当W=2时 G q & (n)(2πn0)2G q(n0) 与n无关——“白噪声”
几何平均值 3.81 7.61 15.23 30.45 60.90 121.80 243.61 487.22
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
3）速度功率谱密度和加速度功率谱密度
速度功率谱密度 Gq & (n)(2πn)2Gq(n) 加速度功率谱密度 Gq & & (n)(2πn)4Gq(n)
动比垂直方向更敏感
人体最敏感 传至人体的振动加速度
思考：公交车和长途 客车在设计时对平顺
客观因素
性的要求有何不同？
第一节 人体对振动的反应和平顺性的评价
国际、国内与平顺性评价方法相关的标准 ➢1974年国际标准化组织制定了国际标准ISO2631：《人 体承受全身振动评价指南》
➢1997年公布了ISO2631－1：《人体承受全身振动评价— 第一部分：一般要求》
前副车架 后副车架
前悬架
前稳定杆 后稳定杆
后悬架
底盘NVH模型的建立（续）
转向管柱
动力总成 底盘NVH模型 （整车模型）
整备车身
底盘NVH分析
结构 前悬架 后悬架
传递路径测点 悬架主弹簧上支座点
下控制臂与前副车架前连 接点
下控制臂与前副车架后连 接点
减振器上支座点 悬架弹簧上支座点 外倾杆与后副车架的连接
点
下控制臂与后副车架的连 接点
方向
Z
X Y Z X Y Z Z Z X Y Z X Y Z
减振器上支座点
Z
选取的传递路径
80km/h匀速行驶工况座椅地板Z方向振动加速度 各传递路径贡献量色谱图
第六章 汽车的平顺性 汽车的平顺性
本章重点研究路面不平引起的汽车振动问题。
➢本章将具体研究以下内容：人体对振动的反应和平 顺性的评价；路面不平度的统计特性；汽车振动系统的 简化，系统的频率响应特性和系统参数对振动响应参数 的影响；汽车平顺性的测试等。
12.5/ f 12.5Hz f 80Hz
w df 21 /f
(0.5H zf2H z)
2H zf80H z
w cf 81 /f
(0.5H zf8H z)
8H zf80H z
wef 11 /f
(0.5H zf1H z)
1H zf80H z
第一节 人体对振动的反应和平顺性的评价
二、平顺性的评价方法
➢
x
、
s
ys
最敏感的频率范
围是0.5～2Hz。大约在3Hz
以下，人体对水平振动比对
垂直振动更敏感，且汽车车
身部分系统在此频率范围内
产生共振，故应对水平振动
给予充分重视。
第一节 人体对振动的反应和平顺性的评价
各轴向的频率加权函数（渐近线）
频率加权函数
0.5 0.5Hz f 2Hz
wk f
f /4 2Hz f 4Hz 1 4Hz f 12.5Hz
➢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G q ( n )
1）G q ( n ) 的拟合公式
Gq
nGq
n0nn0
W
n—空间频率（m-1），表示每米长度包括几个波长；
n0—参考空间频率，n0=0.1m-1；
G q ( n 0 ) — 参考空间频率下的路面功率谱密度，也称路
靠背
xb
yb
wc
0.80
0.212
4.3
wd
0.50
0.087
4.4
zb
wd
0.40
0.140
4.9
xf
脚
yf
wk
0.25
0.090
5.4
wk
0.25
0.093
5.1
zf
wk
0.40
0.319
6.2
1
av
a2 2 vj
0.628
第一节 人体对振动的反应和平顺性的评价
2.辅助评价法
➢当峰值系数 > 9时，ISO 2631-1：1997（E）标准规定用 加权加速度4次方根值评价。它能更好地估计偶尔遇到过大 的脉冲引起的高峰值系数振动对人体的影响。此时采用辅助 评价方法 —— 振动剂量值。
1.基本评价法
（1）计算各轴向加权加速度均方根值aw
1）滤波网络法
➢将测得的 a t 通过相 应的频率加权函数 w f
的滤波网络，得到加权加
速度时间历程 a w t 。
1
aw
1 T
T 0
aw2 tdt2
2）频谱分析法
➢对 a t 进行频谱分
析，得到功率谱密度
函数G a f 。
1
1.00
0.080
1.00
0.114
1.00
0.407
0.63
0.106
0.40
0.085
0.20
0.011
