汽车的平顺性PPT文档格式.ppt

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（1）暴露极限

（2）疲劳工效降低界限（3）舒适降低界限6-1人体对振动的反应和平顺性的评价人体对振动的反应和平顺性的评价“疲劳工效降低界限”振动加速度允许值的大小与振动频率振动作用方向和暴露时间这三个因素有关。

1、振动频率系统在垂直振动48Hz、水平振动12Hz范围内会出现明显的共振。

这就是人体对振动最敏感的频率范围。

2、振动作用方向3、暴露时间二、平顺性的评价方法二、平顺性的评价方法1、1/3倍频带分别评价方法用这个方法评价,首先要把传至人体的加速度进行频谱分析，得1/3倍频带的加速度均方根值谱。

1/3倍频带上、下限频率的比值式中fu上限频率；

fl下限频率；

中心频率上、下限频率与中心频率的关系为分析带宽f=fu-fl各1/3倍频带加速度均方根值分量pi，可以从传至人体加速度p（t）的功率谱密度Gp（f）对相应1/3倍频带中心频率fci的带宽fi积分而得.1/3倍频带分别评价方法认为，同时有许多个1/3倍频带都有振动能量作用与人体时，各频带振动的作用无明显的联系，对人体产生影响的，主要是由人体感觉的振动强度最大的一个1/3倍频带所造成的。

由于人体对各频带振动的敏感程度不同，所以1/3倍频程加速度均方根值分量pi的大小并不能反映人体感觉的振动强度的大小。

为此要用人体对不同频率振动敏感程度的频率加权函数，将人体最敏感的频率范围以外各1/3倍频带加速度均方根值分量pi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，垂直振动48Hz，水平振动12Hz的数值，称为加权加速度均方根值分量pi。

它的大小可以反映人体对振动强度的感觉。

其计算公式为.（6-1）式中fci第i个1/3倍频带的中心频率，单位为Hz；

W（fci）频率加权函数，并有（1fci4）垂直方向WN（fci）=1（4fci8）8/fci（8fci）1（1fci2）水平方向WH（fci）=2/fci（2fci）.cif5.0加权加速度均方根值分量pi反映人体对各1/3倍频带振动强度的感觉，1/3倍频带分别评价法的评价指标就是pi中的最大值（pi）maxo当通过计算或实测分析得到（pi）max值，把它与最敏感频带允许的界限值加以比较，进行评价。

例如：

要求允许的“疲劳一工效降低界限”的暴露时间为4h，即TFD=4h，由图6-2a上48Hz可以查出相应的加速度均方根值为0.53m/s2。

若（pi）max小于0.53m/s2,即满足TFD=4h的要求。

也可以由（pi）max查出相应TFD值，若查出的TFD值大于4h，也表明能保持在TFD=4h的界限之内。

当用这个方法评价时，要改善平顺性就得减小（pi）max值，即要求传至人体的振动能量在频率分布上不要过于集中，尤其在人体最敏感的频带不要有突出的尖峰。

.2.总加权值方法这个方法是用180Hz，20个1/3倍频带加权加速度均方根值分量pi的方和根值总加权加速度均方根值p来评价。

p的计算公式为总加权加速度值p除了对传至人体的加速度p（t）进行1/3倍频程分析，然后按式（6-2）计算外，还可以对加速度的谱密度Gp（f）进行频率加权直接进行计算，此时式中W（f）频率加权函数；

计算的1/3倍频带中心频率为180Hz相应积分范围（0.990）Hz。

.6-2路面的统计特性路面的统计特性一、路面不平度的功率谱一、路面不平度的功率谱式中n空间频率，它是波长的倒数，表示每米长度中包括几个波长，单位为m-1；

n0参考空间频率，n0=0.1m-1Gq（n0）参考空间频率n0下的路面谱值，称为路面不平度系数，单位为m2/m-1；

W频率指数，为双对数坐标上斜线的斜率，它决定路面谱的频率结构。

-W上述路面功率谱Gq（n）指的是垂直位移功率谱，还可以采用不平度函数q（I）对纵向长度I的一阶导数，即速度功率谱Gq（n）和二阶导数，即加速度功率谱Gq（n）来补充描述路面不平度的统计特性。

