智能电动汽车试验学 课件 第八章 平顺性试验

第八章平顺性试验平顺性试验

导读减少汽车振动提升行车品质当汽车在不良路面上行驶时，会因为强烈的振动而需要减速，其行驶速度在很大程度上受限于行驶的舒适性；同时，振动产生的动态载荷会加速零部件的磨损甚至导致损坏；另外，振动还会造成能量的消耗，影响经济性。因此，减少汽车振动，不仅对提高乘坐舒适度和货物的完好率至关重要，也直接影响到汽车的运输效率、经济性、使用寿命以及工作的可靠性学习目标熟悉汽车行驶平顺性的评估方法掌握随机振动理论和道路输入的基本知识平顺性试验

熟悉汽车振动系统的简化模型和单质量系统的振动分析

了解影响汽车行驶平稳性的各种因素

熟悉汽车行驶平稳性的实验方法

熟悉悬架系统的台架测试技术汽车行驶平顺性的评价评估汽车行驶平稳性方法对汽车行驶平稳性的评估通常基于人体对振动的感觉以及振动对货物完整性的影响，采用振动的相关物理参数，如频率、振幅、加速度和加速度的变化率等，作为衡量行驶平稳性的指标汽车行驶平顺性的评价：一、人体对振动的反应人体振动感受影响因素解析人体的振动感受受到多种因素的影响，包括振动的频率、强度、方向以及暴露于振动环境中的时长。此外，乘员的心理和生理状况也是一个重要因素。科学研究显示，人体对不同方向的振动反应有所不同，对垂直方向的振动耐受性最强，对前后方向的振动次之，而对左右方向的振动最为敏感。垂直方向振动的共振频率大约在4至8赫兹之间，而水平方向振动的共振频率则在1至2赫兹。在共振频率处施加振动，会显著降低人体的抗振动能力，增加氧气的消耗量和加快能量代谢。暴露时间是指人体在振动环境中的持续时间。暴露时间越长，人体能够承受的振动强度就越小汽车行驶平顺性的评价：二、平顺性的评价方法

平顺性的评价方法当振动波形峰值系数＜9（峰值系数是加权加速度时间历程aw(t)的峰值与加权加速度均方根值的比值）时，采用加权加速度均方根（RMS）值作为衡量人体对振动舒适度及健康影响的基本评价手段，其流程包括计算各单轴方向的加权加速度均方根值，进而合成得到整体的加权加速度均方根值。该值通过与人的感受关联，对车辆行驶过程中的舒适性进行评估。此方法在各种典型汽车行驶条件下皆有效。为与全球标准的新动向保持一致，我国在汽车平顺性评估方面，也已经转向只使用加权加速度均方根值作为评价手段

单轴向加权加速度均方根aw用基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。具体计算方法有如下两种1.对记录的加速度时间历程at，通过相应频率加权函数w(f)的滤波网络，得到加权加速度时间历程aw(t)，按下式计算加权加速度均方根值aw(m·s-2)（8-1）式中T——振动的分析时间，一般取T=120s2.对记录的加速度时间历程a(t)进行频谱分析，得到功率谱密度函数Ga(f)，然后再按下式求出单轴向加权加速度均方根aw（8-2）频率加权函数w(f)（渐进线）可用以下公式表示（式中频率f的单位为Hz）（8-3）ISO2631－1：1997（E）《人体承受全身振动评价——第一部分：一般要求》标准中规定，人体坐姿受振模型共三个输入点（座椅支承面、座椅靠背、脚支承面）十二个轴向的振动。由于不同输入点、不同轴向的振动对人体影响有差异，表8-1给出了三个输入点十二个轴向，分别选用哪一个频率加权函数w(f)和对应的轴加权系数k汽车行驶平顺性的评价：二、平顺性的评价方法总加权加速度均方根值av当同时考虑椅面xs，ys，zs这三个轴向振动时，三个轴向的总加权加速度均方根av按下式计算=1.42+1.42+212（8-4）式中axw——前后方向（x轴方向）加权加速度均方根值，m·s-2ayw——左右方向（y轴方向）加权加速度均方根值，m·s-2azw——上下方向（z轴方向）加权加速度均方根值，m·s-2加权振级与加权加速度均方根值的换算在具体测量时，有些“人体振动测量仪”采用加权振级Law(dB)作为测量指标。加权振级表明振动的量级，可以理解为用分贝值表示的加权加速度均方根值，与加权加速度均方根值aw有如下关系（8-5）式中a0——参考加速度均方根值，a0=10-6m•s-2Law——加权振级，dB在1～80Hz振动频率范围内，人体对振动的主观感觉之间的对应关系见表8-2。把经计算得到的加权加速度均方根值aw与之比较，便可评价汽车的平顺性随机振动基础和路面输入

