【文章內容簡介】 根據(jù)有一定經驗的試車人員對汽車振動的直觀感受進行統(tǒng)計分析并對車輛進行評價。經過對主觀評價的研究分析，設計人員根據(jù)經驗可以簡單地改變如汽車懸架參數(shù)來提高汽車的平順性。但是，由于車輛的動態(tài)特性和人體對振動響應的復雜性，主觀評價只能是對汽車平順特性的一個比較模糊的描述。此外，由于人與人之間存在的差異，以及人體自身復雜的心理、生理特性，即使對同樣的汽車振動的感覺也會不一致，這樣，就會導致難以對汽車平順性進行定量、準確的評價分析，因此需要專門評價人員進行。而客觀評價方法由于排除了人的個人差異，以具有量值的概念對汽車平順性進行評價，從而可以比較精確合理地評價、分析汽車的平順性。它主要考慮車輛的隔振性能，以機械振動的各個物理量（如振幅、頻率、加速度等）作為評價指標，通過測試傳遞到人體的振動量的大小，來確定影響人體舒適性的程度，以此來評價汽車的平順性，因此，這是一種較為合適的評價方法。國際標準ISO2631法用于評價振動得到多數(shù)人的認同，我國也參照該標準制定了相應的汽車振動評價方面的國家標準。如圖23所示ISO26311(1997)[35]標準規(guī)定在進行舒適性評價時，它除了考慮座椅支撐面處輸入點3個方向的線振動，還考慮該點三個方向的角振動，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12個軸向振動。此標準認為人體對不同頻率振動的敏感程度不同，~80的頻率加權函數(shù)，又考慮不同輸入點、不同軸向的振動對人體影響的差異，還給出了各軸向振動的軸加權系數(shù)。圖 23ISO26311(1997)標準規(guī)定，當振動波形峰值系數(shù)9（峰值系數(shù)是加權加速度時間歷程的峰值與加權加速度均方根值的比值）時，用基本的評價方法——加權加速度均方根值來評價振動對人體舒適和健康的影響。由于本次設計只是考慮垂直路面位移對平順性的影響，所以只計算垂直方向上的加權加速度均方根值。計算垂直加權加速度均方根值aw 有兩種計算方法:1）對紀錄的加速度時間歷程α(t)，通過相應頻率加權函數(shù)w(f)的濾波網絡得到加權加速度時間歷程，按下式計算加權加速度均方根值。式中：T為振動的分析時間，取100s.其中頻率加權函數(shù)用下列的公式表示：；；；；2）對記錄的加速度時間歷程a ( t)進行頻譜分析得到功率譜密度函數(shù)Ga ( f)計算aw 。先計算1 /3倍頻帶加速度均方根譜值：；式中是中心頻率為的第i個倍頻帶加速度均方根值，；、分別是第i個倍頻帶的上下限頻率，HZ；第i個倍頻帶的中心頻率, Hz。 Ga ( f)為加速度自功率譜密度函數(shù), 。然后計算；式中為第i個倍頻帶的加權系數(shù)； 為了表示方便,可以將得到的垂直加權加速度均方根值換算成對數(shù)形式,用加權振級進行比較。；式中為參考加速度均方根值。為了方便對客觀數(shù)據(jù)進行評價，表22給出了加權振級和加權加速度均方根值與人的主觀感受之間的關系。表22加權加速度均方根值（）加權振級（）人的主觀感受110沒有不舒服～110～116有一些不舒服～114～120相當不舒服～118～124不舒服～112～128很不舒服126極不舒服3汽車模型建立 模型建立動力學建模是一個提取結構力學特征的過程，需要適當?shù)暮喕?。整車動力學模型應包括駕駛員、駕駛室、發(fā)動機、車架及載荷、前輪簧下質量、后輪簧下質量。1/2汽車九自由度結構系統(tǒng)不僅考慮了車身、駕駛室和發(fā)動機的俯仰，還考慮了人體、駕駛室和發(fā)動機的垂直振動，能夠反映載重汽車的平順性，建立的動力學模型如圖31。圖中參數(shù)意義如表31和表32所示。 