汽車平順性實驗指導(dǎo)書

1、11汽車平順性實驗指導(dǎo)書課程編號：課程名稱：實驗一懸掛系統(tǒng)的固有頻率和阻尼比測定實驗一、實驗?zāi)康钠囓嚿聿糠郑ɑ奢d質(zhì)量）的固有頻率和阻尼比以及車輪部份（非簧載質(zhì)量）的固有頻率是分析懸掛系統(tǒng)振動特性和對汽車平順性進(jìn)行研究、評價的基本數(shù)據(jù)。也是車輛車輛專業(yè)學(xué)生必須掌握的基本技能。通過對汽車懸掛系統(tǒng)固有頻率和阻尼比測定，使學(xué)生學(xué)會和掌握車輛振動的基本試驗方法，采集和處理實驗數(shù)據(jù)并根據(jù)已學(xué)過的理論知識進(jìn)行深入分析，培養(yǎng)學(xué)生解決實際工程問題的能力。二、實驗的主要內(nèi)容了解車輛振動測試系統(tǒng)的組成和測試原理，汽車懸掛系統(tǒng)的固有頻率和阻尼比測定方法和數(shù)據(jù)分析。三實驗設(shè)備和工具1實驗車輛小型客車、載貨汽車或摩托車

2、一輛11試驗應(yīng)在汽車滿載時進(jìn)行。試驗前稱量汽車總質(zhì)量及前、后軸的質(zhì)量。12懸架彈性元件、減振器和緩沖塊應(yīng)符合該車技術(shù)條件規(guī)定。根據(jù)需要可拆下減振器和緩沖塊。13輪胎花紋完好，輪胎氣壓符合技術(shù)條件所規(guī)定的數(shù)值。2測量儀器振動加速度傳感器2只數(shù)據(jù)采集和信號分析儀1臺1測量儀器的頻率范圍應(yīng)能滿足0.3100Hz的要求。22振動傳感器裝在前、后軸和其上方車身或車架相應(yīng)的位置上，其質(zhì)量應(yīng)不足以影響試驗結(jié)果。四、實驗原理可用各種不同的方法（滾下法、拋下法或拉下法）使汽車懸掛系統(tǒng)產(chǎn)生自由衰減振動利用振動測試系統(tǒng)采集各車輪自由衰減振動的加速度時間歷程，分析處理實測數(shù)據(jù)并分別得到該車輛各車輪和懸掛系統(tǒng)的固有頻率

3、和相對阻尼系數(shù)，并對車輛的懸掛系統(tǒng)的設(shè)計參數(shù)進(jìn)行客觀評價。五、實驗方法與步驟（滾下法）（一）測量數(shù)據(jù)用磁性底座將振動加速度傳感器器分別安裝在被測車輪的車軸上方（懸架彈性元件的下方）和該側(cè)車輪所對應(yīng)的車身底板（懸架彈性元件的上方）處，檢查并確保傳感器安裝牢固可靠。開動汽車，使測試端的車輪沿凸塊斜面滾至凸塊上（凸塊斷面如圖1所示），其高度根據(jù)汽車類型與懸掛結(jié)構(gòu)可選取60、開動汽車，使測試端的車輪沿凸塊斜面滾至凸塊上（凸塊斷面如圖1所示），其高度根據(jù)汽車類型與懸掛結(jié)構(gòu)可選取60、90、120mm,橫向?qū)挾纫ＷC車輪全部置于塊凸上，在停車、掛空檔、發(fā)動機熄火后，再將汽車車輪從凸塊上推下，若同時測量的兩

4、側(cè)車輪，滾下時應(yīng)保證左、右輪同時落地。3.在汽車車輪從凸塊上落下前，啟動測量儀器；歷程，記錄時間長度約3秒鐘，以保證衰減振動曲線完整。圖1滾下法用凸塊斷面示意圖記錄車身和車軸上自由衰減振動的時間（二）數(shù)據(jù)處理時間歷程法：由記錄得到的車身及車軸上自由衰減振動曲線（見圖2），與時標(biāo)比較或在信號處理機上讀出時間間隔的值都可以得到車身部分振動周期T和車輪部分振動周期T。然后按下式算出各部分的固有頻率。fo=1/Tft=1/T式中f0一車身部分固有頻率（Hz）；T一車身部分振動周期（S）；ft一車輪部分固有頻率（Hz）1圖2自由衰減振動曲線由車身部分振動的半周期衰減率t=A1/A（A1一第二個峰至第三個

