汽车平顺性试验(1)(2)
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汽车理论：第五章 汽车的平顺性、通过性
▪ 弹性元件的弹性特性是指作用在悬架上的载荷与 其变形之间的关系。
▪ 如果悬架的刚度是常数，则其，变形与所受载荷 成正比，其弹性特性可由一直线表示所以，这种 悬架称为线性悬架，一般钢板弹簧、螺旋弹簧悬 架均属此类。
▪ 采用线性悬架的汽车，往往不能满足行驶平顺性 的要求。
▪ 因为在使用中，汽车的有效载荷，特别是公共汽 车和载货汽车的有效载荷变化较大，载荷的变化 将导致空载、满载的车身振动偏频发生较大的差 异，空载的振动频率过高，使汽车的平顺性变坏。
▪ 减小悬架刚度是降低车身自振频率的一个有力措施。如 用悬架的静挠度来表示其刚度，现代轿车悬架的静挠度 一般为150～200mm(高级轿车的静挠度有达300mm以上的)， 载货汽车的静挠度一般在70～120mm左右。
▪ 悬架的刚度太小，会增加非悬挂质量的振动位移，大振 幅的振动有时会使车轮离开地面，因此，过软的弹性元 件也是不可取的。
▪ 汽车的平顺性主要是保持汽车在行驶过程中产生 的振动和冲击环境对乘员舒适性的影响在一定界 限之内，因此平顺性主要根据乘员主观感觉的舒 适性来评价，对于载货汽车还包括保持货物完好 的性能，它是现代高速汽车的主要性能之一。
▪ 汽车的平顺性可由图6-1所示的“路面一汽车一 人”系统的框图来分析。
▪ 路面不平度和车速形成了对汽车振动系统的“输 入”，此“输入”经过由轮胎、悬架、座垫等弹 性、阻尼元件和悬挂、非悬挂质量构成的振动系 统的传递，得到振动系统的“输出”是悬挂质量 或进一步经座椅传至人体的加速度，此加速度通 过人体对振动的反应——舒适性来评价汽车的平 顺性。
▪ 为了改善这种状况，近代汽车的悬架常采 用非线性悬架，即其刚度可随载荷的变化 而变化。这种悬架亦称为变刚度悬架。这 种悬架可以有较大的静挠度，而在载荷较 大时，刚度急剧增大，使汽车的侧倾和纵 向角振动减轻，限制了悬架和车身碰撞的 可能，保证汽车具有较好的行驶平顺性。
汽车的平顺性--(路面谱)
−W
⎛n⎞ −1 Gq (n) = Gq (n0 )⎜ ⎟ ，其中n0 = 0.1m ⎜n ⎟ ⎝ 0⎠ Gq (n0 )参考空间频率下的功率谱密度 路面不平度系数，通常取w = 2
按路面功率谱密度把路面按不平度分为8级，A~H
⎛ n ⎞ ⎟ G q ( n ) = G q ( n 0 )⎜ ⎜ n ⎟ ⎝ 0 ⎠
Gq ( f ) = lim
Δf →0
Δf
1 1 = lim = lim = Gq (n) Δn →0 uΔn Δn →0 Δn u u
空间谱转化为时间频率谱
10
2
10
0
10
-2
时间频率f
10
-4
10
-6
H G F E D C B A
PSD [m2 /Hz]
10
-8
10
-10
10
-1
10
0
10
1
空间频率n
功率谱的物理意义是单位频带内的功率(均方值) Δn 2 σ q − Δn即为路面谱在Δn频带内包含的功率;
Δn →0 2 σ q − Δn 2 σ q − Δn
Gq (n) = lim
2 σ q − Δn
能量守恒
2 σ q − Δn
2 车速u下, Δn频带对应的时间频率频带Δf (= uΔn)包含的功率仍为σ q − Δn
路面等级 G q (n o )×10 -6 m 2／m -1 n o ＝0.1m -1 下限 几何平均值 上限 32 16 8 128 64 32 512 256 128 2048 1024 512 8192 4096 2048 32768 16384 8192 131072 65536 32768 524288 131072 262144
⎛n⎞ −1 Gq (n) = Gq (n0 )⎜ ⎟ ，其中n0 = 0.1m ⎜n ⎟ ⎝ 0⎠ Gq (n0 )参考空间频率下的功率谱密度 路面不平度系数，通常取w = 2
按路面功率谱密度把路面按不平度分为8级，A~H
