基于整车平顺性的主动悬架联合仿真研究
第6章 汽车行驶平顺性检测
第6章汽车行驶平顺性检测 6.1 行驶平顺性的评价指标及影响因素 知识目标 1.理解汽车行驶平顺性的评价指标 2.掌握汽车通过性影响因素。 能力目标 会对车辆的平顺性做出正确的评价 导入案例 有些人乘坐化油器普通桑塔纳轿车会感到头晕、呕吐现象；为什么？其主要原因是与汽车的行驶性能与平顺性能有关，即与地面因素有关也与底盘的固有频率有关，普通桑塔纳的固有振动频率与行使的平顺性要求不合适，也即是底盘的设计存在的因素。 6.1.1 汽车行驶平顺性的评价指标 汽车在行驶时对路面不平度的隔振特性，称为汽车行驶平顺性。汽车是由几个具有固有振动频率的系统组成，这些系统包括各车轮和各弹性元件及悬架弹簧等组成；它们之间互相有一定程度的联系。汽车在不平路面上行驶时，会激起汽车的振动；当这种振动达到一定程度时，使乘员感到疲劳和不舒服，或使货物损坏。同时还会引起汽车增加附加载荷，加速汽车有关零件的磨损，缩短汽车的使用寿命。所以，汽车行驶平顺性就是保持汽车在行驶过程中乘员所处的振动环境具有一定的舒适性能；对载货汽车还包括保持货物完好的性能。 汽车行驶平顺性的评价与人体对汽车行驶振动密切相关，它不但受汽车振动频率与强度、振动作用的方向和时间影响；而且又受人的心理、生理状态的影响。所以评价和衡量汽车行驶平顺性是非常困难和复杂的。常用的汽车平顺性评价指标有两种：客观物理量的评价指标和主观感觉评价。 1.汽车行驶平顺性客观物理量评价 ⑴振动加速度振动加速度对平顺性影响很大。人体在不同的振动频率下，能承受的加速度不同。振动的强度采用加速度均方根值表示。国际标准协会提出的ISO2631标准是根据人体对不同方向、不同频率、不同振动强度机械振动的反应制定出三个评定界限，它们分别是： 舒适性降低界限：超过此界限会降低舒适性。 疲劳——工效降低极限：降低工作效率的界限，此界限与保持工作效率有关。 暴露极限：该极限为人体可以承受振动量的上限。 ⑵我国试行标准我国参照ISO2631制订了GB／T4970—1985、GB T5902—1986标准评价汽车行驶平顺性。GB/T4970—1985规定以疲劳——工效降低界限和舒适性降低界限为人体承受振动能力的主要评价指标。其中，轿车和客车用舒适性降低界限评价，货车用疲劳——工效降低界限，并对检测条件和车速做出相应规定。GB／T5902—1986规定以坐垫上和座椅底部地板振动加速度的最大值作为评价指标。 ⑶用车身的固有振动频率评价固有振动频率是指弹性系统由于偶然的干扰而离开
ADAMSCAR在汽车平顺性分析的研究
ADAMS/CAR在汽车平顺性分析的研究 作者：钟汉文卜继玲宋传江 摘要：基于多体动力学理论，在ADAMS/CAR 中建立某一车型的虚拟样机模型。在随机路面的输入下，对该车型并进行平顺性分析，探讨了ADAMS/CAR 中建立整车模型并进行平顺性分析的流程。研究结论为ADAMS/CAR 进一步的整车参数的优化设计打下基础。关键词：ADAMS/CAR；平顺性分析；随机路谱；整车模型 1 前言 汽车的平顺性主要指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，不至于使人感到不舒适、疲劳甚至损害健康的性能。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。路面不平是汽车振动的基本输入，汽车的平顺性主要指路面不平引起的汽车振动，频率范围约为0.5~25Hz。路面不平度和车速形成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、阻尼元件和悬架、非悬架质量构成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，即舒适性来评价汽车的平顺性。 2 路面输入与整车建模 2.1 路面构造 ADAMS/CAR Ride 提供一个基于Sayers 数字模型的路面生产工具—路面轮廓发生器，该模型为一种经验模型，综合许多不同类型道路测量参数并给出了左右轮辙路面轮廓参数。路面轮廓发生器模型认为路面轮廓的空间功率谱密度与空间频率n，存在如下函数关系： 等式右边由三部分组成，分别为三个独立的白噪声所获得，式中：Ge 为白噪声空间功率谱密度幅值，Gs 与时间有关的白噪声速度密度幅值，Ga 为与时间平方相关的白噪声加速度功率谱密度幅值。在路面谱生成器中，通过设置路面空间功率谱密度幅值、速度功率谱密度幅值和加速度功率谱密度幅值等参数来设置路面谱文件。本文采用的水泥随机路面，采用水泥路面参数在路面谱生成器中生成所需的随机路面。 2.2 整车建模 该车型采用麦弗逊悬架为前悬架，双叉臂悬架为后悬架。则依次在ADAMS/CAR 的模版模式下，建立前悬、后悬、底盘、轮胎、转向系统以及车身试验台的模版，然后将模板生成各个子系统，将建好的各子系统按照相应的约束连接在一起，即可构成完整的汽车整车
汽车平顺性评价