Gq（n）（单位为m）和Gq（n）（单位为m-1）与Gq（n）的关系如下Gq（n）=（2n）2Gq（n）（6-5）Gq（n）=（2n）4Gq（n）（6-6）当频率指数W=2时，将式（6-4）表达的Gq（n）代入式（6-5）得到Gq（n）=（2n0）2Gq（n0）.二二、空空间间频频率率谱谱密密度度Gq（n）化化为为时时间间频频率率谱谱密密度度Gq（f）对汽车振动系统的输入除了路面不平度，还要考虑车速这个因素，根据车速u，将空间频率谱密度Gq（n）换算为时间频率谱密度Gq（f）。

当汽车以一定车速u（单位为m/s）驶过空间频率为n（单位为m-1）的路面不平度时，输入的时间频率f（单位为s-1）是n与u的乘积，即f=un（6-7）式（6-7）关系表示在图6-6上，时间频率带宽f与相应空间频率带宽n的关系为，f=un（6-8）可以看出，当空间频率n或带宽n一定时，时间频率f与带宽f随车速u正比变化。

功率谱密度的物理意义是单位频带内的“功率”（均方值），故空间频率谱密度可以表示为式中路面谱在频带n内包含的“功率”。

在一定车速u下，与空间频带n相应的时间频带f内所包含的不平度垂直位移谐量成分相同，其“功率”仍为n，因此换算的时间频率谱密度可表示为，将式（6-8）、（6-9）代入上式，得到Gq（f）的换算式下面用图6-7进一步说明式（6-10）的关系。

空间谱密度Gq（n）在频带n内包含的“功率”为，它等于图6-7a上的影线面积。

当u=“2”时，与n相应的时间频率带宽f=2n它最宽，u=“1”时f=n次之，u=“1/2”时，f=n/2最窄。

但在图6-7c上，不同速度下f相应影线面积，即所包含的“功率”都要与图6-7a上影线面积相等，所以速度u越高，频带f越宽，影线面积的高度越低，亦即时间频率谱密度Gq（f）的值越小，即Gq（n）一定，Gq（f）与u成反比。

将式（6-4）、（6-7）关系代入式（6-10）得时间频率路面谱Gq（f）（单位为ms）表达式，当W=2，得Gq（f）=Gq（no）=Gq（n0）（6-12）下面给出时间频率的不平度垂直速度=dq（t）/dt和加速度=dq（t）/dt的谱密度（单位为m/s）和（单位为m/s）与位移谱密度Gq（f）的关系式6-3汽车振动系统的简化，单质量系统的汽车振动系统的简化，单质量系统的振动振动一、汽车振动系统的简化一、汽车振动系统的简化把质量为m2，转动惯量为Iy的车身按动力学等效的条件分解为前轴上、后轴上及质心c上的三个集中质量m2f、m2r及m2c。

这三个质量由无质量的刚性杆连接，它们的大小由下述三个条件决定。

平顺演示平顺演示

（1）总质量保持不变m2f+m2r+m2c=m2（6-19）

（2）质心位置不变m2fa-m2rb=0（6-20）（3）转动惯量Iy的值保持不变Iy=m2（6-21）式中y绕横轴y的回转半径；

a,b车身质量部分的质心至前、后轴的距离由上面式（6-19）、（6-20）、（6-21）得出三个集中质量的值为（6-22）通常，令=y2/（ab）,并称为悬挂质量分配系数。

由式（6-22）可见，当=1时，m2c=0.此时分析得知前、后轴上方车身部分的集中质量m2f、m2r在垂直方向的运动是相互独立的。

目前大部分汽车的=0.81.2，接近于1。

故可近似认为前、后质量m2f、m2r的垂直运动互不干涉，因可以分别讨论图6-12上m2f和前轮轴以及m2r和后轮轴所构成的两个双质量系统的振动。

.）（）（2+-+zKm0220.=+zwnzz.二、单质量系统的自由振动二、单质量系统的自由振动车身垂直位移坐标z的原点取在静力平衡位置，根据牛顿第二定律，得到描述系统运动的微分方程为（6-23）此方程的解由自由振动齐次方程式的解与非齐次方程特解之和组成。

