汽車垂向動力學

第7章汽車垂向動力學§7.1路面輸入及其模型路面丈量方法經典丈量方法運用程度儀和標尺丈量路面不平度，準確，但費工費時。目前根本不采用。路面不平度丈量儀安裝在車體或拖車尾部，經過拖帶的從動輪來丈量路面不平度，分單軌式、雙軌式，可分別用于丈量單側輪軌跡或左右兩側輪軌跡的路面不平輸入。非接觸式路面丈量安裝安裝在汽車前部，利用激光或超聲波探測路面不平度。留意：汽車輪胎與地面有一定的接觸長度，對路面不平中的小分量有包絡效應。因此，普通不需求丈量路面的細致紋理?！?.1路面輸入及其模型實測路面輪廓數據的處置目的是獲得路面的統計特征，常用手段是傅里葉變換。路面輪廓路面功率譜密度〔空間頻率〕多道路面輪廓路面相關函數〔空間頻率〕路譜普通采用雙對數坐標，橫坐標常用倍頻帶、1/3倍頻帶、1/12倍頻帶。實測路譜通常在高頻部分出現猛烈震蕩，因此，需對實測路譜曲線做光滑處置。譜分析譜分析出現猛烈震蕩光滑處置后的路譜§7.1路面輸入及其模型路面輸入的頻域模型空間譜密度S(m3/cycle)空間頻率n(cycle/m)下截止頻率n0普通在0.01cycle/m。雙對數坐標下譜線斜率p1、p2取值范圍普通在2~3。不平度系數G0(m3/cycle)高速路：3108~5107，均值1107；主干道：3108~8106，均值5107；支路：5107~3105，均值5106；給定車速u，那么可將空間譜密度轉換為時間譜密度。因f=un；據譜密度的定義可導出S(f)=S(n)/u故S(f)=G0up1/fp§7.1路面輸入及其模型路面輸入的時域模型根據空間譜密度函數可構建間隔域的路面函數；根據時間譜密度函數可構建時間域的路面函數。方法是按譜密度函數獲得恣意頻率諧波分量的幅值，初相位那么隨機產生，一切這些具有隨機相位差的諧波合成即得所求路面函數。利用隨機濾波白噪聲表達路面功率譜密度，從而將路面不平度位移在時間域表達為白噪聲的積分。在頻域：其中取p=2；白噪聲W的方差可取為1；其中Zg為路面不平度位移；可導出：留意條件留意關系§7.1路面輸入及其模型特殊路面輸入有二十余種典型路面用于汽車可靠性強化道路實驗。石塊路〔比利時路〕卵石路扭曲路搓板路魚鱗坑路條石路波形路坑洞裂痕規(guī)范實驗坑洞斷面圖§7.2人體對振動的反響與平順性規(guī)范概述人體對振動反響的影響要素：個體，姿態(tài)，身體部位；振動方向，頻率等。在車輛溫馨性中主要思索坐姿受振模型。按振動屬性分類振動的幅值和頻率作用的位置和方向作用時間還可按其它方式分類，如：安康情況、溫馨程度、任務效率、客觀覺得、暈車反響等。如何定量評價車輛乘坐溫馨性，是一個有爭議的問題；制定的規(guī)范也在開展和完善中。ISO2631(1974年版)<人體接受全身振動評價指南>ISO2631/1(1985修訂版)Draft5〔第5草案〕ISO2631-1(1997修訂版)§7.2人體對振動的反響與平順性規(guī)范ISO26311974版簡介以振動加速度實驗數據為根據，分垂直、程度方向引薦三個與頻率相關的評價目的。暴露極限疲勞-工效降低極限溫馨性降低極限實踐處置：按界限曲線對1~80Hz的丈量信號進展頻率加權，獲得加權總體加速度均方根值，再與界限的敏感頻率范圍限值比較評價。存在主要問題：疲勞-工效降低界限目的不合理。未定義1Hz以下的界限曲線。沒有角振動的評價方法。長時間振動暴露情況下，對時間要素的過多依賴，也缺乏足夠證據?！?.2人體對振動的反響與平順性規(guī)范ISO26311985版的改良規(guī)范中不再規(guī)定振動界限，而僅以附錄方式給出各種振動程度能夠產生的效應。強調沒有足夠證據就不作目的精度方面的要求。添加以下內容評價方法安康的損害活動才干的影響；如對視覺、手操作才干的影響不溫馨性和不適覺得0.05~0.5Hz低頻振動引起的運動病〔惡心、嘔吐〕§7.2人體對振動的反響與平順性規(guī)范ISO26311997版的改良頻率范圍擴展到0.5~80Hz，并給出各振動方向的頻率加權函數，采用一個單一數值來評價振動強度；新規(guī)定人體坐姿受振模型；給出了敏感頻率振動對人體臟器的影響顯著程度關系；如椅面鉛垂振動在4~8Hz主要影響內臟器官，在8~12.5Hz主要影響脊椎系統等。