汽车平顺性评价方法 车辆行驶平顺性可以定义为：车辆在一般行驶速度范围内行驶时，能保证乘员不会因车 身振动而引起不舒服和疲劳的感觉， 以及保持所运货物完整无损的性能。 由于行驶平顺性主 要是根据乘员的舒适程度来评价，又称为乘坐舒适性。它是考核汽车性能的主要指标之一。 通常讨论的平顺性主要指路面不平引起的汽车振动，频率范围约为 0.5 — 25Hz 。研究平顺 性的主要目的是控制振动的传递，使汽车振动系统在给定“输入”下的“输出”不超过一定 界限，以 保持乘员的舒适性。平顺性分析可根据图 2.1所示框图来进行。 -A h/ 图叮车辆彳亍驶平顺性分析摧图 目前对汽车平顺性的评价主要分为两类 ：主观评价和客观评价。主观评价方法主要考虑 乘员的主观反应，以人的感官为主，进行统计分析并对车辆进行评价 ；客观评价方法主要借 助于测量仪器来完成对频率、加速度、承受时间等振动参数的测量，将测量值与相对应的限 值指标相比较，客观地确定车辆的行驶平顺性。 1主观评价法 主观评价方法一般用于在同样的试验条件下 (路况、车速、气象条件等相同 )的车辆比较，由 专业人员根据主观评价规范，通过对被评车辆的观察、操作感受、 典型路况的驾乘等， 对车 辆进行评价后，对每一评价项目进行打分，给出评语。 主观评价的项目主要有：座椅垂直振动、座椅前后振动、座椅横向振动、转向盘振动、驾驶 室的摇摆及车辆地板的振动等。 主观评价受到评价者个人主观因素的影响较大， 由于人体自 身复杂的心理、生理特性，即使相同的振动， 不同评价者可能给出差别较大的评价结果，因 此难以得出确切的结论。 2客观评价法 客观评价法主要考虑车辆的隔振性能，以机械振动的各物理量 (如振幅、频率、速度、加速 度等)作为评价指标并适当考虑人体对振动反应的敏感程度来价汽车的平顺性。 1974年，国 际标准化组织在综合大量有关人体全身振动研究成果的墓础上，制定了 ISO2631的最初版 本一《人体承受全身振动评价指南》。之后经过几次修订，于 1997年颁布了新的ISO2631 一 1:1997(E)标准，该标准规定，当振动波形峰值系数 (加权加速度时间历程 3w (t)的峰值与加 权加速度均方根值 a w 的比值)<9时，用基本评价方法即加权加速度均方根值来评价振动对人 体舒适 与健康的影响。当峰值系数 >9时，用辅助评价方法。 2.1基本评价方法 首先分别计算各轴向加权加速度均方根值 a w ，对记录的加速度时间历程 a(t)，通过相应 频率加权函数 w(f)滤波器得到加权加速度时间历程 a w (t)据下式计算出a w (t)的均方根值a w 。 1 % ￡⑺(加 式中，a 为加权加速度均方根值；a w (t)为加权加速度时间历程;T 为振动的分析时间，一般取 ?轮跆、澈媒、车月忌戒 ?啓椅凰人俸系喘 ?质戲、弹性阻尼元件
P068-汽车驾驶室平顺性分析
汽车驾驶室平顺性优化设计 秦民 （一汽技术中心） 摘要：建立汽车驾驶室刚弹耦合模型，输入随机路面激励，研究汽车驾驶室底板的振动响应；通过虚拟样机计算结果与试验进行对比，验证了模型的正确性；以驾驶室悬置的弹簧刚度、减振器阻尼为影响因素，通过虚拟DOE正交试验分析方法进行优化设计，显著改善了驾驶室平顺性. 关键词：驾驶室平顺性；优化设计；刚弹耦合 中图分类号：TP391.4文献标志码：A Research on Improving the Ride Comfort of Cab for Truck QIN Min F A W R&D Center Abstract: The simulation was carried out which was used to describe the cab floor vibration response under road random profile inputs. Modes of the cab was acquired by Nastran software. The rigid-elastic coupling cab model and multi rigid body cab model were constructed and verified. The spring and damper of the cab suspension system were optimized to improve cab ride comfort by DOE analysis. Keywords: Ride Comfort; DOE analysis; Rigid-elastic Coupling 0 引言 驾驶室乘坐舒适性是汽车的一个重要性能指标，如何建立一个全面描述汽车动态特性的模型，是进行舒适性仿真研究的关键. 本文首先利用大型通用软件ADAMS/View建立了某重型卡车驾驶室多刚体仿真模型，并在此基础上利用Nastran软件计算的模态结果建立刚弹耦合的多体模型. 两种模型都进行了与试验数据的对比，证明了模型的正确性，并在此基础上以驾驶室前后悬置的刚度和阻尼为因素进行了虚拟DOE正交试验分析，找到了悬置刚度、阻尼的最优水平，使乘坐舒适性得到大幅度提高. 1 ADAMS驾驶室多体仿真模型 1.1 驾驶室模型的建立 图1是驾驶室多刚体ADAMS模型，图2是驾驶
基于越野路面谱汽车行驶平顺性建模与仿真.doc