表 31質量 [kg]M9 駕駛員51M7駕駛室730M5發(fā)動機1,653M3車架及載荷19,702M1前輪簧下775M2后輪簧下2,140慣性矩 [kgm2]I8 駕駛室380I6發(fā)動機270I4車架及載荷238,000剛度系數(shù)　[N/m]K9人體——座椅系統(tǒng)K7駕駛室前懸架+4K8駕駛室后懸架+4K5發(fā)動機前懸置+6K6發(fā)動機后懸置+6K3前懸架+5K4后懸架+6K1前輪胎+6K2后輪胎+6阻尼系數(shù) [N/(m/s)]C9人體——座椅系統(tǒng)C7駕駛室前懸架+3C8駕駛室后懸架+3C5發(fā)動機前懸置+3C6發(fā)動機后懸置+3C3前懸架+4C4后懸架+5布置尺寸 [m]Xcf駕駛室前懸架Xcr駕駛室后懸架Xc駕駛室質心Xef發(fā)動機前懸置Xer發(fā)動機后懸置Xe發(fā)動機質心Xf前懸架0Xr后懸架Xs車架及載荷質心 微分方程的建立利用牛頓第二定律可以得到九個微分方程，如下： 微分方程的矩陣表達式為了方便計算，要將方程改進成矩陣的表達式。,分別表示質量矩陣，剛度矩陣，阻尼矩陣，具體表示為[K]=式中K11=K1+K3。 K13=K3。K14=l1*K3。 K22=K2+K4。 K23=K4。 K24=l2*K4 K33=K3+K4+K5+K6+K7+K8。 K34=l1*K3+l2*K4l3*K7l4*K5l5*K6l6*K8。K35=K5K6。 K36=c*K5d*K6。 K37=K7K8。K38=a*K7b*K8。 K44=l1^2*K3+l2^2*K4+l3^2*K7+l4^2*K5+l5^2*K6+l6^2*K8。K45=l4*K5+l5*K6。 K46=c*l4*K5+d*l5*K6。K47=l3*K7+l6*K8。 K48=a*l3*K7+b*l6*K8。 K55=K5+K6。 K56=c*K5+d*K6。 K66=c^2*K5+d^2*K6。 K77=K7+K8+K9。 K78=a*K7+b*K8。 K79=K9。 K88=a^2*K7+b^2*K8。 K99=K9。其余的地方為0矩陣阻尼[C]=式中C11=C3。 C13=C3。 C14=l1*C3。 C22=C4。 C23=C4。 C24=l2*C4。C33=C3+C4+C5+C6+C7+C8。 C34=l1*C3+l2*C4l3*C7l4*C5l5*C6l6*C8。C35=C5C6。 C36=c*C5d*C6。 C37=C7C8。 C38=a*C7b*C8。C44=l1^2*C3+l2^2*C4+l3^2*C7+l4^2*C5+l5^2*C6+l6^2*C8。 C45=l4*C5+l5*C6。C46=c*l4*C5+d*l5*C6。 C47=l3*C7+l6*C8。 C48=a*l3*C7+b*l6*C8。C55=C5+C6。 C56=c*C5+d*C6。 C66=c^2*C5+d^2*C6。 C77=C7+C8C9。 C78=a*C7+b*C8。 C79=C9。 C88=a^2*C7+b^2*C8。 C99=C9。其余地方為0；4 MATLAB軟件下平順性的計算及分析 利用MATLAB編寫改進的歐拉方法后的微分方程的解法歐拉算法計算量小，但是精度不高。如果對計算結果的精度要求較高，必須使用其他方法。下面便是改進后的歐拉算法。 由第三章可知九自由度的微分方程可以寫成矩陣的形式，再令所以原方程可以表示為根據(jù)改進后的歐拉公式可得其中n=0,12,3,4,5……..,n1.根據(jù)上述算法利用MATLAB可畫出出各個質量塊的垂直加速度時域曲線以及俯仰角加速度時域曲線。由于在整個汽車運輸中，使用最多的工況是汽車在接近平穩(wěn)隨機的路面上，此工況下激起的振動是隨機振動。隨機輸入試驗就是采用平穩(wěn)隨機振動的研究方法。