汽車平順性仿真分析

1、第六章 汽車平順性仿真分析6.1 汽車平順性振動激勵分析6.2 隨機(jī)路面不平度擬合理論6.3 ADAMS軟件的振動力學(xué)基礎(chǔ)6.4 人體對振動的反應(yīng)和汽車平順性評價方法6.5 汽車平順性仿真及結(jié)果分析6.1 汽車平順性振動激勵分析 引起汽車振動的基本振源如圖6.1所示。 路面不平度對汽車產(chǎn)生的激勵屬于隨機(jī)激勵，其統(tǒng)計特性通常用路面功率譜密度函數(shù)來描述；在汽車行駛過程中，發(fā)動機(jī)氣缸內(nèi)的燃?xì)鈮毫瓦\動件的不平衡慣性力周期性的變化都會使曲軸系統(tǒng)和發(fā)動機(jī)整機(jī)產(chǎn)生振動，而且與整車傳動系統(tǒng)密切相關(guān)的曲軸系統(tǒng)的扭振在發(fā)動機(jī)激勵中表現(xiàn)比較突出；傳動軸是一種高速旋轉(zhuǎn)的部件，由于它的回轉(zhuǎn)軸線與質(zhì)量中心不完全重合，所

2、以，在高速旋轉(zhuǎn)的過程中，傳動軸也會產(chǎn)生一定的激振力；輪胎的不均勻度、不平衡度以及車輪的垂直跳動是輪胎產(chǎn)生振動的主要原因。 6.1 汽車平順性振動激勵分析汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 3 頁 在上述三種振動激勵中，路面不平度激勵對汽車的平順性影響最大，低頻部分的振動主要是由隨機(jī)路面的不平激勵引起的懸掛質(zhì)量系統(tǒng)和非懸掛質(zhì)量系統(tǒng)的共振。由于影響乘坐舒適性的振動主要位于低頻段，所以為了提高仿真的效率，在建立整車模型時主要考慮隨機(jī)路面的不平度激勵。6.1 汽車平順性振動激勵分析汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 4 頁6.2 隨機(jī)路面不平度擬合理論 路面不平度的時域模型可以采用多種方法生成，例如，濾波白噪聲生成法（線性濾

3、波法）、基于有理函數(shù)PSD模型的離散時間隨機(jī)序列生成法、根據(jù)隨機(jī)信號的分解性質(zhì)所推演的諧波疊加法（也稱頻譜表示法）以及基于冪函數(shù)功率譜的快速Fourier反變換生成法等。 汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 5 頁 可以通過編寫VB程序的方式生成隨機(jī)路面。隨機(jī)路面譜的編制應(yīng)滿足以下三項要求： 第一，路面譜的位置要處于輪胎的下方； 第二，路面譜向上的方向要指向輪胎所處的一側(cè)； 第三，路面譜的大小要根據(jù)仿真的需要來確定。6.2 隨機(jī)路面不平度擬合理論汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 6 頁VB程序流程圖生成的程序界面6.2隨機(jī)路面不平度擬合理論汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 7 頁6.3 ADAMS軟件的振動力學(xué)基礎(chǔ) 汽車在行

4、駛過程中，由于自身及路面不平度激勵因素的存在，會使汽車產(chǎn)生振動，這種振動達(dá)到一定程度時，將使乘員感到不舒適和疲勞，或使運送的貨物損壞。研究平順性的目的就是要控制振動的傳遞，保證乘坐者不舒適的感覺不超過一定界限和貨物運輸?shù)陌踩?汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 8 頁 對于單自由度系統(tǒng)，如經(jīng)典的彈簧質(zhì)量阻尼系統(tǒng)，質(zhì)量塊的運動方程為 式（6-2）也可寫成6.3 ADAMS軟件的振動力學(xué)基礎(chǔ)汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 9 頁 根據(jù)無阻尼固有頻率和阻尼比的定義式（6-3）重寫為 ADAMS使用拉普拉斯變換，在仿真運行時把模型變換為線性矩陣，然后再通過特征值向量計算系統(tǒng)的固有頻率和阻尼比，其計算結(jié)果與上述計算是等效