基于越野路面谱汽车行驶平顺性建模与仿真 1 引言 汽车的行驶平顺性就是保持汽车在行驶过程中乘员所处的振动环境中具有一定 舒适度的性能，对于载货汽车还包括保持货物完好的性能，它是评价现代汽车的重要性能指标之一。随着汽车工业的发展，如何改善汽车行驶平顺性，已经成为汽车设计者十分关注的问题。 汽车行驶时,路面的不平度会引起汽车的振动。当这种振动达到一定程度时，将使乘客感到不舒适和疲劳、或使运载的货物损坏，汽车行驶平顺性正是根据乘座者的舒适度来评价汽车性能的，又可称为乘座舒适性。汽车是一个复杂的多质量振动系统，其车身通过车架的弹性元件与车桥连接，而车桥又通过弹性轮胎与道路接触，其他如发动机、驾驶室等，也是以橡皮垫固定于车架。在激振力作用下，如道路不平而引起的冲击和加速、减速时的惯性力，以及发动机与传动轴振动等，系统将发生复杂的振动，对乘员的生理反取决于行驶平顺性，而被迫降低行车速度，因而使汽车的平均技术速度减低，运输生产应和所运货物的完整性，均会产生不利的影响。在坏路上，汽车的允许行驶速度受动力性的影响不大，主要率下降。其次，振动产生的动载荷，加速了零件的磨损，乃至引起损坏，降低了汽车使用寿命。此外，振动还引起能量的消耗，使燃料经济性变坏。因此，减少汽车本身的振动，不仅关系到乘坐的舒适和所运货物的完整，而且关系到汽车的运输生产率、燃料经济性、使用寿命和工作可靠性等。 1.1研究的意义 中国作为发展中国家，在过去的20多年里，国民经济持续、健康、快速发展，汽车工业也取得了跨越式的发展，我国的汽车生产能力也得很大的提高。近几年来，我国私人汽车拥有量快速增长，道路的建设，汽车行驶里程越来越远，乘客乘坐时间越来越长，汽车的行驶平顺性更加受到生产厂家及用户的关注。私人汽车拥有量快速增长,道路的建设，汽车行驶里程越来越远，乘客乘坐时间越来越长，汽车的行驶平顺性更加受到生产厂家及用户的关注。 舒适的振动环境，对于乘员，不仅在行驶过程中很重要，而且可以保证乘员到达目的地后，以良好的状态投入工作。对于载货汽车来说，平顺性影响着货物保持完好的程度。因而如何最大限度地降低汽车在行驶过程中产生的振动，甚至更进一步利用振动来为我所用是一项十分有价值和意义的工作，而有关振动在汽车领域的研究更是
汽车平顺性实验
汽车平顺性实验 实验目的 研究车身与车轮双质量系统的振动。 实验内容 模拟分析车身与车轮双质量系统在路面输入下汽车悬架动挠度21z z -和车身加速度 a 的变化趋势。 双质量系统振动的运动方程： ....221221....1121121()()0 ()()()0 t m z C z z K z z m z C z z K z z K z q +-+-=+-+-+-= 设..1212[]T x z z z z = 则.......1212[]T x z z z z = 设.. 221[]T y z z z =- 其中21z z -为动挠度，..2z 为车身加速度 列出状态方程如.x Ax Bu y Cx Du ??=+?=+?? 12..111111.2222200100000100t t z z K K K C C x q K m m m m z m K K C C z m m m m ????????????? ???????+?--?=+??????????????????--?????????? ? 111 00201022222z z y q K K C C z m m m m z ???-?????????=+??????--?????????? 在matlab 中建立m 文件，输入如下程序：
m1=24; m2=240; K=9475; Kt=85270; C=754; A1=[0 0 1 0 0 0 0 1 -(K+Kt)/m1 K/m1 -C/m1 C/m1 K/m2 -K/m2 C/m2 -C/m2]; B1=[0 0 Kt/m1 0]'; C1=[-1 1 0 0 K/m2 -K/m2 C/m2 -C/m2]; D1=[0 0]'; 保存并运行。 打开simulink建立如下模型：
第六章 汽车行驶的平顺性
第六章汽车行驶的平顺性 6.1 平顺性的评价 汽车行驶平顺性，是指汽车在一般行驶速度范围内行驶时，能保证乘员不会因车身振动而引起不舒服和疲劳的感觉，以及保持所运货物完整无损的性能。由于行驶平顺性主要是根据乘员的舒适程度来评价，又称为乘坐舒适性。 汽车作为一个复杂的多质量振动系统，其车身通过悬架的弹性元件与车桥连接，而车桥又通过弹性轮胎与道路接触，其它如发动机、驾驶室等也是以橡胶垫固定于车架上。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)以及发动机振动与传动轴等振动时，系统将发生复杂的振动。这种振动对乘员的生理反应和所运货物的完整性，均会产生不利的影响；乘员也会因为必须调整身体姿势，加剧产生疲劳的趋势。 车身振动频率较低，共振区通常在低频范围内。为了保证汽车具有良好的平顺性，应使引起车身共振的行驶速度尽可能地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。其次，振动产生的动载荷，会加速零件磨损乃至引起损坏。此外，振动还会消耗能量，使燃料经济性变坏。因此，减少汽车本身的振动，不仅关系到乘坐的舒适和所运货物的完整，而且关系到汽车的运输生产率、燃料经济性、使用寿命和工作可靠性等。 汽车行驶平顺性的评价方法，通常是根据人体对振动的生理反应及对保持货物完整性的影响来制订的，并用振动的物理量，如频率、振幅、加速度、加速度变化率等作为行驶平顺性的评价指标。 目前，常用汽车车身振动的固有频率和振动加速度评价汽车的行驶平顺性。试验表明，为了保持汽车具有良好的行驶平顺性，车身振动的固有频率应为人体所习惯的步行时，身体上、下运动的频率。它约为60～85次/ 分(1H Z ～1.6H Z )，振动加速度极限值为0.2～0.3g。为了保证所运输货物的
宇通客车平顺性及操纵稳定性分析报告
