【正文】 椅系統(tǒng)的加權(quán)加速度均方根值的變化規(guī)律。 各種汽車參數(shù)對平順性的影響汽車參數(shù)直接影響著車輛振動的強弱，影響著車輛的平順性。該車以60km/h的速度在隨機A級路面上時沒有不舒服，在B級路面上時也沒有不舒服，C級路面上時則有相當(dāng)不舒服的感覺。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(quán)加速度均方根值的變化很大，在A級路面上時產(chǎn)生的振動響應(yīng)最小，在C級路面上時產(chǎn)生的振動響應(yīng)最大。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。加權(quán)加速度均方根值與主觀感覺的對應(yīng)關(guān)系已在表22中給出，由表22所示的對應(yīng)關(guān)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。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(quán)加速度均方根值和加權(quán)振級計算結(jié)果。在求積分時，當(dāng)（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(yīng)的均方值應(yīng)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(yīng)的均方值應(yīng)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(yīng)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(yīng)的均方值為Pya9(round(f/))*delta_f；計算出各個三分之一倍頻帶內(nèi)的加速度均方根值后再對對他們進行加權(quán)便求的加權(quán)加速度均方根值以及加權(quán)振級。在matlab中進行個質(zhì)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。為了得到較好的功率譜估值，加窗和平均處理均應(yīng)兼顧減小隨機起伏和保證有足夠的譜分辨率兩個方面。加窗處理的結(jié)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。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。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。本文使用平均周期圖法對功率譜密度進行估計。、50、60、70、80km/h時的人體座椅系統(tǒng)的垂直加速的時域曲線。隨機輸入試驗就是采用平穩(wěn)隨機振動的研究方法。 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(zhì)量塊的垂直加速度時域曲線以及俯仰角加速度時域曲線。如果對計算結(jié)果的精度要求較高，必須使用其他方法。 C99=C9。 C79=C9。 C77=C7+C8C9。 C56=c*C5+d*C6。 C48=a*l3*C7+b*l6*C8。C46=c*l4*C5+d*l5*C6。C44=l1^2*C3+l2^2*C4+l3^2*C7+l4^2*C5+l5^2*C6+l6^2*C8。 C37=C7C8。C35=C5C6。C33=C3+C4+C5+C6+C7+C8。 C23=C4。 C14=l1*C3。其余的地方為0矩陣阻尼[C]=式中C11=C3。 K88=a^2*K7+b^2*K8。 K78=a*K7+b*K8。 K66=c^2*K5+d^2*K6。 K55=K5+K6。K47=l3*K7+l6*K8。K45=l4*K5+l5*K6。K38=a*K7b*K8。 K36=c*K5d*K6。 K34=l1*K3+l2*K4l3*K7l4*K5l5*K6l6*K8。 K23=K4。K14=l1*K3。,分別表示質(zhì)量矩陣，剛度矩陣，阻尼矩陣，具體表示為[K]=式中K11=K1+K3。圖中參數(shù)意義如表31和表32所示。整車動力學(xué)模型應(yīng)包括駕駛員、駕駛室、發(fā)動機、車架及載荷、前輪簧下質(zhì)量、后輪簧下質(zhì)量。為了方便對客觀數(shù)據(jù)進行評價，表22給出了加權(quán)振級和加權(quán)加速度均方根值與人的主觀感受之間的關(guān)系。然后計算；式中為第i個倍頻帶的加權(quán)系數(shù)； 為了表示方便,可以將得到的垂直加權(quán)加速度均方根值換算成對數(shù)形式,用加權(quán)振級進行比較。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。