5、峰的最大幅值,人一一第三個峰至第四個峰的最大幅值），按下式求出阻尼比。1廠；丄.認(rèn)-當(dāng)阻尼較小時（A3第四個峰至第五個峰的最大幅值，沒有突然減小）可用整周期衰減率T=A/A3，按下式求出阻尼比。頻率分析法：用信號分析儀對車身與軸上自由衰減振動的加速度信號Z(t)和E(t)進(jìn)行頻率分析。對車身與車軸上加速度信號Z(t)和E(t)進(jìn)行自譜處理，處理時用截止頻率50Hz進(jìn)行低通濾波，采樣時間間隔At取20ms，頻率分辨率為Af=0.05Hz。車身部分加速度均方根自譜Gz(f)(見圖3a)的峰值頻率即為車身部分固有頻率f。車輪部分加速度均方根自譜GE(f)(見圖3b)的峰值頻率為車輪部分固有頻率ft。

6、圖3a車輪部分加速度均方根自譜GE(f)圖3b車身部分加速度均方根自譜Gz(f)車軸上加速度信號E(t)作為輸入，車身上加速度信號Z(t)作為輸出進(jìn)行頻率響應(yīng)函數(shù)處理得到幅頻特性|Z/EI(見圖2)，處理時采樣時間間隔At取5ms，幅頻特性的峰值頻率為車輪部分不運動時的車身部分的固有頻率f。，它比車身部分的固有頻率f。略高一些。由幅領(lǐng)特性的峰值A(chǔ)p可以近似地求出阻尼比，其計算公式如下：2v/Apa-l注：以上兩種數(shù)據(jù)處理方法根據(jù)情況可選擇其中一種，井在報告中注明。六、試驗報告主要內(nèi)容及要求試驗報告應(yīng)含有下列內(nèi)容:實驗條件及實驗對象試驗車輛整車質(zhì)量kg。相應(yīng)軸載質(zhì)量前軸kg；后軸kg。最大總質(zhì)量

7、kg。相應(yīng)軸載質(zhì)量前軸kg后軸kg。懸架型式：前軸后軸輪胎型式和輪胎氣壓前輪后輪軸距實驗儀器傳感器型號處理分析儀器型號實驗條件產(chǎn)生自由衰減振動的方法凸塊高度mm實驗內(nèi)容及步驟1由自由衰減振動曲線處理得到的結(jié)果2.2典型衰減振動曲線和頻譜圖（參照圖2、3、4）實驗結(jié)果討論七、實驗注意事項試驗時，非測試端懸架一般不用因限制其振動而卡死，但在汽車前、后端振動相互聯(lián)系較強時，非測試端懸架要卡死，并在報告中注明。實驗二汽車平順性隨機輸入行駛實驗一、實驗?zāi)康臏y定汽車在不同路面行駛時車身振動的隨機信號，通過數(shù)據(jù)采集和分析；學(xué)會和基本掌握使用汽車振動測試系統(tǒng)測試和評價汽車振動對乘員及貨物的影響，評價汽車的平順

8、性。二、實驗的主要內(nèi)容測試系統(tǒng)的安裝標(biāo)定、采集和處理汽車在不同路面上以各種速度行駛時，座椅和地板傳遞給人體的振動頻率和振動加速度幅值，分析計算車身振動的固有頻率和加權(quán)加速度均方根值、對實驗車輛的行駛平順性作出客觀評價。三、實驗設(shè)備和工具1實驗車輛小型客車或小型載貨汽車一輛。1試驗應(yīng)在汽車滿載時進(jìn)行。試驗前稱量汽車總質(zhì)量及前、后軸的質(zhì)量。2輪胎花紋完好，輪胎氣壓符合技術(shù)條件所規(guī)定的數(shù)值。測量儀器振動加速度傳感器2只數(shù)據(jù)采集和信號分析儀1臺1測量儀器的頻率范圍應(yīng)能滿足0.3100Hz的要求。2振動傳感器裝在前、后軸的上方車身地板和相應(yīng)的座墊表面，其質(zhì)量應(yīng)不足以影響四、實驗原理車輛在道路上行駛時，由