⎛ n ⎞ ⎟ G q ( n ) = G q ( n 0 )⎜ ⎜ n ⎟ ⎝ 0 ⎠
Gq ( f ) = lim
Δf →0
Δf
1 1 = lim = lim = Gq (n) Δn →0 uΔn Δn →0 Δn u u
空间谱转化为时间频率谱
10
2
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时间频率f
10
-4
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-6
H G F E D C B A
PSD [m2 /Hz]
10
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10
0
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1
空间频率n
功率谱的物理意义是单位频带内的功率(均方值) Δn 2 σ q − Δn即为路面谱在Δn频带内包含的功率;
Δn →0 2 σ q − Δn 2 σ q − Δn
Gq (n) = lim
2 σ q − Δn
能量守恒
2 σ q − Δn
2 车速u下, Δn频带对应的时间频率频带Δf (= uΔn)包含的功率仍为σ q − Δn
路面等级 G q (n o )×10 -6 m 2／m -1 n o ＝0.1m -1 下限 几何平均值 上限 32 16 8 128 64 32 512 256 128 2048 1024 512 8192 4096 2048 32768 16384 8192 131072 65536 32768 524288 131072 262144
汽车行驶平顺性
上、下限频率与中心频率的关系为：
f f
u l
1.12 0.89
fc fc
一、汽车行驶平顺性的评价指标
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那个1/3倍频带所造成的。
将振动传至人体加速度的功率谱密度Gp(f)所对应的1/3倍频带中心频 率fci在带宽Δfi区间积分，得到各个1/3倍频带的加速度均方根值分量σpi
车轮动载荷。 评价指标：人体对振动的响应、行驶安全性。
研究平顺性的主要目的：控制汽车振动系 统的动态特性，使振动系统的“输出”在 给定工况的“输入”下不超过一定界限， 以保持乘员的舒适性 。
平顺性分析——建立在随机振动理论的基 础上。
一、随机振动基础和路面输入（补充）
1. 随机振动基本概念
ISO2631用加速度均方根值（σrms）表示人体在1~80Hz范围内的三个感觉 界限，即：
①“舒适—降低界限TCD”——人体感觉良好，可以顺利完成吃、写、读 等动作；
②“疲劳—工效降低界限TFD”——驾驶员能够保持正常进行驾驶； ③“暴露极限”——人体可以承受振动量的上限。
“舒适—降低界限TCD”为“疲劳—工效降低界限TFD”的1/3.15；“暴露 极限”为“疲劳—工效降低界限TFD”的2倍。
人体对加速度敏感度的加权系数
倍频带的中心频率 (Hz)
加权系数 w(fci)
垂直振动
水平振动
1.0
0.5
1.0
2.0
0.71
1.0
4.0
1.0
0.5
8.0
1.0
0.25
中职教育-《汽车运用工程》第四版课件：第六章 汽车通过性和汽车平顺性(二).ppt
2.1/3倍频带分别评价法 上限频率、下限频率与中心频率的关系为
f u 1.12 f c (6-30)
f
l
0.89 f c
分析带宽为 f fu fl
(6-31)
2.1/3倍频带分别评价法
将振动传至人体加速度p(f)的功率谱密度Gp( f )，对 所对应的1/3倍频带各中心频率fci在带宽Δfi区间积分， 得到各个1/3倍频带的加速度均方根值分量σpi，即
3.总加权值评价法
➢ 在处理平顺性试验结果或计算设计参数对 振动的影响时，通常还采用传至人体振动 的加速度均方根值σp或车身振动的加速度均 方根值σz作为评价平顺性的指标。
➢ 这种方法较简单，适用振动频率分布相似 的条件下进行对比。
