第一节 人体对振动的反应和平顺性的评价 人体坐姿受振模型
第一节 人体对振动的反应和平顺性的评价
频率加权系数
椅面z向： 椅面x,y向和靠背y向 ：
靠背x向 ：
第一节 人体对振动的反应和平顺性的评价
平顺性名词解释(2)
3、 均方根值
a
1 T a2 (t)dt
T0
a(t)是测试的加速度时间信号。
4、 加权均方根值 aw
第三节 汽车振动系统的简化、单质量系统振动
频率响应
设系统的输入是F0ej(wt+), 输出Xej(wt+) 系统的频率响应定义是：
H()=输出复振动/输入复振动
= Xe j e j t / F0e j e j t
=
Xe j
/ F0e j
X F0
e j( )
=输出复振幅/输入复振幅
注意X,F,,都是频率的函数。
Gq( f ) 16 4Gq(n0)n02u f 2
第三节 汽车振动系统的简化、单质量系统振动
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
第三节 汽车振动系统的简化、单质量系统振动
汽车单自由度振动方程（1）
m2z C(z q) K(z q) 0
m2z Cz Kz Cq Kq
第二节 路面不平度的统计特征
3.路面不平度的功率谱密度
w
Gq
(n)
Gq
(n0
)
n n0
式中
n—空间频率，m-1
n0—0.1 m-1 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 T
T 0
a
2 w
(t
)dt
aw(t)是通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。
频率加权
a(t)
滤波网络
aw(t)
第一节 人体对振动的反应和平顺性的评价
平顺性评价方法
1、 按加速度加权均方根值评价。样本时间T一般 取120s。
2、同时考虑3个方向 3轴向xs、ys、zs振动的总加权 加速度均方根值为：
0
结论：
1）固有频率 0 k / m 越低， z 越小。即悬架越软平
顺性越好。但固有频率不可太低。否则悬架动挠度太大，并会 导致乘客晕车。 2）阻尼有一最佳值，在0.2-0.4之间。
第二节 汽车振动系统的简化、单质量系统振动
第二节 汽车振动系统的简化、单质量系统振动
第二节 汽车振动系统的简化、单质量系统振动
第二节 汽车振动系统的简化、单质量系统振动
平顺性和固有频率、阻尼比的关系
1、固有频率越低，车身振动加速度均方根值越低，平顺性越 好。但固有频率太低，会导致汽车载荷变化时车身高度变化 过大、悬架“击穿”和乘员晕车； 2、汽车悬架阻尼比不能过大或过小，有一最佳值，在0.2和 0.4之间。
第二节 汽车振动系统的简化、单质量系统振动
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
Gq (
f
)
1 u
Gq (n)
第二节 路面不平度的统计特征
上式可化为
Gq ( f ) Gq (n0 )n02
u f2
还可得到
Gq ( f ) 4 2Gq(n0)n02u
z C z K z C q K q
m2
m2
m2
m2
令 2n=C/m2，20=K/ m2，
齐次方程变为
z 2nz 02 z 0
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
n /0 2
C 2m2 K
方程的解为
z(t) Aent sin( 02 n2 t )
第三节 汽车振动系统的简化、单质量系统振动
频率响应函数的特点
(1)描述了定常线性系统（动态特性）。是频率的复函数。 (2)系统所固有。 (3)具有不同的形式，位移/力，速度/力，应变/位移，电压/加速等。 (4)和输入输出的位置、方向等有关。 (5)可通过理论计算或方便地通过测试得到。
第三节 汽车振动系统的简化、单质量系统振动
z(m22 Cj K ) q(Cj K )
第三节 汽车振动系统 q
Cj K m22 Cj
K
令 /0,(0 K m2 )
代入上式，得
C 2 m2K
H () zq
1 2 j 1 2 2 j
第三节 汽车振动系统的简化、单质量系统振动