5、的。 6.3 ADAMS軟件的振動力學(xué)基礎(chǔ)汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 10 頁 一般來說，特征值 由實部 和虛部 兩部分組成，即 。為了求解方便，設(shè) ，將其代入式（6-4）中可得 于是微分方程（6-4）的通解為 （6-6） riritxe1212ttxB eB e6.3 ADAMS軟件的振動力學(xué)基礎(chǔ)汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 11 頁 由式（6-5）解得特征方程的根為 振動解的計算可以分為以下三種情況： （1）當(dāng)阻尼比 時，式（6-7）即可變?yōu)?則式（6-6）隨之變?yōu)?121, 21nnj 12()nddtjtjtxeB eB e6.3 ADAMS軟件的振動力學(xué)基礎(chǔ)汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 12 頁 令

6、 則此時ADAMS利用下式計算無阻尼固有頻率和阻尼比。 （2）當(dāng)阻尼比 或 時，方程（6-4）的解表示振動響應(yīng)按指數(shù)衰減，這種運動不再是振動，也不會產(chǎn)生共振之類的問題，對研究振動問題沒有任何意義。所以當(dāng)阻尼比大于或等于1時為過阻尼或臨界阻尼狀態(tài)，此時特征值不能被計算，即無振動解，阻尼值的結(jié)果均報告為1。 （3）當(dāng)阻尼比 時，表示為剛體模態(tài)。 rn 21in22nri22rri1106.3 ADAMS軟件的振動力學(xué)基礎(chǔ)汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 13 頁6.4 人體對振動的反應(yīng)和汽車平順性評價方法 人體對振動的反應(yīng) 汽車平順性評價方法汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 14 頁一、人體對振動的反應(yīng) 1997年公

7、布的ISO2631-1：1997（E）人體承受全身振動評價第一部分：一般要求規(guī)定了如圖6.6所示的人體坐姿受振模型。在進(jìn)行舒適性評價時，它考慮了座椅支撐面處輸入點3個方向的線振動、3個方向的角振動以及座椅靠背和腳支撐面兩個輸入點各3個方向的線振動，共3個輸入點12個軸向的振動。 汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 15 頁 此標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)為人體對不同頻率振動的敏感程度不同。椅面垂直軸向zs的頻率加權(quán)函數(shù)wk最敏感頻率范圍為 412.5Hz，其中，在48 Hz頻率范圍內(nèi)，人的內(nèi)臟器官將會產(chǎn)生共振，而812.5 Hz頻率范圍的振動對人的脊椎系統(tǒng)影響很大。一、人體對振動的反應(yīng)汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 16 頁 車輛乘員

8、所受的機(jī)械振動分為局部振動和全身振動兩大類。局部振動是指作用于人體特殊部位（如頭部和四肢）的振動。經(jīng)過轉(zhuǎn)向盤、踏板以及各種操縱機(jī)構(gòu)傳遞到乘員的手或腳上的振動，屬于局部振動。這種局部振動一般不會給乘員的身體健康造成損害，它只會對操縱車輛的精確度有一定的影響。全身振動是指通過人體的支承表面?zhèn)鹘o人體的振動。車輛乘員承受的乘坐振動屬于全身振動，通過乘員的臀部、腰、背傳給乘員，激起人體的全身振動，這種振動是可能對乘員健康造成嚴(yán)重傷害的主要振動形式，因為當(dāng)振動激勵頻率接近人體主要器官的固有頻率時，將引起相應(yīng)器官的共振而產(chǎn)生相對位移，從而使人感到不舒適，嚴(yán)重時將危害人的身體健康。 一、人體對振動的反應(yīng)汽車數(shù)