3.总加权值评价法
σp和σz值等于1～80Hz中20个1/3倍频带加速度均 方根值分量σpi或σzi平方和的平方根。即
共振的行驶速度远离汽车行驶的常用速度。
➢ 在坏路上，汽车的允许行驶速度受动力性的影 响不大，主要取决于行驶平顺性，而被迫降低 汽车行车速度。
➢ 振动产生的动载荷，会加速零件磨损乃至引起 损坏。
➢ 振动还会消耗能量，使燃料经济性变坏。
第六章 汽车通过性和汽车平顺性 第一节 汽车通过性 第二节 汽车行驶平顺性
➢ 在一定频率下，随着暴露(承受振动)时间 加长，感觉界限容许的加速度值下降。
➢ 可用达到某一界限允许暴露时间来衡量人 体感觉到的振动强度的大小。
1.平顺性评价指标
由图6-15的曲线族可知
➢ 人体最敏感的频率范围，对于垂直振动为 4~8Hz；对于水平振动为1~2Hz以下。
➢ 在2.8Hz以下，同样的暴露时间，水平振 动加速度容许值低于垂直振动。
➢ 在激振力作用(如道路不平而引起的冲击和加速、 减速时的惯性力等)以及发动机与传动轴等振动 时，系统将发生复杂的振动。
平顺性评价标准
汽车动力与控制课题组
汽车动力与控制课题组
1 rmq = ( T
a 4 ( t ) dt ) ∫
1 4
汽车动力与控制课题组
BS 6841：1987 6841：
多方向的振动：用各方向r.m.s值的平方和根值计算点的振动总值，
a = (a xw + a yw + a zw )
2 2
2
1 2
注：任一方向的加权值不足其他方向最大值的25％，则略去不计。 多点的振动：不同的点单独评价。 注：对于坐姿人体，振动总值可以由4个向量的平方和根值来计算。 （座椅上的平移和旋转，靠背和放脚处的平移） 振动值对舒适的影响程度同ISO 2631-1：1997 。 ISO 2631-
附加加权值的频率加权曲线
汽车动力与控制课题组
ISO 2631-1：1997 26311.健康 在0.5Hz～80Hz的频率范围内通过座椅底板上任一坐标轴上所确定 的最大频率加权加速度进行振动评估。 坐姿人体的频率加权及方向因数k: x、y轴：Wd，k=1.4 z轴： Wd，k=1
注：当两个或更多坐标轴上的振动是可比的时候，有时可以用矢量和 评估健康风险。
汽车动力与控制课题组
2631ISO 2631-1：1997
一、振动测量
1.测量方向：以振动输入人体 的点为坐标原点测量振动，主要 相关基本中心坐标系如图。必要 时传感器灵敏轴可与这个优选的 中心坐标轴偏移15°。对于坐在 斜靠背椅子上的人，相对坐标原 点应由人体坐标轴来决定。 2.测量位置：在人体和支撑面 的界面上进行测量。
MTVV = ma x[ a w (t 0 )]
四次方振动剂量法
VDV = {∫ [aw (t )]4 dt}
汽车整车试验实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的本次实验旨在通过汽车整车试验，验证汽车在各项性能指标上的表现，包括动力性能、经济性能、制动性能、操控稳定性、噪声水平、平顺性等，以评估汽车的整体质量、可靠性和安全性。
二、实验背景随着我国汽车工业的快速发展，汽车性能测试已成为汽车研发和生产的重要环节。
通过对整车进行全面的性能试验，可以确保汽车在实际使用中满足消费者的需求，提高汽车的品质和市场竞争力。
三、实验内容1. 实验车辆本次实验车辆为一款国产中型轿车，搭载1.5T涡轮增压发动机，配备6速自动变速器。
2. 试验项目（1）动力性能试验① 最高车速试验：测试汽车在特定路段上所能达到的最高车速。
② 加速性能试验：测试汽车从静止起步到特定车速的加速时间及加速距离。
③ 爬坡性能试验：测试汽车在特定坡度上的爬坡能力。
（2）经济性能试验① 油耗试验：测试汽车在特定工况下的油耗水平。
② 续航里程试验：测试新能源汽车在满电状态下的续航里程。
（3）制动性能试验① 制动距离试验：测试汽车从特定车速到完全停止所需的距离。
② ABS制动试验：测试汽车在ABS系统作用下，制动距离和制动稳定性。
（4）操控稳定性试验① 转向试验：测试汽车在高速和低速下的转向性能。
