104wms/dVDVTtta第一节第一节 人体对振动的反响和平顺性的评价人体对振动的反响和平顺性的评价第六章 汽车的平顺性 本节将引见路面空间频率的功率谱密度，路面等级，时间频率的功率谱密度，路面对四轮汽车输入的功率谱密度等。第二节路面不平度的统计特性前往目录一、路面不平度的功率谱密度1.路面不平度函数 路面相对基准平面的高度 q ，沿道路走向长度 I

15、 的变化 qI称为路面不平度函数。 用水准仪或路面计可以得到路面不平度函数。第二节 路面不平度的统计特性2.路面不平度的功率谱密度 1 的拟合公式 00WqqnGnGnnn空间频率m-1，表示每米长度包括几个波长； 参考空间频率下的路面功率谱密度，也称路面不平度系数；n0参考空间频率，n0=0.1m-1；W频率指数。双对数坐标上斜线的斜率,它决议路面谱的频率构造，普通W=2.第二节 路面不平度的统计特性0()qG n( )qG n( )qG n路面等级路面等级Gq(n0)/(10-6m3)（n0=0.1m-1）q /(10-3m)0.011m-1n2.83m-1 几何平均值几何平均值几何平均值

16、几何平均值A163.81B647.61C25615.23D102430.45E409660.90F16384121.80G65536243.61H262144487.222路面不平度8级分类规范第二节 路面不平度的统计特性路面不平度分级图第二节 路面不平度的统计特性4( )(2 )( )qqG nn G n2( )(2 )( )qqG nn G n3速度功率谱密度和加速度功率谱密度速度功率谱密度加速度功率谱密度当W=2时200( )(2)()qqG nnG n与n无关“白噪声第二节 路面不平度的统计特性二、空间频率功率谱密度 化为时间频率功率谱密度unf nuf 当空间频率 n 或带宽 n 一

17、定时，时间频率 f 与带宽f 随车速成正比变化。第二节 路面不平度的统计特性( )( )qqG nG f车速( )qG n( )qG f将 代入 20limqnqnGnn2nq 210limqqqnGfGnunu n单位频带内的“功率均方值即为功率谱密度。空间频率的功率谱密度路面功率谱密度在频带n内包含的“功率。nuf第二节 路面不平度的统计特性 20limqnqfGff空间频率和时间频率谱密度的关系时间频率谱密度Gq(f)空间频率谱密度Gq(n)第二节 路面不平度的统计特性n2 nq )(nGqfnf21nfnf2u=1/2u=1u=212112Gq(f)n速度u不同时，空间频率与时间频率的

18、关系 22000201qqqnuGfGnGnnunf ttqtqd/d 22d/dttqtq 2220024qqqGffGfGnn u 442200216qqqGffGfGnn uf第二节 路面不平度的统计特性 2002qquGfGnnfuGq(n0)第二节 路面不平度的统计特性 对上式的等式两边取对数后作图，得到位移功率谱密度。uGq(n0) 22004qqGfGnn u第二节 路面不平度的统计特性 对上式的等式两边取对数后作图，得到速度功率谱密度。uGq(n0) 4220016qqGfGnn uf第二节 路面不平度的统计特性 对上式的等式两边取对数后作图，得到加速度功率谱密度。三、路面对四轮汽车输入的功率谱密度 IxIq1 LIxIq2 IyIq3 LIyIq4第二节 路面不平度的统计特性 汽车有四个输入的振动传送时，要掌握四个车轮输入的自谱和四个车轮彼此间的互谱，共16个谱量 2，3，4，其中12个谱量两两共轭。 1lim*iki