平顺性评估依托于随机振动理论，下面将阐述几个关键的随机振动概念随机振动基础和路面输入：一、随机振动基本概念随机过程

物体的运动轨迹大致可以分为确定性运动和随机运动两种类型。确定性运动可以通过具体的函数公式来严格刻画；相对地，随机运动的规律性无法用固定的函数公式来描述以行驶在公路上的汽车为例，其受到的来自路面的激励受到许多随机因素（比如路面凹凸不平）的影响，这些激励持续地发生变化，并在一个平均值附近上下波动。在平顺性分析中，处理的随机过程通常假定为平稳的，这意味着它们可以通过一个单一的样本函数来表征整个过程的特征，这样的假设为平顺性分析提供了极大的方便加速度均方根值

对于具有各态历经性的平稳随机过程，样本函数X(t)时刻都在变化，其均方根值为（8-6）如果X(t)表示振动的加速度a(t)，那么Xm就是加速度均方根值a功率谱密度

在平顺性分析中，需要利用傅里叶变换作为工具确定时间（或空间）函数的频率结构，并得到频率f的函数功率谱密度Gx(f)，其反映不同频率上的振动能量和振幅，代表单位频带上所具有的平均功率，即平均功率密度，被称为功率谱密度函数，简称谱密度。谱密度与均方根值之间的关系式为（8-7）所以，谱密度可用以表示一个系统受到的激励及其响应随机振动基础和路面输入：一、随机振动基本概念1/3倍频带由数学分析的理论可知，随机过程这样的非周期函数可以看成是频率连续变化的周期函数叠加而成的，即随机过程的样本函数X(t)实际上包含了频率连续变化的周期性函数成分。为了分析方便，常将连续频率按一定规则划分成一些频段，这些频段被称为频带，频带所表示的频率范围称为频带宽，每个频带由其中心频率fc表示，频带宽Δf为（8-8）式中——上限频率——下限频率若每个频带范围按=2确定，这样的频带称为“倍频带”，把“倍频带”按等比关系分成三个频带，称为1/3倍频带，此时（8-9）其中心频率为（8-10）常系数线性系统在汽车平顺性研究中，通常将汽车近似看成常系数线性系统。所谓常系数，是指系统的质量、刚度和阻尼等不随时间变化；而所谓线性，则是指能够满足叠加原理，其运动微分方程是线性常系数微分方程。对于线性系统来说，系统的固有传递特性，不会因激励的不同而变化，若输入是频率为f的正弦波，输出也必然是同频率的正弦波频响函数对于一个振动系统，输出与输入的幅值比和相位差反映了系统的传递特性，其取决于系统的固有参数。一个复数具有模和相角两个参数，因此一个系统的传递特性可以用一个复数表示，称为频率响应函数，简称频响函数。频率响应函数的模，又称为幅值比，其随频率的变化，称为幅频特性；频率响应函数的相角随频率的变化，称为相频特性。频响函数与输入、输出之间有如下十分重要的关系j=（8-11）j2=（8-12）式中()——输出功率谱密度()——输入功率谱密度()——输入输出的互功率谱密度随机振动基础和路面输入：二、输入的路面不平度功率谱计算车辆振动响应分析平顺性通过路面输入的不平度功率谱和车辆系统的频率响应函数，可以计算出各响应变量的功率谱。这样，可以分析振动系统中各参数对响应变量的影响，并据此探索提升车辆平顺性的策略路面不平度测量与分析路面纵断面的不平度可通过水准仪器或专用的路面测量设备进行测定。通过这些设备收集到的路面不平度数据通常呈现随机分布。通过计算机处理后得到路面不平度的功率谱密度Gq(n)等统计特性参数。作为车辆振动输入的路面不平度，主要采用路面功率谱描述其统计特性车速影响振动系统评估对汽车振动系统的输入进行评估时，除了要考虑路面不平度之外，车速也是一个重要的因素。在某些情况下，可能需要将空间频率功率谱密度转换为时间频率功率谱密度汽车振动系统的简化与单质量系统的振动