宇通客车平顺性及操纵稳定性分析报告 作者：吴卫东万晓峰 LMS 国际公司 时间：2007年3月30日
目录 1 前言 (3) 2 多体动力学模型的建立 (3) 2.1 钢板弹簧的建模 (3) 2.1.1 前悬架板簧建模 (4) 2.1.2 后悬架板簧建模 (5) 2.2 前悬架多刚体模型的建立 (6) 2.3 后悬架多刚体模型的建立 (8) 2.4 整车模型的建立 (9) 2.4.1 质量特性参数的确定 (9) 2.4.2 系统建模及仿真 (10) 3 仿真计算 (12) 3.1 整车仿真分析 (12) 3.1.1 整车静平衡计算 (12) 3.1.2 整车平顺性仿真分析 (13) 3.2 前悬架运动学仿真分析 (18) 4 结论 (20)
1前言 2007年2月初，宇通客车对LMS https://www.wendangku.net/doc/8715837088.html,b 虚拟实验室在整车建模和仿真上的能力进行评估。要求LMS China进行其某型号客车的平顺性分析，同时对该车辆的前悬架进行运动学分析。本文的主要内容为：整车多体动力学模型的建立、仿真分析过程以及结果数据分析等。 LMS是以工程创新为宗旨的新技术公司，成立于1980年。长期以来，LMS 以工程咨询服务为基础，逐步在试验测量设备与处理软件、CAE分析软件这两大领域取得技术领先地位。 LMS在2001年就推出了多学科集成仿真平台LMS https://www.wendangku.net/doc/8715837088.html,b 虚拟实验室，集成了包括多体分析、疲劳寿命预测、声学仿真、结构分析前后处理、振动噪声分析以及优化在内的仿真功能，实现了跨学科的系统级仿真，提高了仿真流程的自动化和分析效率，因此成为CAE行业最先进的解决方案。 LMS https://www.wendangku.net/doc/8715837088.html,b 虚拟实验室的两个模块，多体动力学和耐久性分析整合成为“系统级疲劳”。其思路是把多体分析（刚体和柔体混合分析）得到的部件载荷信息直接传递给同一仿真平台上的耐久性分析模块，用户只需输入必须的材料特性参数，即可得到柔体部件的疲劳寿命（或损伤）分布。 虚拟实验室的集成解决方案“系统级疲劳”，已经得到业内重量级客户的认可，包括PSA标致雪铁龙集团，波音公司，丰田赛车开发公司，宝马汽车公司，梅塞德斯奔驰公司，康明斯公司，通用汽车公司，法雷奥汽车部件公司，Aisin 汽车部件公司，等等。 2多体动力学模型的建立 2.1钢板弹簧的建模 钢板弹簧主要用于在车轮与车架或车身之间传递各种力和力矩,同时其垂直- 变形（刚度）特性直接影响汽车的乘坐舒适性。在汽车行驶中钢板弹簧同时承受垂直力、纵向力、侧向力,制动时还承受制动力矩。合理地对钢板弹簧进行简化是建立悬架模型的重要步骤。 依据LMS在板簧建模以及整车仿真上丰富的工程经验，板簧建模有四种方法。 a.精细建模（High Fidelity）； b.用衬套力和Beam力进行建模（Beam or Bush approach），如图1；
第6章 汽车平顺性范文
第6章汽车的平顺性 学习目标 通过本章的学习，要求掌握汽车行驶平顺性的评价指标和人体对振动反应的感觉界限；掌握汽车振动系统的简化方法，并能正确分析车身振动的单质量系统模型；了解汽车通过性的影响因素。 汽车行驶平顺性，是指汽车在一般行驶速度范围内行驶时，避免因汽车在行驶过程中所产生的振动和冲击，使人感到不舒服、疲劳，甚至损害健康，或者使货物损坏的性能。由于行驶平顺性主要是根据乘员的舒适程度来评价，所以又称为乘坐舒适性。 汽车是一个复杂的多质量振动系统，其车身通过悬架的弹性元件与车桥连接，而车桥又通过弹性轮胎与道路接触，其他如发动机、驾驶室等，也是以橡皮垫固定于车架上。由于道路不平而引起的冲击和加速、减速时的惯性力，以及发动机与传动轴振动等产生的激振力作用于车辆系统，将使系统发生复杂的振动，对乘员的生理反应和所运货物的完整性，均会产生不利的影响。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；而因坏路被迫降低行车速度，因而使汽车的平均技术速度减低，运输生产率下降。其次，振动产生的动载荷，加速了零件的磨损，乃至引起损坏，降低了汽车的使用寿命。此外，振动还引起能量的消耗，使燃料经济性变差。因此，减少汽车本身的振动，不仅关系到乘坐的舒适和所运货物的完整，而且关系到汽车的运输生产率、燃料经济性、使用寿命和工作可靠性等方面。 6.1节人体对振动的反应和平顺性的评价 6.1.1 汽车行驶平顺性的评价指标 汽车行驶平顺性的评价方法，通常是根据人体对振动的生理反应，以及对保持货物完整性的影响制定的，并用振动的物理量，如频率、振幅、加速度等作为行驶平顺性的评价指标。 目前常用汽车车身振动的固有频率和振动加速度均方根值，评价汽车的行驶平顺性。试验表明，为了保持汽车具有良好的行驶平顺性，车身振动的固有频率应为人体所习惯的步行时，身体上、下运动的频率，它约为60～80次／min(1～1.6Hz),振动加速度的极限值为0.2g～0.3g。为了保证运输货物的完整性，车身振动加速度也不宜过大。如果车身加速度达到1g,没有经固定的货物，就有可能离开车厢底板。所以，车身振动加速度的极限值应低于0.6g～0.7g。 6.1.2 人体对振动的反应 70年代，国际标准化组织（ISO）在综合大量有关人体全身振动的研究工作和文献的基础上，订出了国际标准IS02631—1978E《人体承受全身振动的评价指南》，这样在人承受全身振动的评价方面才有了国际通用性标准。该标准用加速度的均方根值给出了在1～80Hz 振动频率范围内人体对振动反应的三个不同的感觉界限。它们分别是暴露极限、疲劳降低工作效率界限和舒适降低界限。 6.1.2.1 暴露极限