對人體溫馨性評價還與加速度的峰值系數有關，該值小于9時，采用加權總體加速度均方根值評價；該值大于9時，采用加權總體加速度四次方均根值〔稱振動劑量值VibrationDoseValue〕評價。峰值系數定義為頻率加權加速度的峰值與均方根值之比?！?.2人體對振動的反響與平順性規(guī)范平順性丈量傳感器：應變式加速度計、壓電式加速度計、公用襯墊式座椅加速度傳感器安裝部位：取決于丈量目的；對車體的丈量普通安裝在地板上的剛性部位，假設需反映車體本身的構造振動，需選擇典型板件中央區(qū)域安裝。角振動〔俯仰、側滾等〕，可借助有足夠間隔的兩個加速度計來丈量。丈量評價過程§7.3汽車振動模型概述與溫馨性相關的振動頻率范圍0~15Hz剛體運動15~150Hz構造振動，低頻噪聲>150Hz噪聲汽車典型的共振頻率范圍車身懸掛體系1~1.5Hz車輪跳動10~12Hz座椅上的乘客4~6Hz動力總成懸置體系10~20Hz車體構造>20Hz輪胎構造30~50Hz和80~100Hz§7.3汽車振動模型概述懸架設計需確定的參數懸架剛度阻尼簧載質量與非簧載質量之比橡膠限位塊特性輪胎部分特性襯套剛度懸架主要用于控制車身剛體運動；建立什么系統模型取決于分析問題的需求。常用模型全車模型〔7自在度〕：可描畫車身一切運動姿態(tài)；半車模型〔4自在度〕：可描畫車身跳動和俯仰；?車模型〔2自在度〕：可描畫車身跳動；§7.3汽車振動模型?車輛模型的推導運動微分方程在時域：在頻域：方程的解頻率呼應函數：Z1/Z0,Z2/Z0對路面譜密度輸入的呼應：呼應的功率譜＝輸入功率譜頻率呼應函數的模2呼應的均方根值＝呼應的功率譜在頻域的積分1/2§7.3汽車振動模型?車輛模型的推導懸架系統性能的三個根本評價目的不溫馨性參數aw〔r.m.svalueofweightedbodyacceleration〕按ISO2631規(guī)范來計算和評價。懸架動行程SWSrms〔r.m.svalueofsuspensionworkingspace)用于判別限位塊碰撞的發(fā)生幾率。輪胎動載荷DTLrms〔r.m.svalueofdynamictyreload)可表征輪胎接地印跡面積相對于靜平衡形狀時的增減幅度，這種變化將引起輪胎縱、橫向附著才干下降，從而影響操穩(wěn)性?！?.3汽車振動模型?車輛模型的推導運動微分方程Mhb、Ihp分別表示半車體的質量和俯仰轉動慣量；下標f、r分別表示前懸、后懸；F表示懸架力；z1、z2分別表示前懸簧下質量位移和簧上質量位移；z3、z4分別表示后懸簧下質量位移和簧上質量位移；方程的解頻率呼應函數：Z1/Z0f、Z1/Z0r、Z2/Z0f、Z2/Z0r、Z3/Z0f、Z3/Z0r、Z4/Z0f、Z4/Z0r對路面譜密度輸入的呼應：§7.3汽車振動模型整車模型的推導運動微分方程與前面類似，但有7個廣義坐標，其中4個為簧下質量位移，3個為簧上質量的位移〔包括質心跳動、俯仰、側傾〕，在4個車輪處分別有鉛垂向的路面不平度鼓勵。方程的解頻率呼應函數共有74個頻率呼應函數。對路面譜密度輸入的呼應§7.3汽車振動模型典型算例分析對象：福特Granada轎車路面輸入：G0＝5106m3/cycle；車速20m/s頻率呼應函數?模型?模型整車模型呼應功率譜密度函數?模型?模型整車模型路面不平度丈量儀構造原理圖非接觸式路面丈量安裝任務原理圖坐標軸名稱頻率加權函數軸加權系數kxsyszsrxryrzwdwdwdwewewe1.001.001.000.630.400.20xbybzbwcwdwd0.800.500.40xfyfzfwkwkwk0.250.250.40均方根值aw/m.s-2加權振級Law/dB人的主觀感覺<0.315<110沒有不舒適