汽车作为一个多变的振动实体，为了分析的便利性，通常需要依据具体问题对其进行必要的抽象化处理汽车振动系统的简化与单质量系统的振动：一、汽车振动系统的简化

汽车振动系统的简化分析在简化汽车振动系统时，常用等效系统来替代。通常，汽车被认为是由相互关联的悬挂质量和非悬挂质量构成的复杂体系。悬挂质量M包括车身、车架以及其上的各种总成，这是由悬架弹簧支撑的部分；非悬挂质量m则主要由车轮和车轴组成，这是悬挂弹簧以下的部分。由于汽车的弹性元件、操控杆、减震器和传动轴等部件一端连接于弹簧以上的部分，另一端连接于弹簧以下的部分，它们通常被认为一半属于悬挂质量，另一半属于非悬挂质量汽车振动系统平面模型分析假设汽车对称于纵向轴线并没有横向角振动，而只有垂直振动z和俯仰振动φ，由此汽车振动系统可简化为图8-1所示的平面模型。将悬挂质量M按动力学等效的条件分解为前轴上的质量M1和后轴上的质量M2以及质心c上的质量M3三个集中质量，并由无质量的刚性杆连接，其大小由下述三个条件决定1)总质量不变（8-13）2)质心位置不变（8-14）汽车振动系统的简化与单质量系统的振动：一、汽车振动系统的简化

3)转动惯量Iy的值保持不变

（8-15）

式中ρy——绕横轴y的回转半径，m

L1——质心至前轴距离，m

L2——质心至后轴距离，m

由以上各式解得汽车振动系统的简化与单质量系统的振动：一、汽车振动系统的简化

（8-16）

式中L——轴距（m）

当悬挂质量分配系数

=1时，质心c上的质量M3=0。此时有

（8-17）汽车振动系统的简化与单质量系统的振动：一、汽车振动系统的简化双轴独立振动分析在ε=1情况下，前、后轴上集中质量M1、M2在垂直方向的运动是相互独立的，亦即当前轮遇到路面不平度而引起振动时，质量M1运动，而质量M2不运动，反之亦然汽车振动系统分析大部分汽车ε=0.8～1.2，即接近1。在这种情况下，可以分别讨论图8-1上M1与前轮轴以及M2与后轮轴所构成的两个双质量系统的振动，如图8-2所示，图中Kt为轮胎刚度。在分析车身振动时，在远离车轮固有频率f0（10～16Hz）的较低激振频率范围（如5Hz以下），轮胎的动变形很小，如若忽略其弹性和车轮质量，可得到分析车身垂直振动的单质量系统，如图8-3所示汽车振动系统的简化与单质量系统的振动：二、单质量系统及其振动特性分析

车身振动单质量系统分析图8-3所示是分析车身振动单质量系统模型，由轴上质量M1（或M2）和弹簧刚度为K、减振器阻尼系数为C的悬架组成。q是路面输入；z是车身垂直方向输出，其原点在静力平衡位置根据牛顿第二定律，得到描述系统运动的微分方程为（8-18）整理得1″+'+='+（8-19）上式是二阶常系数非齐次线性微分方程。由《汽车理论》中的相关推导，可得有关悬架系统以下结论汽车振动系统的简化与单质量系统的振动：二、单质量系统及其振动特性分析

阻尼系数影响振动衰减1)悬架系统的阻尼系数C（或阻尼比ξ）对系统衰减振动的固有频率有一定的影响，并直接决定振幅的衰减程度

系统减振对阻尼比要求分析2)系统减振在频率比λ[路面输入频率（也称激振频率）f与系统固有频率f0之比]不同的路面输入下，对阻尼比ξ的要求不同

降低固有频率改善平顺性受限动挠度3)降低系统的固有频率f0可以明显减小车身振动加速度，从而改善汽车的平顺性，但f0的降低又受到动挠度fd的限制。目前，大多数汽车悬架系统的固有频率f0、静挠度fs、限位行程[fd]和阻尼比ξ的使用范围见表8-3