9、字化開發(fā)技術(shù) 第 17 頁二、 汽車平順性評價方法 當(dāng)前對汽車振動的評價主要分為兩類，即主觀評價和客觀評價。主觀評價方法主要考慮乘員的主觀反應(yīng)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行統(tǒng)計分析并對車輛的平順性進(jìn)行評價。該方法存在許多缺點：在進(jìn)行評價之前需要根據(jù)實際經(jīng)驗進(jìn)行認(rèn)真的規(guī)劃；需要統(tǒng)計上的無偏采樣；由于人體自身復(fù)雜的心理、生理特性，即使對于相同的振動，不同的評價人員也會有不同的感受，得出的評價結(jié)論可能存在較大差別，因此，僅用主觀評價方法不容易對汽車的平順性作出合理的判斷。 汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 18 頁 客觀評價方法主要考慮車輛的隔振性能，借助于測量儀器來完成對隨機(jī)振動數(shù)據(jù)的采樣和記錄，在專用數(shù)據(jù)處理機(jī)上對數(shù)據(jù)

10、進(jìn)行適當(dāng)處理后，以機(jī)械振動的各物理量（如振幅、頻率、加速度等）作為評價指標(biāo)，并適當(dāng)考慮人體對振動反應(yīng)的敏感程度來評價汽車的平順性 。由于客觀評價方法排除了人與人之間的差異，并且以量值的概念對汽車的平順性進(jìn)行評價，所以這種方法可以比較精確、合理地分析汽車的平順性。 二、 汽車平順性評價方法汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 19 頁 GB/T4970-1996汽車平順性隨機(jī)輸人行駛試驗方法規(guī)定，對于人體振動的評價用加權(quán)加速度均方根值 作為評價指標(biāo)，并分別用 表示前后方向（縱向）、左右方向（橫向）和垂直方向振動的加權(quán)加速度均方根值，也可用三軸向加權(quán)加速度均方根的矢量和即總加權(quán)加速度均方根值（用 表示）作為評價

11、指標(biāo)。對貨車車廂振動的評價用加速度均方根值和加速度功率譜密度函數(shù)作為評價指標(biāo)。 waxwaywazwawoa二、 汽車平順性評價方法汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 20 頁 單軸向加權(quán)加速度均方根值可用如下四種方法進(jìn)行計算： （1）由等帶寬頻譜分析得到的加速度自功率譜密度函數(shù) 計算 先按下式計算1/3倍頻帶加速度均方根譜值( )aGfwa12( )fujjafijGf df二、 汽車平順性評價方法汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 21 頁 然后，再按下式計算 （6-8） （2）通過對 直接進(jìn)行積分而計算 （6-9） 式中， 為頻率加權(quán)函數(shù)： wa12022()wjjj iaw( )aGfwa190220.9(

12、)( )waaWfGf df( )W f二、汽車平順性評價方法汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 22 頁二、汽車平順性評價方法 （6-10） X、Y軸方向上 的表達(dá)式為 （6-11） 120.5(0.94)( )1.0(48)8/(8)ffW ffff( )W f1.0(0.94)( )2/(2)fW fff其中，Z軸方向上 的表達(dá)式為 ( )W f汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 23 頁 （3）對于記錄的加速度時間歷程，通過符合頻率加權(quán)函數(shù) 或頻率加權(quán)濾波網(wǎng)絡(luò)得到加權(quán)加速度時間函數(shù) ，按下式計算： （4）由1/3倍頻帶均方根譜值計算 若數(shù)據(jù)處理設(shè)備對所記錄的加速度時間歷程經(jīng)過處理后，能直接得到1/3倍頻帶加速

13、度均方根譜值 ，則可直接按式（6-8）計算 ( )W f( )wt12201( )Twwat dtTwajwa二、汽車平順性評價方法汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 24 頁 ISO2631：1997（E）規(guī)定，當(dāng)評價振動對人體健康的影響時，應(yīng)考慮 這三個軸向，且 兩個水平軸向的軸加權(quán)系數(shù)取k=1.4，比垂直軸向更敏感。標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定靠背水平軸向 可以由椅面 水平軸向代替，此時軸加權(quán)系數(shù)取k=1.4。所以總加權(quán)加速度均方根值 可按下式計算。 （6-12） sxsyszsxsybxbysxsywoa122221.41.4woxwywzwaaaa二、汽車平順性評價方法汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 25 頁 若測得的人