峰值 系数 5.0 4.7 5.5 4.9 5.0 4.5
第一节 人体对振动的反应和平顺性的评价
频率加权函数和轴加权系数 European轿车上振动测量结果
位置 坐标轴 频率加 轴加权 加权加速度 峰值 名称 权函数 系数k 均方根值 系数
第一节 人体对振动的反应和平顺性的评价
（4）评价方法
Law和aw与人的主观感觉之间的关系
加权加速度均方根值aw <0.315
0.315～0.63 0.5 ～1.0 0.8 ～1.6 1.25 ～2.5 >2.0
加权振级Law 110
110 ～116 114 ～120 118 ～124 112 ～128
第八章 汽车的NVH性能
同济大学 汽车学院 朱西产 教授
汽车NVH及要解决的问题
汽车振动噪声性能，又称为NVH（Noise、Vibration & Harshness）性能。 NVH性能指乘员感受到的噪声、振动及相关的动态不舒适性。
噪声（Noise）主要指乘客听到的车内噪声，包括发动机噪声、进排气噪 声、轮胎噪声、风噪声、传动系齿轮啮合噪声、车内面板振动辐射噪声等； 另外，还有车外噪声，亦即汽车行驶中对交通环境的辐射噪声。
（3）结构阻尼件布置设计
（4）风噪问题（立柱隔断）
动力相关： （5）动力总成悬置系统匹配设计
（6）发动机本体振动和噪声控制（发动机NVH）
（7）进气噪声
（8）排气噪声
底盘相关： （9）底盘NVH开发
（10）轮胎噪声控制
其他：
（11）关键子系统或部件NVH性能开发
（变速箱、传动轴、转向管柱等） （12）电子电器噪声（风扇等）
NVH问题分类
NVH要解决的问题 振动源、噪声源
振动: 噪声:
结构传递 结构传递 空气传递
面板辐射 噪声
车内振动 （方向盘、座椅）
车内噪声
排气系统
发动机
进气系统
风扇、 电子电器
轮胎及不 平路面
车外噪声
NVH开发要解决的重点问题
车身相关： （1）车身结构NVH开发（模态及传函VTF、NTF）
（2）高频声学包开发（隔吸声件、内饰件）
126
人的主观感觉 没有不舒适
有一些不舒适 相当不舒适 不舒适 很不舒适 极不舒适
第一节 人体对振动的反应和平顺性的评价
频率加权函数和轴加权系数 European轿车上振动测量结果
位置 坐标轴 名称
xs
ys
座椅
支承
zs
面
rx
ry
rz
频率加 权函数
wd wd wk we we we
轴加权 加权加速度 系数k 均方根值
➢我国对相应国际标准进行了修订，公布了GB/T4970 — 1996《汽车平顺性随机输入行驶试验方法》
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
共3个输入点、12个方向的振动
第一节 人体对振动的反应和平顺性的评价
频率加权函数和轴加权系数
位置 座椅支承面
靠背 脚
坐标轴名称
xs
ys
zs
rx
x
、
s
ys
代替，此时轴加权系数取
k=1.4。
➢我国标准规定，评价汽车平顺性时就考虑椅面 xs、ys、zs
三个轴向振动。
第一节 人体对振动的反应和平顺性的评价
人体对不同频率的振动敏感程度不同
➢z s 最敏感的频率范 围是4～12.5Hz。在4～ 8Hz频率范围，人的内 脏器官产生共振；8～ 12.5Hz频率范围，对人 的脊椎系统影响很大。
面不平度系数；
W—频率指数。
第二节 路面不平度的统计特性
2）路面不平度8级分类标准
路面等级
A B C D E F G H
Gq(n0)/(10-6m3) （n0=0.1m-1）
几何平均值 16 64 256 1024 4096
16384 65536 262144
σq /(10-3m) 0.011m-1<n<2.83m-1
aw08.50W2fGafdf2
第一节 人体对振动的反应和平顺性的评价
（2）三个方向总加权加速度均方根值
a w 1 .4 a x w21 .4 a y w2 a z 2 w 1 /2
思考：为什么乘以系数1.4？ （3）总加权振级Law
L aw 20 a w /la 0 g
a0—参考加速度均方根值，a0 106m/s2。
汽车的平顺性
➢什么是汽车平顺性？ ➢保持汽车在行驶过程中乘员所处的振动环境具 有一定舒适程度和保持货物完好的性能。 ➢为什么要研究汽车的平顺性？ ➢振动影响人的舒适性、工作效能、身体健康， 影响货物的完整性以及零部件的性能和寿命。平顺 性研究的目的是有效控制汽车振动系统的动态特性。