轿车与货车固有频率差异综上所述，轿车舒适性要求高，而所行驶的路面相对货车和越野车比较好，悬架动挠度fd引起的撞击限位概率很小，故其车身部分固有频率f0选择得比较低，以减小车身加速度，一般为1～1.5Hz。反之，货车和越野车行驶的路面较差，为减小撞击限位的概率，车身固有频率f0较高，一般为1.5～2Hz。在固有频率f0比较低、行驶路面又比较差的情况（例如某些越野车）下，动挠度fd会相当大，为了减少冲击限位的概率，此时阻尼比ξ应取偏大值影响汽车行驶平顺性的因素：一、悬架结构

提升汽车平顺性技巧提高汽车行驶平顺性的关键方法包括降低悬架的刚度并减少其固有频率，以此来降低路面不平等引起的乘员所承受的加速度。这通常涉及到使用较软的弹簧和较低的轮胎气压。然而，悬架刚度过小也会带来问题，例如会增加非悬挂质量的高频振动幅度，影响车辆的操控稳定性，并且在紧急制动或转弯时可能导致车辆过度点头或侧倾非线性悬架适应载荷变化对于承受不同载荷的公共汽车和货车，为了适应不同载荷对悬架刚度的需求，常常会使用非线性悬架，也就是变刚度悬架。在轻载时，悬架刚度较小，以防止振动频率过高而损害行驶平顺性；在重载时，悬架刚度会迅速增加，从而减轻车辆的侧倾和纵向角振动。通过在钢板弹簧中增加副弹簧或复合弹簧，可以使其刚度随载荷变化而调整；此外，空气弹簧、空气液力弹簧和橡胶弹簧等都具备非线性特性调整悬架频率防共振为了防止前后悬架在行驶中遇到激振频率而发生共振，前后悬架的固有频率应当分别设置，特别是由于路面激励首先影响前轮，然后才传递到后轮，因此前悬架的固有频率应稍低于后悬架，即前悬架刚度应稍微小于后悬架被动悬架的局限性分析传统悬架系统通常由弹簧和减震器构成，其特性参数（如悬架刚度和阻尼系数）一旦在特定条件下被优化设定，就无法进行修改，这种结构被称为被动悬架。这就意味着被动悬架无法根据实际使用条件（例如，载荷变化导致的悬挂质量改变，以及由车速和路面状况决定的路面输入）进行调整以改善悬挂性能影响汽车行驶平顺性的因素：一、悬架结构主动与半主动悬架提升平顺性相比之下，主动悬架和半主动悬架能够更有效地提升车辆的行驶平顺性。主动悬架通常使用液压缸作为主要动力源，替代传统的弹簧和减震器。这种系统通过外部高压液体供应能源，利用传感器监测系统运动状态，并将这些信号反馈给电控单元。电控单元根据这些反馈信号发出控制指令，操纵动力源产生所需的主动控制力，实现对振动系统的闭环控制。半主动悬架的主要组件是可调节阻尼的减震器，其控制策略类似于主动悬架，采用闭环控制，或者使用基于车速等参数的开环控制系统。由于其能耗主要用于驱动控制阀，因此半主动悬架的能耗相对较低。图8-4所示为车身与车轮两个自由度主动悬架或半主动悬架模型影响汽车行驶平顺性的因素：二、悬架阻尼

悬架系统提升行车舒适性悬架系统通过减振器、钢板弹簧叶片间的摩擦以及轮胎变形时的内部摩擦来消耗振动能量。这种阻尼作用有助于快速减少车身振动，降低传递给乘客和货物的加速度，缩短振动持续时间，从而提升行车的舒适性。此外，它还有助于改善车轮与地面的接触状态，防止车轮离地，增强车辆的操控稳定性