14、體振動評價指標(biāo)為等效均值（加權(quán)振級）時，應(yīng)按如下公式換算成加權(quán)加速度均方根值。 為一定測量時間內(nèi)的加權(quán)加速度均方根對數(shù)值，即等效均值，dB； 為參考加速度均方根值， 加權(quán)振級 和加權(quán)加速度均方根值 與人的主觀感覺之間的關(guān)系見表6-2，通過將計算得到的加權(quán)加速度均方根值 或加權(quán)振級 與人的主觀感受進(jìn)行對比，即可對汽車的行駛平順性進(jìn)行正確的評價20lgweqoaLaeqLoa6210/oam seqLwawaeqL二、汽車平順性評價方法汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 26 頁二、汽車平順性評價方法汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 27 頁6.5 汽車平順性仿真及結(jié)果分析 隨機(jī)不平路面平順性仿真 凸塊路面平順性仿真汽

15、車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 28 頁 汽車的平順性主要是保持汽車在行駛過程中產(chǎn)生的振動和沖擊環(huán)境對乘員舒適性的影響在一定界限之內(nèi)，對于載貨汽車還包括保持貨物完好的性能，它是現(xiàn)代高速汽車的主要性能之一。汽車的各種性能是相互影響的，汽車行駛平順性也影響著其它性能（例如動力性和經(jīng)濟(jì)性）的發(fā)揮。 目前，主要通過隨機(jī)不平路面和單凸塊脈沖輸入兩種工況對汽車平順性進(jìn)行分析。6.5 汽車平順性仿真及結(jié)果分析汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 29 頁 汽車在行駛過程中，如果行駛平順性太差，強(qiáng)烈振動產(chǎn)生的動載荷會沖擊汽車的零部件，加速零部件的磨損，降低零部件的疲勞壽命。汽車的強(qiáng)烈振動還會使車輪跳離路面，影響汽車的動力性、制動性以

16、及操縱穩(wěn)定性。為了減小汽車振動，駕駛員必須放慢車速，這樣以來，運輸效率就會降低。汽車低速行駛又會導(dǎo)致燃油燃燒不充分，使燃油經(jīng)濟(jì)性變差，排放性能也變差。如果不放慢車速，汽車的強(qiáng)烈振動不僅會使駕乘人員產(chǎn)生疲勞，而且會使車上的貨物過早損壞。所以，保證汽車的振動在一定限度范圍內(nèi)，并使駕駛員在長時間的駕駛和操縱條件下具有良好的心理和生理狀態(tài)以及準(zhǔn)確、靈敏的反應(yīng)能力，對于確保車輛的行駛安全是非常重要的。6.5 汽車平順性仿真及結(jié)果分析汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 30 頁 根據(jù)GB/T49701996汽車平順性隨機(jī)輸入行駛試驗方法對隨機(jī)不平路面的規(guī)定，可以采用以下兩種試驗道路：瀝青路，其路面等級應(yīng)符合GB 70

17、31規(guī)定的B級路面的要求；砂石路，其路面等級應(yīng)符合GB 7031規(guī)定的C級路面的要求。其中，砂石路為越野車、礦用自卸車優(yōu)選路面，瀝青路為其余類型汽車優(yōu)選路面。我們采用瀝青路作為本試驗的試驗道路。 一、隨機(jī)不平路面平順性仿真汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 31 頁 參照Sayers模型對不同路面PSD參數(shù)的規(guī)定（表6-3），同時考慮ADAMS中輪胎模型的具體特點，為了防止因輪胎出現(xiàn)劇烈跳動而導(dǎo)致仿真失敗，隨機(jī)瀝青不平路面的主要參數(shù)確定如下：空間功率譜密度（Elevation PSD Parameter） Ge=10-317（m3/cycle10-6），速度功率譜密度（Velocity PSD Param

18、eter）Gs=12（m/cycle10-6），加速度功率譜密度（Acceleration PSD Parameter）Ga=0.17（1/（mcycle）10-6）。一、隨機(jī)不平路面平順性仿真汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 32 頁汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 33 頁 根據(jù)GB/T4970-1996汽車平順性隨機(jī)輸入行駛試驗方法的相關(guān)規(guī)定，對于行駛在瀝青路面上的轎車，其試驗車速應(yīng) 取40、50、60、 70、80、90、 100km/h，其中常 用車速為70km/h， 我們以70km/h車速 下汽車平順性仿真 分析為例進(jìn)行說明。一、隨機(jī)不平路面平順性仿真汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 34 頁 為了確保整車模型