② 操稳性试验：测试汽车在直线行驶、弯道行驶和紧急制动时的稳定性。
（5）噪声水平试验测试汽车在行驶过程中的噪声水平，包括发动机噪声、轮胎噪声和风噪。
（6）平顺性试验测试汽车在行驶过程中的平顺性，包括车身振动和座椅振动。
3. 试验条件（1）试验道路：选择清洁、干燥、平坦的沥青或混凝土路面。
（2）气象条件：试验当天天气晴朗，气温适宜。
（3）车辆状态：试验车辆技术状态良好，轮胎气压、胎面花纹高度、制动、转向性能及发动机工作状态等符合要求。
四、实验结果与分析1. 动力性能试验（1）最高车速：实验车辆在特定路段上达到的最高车速为200km/h。
（2）加速性能：实验车辆从静止起步到100km/h的加速时间为8.5秒，加速距离为35米。
车辆平顺性评价方法及试验研究
2、舒适度评价法
2、舒适度评价法
舒适度评价法是一种基于乘员感受的评价方法。该方法通过问卷调查或其他 形式，收集乘员对车辆平顺性的评价数据，并采用统计分析方法进行处理，以得 出乘员对车辆平顺性的整体感受。该方法的优点是能够反映乘员的真实感受，但 是需要足够的样本数据才能得出较为准确的结果。此外，由于不同乘员对舒适度 的要求不同，因此需要制定相应的标准或指南，以避免主观因素对评价结果的影 响。
（2）半主观半客观评价法的优缺点：半主观半客观评价法能够综合考虑乘员 的感受和车辆的振动性能，具有较高的实用价值。但是，半主观半客观评价法的 评价结果容易受到主观因素和客观因素的影响，需要进一步研究和改进。
结论
结论
本次演示通过对汽车平顺性评价方法的研究，总结了汽车平顺性评价方法的 重要性和发展历程，以及现有的评价方法和存在的问题。现有的汽车平顺性评价 方法主要采用客观评价法和半主观半客观评价法，但是都存在一定的局限性和不 足之处。为了更好地反映车辆的振动性能和乘员的感受，需要进一步开展研究工 作，探索更加准确、可靠、实用的汽车平顺性评价方法。今后的研究方向可以包 括以下几个方面：
引言
引言
汽车平顺性是指车辆在行驶过程中，乘员所感受到的振动和冲击程度，它对 于乘员的舒适性和安全性具有重要影响。汽车平顺性评价方法作为车辆性能评估 的重要手段，一直以来备受。随着汽车工业的快速发展，人们对于汽车平顺性的 要求也越来越高，因此，开展汽车平顺性评价方法的研究具有重要的现实意义。
文献综述
结论
1、研究更加精确的试验和测量设备，以提高汽车平顺性评价的准确性和可靠 性。
2、探索更加科学的数据处理和分析方法，以减小主观因素和客观因素对评价 结果的影响。
结论
第六章汽车的平顺性解析
第三节 汽车振动系统的简化、单质量系统振动
0称为系统固有圆频率，定义阻尼比
C n / 0 2 2m2 K
方程的解为
2 z (t ) Ae nt sin( 0 n 2 t )
第三节 汽车振动系统的简化、单质量系统振动
单自由度自由ห้องสมุดไป่ตู้动衰减曲线
第三节 汽车振动系统的简化、单质量系统振动
式中 n—空间频率，m-1 n0—0.1 m-1
w
Gq(n0)—路面不平度系数(m2/m-1)
w—频率指数，一般取为2
第二节 路面不平度的统计特征
第二节 路面不平度的统计特征
第二节 路面不平度的统计特征
路面空间频率谱密度化为时间谱密度 1.空间频率与时间频率的关系 f=un 这里n是空间频率(每米波长数)。u是车速(m/s)，f是时间频率(Hz,每 秒波长数)。 2.路面时间谱密度与空间频率谱密度的关系
第三节 汽车振动系统的简化、单质量系统振动
车身质量有垂直、俯
仰、侧倾3个自由度，4个
车轮质量有4个垂直自由度， 整车共7个自由度。
当 xI yI ，并忽略 轮胎阻尼后，汽车立体模 型可简化为平面模型。
简化前后应满足以下三个条件 1）总质量保持不变
m2f m2r m2c m2
Kq Cz Kz Cq m2 z
C K C K z z z q q m2 m2 m2 m2
令 2n=C/m2，20=K/ m2， 齐次方程变为
2 2nz 0 z z0
第三节 汽车振动系统的简化、单质量系统振动
汽车单自由度振动模型
2）质心位置不变
m2f a m2r b 0