計算垂直加權(quán)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(yīng)頻率加權(quán)函數(shù)w(f)的濾波網(wǎng)絡(luò)得到加權(quán)加速度時間歷程，按下式計算加權(quán)加速度均方根值。圖 23ISO26311(1997)標準規(guī)定，當(dāng)振動波形峰值系數(shù)9（峰值系數(shù)是加權(quán)加速度時間歷程的峰值與加權(quán)加速度均方根值的比值）時，用基本的評價方法——加權(quán)加速度均方根值來評價振動對人體舒適和健康的影響。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。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。此外，由于人與人之間存在的差異，以及人體自身復(fù)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(dǎo)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。經(jīng)過對主觀評價的研究分析，設(shè)計人員根據(jù)經(jīng)驗可以簡單地改變?nèi)缙噾壹軈?shù)來提高汽車的平順性。主觀評價是人對汽車平順性最直接的評價方法。綜上所述，按照上面“諧波疊加法來構(gòu)建隨即路面不平度的時域模型”理論建立的隨機露面是準確的。圖 21把按照諧波疊加法理論擬合出的B級隨機路面的時間譜，再作譜分析擬合出B級隨機路面的頻域譜（具體求法將在第四章提到），將此頻域譜與按國標GB703186《車輛振動輸入——路面平度表示方法》提供的B級路面理論上的頻域譜進行對比，如圖22所示所示。在GB7031文件里規(guī)定，按功率譜密度把路面分成八個等級并規(guī)定每種路面等級下不平度系數(shù)的取值范圍和集合平均值，如表21所示：表21路面等級幾何平均值幾何平均值A(chǔ)16B64C256D1024E4096F16384G65536H262144 路面激勵的生成根據(jù)某一等級路面不平度系數(shù)的取值，可計算出一定空間頻率范圍內(nèi)的路面不平度功率譜密度數(shù)據(jù)曲線，將路面不平度功率譜密度離散化，作為已知輸入帶入式，根據(jù)諧波疊加原理，應(yīng)用MATLAB軟件編制路面譜生成程序，可以生成這種等級下的時域路面文件。按照國標GB703186《車輛振動輸入――路面平度表示方法》，路面不平度位移功率譜密度擬合表達式采用下式：式中是參考空間頻率；n是空間頻率，它表示波長的倒數(shù)，即每米長度中包括幾個波長； 為參考空間頻率下的路面功率譜密度值，稱為路面不平度系數(shù)，單位為米的立方；w為頻率指數(shù)，為雙對數(shù)坐標上斜線的斜率，它決定路面功率譜密度的頻率結(jié)構(gòu)。譜密度就等于由帶寬劃分的這些正弦波幅值的平方。本文以正弦波進行模擬，隨機正弦波疊加法采用以離散譜逼近目標隨機過程的模型，是一種離散化數(shù)值模擬路面的方法。從功率譜密度函數(shù)不僅能了解路面不平度的結(jié)構(gòu)，還能反映出路面的總體特征。通常把道路垂直縱斷面與道路表面的交線作為路面不平度的樣本，通過樣本的數(shù)學(xué)特征—方差或功率譜密度函數(shù)來描述路面。為從已知的路面譜，獲得路面激勵時域模型—隨機路面不平度，通用的方法是將路面不平度定性為平穩(wěn)的隨機過程。 路面激勵的擬合不管是標準道路譜，還是實測道路譜，其功率譜密度函數(shù)（PSD）是路面不平度的一個統(tǒng)計量。盡管每一種方法都給出了理論推導(dǎo)，并且都有廣泛的應(yīng)用，但由于路面不平度的時域模型均是在統(tǒng)計特征一致的情況下構(gòu)造的，每種模型只能是路面不平度這一隨機過程的一個樣本。隨著分形理論和小波理論的發(fā)展，提出了分形分析模型和小波分析模型，但兩者還都處于研究的初始階段，對于這兩種理論在路面不平度特性的描述以及使用方法還有待進一步研究。 以上四種方法均屬于功率譜密度分析模型，但前三種方法是針對路面不平度的數(shù)值模擬，所得路面不平度對應(yīng)的功率譜密度與給定的功率譜密度相比都存在一定的誤差，而第四種方法與給定的功率譜密度一致。隨機輸入激勵是指路面長度方向上的連續(xù)激勵，如粗糙不平的路面等，它是現(xiàn)代公路的主要形式；脈沖輸入激勵是指在較短時間內(nèi)的離散事件，并且有較強的強度，如平坦道路上明顯的凸包或凹坑等。引起汽車振動的振源主要有路面不平度激勵、發(fā)動機激勵、輪胎激勵等，其中路面不平度激勵是影響汽車平順性的最主要激勵，因此研究汽車平順性必須研究路面。第5章，全文總結(jié)。然后利用牛頓第二定律建立9自由動力學(xué)模型的微分方程，為方便以后計算求出剛度矩陣、阻尼矩陣、輸入剛度矩陣并將微分方程用矩陣的形式表示。