减振器与悬架系统匹配原理由于钢板弹簧悬架中的干摩擦较大，且弹簧片数越多，摩擦力越大，因此有时车辆会省略减振器。但是，弹簧的摩擦阻尼变化不稳，且钢板弹簧生锈后阻力增加，控制难度加大。对于使用其他摩擦较小的弹性元件（如螺旋弹簧、扭杆弹簧等）的悬架系统，则必须配备减振器以吸收和快速衰减振动。为了确保减振器在压缩和伸张行程中提供适当的阻尼效果，同时不传递大的冲击力，可以设计不同阻尼系数的压缩和伸张行程。如果减振器只在伸张行程中提供阻尼，而在压缩行程中不提供阻尼，这样的减振器被称为单向作用减振器；如果减振器在压缩和伸张行程中都提供阻尼，则称为双向作用减振器

提升减振器性能保障行车稳定使用减振器或提升减振器性能不仅能够增强汽车的舒适性，还能增加悬架的角刚度，改善车轮与地面的接触条件，预防车轮离地，从而提升车辆的稳定性。悬架系统的干摩擦可能会导致悬架弹性部分或全部失去活动性，使车辆在行驶过程中的振动频率和冲击增大。在车辆使用过程中，应当注意防止减振器失效和弹簧片生锈卡滞，以免影响行车的舒适性。为了减少钢板弹簧叶片间的摩擦，应定期添加润滑脂或使用摩擦衬垫，并在设计上采用较少片数的弹簧影响汽车行驶平顺性的因素：三、轮胎01轮胎弹性减振作用解析轮胎的弹性作用能够降低悬架的有效刚度。当汽车在起伏不平的道路上行驶时，轮胎的弹性提供了一种展平效果，使得轮胎的位移曲线比道路的实际轮廓更加平滑，尽管其跳跃的幅度比道路的起伏要大，但跳跃的峰值却比道路不平度的峰值低。轮胎内部摩擦产生的阻尼能够吸收振动能量，从而使振动得到衰减02轮胎刚度影响行车舒适性轮胎对车辆行驶舒适性的影响主要与轮胎的径向刚度有关。适当地降低轮胎的径向刚度可以提升行驶的舒适性。例如，使用子午线轮胎可以减少轮胎的径向刚度，从而增加轮胎的静挠度，提高车辆的行驶平顺性。然而，如果轮胎刚度过低，可能会导致车辆侧偏，影响操控稳定性。为了确保行驶的平顺性，进行轮胎动平衡测试以消除动不平衡是必要的影响汽车行驶平顺性的因素：四、座椅

01座椅布局影响乘车舒适度车辆内部座椅的布局对提升乘坐舒适性有显著作用。座椅位置靠近车身中部时，其受到的振动幅度相对较小，而位于前后两端的座椅则会有更大的振动幅度。这意味着在相同振动频率下，不同位置的乘客感受到的振动加速度会有所不同。因此，在设计轿车时，座位通常被布置在车辆前后轴之间的范围内。对于载货汽车和公共汽车，为了减少前后方向的振动，应尽量减少座位在垂直方向上与车辆质心之间的距离

02座椅减振与舒适性关系研究座椅的减振性能也很重要，座椅的弹性和减振特性需要适当选择。如果车辆悬架较为硬朗，可以搭配较软的座椅以提供更好的舒适性；如果悬架较软，则应使用较硬的座椅来避免与人体敏感频率范围（4～8Hz）的重合，防止发生共振现象。此外，座椅应具备一定的阻尼，以确保阻尼系数超过0.2，以便有效减少振动影响汽车行驶平顺性的因素：五、非悬架质量

非悬挂质量影响车辆平顺性非悬挂质量的大小直接影响传递到车身上冲击力的大小：非悬挂质量较小的车辆冲击力较小，反之则较大。因此，非悬挂质量对车辆行驶的平顺性有着显著的影响

非悬挂质量影响行驶平顺性行驶平顺性受非悬挂质量影响的程度，通常通过非悬挂质量与悬挂质量的比值m/M来衡量。这个比值越低，车辆的行驶平顺性通常越好。然而，当非悬挂质量减小时，它对平顺性的影响也会减弱，而且过小的非悬挂质量可能会影响车轮与地面的抓地力。现代轿车的m/M一般在10.5%～14.5%影响汽车行驶平顺性的因素：六、底盘旋转件不平衡的影响