9、于路面的凸凹不平通過車輪和懸架傳遞到車身并由座墊傳遞到車上乘員。振動的頻率和振幅直接影響到乘員的乘座舒適性和駕駛員的工作效率，利用振動測量系統(tǒng)采集和分析車輛懸架和座墊對振動能量的吸收能力評價車輛懸架系統(tǒng)設(shè)計是否合理。五、實驗方法和步驟安裝和調(diào)試測量系統(tǒng)，正確選擇合適的采集參數(shù)。駕駛車輛在二級以上的瀝青路面公路和三級以下砂石路面；分別以40km/h、50km/h、60km/h及70km/h車速勻速行駛。分別采集車輛在不同路面以不同速度勻速行駛時，車身底板和相應(yīng)位置乘員座墊上的隨機振動加速度時間歷程，樣本記錄長度不小于3min，人一一椅測量系統(tǒng)的信號頻率為0.1Hz100Hz。實驗數(shù)據(jù)處理1使用信

10、號分析軟件處理得到隨機振動信號的等帶寬自功率譜密度函數(shù)（或功率譜函數(shù)）。2按下式計算1/3倍頻程均方根值譜G.，Ni=9.81/2GVi叫式中：6中心頻率為fi的1/3倍頻程均方根譜值，m/s2,j=1，2，20；jJq等帶寬的加速度自譜值，g2,i=1,2,461；Mj與fi下限頻率相應(yīng)的等帶寬譜線標(biāo)號；N.一與fi上限頻率相應(yīng)的等帶寬譜線標(biāo)號。43查表1和圖1得到“疲勞一降低工效界限”TFD44將各值降低10分貝，即將“疲勞一降低工效界限”各值除以3.14就是“降低舒適界限”根據(jù)a查“降低舒適界限”而得TCDo表1縱向振動加速度的“疲勞一降低工效界限”值f.(Hz)加速度均方根值m/s2T

11、fd24h16h8h4h2.5h1h25min16min1min1.000.2800.4250.6301.061.402.363.554.255.601.250.2500.3750.5600.951.262.123.153.755.001.600.2240.3350.5000.851.121.902.803.354.502.000.2000.3000.4500.751.001.702.503.004.002.500.1800.2650.4000.670.901.502.242.653.553.150.1600.2350.3350.600.801.322.002.353.154.000.1400

12、.2120.3150.530.711.181.802.122.805.000.1400.2120.3150.530.711.181.802.122.806.300.1400.2120.3150.530.711.181.802.122.808.000.1400.2120.3150.530.711.181.802.122.8010.00.1800.2650.4000.670.901.502.242.653.5512.50.2240.3350.5000.851.121.902.803.354.5016.00.2800.4250.6301.061.402.363.554.255.6020.00.355

13、0.5300.8001.321.803.004.505.307.1025.00.4500.6701.0001.702.243.755.606.709.0031.50.5600.8501.2502.122.804.757.108.5011.240.00.7101.0601.6002.653.556.009.0010.614.050.00.9001.3202.0003.354.507.5011.213.218.063.51.1201.7002.5004.255.609.5014.017.022.480.01.1402.1203.1505.307.1011.818.021.228.0201612.5

14、1&,.3J連2.52.01L25U.8D.630-50.40.315A茁0J6e.mu(.Qg山羅：.2n芯；I15:u,U12.ii2031C?9f|f7ir.Qi63J_.9：-li2.3LJJh：*J1巧：圮40圖1“疲勞一降低工效界限”Tfd、“降低舒適界限”Tcd六、實驗報告主要內(nèi)容及要求試驗報告應(yīng)含有下列內(nèi)容：實驗條件及實驗對象a.試驗車輛整車質(zhì)量kg。相應(yīng)軸載質(zhì)量前軸kg；后軸kg。最大總質(zhì)量-kg。相應(yīng)軸載質(zhì)量前軸kg后軸kg。懸架型式：前軸后軸輪胎型式和輪胎氣壓前輪后輪軸距座椅型式。人體參數(shù)人體質(zhì)量；身高；乘坐姿勢的描述。e.實驗儀器傳感器型號；處理分析儀器型號d實驗條件試驗場地及路面描述。2實驗內(nèi)容及步驟簡述實驗過程；傳感器的安裝位置、系統(tǒng)的調(diào)試、數(shù)據(jù)采集方法和過程等3實驗結(jié)果討論31對于人體振動的評價，規(guī)定用人體承受振動能力的評價指標(biāo)：“疲勞一降低工效界限”TFD；“降低舒適界限”Tcd為主。2用常用車速的Tf、TCD評價汽車的行駛平順性。七、實驗注意事項試驗道路應(yīng)平直，縱坡不大于1，路面干燥，不平度