汽车平顺性研究
汽车平顺性研究 李全 （桂林电子科技大学机电工程学院广西，桂林541004） 摘要：汽车平顺性是汽车的重要性能，它不仅影响乘员的舒适性、工作效能和身体健康，还直接影响着汽车的动力性、经济性和操作稳定性等，因此，汽车生产厂家对其格外关注，对汽车平顺性的研究也就显得十分重要。 0.绪论 汽车行驶平顺性，是指汽车在一般行驶速度范围内行驶时，避免因汽车在行驶过程中所产生的振动和冲击，使人感到不舒服、疲劳，甚至损害健康，或者使货物损坏的性能。由于行驶平顺性主要是根据乘员的舒适程度来评价，所以又称为乘坐舒适性。汽车是一个复杂的多质量振动系统，其车身通过悬架的弹性元件与车桥连接，而车桥又通过弹性轮胎与道路接触，其他如发动机、驾驶室等，也是以橡皮垫固定于车架上。由于道路不平而引起的冲击和加速、减速时的惯性力，以及发动机与传动轴振动等产生的激振力作用于车辆系统，将使系统发生复杂的振动，对乘员的生理反应和所运货物的完整性，均会产生不利的影响。 1．汽车平顺性研究现状 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；而因坏路被迫降低行车速度，因而使汽车的平均技术速度减低，运输生产率下降。其次，振动产生的动载荷，加速了零件的磨损，乃至引起损坏，降低了汽车的使用寿命。此外，振动还引起能量的消耗，使燃料经济性变差。因此，减少汽车本身的振动，不仅关系到乘坐的舒适和所运货物的完整，而且关系到汽车的运输生产率、燃料经济性、使用寿命和工作可靠性等方面。我国的汽车平顺性标准是借鉴国际上关于振动评价的标准建立的，但与国际标准有一定差异。 2．人体对振动的反应和平顺性的评价 2.1 汽车行驶平顺性的评价指标 汽车行驶平顺性的评价方法，通常是根据人体对振动的生理反应，以及对保持货物完整性的影响制定的，并用振动的物理量，如频率、振幅、加速度等作为行驶平顺性的评价指标。 目前常用汽车车身振动的固有频率和振动加速度均方根值来评价汽车的行驶平顺性。试验表明，为了保持汽车具有良好的行驶平顺性，车身振动的固有频率应为人体所习惯的步行时，身体上、下运动的频率，它约为60～80次／min(1～1.6Hz),振动加速度的极限值为0.2g～0.3g。为了保证运输货物的完整性，车身振动加速度也不宜过大。如果车身加速度达
汽车动力性与平顺性研究课程设计
课程设计说明书 课程名称汽车理论 设计题目汽车动力性与平顺性研究
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期：
学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日
汽车平顺性试验
汽车平顺性道路行驶试验报告 一、试验目的和任务 1、学习与该试验有关的数字信号采集和处理的知识。 2、对汽车相应部位振动信号进行采集，并对信号进行处理，作出对被试验车辆平顺性的评价。 3、根据主观感觉的舒适性来评价被检车辆的平顺性，同时，通过试验发现它们在平顺性方面存在的问题，探索产生问题的原因，为汽车平顺性设计提供改进措施。 二、试验内容和条件 1.试验内容 （1）随机输入行驶试验：测定汽车在随机不平路面上行驶时的振动对乘员及货物的影响，评价试验车辆平顺性。试验时，汽车在稳速段内以规定的车速稳定行驶，然后以该稳定车速匀速地驶过试验路段，记录各测量点的加速度时间历程（样本记录长度不小于3min）和平均行驶车速。 （2）脉冲输入行驶试验：测定汽车行驶单凸块时的，对乘员及货物的冲击响应，评价试验车辆平顺性。试验车速分别为10、20、30、40、50、60 km/h，每种车速的试验次数不少于8次。当汽车行驶到距凸块50m远时车速应稳定在试验车速上，而后以稳定的车速驶过凸块，同时用磁带记录仪记录汽车振动的全过程，待汽车驶过凸块并冲击响应消失后，停止记录。测试系统应适宜于冲击测量，其性能应稳定、可靠，频响范围为0.1～100Hz，其中加速度传感器的量程不得小于10g。 2.试验条件 （1）根据试验内容和国标GB/T 4970-1996、GB/T 5902-86要求，本次试验在沥青路面上进行，路面平直、干燥，纵坡不大于1%，长度不小于3km，两端有30～50m扥稳速段，风速不大于5m/s。 （2）汽车各总成、部件、附件及附属装置（包括随车工具与备胎）必须按规定装备齐全，并在规定的位置上，调整状况应符合该车技术条件的规定，轮胎气压符合汽车技术条件的规定，误差不超过±10 kPa。 （3）测试部位的乘员应全身放松，两手自由地放在大腿上，其中驾驶员的两手自然地置于方向盘上，在试验过程中应保持乘坐姿势不变，乘员不靠在靠背上。 三、试验仪器和试验装置 1. 试验车辆：某型号轿车 整车质量 1930 kg。 相应轴载质量：前轴 1062 kg；后轴 868 kg。 悬架型式: 前轴麦弗逊式独立悬架后轴扭力梁式拖曳臂悬架 轮胎型式和轮胎气压 前轮 255/45 R19 104Y x1 ,2.1bar 后轮255/45 R19 104Y x1 ,2.1bar 轴距3122mm
四分之一车辆悬架平顺性研究