19、能夠在隨機(jī)不平路面上作勻速直線運動，需要通過“.dcf”文件將汽車的行駛狀態(tài)控制在勻速直線狀態(tài)，同時，還需準(zhǔn)備一個“.rdf”格式的隨機(jī)路面文件。其中，在“.dcf”文件中，設(shè)定車速為“INITIAL_SPEED=19444.44444mm/s”，轉(zhuǎn)向盤應(yīng)設(shè)置在直行位置，即“STEERING_CONTROL=STRAIGHT”；隨機(jī)路面起始于40m處，其總長度為3100m，即“START= 40”“STOP= 3100”。 一、隨機(jī)不平路面平順性仿真汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 35 頁 仿真完成后在ADAMS的后處理模塊中繪制出車速為70km/h時底盤處的前后方向、左右方向和垂直方向的加速度時間歷

20、程曲線，如圖6.86.10所示。 一、隨機(jī)不平路面平順性仿真汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 36 頁汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 37 頁 利用后處理模塊中的FFT功能，可直接由加速度時間歷程曲線生成對應(yīng)的等帶寬的加速度自功率譜密度函數(shù)曲線，如圖6.116.13所示 。一、隨機(jī)不平路面平順性仿真汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 38 頁汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 39 頁 圖6.11和圖6.13表明，汽車行駛時底盤上的加速度自功率譜密度峰值所處的區(qū)域均位于低頻段，在高頻段加速度自功率譜密度的變化趨于平緩。由圖6.11可知，X軸方向的加速度自功率譜密度主峰出現(xiàn)在2.2Hz附近，未出現(xiàn)在0.52Hz的敏感頻率范圍區(qū)，從而有效

21、地避免了車身部分系統(tǒng)的共振。對于Y軸方向的加速度自功率譜密度函數(shù)曲線，雖然在整個頻率范圍內(nèi)其主峰表現(xiàn)的不是很明顯，但從圖6.12中可以看出，其峰值也避開了0.52Hz的敏感頻率范圍區(qū)，而且在整個頻率范圍內(nèi)其加速度自功率譜密度值較小，對車身系統(tǒng)共振的影響較小。 一、隨機(jī)不平路面平順性仿真汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 40 頁 由圖6.13可知，Z軸方向的加速度自功率譜密度主峰也出現(xiàn)在2.2Hz附近，未出現(xiàn)在412.5Hz的敏感頻率范圍區(qū)，由此可見，汽車在垂直方向的振動不僅能夠有效地避免人體內(nèi)臟器官的共振，而且能夠避免對人體脊椎系統(tǒng)的影響。 按照式（6-9）計算單軸向加權(quán)加速度均方根值。為此，需要根據(jù)式

22、（6-10）和（6-11）計算頻率加權(quán)函數(shù)。 一、隨機(jī)不平路面平順性仿真汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 41 頁 一、隨機(jī)不平路面平順性仿真汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 42 頁為了便于與后處理模塊中的仿真曲線進(jìn)行代數(shù)運算，應(yīng)該先對頻率加權(quán)函數(shù) 進(jìn)行離散化，其具體過程如下：根據(jù)頻率f的取值范圍及 的表達(dá)式（6-10）和（6-11）將不同頻率下的頻率加權(quán)函數(shù)值記錄在Excel表格中，將其保存為“.txt”文本格式，在ADAMS的后處理模塊中通過“File/Import/Numeric Data.”將離散化后的數(shù)據(jù)導(dǎo)入其中即可得到各方向上的頻率加權(quán)函數(shù)曲線。 ( )W f()Wf一、隨機(jī)不平路面平順性仿真汽車數(shù)