根據(jù)GB/T4970《汽車平順性隨機輸入試驗方法》的要求，對整車虛擬樣機模型的隨機輸入平順性進行仿真分析，設定車輛在B級路面上分別以50、60、70、80km/h（常用車速為60km/h）的車速。、50、60、70、80km/h時的人體座椅系統(tǒng)的垂直加速的時域曲線。 圖 圖 圖 在得到加速度時域曲線后，為了對平順性進行評價，就必須先求出加速度功率譜密度函數(shù)，以便對其進行求加速度均方根值。本文使用平均周期圖法對功率譜密度進行估計。周期圖法（periodogram）是一種信號功率譜密度估計方法。它的特點是：為得到功率譜估值，先取信號序列的離散傅里葉變換，然后取其幅頻特性的平方并除以序列長度N，即一種信號功率譜密度估計方法?！? 平均周期圖法，即先把信號序列分為若干段，對每段分別計算其周期圖，然后取各個周期圖的平均作為功率譜的估值。平均周期圖可以減小隨機起伏，但是，如果信號序列不是足夠長，由于每段序列長度變短，功率譜估值對不同頻率成分的分辨能力也隨之下降。另一種改進方法是將周期圖與一個適當?shù)念l域窗函數(shù)相褶積，從而對周期圖產生平滑作用，以減小隨機起伏。加窗處理的結果雖然可以使隨機起伏減小，但也會使周期圖的分辨能力下降。　 先把分段的數(shù)據(jù)乘以窗函數(shù)(進行加窗處理)，分別計算其周期圖，然后進行平均。為了得到較好的功率譜估值，加窗和平均處理均應兼顧減小隨機起伏和保證有足夠的譜分辨率兩個方面。周期圖法的優(yōu)點是能應用離散傅里葉變換的快速算法來進行估值。在matlab中進行個質量塊的加速度時域函數(shù)的功率譜密度計算，、50、60、70、80km/h時得到的加速度時域函數(shù)的功率譜密度曲線。 圖 圖 圖 圖 圖 平順性的計算以及評價根據(jù)第2章所確定的隨機輸入平順性評價方法，可以計算出垂直方向的人體振動的加權加速度均方根值和加權振級，在計算一個三分之一倍頻帶內的加速度均方根值的時候，,所以對其進行盲目的求積分會產生很大的誤差。在求積分時，當（1） 頻率值距1/3倍頻帶下限小于delta_f，但距上限大于delta_f時，對應的均方值應該為Pya9(round(f/))*abs(ff_l)；（2） 頻率值距1/3倍頻帶上限小于delta_f，但距下限大于delta_f時，對應的均方值應該為Pya9(round(f/))*(abs(ff_u)+delta_f)；（3） 頻率值距1/3倍頻帶上限、下限均小于delta_f時，對應的均方值為Pya9(round(f/))*(f_uf_l)；（4） 頻率值距1/3倍頻帶上限、下限均大于delta_f時對應的均方值為Pya9(round(f/))*delta_f；計算出各個三分之一倍頻帶內的加速度均方根值后再對對他們進行加權便求的加權加速度均方根值以及加權振級。表41是B級路面上不同車速下人體座椅系統(tǒng)的加權加速度均方根值和加權振級計算結果。表 41 車速（km/h）4050607080表42是c級路面上不同車速下人體座椅系統(tǒng)的加權加速度均方根值和加權振級計算結果。 車速（km/h）4050607080由表41和表42可看出，隨著速度的增加，加權加速度均方根值和加權振級也相應的增加，也就是說平順性隨著車速的增加而有所降低。加權加速度均方根值與主觀感覺的對應關系已在表22中給出，由表22所示的對應關系可以看出，該車在瀝青路面（B級路面）上，在低速時沒有不舒服的感覺，但隨著車速的提高人會感覺有些不舒服。當汽車在c級路面上時，在低速時就會有些不舒服，隨著車速的提高會有相當不舒服的感覺。所以速度對平順性的影響是很大的，而且平順性隨著車速的增加而降低。表43是讓車輛以常用車速60km/h的速度分別在A級、B級、C級上面時的平順性。路面等級ABC從表43中可以看出，車輛以60km/h的速度在隨機A級、B級、C級路面上時，人體座椅系統(tǒng)的加權加速度均方根值的變化很大，在A級路面上時