第２期（总第２１３期） ２０１９年４月机械工程与自动化 ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＆ ＡＵＴＯＭＡＴＩＯＮＮｏ．２ Ａｐ ｒ．文章编号：１６７２－６４１３（２０１９）０２－００１１－０ ２櫜 四分之一车辆悬架平顺性研究 张 潮，郭京波，张海东，周庆祥 （石家庄铁道大学机械工程学院，河北 石家庄 ０５００４３ ）摘要：针对车辆的平顺性，选用四分之一车辆悬架作为研究对象，根据车辆悬架两自由度的运动微分方程，应用ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ建立了车辆悬架的仿真模型。以某一车辆悬架参数为例，在正弦激励下得出轮胎加速度响应曲线和车身加速度响应曲线，并以加权加速度均方根值作为评价该车平顺性的指标，结果表明车辆在该种正弦激励下会使人感觉不舒适。 关键词：四分之一悬架；平顺性；ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ中图分类号：ＴＰ３９１．７∶Ｕ４６１．４ 文献标识码：櫜Ａ 国家自然科学基金资助项目（ ５１２７５３２１）收稿日期：２０１８－０７－１７；修订日期：２０１８－１２－３ ０作者简介：张潮（１９９１－） ，男，河北灵寿人，在读硕士研究生，研究方向：机械设计与制造。０ 引言 悬架是车架（或承载式车身）与车桥（或车轮）之间的一切传力连接装置的总称。现代车辆上普遍采用由弹性元件和减振器组成的常规悬架，其中弹簧主要用来支持簧上质量，而阻尼器主要用来消耗系统的能量而起减振的作用。车辆振动是影响行驶平顺性的主要因素，车辆的平顺性好坏直接影响乘车人的主观感受。客观 地评价车辆的平顺性是提高车辆平顺性的前提［ １－ ２］。本文选用四分之一车辆悬架作为研究对象， 根据车辆悬架两自由度的运动微分方程，应用ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ建 立了车辆悬架的仿真模型。以某一车辆悬架参数为例，在正弦激励下，分析得出轮胎加速度响应曲线和车身加速度响应曲线，对该车的平顺性进行分析。１ 悬架系统的力学模型 实际的车辆悬架系统是比较复杂的非线性系统，建立的模型越接近实际，则分析结果越准确，但模型也往往会变得复杂，使分析困难。因此需要将模型简化，把非线性近似为线性，但是也不能过分简化，否则得到的结果可能存在较大的误差甚至是不正确的。因此，要采用折中方式对系统进行适当简化。在车辆动力学中常把车辆悬架简化为二自由度振动模型。现在车辆的质量分配较为均匀，因此前、后悬架的振动会互不影响，所以二自由度振动模型能较为准确地代表车辆悬 架模型，同时模型也比较简单［ ３－ ４］。四分之一车辆悬架二自由度力学模型如图１所 示。图１中，ｍ２为车身质量，ｍ１为轮胎质量，ｋ２为悬 架减振弹簧刚度，ｋ１为轮胎刚度， ｃ为悬架减振器阻尼系数，ｘ１为车轮垂向位移，ｘ２为车身垂向位移，ｑ为路面激励 。 图１ 四分之一车辆悬架二自由度力学模型 把车身垂直位移的坐标原点取在静力平衡位置， 则四分之一车辆悬架的运动微分方程为： ｍ２ｘ· ·２＋ｃ（ｘ· ２－ｘ· １）＋ｋ２（ｘ２－ｘ１）＝０ｍ１ｘ·· １＋ｃ（ｘ·１－ｘ·２）＋ｋ２（ｘ１－ｘ２）＋ｋ１ｘ１＝烅烄 烆 ｑ．（１）２ 悬架系统的仿真分析 根据四分之一车辆悬架的运动微分方程，在ＭＡＴ－ＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ环境下搭建仿真模型， 如图２所示。在路面激励ｑ＝１００ｓｉｎωｔ（ω为角频率）情况下，对仿真模型的轮胎加速度和车身加速度在时间域内进行 仿真，仿真模型中采用的悬架参数如表１所示，仿真结果如图３和图４所示。 从图３和图４可知：在仿真初始阶段，轮胎加速度和车身加速度均出现无规律变化，轮胎加速度变化比较剧烈；大约０．５ｓ后，轮胎加速度和车身加速度趋于稳定状态，均以正弦函数方式进行周期性变化。３ 平顺性评价方法 ＩＳＯ ２６３１—１：１９９７（Ｅ）标准规定：当振动波形峰
最新汽车使用性能与检测技术教案——第十五讲汽车行驶的平顺性和通过性评价.docx
汽车行驶的平顺性和通过性评价 授 课 课程名称 汽车使用性能与检测技术 第 15 讲 班 级 章 第十章 汽车平顺性和通 汽车行驶的平顺性和通过性评 学时 2 节 过性 课题 价 本 讲 主 汽车行驶的平顺性；汽车行驶的通过性 要 内 容 本 讲 知识点： 教 能力点： 掌握汽车行驶的平顺性、 学 汽车行驶的 通过性的定义及评价指标 能分析汽车行驶的平顺性、通过性的影响因素。 目 的 教 汽车行驶的平顺性、汽车行驶的通过性的定义及评价指标 学 重 点 教 汽车行驶的平顺性、汽车行驶的通过性的影响因素 学 难 点 教 学 方 法 导入、讲授、演示、多媒体 及 手 段 课 1、什么叫汽车行驶平顺性？ 外 2、如何评价人体对振动的反应？ 作 3、影响行驶平顺性的主要因素有哪些？业 4、汽车哪些几何参数与通过性有关？ 本讲主要教学内容 由 一、汽车的行驶平顺性 汽