悬架弹簧动挠度复振幅为 fd z q ，故频响函数
zq z
H () fd q
q
1 q
把频响函数
H () zq
1 2 j 1 2 2 j
代入上式，得
H () fd q
fd q
1
2
2
2
j
幅频特性为
H () fd
fd q
q
4 (1 2 )2 （2）2
第二节 汽车振动系统的简化、单质量系统振动
频率响应函数的物理意义
H ()
Xe j
/ F0e j
X F0
e j( )
频率响应函数的模
=幅频特性=|输出复振动/输入复振动|
=|输出复振幅/输入复振幅|
=输出实振幅/输入实振幅
即
H ()
X F0
输出实振幅 输入实振幅
频率响应函数的幅角=-=
arctg
(
H H
()的虚部 ()的实部
）
输出与输入的相位差
车高控制悬架
第三节 汽车平顺性试验和数据处理
一、平顺性试验内容
1．悬架刚度、阻尼的测定 2．固有频率和阻尼比的测定
频率根据波形直接测定测出周期，再求倒数。 阻尼比下式测定：
1
1
ln
2
4
( A1
2
/
A2
)
3．频响函数的测定 可在电液振动台上或路面上进行。
第三节 汽车平顺性试验和数据处理
传动系弯曲振动试验
第二节 汽车振动系统的简化、单质量系统振动
H () zq
车身加速度复振动z 路面不平度速度复振动q
( ze jt )'' (qe jt )'
2z z H ()
q
q
zq
式中
H () zq
1 （2）2 (1 2 )2 （2）2
第二节 汽车振动系统的简化、单质量系统振动
当=1时，前式变为
第一节 人体对振动的反应和平顺性的评价
平顺性名词解释(1)
1、轴加权系数 对不同方向振动，人体敏感度不一样。该标准用轴加
权系数描述这种敏感度。 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。椅面水平振动敏感范围在0.5-2Hz。标准用频率加权 函数w描述这种敏感度。
幅角argZ=arctg(b/a)=t 实部=a=Acost 虚部=b=Asint。 复振动的实部或虚部都代表振动。事先约定一个即可。
第三节 汽车振动系统的简化、单质量系统振动
对简谐振动，对应的复数形式为 Z=Aej（t+） Z=Aej（t+）=Aejejt= ejt 式中： A~ = Aej为复振动Z的复振幅。
第三节 汽车平顺性试验和数据处理
传动系振型试验框图
第三节 汽车平顺性试验和数据处理
传动系弯曲振动频率响应
第三节 汽车平顺性试验和数据处理
平顺性试验数据的采集和处理
1. 测试仪器 2. 数据处理
进行FFT、自谱、频率响应函数、加权均方根值的计算等。
悬架参数实用范围
表中：
f0 —固有频率 [fd] —限位行程
fs —悬架静挠度 —阻尼比
第二节 汽车振动系统的简化、单质量系统振动
AAS
第二节 汽车振动系统的简化、单质量系统振动
被动悬架
第二节 汽车振动系统的简化、单质量系统振动
半主动悬架
第二节 汽车振动系统的简化、单质量系统振动
主动悬架
第二节 汽车振动系统的简化、单质量系统振动
第六章 汽车平顺性
路面
汽车
人
第一节 人体对振动的反应和平顺性的评价
第一节 人体对振动的反应和平顺性的评价
平顺性的评价标准
评价标准
ISO2631-1:1997(E) 《人体承受全身振动评价——第一部分： 一般要求》 GB/T4970-1996《汽车平顺性随机输入行驶试验方法》
所考虑的振动
ISO2631-1规定，舒适性评价时，考虑座椅支承处的3个线振 动和3个角振动，靠背和脚支承处各3个线振动，共12个轴向 振动。健康影响评价时，仅考虑座椅支承处的3个线振动xs、 ys、zs。
单质量系统对路面随机输入的响应
对单自由度系统，输出功率谱=幅频特性的平方输入功率谱，即
Gx ( f )
H
(
f
)
2 xq
Gq
(
f
)
z 式中，x表示输出，可以是车身加速度 、悬架动挠度fd、车轮
与路面间的动载荷Fd。
方差2=均方值--均值2。在振动均值为0时，
方差 2=均方值=
Gx ( f )df
汽车单质量系统幅频特性 上式模（幅频特性）为
H () zq
1 （2）2 (1 2 )2 （2）2