23、字化開發(fā)技術(shù) 第 43 頁 X、Y軸方向上的頻率加權(quán)函數(shù)曲線如圖6.14所示，Z軸方向上的頻率加權(quán)函數(shù)曲線如圖6.15所示。一、隨機(jī)不平路面平順性仿真汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 44 頁 然后，利用后處理模塊中的數(shù)學(xué)計算功能對上述曲線進(jìn)行平方，得到相應(yīng)的 曲線。將各方向上的加速度自功率譜密度函數(shù)曲線與相應(yīng)的 曲線相乘得到一條新的曲線，即 曲線，如圖6.166.18所示。 2( )Wf2( )Wf汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 45 頁汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 46 頁 最后，對各方向上的 曲線進(jìn)行積分得到相應(yīng)的 曲線，如圖6.19 6.21所示。 一、隨機(jī)不平路面平順性仿真汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 47 頁汽

24、車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 48 頁 根據(jù)頻率f的積分區(qū)間上、下限得到各方向的 值，再對 值開方即可得到相應(yīng)的加權(quán)加速度均方根值，總加權(quán)加速度均方根值 根據(jù)式（6-12）進(jìn)行計算。 2wa2wawoa汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 49 頁 利用同樣的方法可以得到其他車速下的加權(quán)加速度均方根值，匯總結(jié)果見表6-4。一、隨機(jī)不平路面平順性仿真汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 50 頁 按照GB/T49701996的相關(guān)規(guī)定，考查的應(yīng)是人體實際感受到的加權(quán)加速度均方根值。但由于本模型中并未包括座椅和人體系統(tǒng)，而人體實際感受到的振動經(jīng)座椅的阻尼和椅墊的衰減后要小于座椅安裝處底盤的振動，所以，可以根據(jù)通常的實車試驗數(shù)據(jù)，用底

25、盤上座椅安裝處的加權(quán)加速度均方根值來近似換算。一般來說，汽車座椅安裝處底盤的加速度均方根值是座椅上人體感受到的加速度均方根值的1.4倍以上。按照這種關(guān)系，將上述結(jié)果換算成人體實際感受到的加權(quán)加速度均方根值，并根據(jù)表6-2給出的加權(quán)加速度均方根值與人的主觀感覺之間的關(guān)系對該整車模型的平順性作出評價，結(jié)果見表6-5。一、隨機(jī)不平路面平順性仿真汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 51 頁 由評價結(jié)果可知，該整車模型在隨機(jī)不平路面上行駛時不會使人產(chǎn)生不舒適感，具有很好的行駛平順性。 根據(jù)表6-5中的計算結(jié)果繪制出總加權(quán)加速度均方根值與車速的關(guān)系曲線，即車速特性曲線，如圖6.22所示。 汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 52

26、 頁 由圖6.22可知，隨著車速的增加，傳遞到人體上的振動響應(yīng)也有所增加，也就是說，在隨機(jī)路面上行駛時，汽車的行駛平順性隨著車速的增加而有所降低。汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 53 頁二、凸塊路面平順性仿真 汽車在道路上行駛時，有時會遇到很突出的障礙物，通常稱之為脈沖輸入。根據(jù)GB/T 5902-1986汽車平順性脈沖輸入行駛試驗方法對脈沖輸入條件下汽車行駛平順性試驗仿真工況的規(guī)定，可以采用三角形凸塊作為脈沖輸入，記錄汽車質(zhì)心處的垂向加速度、橫擺加速度和垂向位移。 試驗車速：20、40、60、80、100、120km/h 用于轎車平順性仿真分析的三角形凸塊的具體尺寸要求如圖6.23所示。 汽車數(shù)字化

27、開發(fā)技術(shù) 第 54 頁 參考Adams/Car Ride共享數(shù)據(jù)庫/road_ profiles.tbl中的路面文件bump_1inch.rpt建立出符合尺寸要求的三角形凸塊路面，其路面曲線如圖6.24所示。 二、凸塊路面平順性仿真汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 55 頁 可采用圖6.25所示的仿真試驗臺進(jìn)行仿真分析。仿真完成后，在ADAMS的后處理模塊中分別繪制底盤處的垂向加速度、橫擺加速度和垂向位移隨時間的變化曲線。汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 56 頁二、凸塊路面平順性仿真以車速為80km/h時的仿真試驗為例進(jìn)行說明，仿真結(jié)果曲線如圖6.266.28所示。汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 57 頁汽車數(shù)字化開發(fā)