车 1、定义 夜 间汽车的平顺性是指汽车行驶时对不平路面的隔震特性。汽车是由包括车轮、悬架弹行簧及弹性减震坐垫等，具有固有振动特性弹性元件组成，这些弹性元件可缓和不平路面驶 状对汽车的冲击，使乘员舒适和减少货物损伤。但路面不平激起的震动达到一定程度时， 态会使乘员感到不适和疲劳或使运载的货物损坏，车轮载荷的波动还影响地面与车轮间的 导 入附着性能，影响到汽车的操纵稳定性。汽车在行驶过程中由于路面不平的冲击，会造成本汽车的振动，使乘客感到疲劳和不舒适，货物损坏。为防止上述现象的发生，不得不降 讲 内低车速。同时振动还会影响汽车的使用寿命。汽车在行驶中对路面不平的降震程度，称容为汽车的行驶平顺性。 2、汽车行驶平顺性的评价指标 通常用客车和轿车采用 " 舒适降低界限 "车速特性。当汽车速度超过此界限时，就会降低乘坐舒适性，使人感到疲劳不舒服。该界限值越高，说明平顺性越好。货车采用" 疲劳 --降低工效界限 "车速特性。汽车车身的固有频率也可作为平顺性的评价指标。从 重 舒适性出发，车身的固有频率在600 赫兹～ 850 赫兹的范围内较好。 点 高速汽车尤其是轿车要求具有优良的行驶平顺性。轮胎的弹性、性能优越的悬挂装介 置、座椅的降震性能以及尽量小的非悬挂质量，都可以提高汽车的行驶平顺性。 绍 目前常用的三种评价汽车行驶平顺性的方法是“1／ 3 倍频带分别评价法”、“总加权汽 值评价法”和“1／ 2 总加权值评价法”。 车 汽车行驶平顺性的物理评价 前 1）暴露极限 照 当人体承受的震动强度在这个极限以下，能保持人的健康和安全。这个极限值 灯 常作为人体能够承受震动量的上限。 检 2）疲劳减低工作效率界限 测 当驾驶员承受的震动在此界限以下，能保证正常驾驶，不致太疲劳以致工作效 的 率降低。 目 3）舒适最低界限 的 在此界限之下时，成员能在车上进行吃、读、写等动作。 和 二、汽车的通过性 要 通过性是指车辆通过一定情况路况的能力。通过能力强的车子，可以轻松翻越坡度 求
汽车平顺性试验
汽车平顺性试验 一、 平顺性试验的主要内容 平顺性试验主要包括以下几方面内容：汽车悬挂系统的刚度、阻尼和惯性参数的测定，悬挂系统部分固有频率（偏频）和阻尼比的测定，汽车振动系统的频率响应函数的测定，在实际随机输入路面上的平顺性试验。 1）汽车悬挂系统的刚度、阻尼和惯性参数的测定 通过测定轮胎、悬架、座垫的弹性特性（载荷与变形的关系曲线），可以求出在规定载荷下轮胎、悬架、座垫的刚度。由加、卸载曲线包围的面积可以确定这些元件的阻尼。此外，还要测量悬挂（车身）质量m 2、非悬挂（车轮）质量m 1、车身质量分配系数 等振动系统惯性方面的参数。 2) 汽车振动系统的频率响应函数的测定 在实际随机输入的路面上或在电液振动台上，给车轮0.5～30 Hz 范围的振动输入，记录车轴、车身、座垫上各测点的振动响应，然后由数据统计分析仪或测试计算机记录处理得到悬架、座垫各环节的频率响应函数。 3）在实际随机随机输入路面上的平顺性试验 随机输入试验是评定汽车平顺性的最主要的试验。这个试验按照GB/T 4970-2009《汽车平顺性试验方法》进行。随机输入试验主要以总加权加速度均方根值 v a 来评价，车厢底板及车轴上采用该处的加速度均方根值来评价。 二、 平顺性试验数据的采集和处理 1) 平顺性试验测试系统的组成 平顺性试验要采集大量随机振动信号，然后以微机为主体配以采样、模数转换以及各种软、硬件的数据处理系统，进行平顺性评价及频率响应函数的处理。 2) 数据处理系统 数据处理系统引进快速傅里叶变换（FFT ），采用相应的软件快速、精确地进行各种数据处理。测试计算机软件将记录的信号a(t)进行快速傅里叶变换得到复振幅A k, ,由A k 与其共轭复数A k * 计算自功率谱，再按W(f)频率加权计算加权自功率谱，最后总加权加速度均方根值a v ，这一系列运算和处理均可在测试计算机的软件中完成，并形成最终的试验报告。 三、 数据处理 用“AutoTest 数据采集与分析系统“打开测得的平顺性试验数据，如图所示
影响汽车平顺性的主要因素
汽车振动系统本身和路面输入的复杂性决定了影响汽车平顺性的因素很多。下面从结构与使用两个因素做出分析。 (一)结构因索 汽车是一个由多质量组成的复杂振动系统，为便于分析，需要进行简化。一般情况下，汽车可视为由彼此相联系的悬架质量和非悬架质最所组成。悬架质量M主要由悬架弹簧上的车身、车架及其上的总成所组成。非悬架质最m主要由悬架弹簧下的车轮和车轴组成，由此形成由车身和车轮组成的双质最振动系统，如图I一13所示。而且实际上从振动角度看，由于存在前、后车轮两个路面输入。这就决定汽车有垂直和俯仰两个自由度振动，从而导致汽车纵轴线上任一点的垂直振动不同。下面定性分析结构因索对汽车平顺性的影响。 (1)悬架弹性的影响。悬架弹性对车身振动频率起着决定性的作用。悬架上的载荷与其变型之间的关系称为弹型元件的弹性特性。如果悬架的刚度是常数，则其变形与所受载荷成正比，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汽车平顺性的要求，使用中．汽车的有效载荷变化较大(特别是公共汽车和载货汽车)，会出现空载时振动频率较高或满载振动频率较低的现象。为了改善这种情况，现代汽车多采用非线性悬架(也称变剐度悬架)，即其刚度可随栽荷的变化而变化。如采用空气弹簧、空气液力弹簧和橡胶弹簧等具有非线性特性的弹性元件，或增设副簧、复合弹簧。 (2)悬架阻尼的影响。为了衰减车身的自由振动并抑制车身和车轮的共振，以减小车身的垂直振动加速度和车轮的振幅(防止车轮跳离地面)，悬架系统中应具有适当的阻尼。悬架的阻尼主要来自于减振器、钢板弹簧叶片和轮胎变形时橡胶分子间的摩擦等。钢板弹簧悬架系统中的干摩擦较大，而且钢板弹簧叶片数目越多，摩擦越大，故有的汽车采用钢板弹簧悬架时可以不装减振器，但弹簧摩擦阻尼的数值很不稳定．