令则齐次方程为0称为系统固有圆频率，而阻尼对运动的影响取决于n和0的比值，称为阻尼比。

0=-qqzCz汽车悬架系统阻尼比的数值通常在0.25左右，属于小阻尼，此时微分方程的解为这个解说明，有阻尼自由振动时，质量m2以有阻尼固有频率振动，其振幅按e-nt衰减，如图6-14所示。

）（220atnsinAeznt+-=-w阻尼比对衰减振动有两方面影响1.与有阻尼固有频率有关（6-27）由式（6-27）可知，增大下降，当=1时，=0，此时运动失去振荡特征。

汽车悬架系统阻尼比大约为0.25左右，比只下降了3%左右，在工程上可以近似认为车身部分振动的固有圆频率（单位为rad/s）、固有频率f0（单位为s-1或Hz）为（6-28）2.决定振幅的衰减程度图6-14上两个相邻的振幅A1与A2之比称为减幅系数，以d表示（6-29）对式（6-29）取自然对数（6-30）可以由实测的衰减振动曲线得到减幅系数d，由下式求出阻尼比（6-31）现在讨论在激励q的作用下，单质量系统运动微分方程（6-23）的解，通解部分由于阻尼作用随时间减小，稳态条件下系统的响应z由特解确定，它取决于激励q和系统的频率响应特性。

由输出、输入谐量复振幅z与q的比值或z（t）、q（t）的傅里叶变换Z（）与Q（）的比值，可以求出系统的频率响应函数，记为H（j）zq,三、单质量系统的频率响应特性三、单质量系统的频率响应特性.式中复振幅其中z0、q0输出、输入谐量的幅值；

2、1输出、输入谐量的相角。

代入式（6-32）得写成指数形式时（6-33）比较以上二式可以看出|H（j）|zq=z0/q0,它是输出与输入谐量的幅值比，称为幅频特性。

（）=（2-1）表示输出与输入谐量的相位差，称为相频特性。

对式（6-23）进行傅里叶变换或将各复振幅代入该式，即令z=z；

q=q；

z=jz；

q=jq；

z=-2z，得复数方程z（-m22+jC+K）=q（jC+K）.并由此得频响函数H（j）zq=z/q=（K+jc）/（-m2+K+jC）幅频特性（6-35）下面用双对数坐标把式（6-35）所示幅频特性|H（j）|z-q的曲线画出来。

用双对数坐标会给以后的分析带来许多方便：

1）当幅频特性|H（j）|乘一常数K时，1gKH（j）|=1gK+1g|H（j）|,1gK|H（j）|与1g|H（j）|的曲线形状不变，只要上下平移距离1gK即可。

2）在计算多自由度幅频特性时，要把几个环节的幅频特性相乘，只要把它们的曲线叠加起来即可，因为1g|H1（j）|H2（j）|=1g|H1（j）|+1g|H2（j）|+。

用双对数坐标画幅频特性时，横轴采用频率或频率比=/0，横轴按1g或1g=1g/0=1g-1g0的数值均匀刻度，当横轴由改为时，幅频特性的曲线形状不变，只要左右移动距离1g0，把=0位置移到=1处即可。

纵轴按1g|H（j）|的数值均匀刻度。

为了读数直观，刻度上往往直接标出（或）和|H（j）|的原数值。

图6-15为用双对数坐标画出的式（6-35）所示的幅频特性|z/q|，首先确定其低频段和高频段的渐近线。

当1时（高频段），分析阻尼比=0、=0.5两种情况。

（1）=0时，|，1g|=-21g，渐近线斜率为-2：

1。

渐近线的“频率指数”等于-2。

（2）=0.5时|渐近线“频率指