提升旋转部件平衡增强行车平顺性车辆底盘上的旋转部件（例如传动轴和车轮）如果存在不平衡，会在行驶过程中迅速产生循环的激振力，这些力通过悬挂系统传递到车身上，从而影响车辆的行驶舒适性。通过提升这些旋转部件的动态平衡性，可以显著增强汽车的行驶平顺性影响汽车行驶平顺性的因素

轴距的影响在汽车行驶时，路面不平造成的冲击会导致车身俯仰角加速度随着汽车轴距的增加而降低；除了前轮和后轮上方区域，车身垂直振动加速度也随着轴距的增长而减少。因此，增加轴距有助于提升汽车的行驶平顺性汽车行驶平顺性试验

评估汽车平顺性方法研究在评估汽车行驶平顺性的过程中，需要收集包括随机振动在内的多种振动和冲击数据。通过计算机系统，结合采样、模拟到数字的转换，以及各种软件和硬件的数据处理组件，对平顺性的评价指标、频谱分析和频率响应函数进行处理汽车行驶平顺性试验：一、试验条件

车辆条件车辆按要求装备齐全，并在相应位置设置加速度传感器，轮胎气压符合技术要求

道路条件试验道路为平直坚实沥青路面或混凝土路面，路面等级可根据需要确定，路面干燥平整、纵坡不大于1%，不平度应均匀无突变，路面长度应不小于试验采集时间所需的最短路面长度

气候条件风速不大于5m/s汽车行驶平顺性试验：二、平顺性试验数据的采集和处理系统

平顺性试验数据的采集和处理系统在执行汽车平顺性测试时，需要搜集大量的随机振动数据。接着，利用微机作为核心，结合采样、模拟-数字转换以及多样的软件和硬件数据处理工具，对这些数据进行处理，以评估车辆平顺性相关的指标、频谱分析和频率响应函数测试仪器系统平顺性试验仪器系统包括加速度传感器、前置放大器和记录仪或数据采集器、车速仪、滤波器等。图8-5为测试仪器系统的框图。由试验仪器构成的测试系统应适宜于冲击测量，其性能应稳定、可靠在使用压电式加速度计进行振动测量时，传感器的布局应根据具体的测量目的来决定。为了准确捕捉车身整体的振动，传感器应安装在车身的刚性接合点，避免传感器本身的结构振动（例如车地板的弯曲）对数据产生干扰。相反，若目标是测量高频结构振动，传感器则应被放置在车身较软的板件上。对于测量车身俯仰和侧倾等旋转振动，需要使用两个加速度传感器，并确保它们之间有一定的距离。在测量座椅和乘员受到的振动时，传感器应被安装在一个半刚性的平台上来进行测量。座椅靠背的振动测量也采用相似的装置在进行汽车平顺性测试时，会用到配备有特定标准功能模块的加权“平顺性测量仪”。这些模块包括带通滤波器、频率加权、求和以及求取时间历程平均值等功能。为了获取更详细的数据，需要依据所使用的标准记录硬件，并对时域信号进行幅频分析处理汽车行驶平顺性试验：二、平顺性试验数据的采集和处理系统

数据处理系统

由测试系统采集振动信号后，数据需要进行处理，才能得到有用的结果。数

据处理由数据处理系统来完成。数据处理系统具有快速傅里叶变换功能，采用相应的软件快速、精确地进行自谱、互谱、传递函数、相干函数和概率统计等各种数据处理和分析汽车行驶平顺性试验：三、试验项目及方法

汽车悬挂系统的刚度、阻尼和惯性参数的测定通过测量轮胎、悬挂系统、座椅垫等部件的弹性特性（即载荷与其变形之间的关系），可以在规定的载荷条件下计算出这些部件的刚度。加荷和卸荷曲线所围成的区域可用于确定这些元件的阻尼特性。此外，还需要测定悬挂系统的质量、非悬挂部件（如车轮）的质量以及车身质量的分配比例等参数悬挂系统部分固有频率（偏频）阻尼比的测定将汽车前轮、后轮分别从一定高度抛下，记录车身和车轮质量的衰减振动曲线，如图8-6所示，分别求得车身质量和车轮质量振动周期，然后，按下式算出各部分固有频率a）b）a)—车身部分；b)—车轮部分车身部分固有频率f0为（8-20）车轮部分固有频率fl为（8-21）车身和车轮部分的衰减率分别为（8-22）式中A1——车身自由衰减振动曲线上第2个峰的峰值A2——车身自由衰减振动曲线上第3个峰的峰值A'1——车轮自由衰减振动曲线上第2个峰的峰值A'2——车轮自由衰减振动曲线上第3个峰的峰值然后，按下式求出车身和车轮部分阻尼比=11+2ln2'=11+2ln2（8-23）用同样方法可以求出“人体-座椅”系统之间的部分固有频率和阻尼比汽车行驶平顺性试验：三、试验项目及方法