钢板生锈阻力力过大，不易控制。而采用其他内摩擦很小的弹性元件(如螺旋弹簧、扭杆弹簧等)的悬架，必须采用减振器，以吸收振动能量而使振动迅速衰减。为使减振器阻尼效果好，又不传递大的冲击力，常把压缩行程的阻力和伸张行程的阻力取的不同。压缩行程取较小的相对阻尼系数，在伸张行程取较大的相对阻尼系数。有的减振器压缩时无阻尼而只在伸张行程时有阻尼，具有这种阻尼特性的减振器称为单向作用减振器。而在压缩、伸张两行程中均有阻尼作用的减振器称为双向作用减振器。 采用减振器不仅可以提高汽车的平顺性，而且还可以增加悬架的角刚度，改善车轮与道路的接触情况。防止车轮跳离地面，因而能改善汽车的稳定性、提高汽车的行驶安全性。改善减振器的性能对提高汽车在不平道路上的行驶速度有很好的作用。悬架系统的干摩擦可使悬架的弹性部分或全部被锁住，使汽车只在轮胎上发生振动，因而增加振动频率且使路面冲击容易传给车身。为减少钢板弹簧叶片叫的摩擦，叶片间应加润滑脂或摩擦村垫，结构上采用少片弹簧。 （3）主动悬架与半主动悬架。一般悬架由弹簧和减振器组成，其特性参数(悬架刚度K 和阻尼系数c)是在一定条件下进行优化确定的。这种悬架的特性参数一旦选定便无法更改，称为被动悬架。其缺点是不能适应使用工况(如载荷变化引起的悬架质量变化，车速和路况所决定的路面输入等)的变化进行控制调整．无法满足汽车较高性能的要求。 利用电控技术与随动液压技术的主动悬架和半主动悬架能较好地改善汽车的平顺性。如图1—14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。主动悬架一般用液压缸作为主动力发生器，代替悬架的弹簧和减振器，由外部高压液体提供能源，用传感器测量系统运动的状态信号，反馈到电控单元，然后由电控单元发出指令控制力发生器，产生主动控制力作用于振动系统，构成闭环控制。半主动悬架的核心部分是采用可调阻尼减振器，其控制逻辑有的和主动悬架类似，是闭环的，也有根据车速等参数进行开环控制的，它消耗的全部能量只用来驱动控制阀，顾能耗低。
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影响汽车平顺性的主要因素 汽车振动系统本身和路面输入的复杂性决定了影响汽车平顺性的因素很多。下面从结构与使用两个因素做出分析。 (一)结构因索 汽车是一个由多质量组成的复杂振动系统，为便于分析，需要进 行简化。一般情况下，汽车可视为由彼此相联系的悬架质量和非悬架 质最所组成。悬架质量M主要由悬架弹簧上的车身、车架及其上的总 成所组成。非悬架质最m主要由悬架弹簧下的车轮和车轴组成，由此 形成由车身和车轮组成的双质最振动系统，如图I一13所示。而且实 际上从振动角度看，由于存在前、后车轮两个路面输入。这就决定汽 车有垂直和俯仰两个自由度振动，从而导致汽车纵轴线上任一点的垂 直振动不同。下面定性分析结构因索对汽车平顺性的影响。 (1)悬架弹性的影响。悬架弹性对车身振动频率起着决定性的作用。悬架上的载荷与其变型之间的关系称为弹型元件的弹性特性。如果悬架的刚度是常数，则其变形与所受载荷成正比，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汽车平顺性的要求，使用中．汽车的有效载荷变化较大(特别是公共汽车和载货汽车)，会出现空载时振动频率较高或满载振动频率较低的现象。为了改善这种情况，现代汽车多采用非线性悬架(也称变剐度悬架)，即其刚度可随栽荷的变化而变化。如采用空气弹簧、空气液力弹簧和橡胶弹簧等具有非线性特性的弹性元件，或增设副簧、复合弹簧。 (2)悬架阻尼的影响。为了衰减车身的自由振动并抑制车身和车轮的共振，以减小车身的垂直振动加速度和车轮的振幅(防止车轮跳离地面)，悬架系统中应具有适当的阻尼。悬架的阻尼主要来自于减振器、钢板弹簧叶片和轮胎变形时橡胶分子间的摩擦等。钢板弹簧悬架系统中的干摩擦较大，而且钢板弹簧叶片数目越多，摩擦越大，故有的汽车采用钢板弹簧悬架时可以不装减振器，但弹簧摩擦阻尼的数值很不稳定．钢板生锈阻力力过大，不易控制。而采用其他内摩擦很小的弹性元件(如螺旋弹簧、扭杆弹簧等)的悬架，必须采用减振器，以吸收振动能量而使振动迅速衰减。为使减振器阻尼效果好，又不传递大的冲击力，常把压缩行程的阻力和伸张行程的阻力取的不同。压缩行程取较小的相对阻尼系数，在伸张行程取较大的相对阻尼系数。有的减振器压缩时无阻尼而只在伸张行程时有阻尼，具有这种阻尼特性的减振器称为单向作用减振器。而在压缩、伸张两行程中均有阻尼作用的减振器称为双向作用减振器。 采用减振器不仅可以提高汽车的平顺性，而且还可以增加悬架的角刚度，改善车轮与道路的接触情况。防止车轮跳离地面，因而能改善汽车的稳定性、提高汽车的行驶安全性。改善减振器的性能对提高汽车在不平道路上的行驶速度有很好的作用。悬架系统的干摩擦可使悬架的弹性部分或全部被锁住，使汽车只在轮胎上发生振动，因而增加振动频率且使路面冲击容易传给车身。为减少钢板弹簧叶片叫的摩擦，叶片间应加润滑脂或摩擦村垫，结构上采用少片弹簧。 （3）主动悬架与半主动悬架。一般悬架由弹簧和减振器组成，其特性参数(悬架刚度K 和阻尼系数c)是在一定条件下进行优化确定的。这种悬架的特性参数一旦选定便无法更改，称为被动悬架。其缺点是不能适应使用工况(如载荷变化引起的悬架质量变化，车速和路况所决定的路面输入等)的变化进行控制调整．无法满足汽车较高性能的要求。