重點介紹國際標準ISO26311(1997)《人體承受全身振動的評價指南》及GB/T49701996《汽車平順性隨機輸入試驗方法》，在此基礎(chǔ)上確定本文的評價方法，得到的駕駛員座椅處加權(quán)加速度均方根值和加權(quán)振級，然后根據(jù)該值與人的主觀感覺的對應(yīng)關(guān)系進行乘坐舒適度評價。根據(jù)B級標準路面譜，模擬再現(xiàn)了路面的功率譜密度，驗證了模擬路面與標準路面基本吻合。本文重點研究了汽車的時域路面激勵模型。第2章 路面模型與評價指標研究。對于加快新產(chǎn)品開發(fā)進程，降低開發(fā)費用，提高產(chǎn)品性能和可靠性具有實際的應(yīng)用價值。（5）可擴展性能可擴展性能是該軟件的一大優(yōu)點，用戶可以自己編寫M文件，組成自己的工具箱，以解決本領(lǐng)域內(nèi)常見的計算問題。此外，該軟件現(xiàn)有的六十多個工具箱，可以解決數(shù)學(xué)和工程領(lǐng)域的絕大多數(shù)問題。（2）代碼短小高效由于MATLAB已經(jīng)將數(shù)學(xué)問題的具體算法編成了現(xiàn)成的函數(shù)，用戶只要熟悉算法的特點、使用場合、函數(shù)的調(diào)用格式和參數(shù)意義等，使用調(diào)用函數(shù)就可以很快的解決問題，而不必花大量的時間糾纏于具體的算法。該軟件的特點可以歸納為以下幾點：（1）簡單易學(xué)MATLAB是一門編程語言，其語法規(guī)則與一般的結(jié)構(gòu)化高級編程語言如C語言等大同小異，而且它不需要定義變量和數(shù)組，使用更加方便。它將不同數(shù)學(xué)分支的算法以函數(shù)的形式分類成庫，使用時直接調(diào)用這些函數(shù)并賦予實際參數(shù)就可以解決問題，快速而且準確。 MATLAB軟件介紹由于本文采用的很多方法都要通過MATLAB軟件來實現(xiàn)，所以在此介紹MATLAB軟件，方便閱覽。1994年重慶大學(xué)徐中明等對汽車座椅系統(tǒng)的動力分析進行了研究。八十年代對汽車座椅的試驗分析工作中，說明座椅是影響汽車平順性的重要因素。八十年代初，有關(guān)改進汽車平順性的研究工作也取得了相當(dāng)?shù)倪M展，如汽車結(jié)構(gòu)動力學(xué)模型及平順性計算機模擬的研究，汽車座椅振動特性及其改進的研究，汽車懸架系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析與改進方面的研究。再例如應(yīng)用數(shù)學(xué)統(tǒng)計方法成功地設(shè)計出了汽車試驗跑道。例如八十年代初，長春汽車研究所、清華大學(xué)等首先采用ISO2631“人體暴露在全振動環(huán)境下的評價指南”國際標準進行汽車在實際道路上平順性的評價研究。 國內(nèi)汽車平順性的研究從七十年代后期以來，隨著隨機振動理論、概率論、電子計算機技術(shù)在汽車行業(yè)中普及應(yīng)用，以及一些先進試驗測試設(shè)備、儀器的引進，我國汽車平順性的實驗研究工作有了突飛猛進的進展。由于1/2汽車模型考慮了汽車過程中的垂直和俯仰振動，以及前后車輪對汽車的激勵存在時間的滯后關(guān)系。因此，空間整車模型的基本特征是，同時考慮了汽車車身的垂直、俯仰和側(cè)傾運動，更能全面描述汽車的整體振動特性。因此，在運用1/2汽車模型進行汽車平順性分析和懸架、輪胎等參數(shù)優(yōu)化時，必須考慮汽車車速的影響?？紤]了人體和座椅的三自由度系統(tǒng)力學(xué)模型，不僅可以考慮車輪載荷與安全性的關(guān)系，還可以考慮人體加速度與振動舒適性的關(guān)系。分析車身垂直振動最簡單的模型是單質(zhì)量系統(tǒng)力學(xué)模型，這種模型旨在將注意力放在懸架設(shè)計上，在汽車主動和半主動懸架研究與設(shè)計中得到大量應(yīng)用。 動力學(xué)模型的選擇在動力學(xué)模型的選擇方面，經(jīng)常使用的基于集中參數(shù)法的汽車結(jié)構(gòu)系統(tǒng)振動的力學(xué)模型可分為三類：1/4汽車模型、1/2汽車模型和空間整車模型。因此，應(yīng)用集中參數(shù)法建立汽車結(jié)構(gòu)系統(tǒng)振動的力學(xué)模型，方法簡單。而且，復(fù)雜的模型在計算機上求解時間長，且一旦模型出錯，很難準確查找問題。多體參數(shù)法，是面向結(jié)構(gòu)的方法，需要給定各部件的詳細特征，將汽車的每一件看作剛體或彈性體，通過各種約束連接建立汽車結(jié)構(gòu)系統(tǒng)振動的拓撲結(jié)構(gòu)，然后相應(yīng)的商業(yè)化軟件，如ADAMS、DADS等進行仿真。汽車動態(tài)仿真的方法可以分為兩大類：多體