汽车振动系统的频率响应函数的测定

在实际的道路随机输入或电液振动试验台上，对车轮施加0.5至30Hz的振动输入，并记录车轴、车身和坐垫上各测点的振动反应。随后，这些数据通过统计分析仪器进行处理，可以得到车轮、悬架和坐垫等各部分与输入之间的频率响应函数，以及车身与车轴、坐垫与车身之间的响应关系。其幅频特性的峰值所在频率即为各环节的固有频率，根据共振时的振幅A近似求出各环节的阻尼比ξ，即

（8-24）汽车行驶平顺性试验：三、试验项目及方法

实际路面随机输入行驶试验此项试验是评定汽车平顺性的最主要试验1）传感器的安装位置。轿车安装在左侧前排和后排座椅上；客车安装在驾驶人座椅上、左侧后轴正上方座椅上和左侧最后排座椅上；其他类型汽车安装在驾驶人座椅上、车厢地板中心以及距车厢边板、车厢后板各300mm处的车厢地板上。安装在座椅上的传感器要能测量垂直、侧向（左右）和纵向（前后）三个方向的加速度2）所测试的座椅由真人乘员乘坐。其身高为（1.75±0.05）m、体重为（65±5）kg。乘员应全身放松，两手自然地放在大腿上，驾驶人允许双手自然地置于转向盘上。乘员应自然地靠在靠背上，否则应注明。试验过程中乘员姿势应保持不变。传感器应与人体紧密接触，而且在人体和座椅间放置安装传感器的垫盘3）试验车速的选择。至少有高于常用车速、低于常用车速和常用车速在内的三种车速。路面不同，常用车速的界定也不同。在沥青路面上，轿车的常用车速取70km/h，其他类型汽车为60km/h；在砂石路面上，轿车的常用车速取60km/h，其他类型汽车为50km/h。实际试验车速相对于预选值允许有±4%的偏差。试验时变速器采用常用档位4）试验开始前，标定传感器、调零。试验时，汽车在稳速路段以规定的车速稳定行驶，然后以该稳定车速通过试验路段在进入试验路段时，启动测试仪器开始测量并记录各测试部位的加速度时间历程，同时测量通过试验路段的时间以计算平均车速。驶出试验路段后关闭仪器。记录样本的时长不短于3min。变换车速，重复上述试验过程平顺性随机输入试验主要以总加权加速度均方根值aw来评价。根据试验中记录的振动加速度时间历程，通过数据处理设备得到加速度功率谱密度，并可计算各1/3倍频程带宽中心频率fci的加速度均方根ai，进而可求得aw。这些评价指标随车速的变化曲线称为“车速特性”，可用于在整个使用车速范围内全面地评价汽车平顺性汽车行驶平顺性试验：三、试验项目及方法

脉冲输入行驶试验在汽车行驶过程中，遇到的路面凸起或坑洼会对车辆的行驶平顺性产生影响，并在极端情况下对乘车人员的健康和所载货物造成损害。脉冲输入行驶试验就是利用放置于地面的凸块，给行驶中的汽车一个振动输入，然后采用测试系统对汽车振动的输出信号进行测量、记录和数据处理。试验目的就是从汽车驶过单凸块时的冲击对乘员及货物的影响的角度评价汽车的平顺性1）试验道路应为平直的水泥路面或沥青路面，以确保路面平整、干燥，纵坡不大于1%。路面等级依据GB/T7031-2005《机械振动道路路面谱测量数据报告》规定的A级路面。加速度传感器的量程不得小于10g。其他基本试验条件与随机输入行驶试验基本相同2）试验车速分别为10km/h、20km/h、30km/h、40km/h、50km/h和60km/h