28、技術(shù) 第 58 頁 圖6.26圖6.28表明車輛經(jīng)過凸起處時，其底盤處的垂向加速度、橫擺加速度和垂向位移都有突變，符合實際的行駛情況。用同樣的方法可以得到其他車速下的脈沖輸入響應(yīng)曲線，根據(jù)這些曲線可以得到底盤處垂向加速度、橫擺加速度和垂向位移響應(yīng)的最大值（絕對值），匯總結(jié)果見表6-6。汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 59 頁 按照底板上汽車座椅安裝處的垂向加速度是座椅上人體感受到的垂向加速度的1.4倍計算，將上述結(jié)果換算成人體感受到的加速度值，結(jié)果見表6-7。 二、凸塊路面平順性仿真汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 60 頁 汽車駛過三角形凸塊路面時的平順性，可以用最大（絕對值）加速度響應(yīng)與車速的關(guān)系曲線（脈沖

29、輸入下汽車平順性車速特性曲線）來評價。二、凸塊路面平順性仿真汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 61 頁根據(jù)上述分析結(jié)果得到的車速特性曲線如圖6.29所示二、凸塊路面平順性仿真汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 62 頁二、凸塊路面平順性仿真 圖6.29表明，雖然在車速為80 km/h時人體感受到的最大垂向加速度（絕對值）比其他車速時有所增大，但是當(dāng)車速高于80 km/h時人體感受到的最大垂向加速度（絕對值）卻明顯減小，說明汽車在凸塊路面條件下高速行駛時具有非常優(yōu)越的行駛平順性，但為了實現(xiàn)中低速與高速時汽車平順性的平穩(wěn)過渡與良好銜接，應(yīng)對車速為80 km/h時汽車的平順性進(jìn)行進(jìn)一步的改善。汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 63

30、 頁 通過將表6-7中所得的試驗結(jié)果與ISO5631新草案對標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下凸塊脈沖輸入平順性試驗的評價標(biāo)準(zhǔn)（表6-8）進(jìn)行對比，可知該整車模型在經(jīng)過凸塊脈沖路面時平順性非常好，不會對駕乘人員的健康產(chǎn)生危害。 二、凸塊路面平順性仿真汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 64 頁 路面不平度對汽車產(chǎn)生的激勵屬于隨機(jī)激勵，其統(tǒng)計特性通常用路面功率譜密度函數(shù)來描述；在汽車行駛過程中，發(fā)動機(jī)氣缸內(nèi)的燃?xì)鈮毫瓦\動件的不平衡慣性力周期性的變化都會使曲軸系統(tǒng)和發(fā)動機(jī)整機(jī)產(chǎn)生振動，而且與整車傳動系統(tǒng)密切相關(guān)的曲軸系統(tǒng)的扭振在發(fā)動機(jī)激勵中表現(xiàn)比較突出；傳動軸是一種高速旋轉(zhuǎn)的部件，由于它的回轉(zhuǎn)軸線與質(zhì)量中心不完全重合，所以，在高速旋轉(zhuǎn)的過程中，傳動軸也會產(chǎn)生一定的激振力；輪胎的不均勻度、不平衡度以及車輪的垂直跳動是輪胎產(chǎn)生振動的主要原因。 6.1 汽車平順性振動激勵分析汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 65 頁 根據(jù)無阻尼固有頻率和阻尼比的定義式（6-3）重寫為 ADAMS使用拉普拉斯變換，在仿真運行時把模型變換為線性矩陣，然后再通過特征值向量計算系統(tǒng)的固有頻率和阻尼比，其計算結(jié)果與上述計算是等效的。 6.3 ADAMS軟件的振動力學(xué)基礎(chǔ)汽車數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 66 頁 此標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)為人體對不同頻率振動的敏感程度不同。椅面垂直軸向zs的頻率加權(quán)函數(shù)wk最敏感頻率范圍為 412.5Hz，其