《汽车理论》教案6-汽车平顺性

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汽车理论 A教案 1 汽车理论 A 教案 ( 章节备课 ) 章节 第 六 章 汽车的 行驶平顺性 理论授课时间 8 学时 教 学 目 的 和要求 1. 掌握人体对振动反应的感觉界限和汽车平顺性的评价 2. 掌握路面不平度的统计特性 3. 汽车振动系统的简化方法 4. 正确分析车身振动的单质量系统模型 5. 了解车身与车轮双质量系统的振动 教学重点 1. 人体对振动的反应 2. 路面 不平度的 功率谱 密度 3. 空间频率 功率 谱密度化为时间频率 功率 谱密度 4. 汽车振动系统的简化 5. 单质量系统的自由振动 6. 单质量系统的频率响应特性 7. 单质量系 统 振动响应 均方根值谱 的 计算 与 分析 教学难点 1. 路面 不平度的 功率谱 密度 2. 单质量系统的频率响应特性 3. 振动响应 均方根值谱 的 计算 与 分析 教 学 进 程 ( 含 教 学 内容、时间 分配、教学 方法、辅助 手段) 1. 人体对振动的反应和平顺性的评价( 60) ( 1) 人体对振动的反应 ( 40) 1)汽车平顺性的定义 2)机械振动对人体影响因素 频率 强度 作用方向 持续时间 3) ISO2631 简介 4)人体对振动反应的三个不同的感觉界限 暴露极限 疲劳 -工效降低界限 舒适降低界限 5)人体坐姿受振模型 6)各个方向人 最敏感的频率范围 对于垂直振动是 4 12.5Hz 对于水平振动是 0.5 2Hz。 本章的重点内容,强调板书内容是要记忆并理解的部分。 ( 2) 平顺性的评价方法 ( 20) 1) 计算各轴向加权加速度均方根值 滤波网络法 频谱分析法 2) 计算三个方向总加权加速度均方根值 ( 1) 8 学时 ( 360 ) 为 理论授课。 ( 2)各部分 时间分配可 根据实际授 课 情 况 调 整,总计时 间不超过 8 学时 ( 360 ) 。 2) 采用多媒 体 课 件 教 学,在多媒 体 教 室 讲 授。 4 )板书设 计左侧一 栏中阴影部 分为板书基 本内容 汽车理论 A教案 2 3) 总加权振级 awL 与加权加速度均方根值 wa 的换算 2. 路面不平度的统计特性( 60) ( 1) 路面不平度的功率谱密度 ( 30) 1) 采用路面功率谱密 度描述其 路面不平度的 统计特性 2) 路面不平度的功率谱密度 的 拟合 公式 0 0 Wqq nG n G n n 3)路面不平度 的 等级 划分 共分 8 级, 高等级公路通常是 A、 B、 C 级 4)路面位移功率谱、 路面速度功率谱 和路面加速度功率谱的关 系 5) 路面速度功率谱 的特点 强调路面速度功率谱的特点 白噪声,将会对后面的计算分 析带来方便 ( 2) 空间频率功率谱密度化为时间频率功率谱密度 ( 30) 1)空间频率和时间频率的关系 f un 2)功率谱密度的概念 3) 空间频率功率谱密度化为时间频率功率谱密度 1qqG f G nu 4) 一些常用的功率谱之间的换算 3. 汽车振动系统的简化 ( 30 ) ( 1) 简化原则 ( 5) ( 2)简化步骤 ( 20) 1) 简化为 将汽车车身质量看作为刚体的 7 自由度 立体模型 2)简化为 汽车车身只有垂直振动和俯仰振动的 4 自由度平面模 型 3) 简化为前后车身质量互不影响的 2 自由度模型 4)简化为仅车身质量的单自由度模型 ( 3)悬挂质量换算系数的概念、意义和表达式 ( 5) aby2 4. 单质量系统的振动( 120) ( 1) 单质量系统的自由振动 ( 30) 1) 单质量系统 微分方程的建立 2)一些重要参数的定义 22 m Cn , 2 20 mK , KmCn 20 2 3)微分方程齐次方程的求解 汽车理论 A教案 3 4) 阻尼比对衰减振动 的 影响 影响有阻尼固有频率 20 1r 影响 振幅的衰减程度 212ln d 5)实验求 阻尼比 的方法 单质量系统的自由振动是 本章的重点内容,强调理解基础上的 板书公式的记忆 ( 2) 单质量系统的频率响应特性 ( 30) 1) 频率响应特性的概念 2) 频率响应特性的 求解方法 3) 单质量系统频率响应特性的 表达式 2 1 2 jj 1 2 jzqH 4) 幅频特性 的概念和表达式 1222 2 212zj q 12zqH 5) 幅频特性曲线分析 低频段 动态特性不明显, 阻尼比对这一频段的影响不大 共振段 将输入位移放大,加大阻尼比可使共振峰值明显 下降 高频段 悬架对输入位移起衰减作用,阻尼比减小对减振 有利 本章的重 点, 强调理解基础上的板书公式的记忆 ( 3) 单质量系统对路面随机输入的响应 ( 60) 1)基本方法输出谱 幅频特性 2输入谱 2) 车身加速度的功率谱密度的计算分析 三种输入谱得到同样地输出谱 共振区分析 0 0 2 z11 4 q 3) 车轮与路面间的相对动载 对路面速度谱 的幅频特性的分析 4) 悬架弹簧的动挠度对 路面速度谱 的 幅频特性 的分析 共振区分析 0d 01fq 2/ 5) 悬架系统固有频率 f0 与阻尼比 的选择原则 强调应考虑不同类型车辆对平顺性的 要求不同 5. 车身与车轮双质量系统的振动( 45) ( 1) 运动方程与振型分析 ( 15) 1) 主振型 图形分析 汽车理论 A教案 4 2) 车身型振动 分析 激振频率 接近 1 时产生低频共振,按一阶主振型振动, 车身质量 m2 的振幅比车轮质量 m1 的振幅大将近 10 倍 3) 车轮型振动 分析 当激振频率 接近 2 时,产生高频共振,按二阶主振型振 动,此时车轮质量 m1 的振幅比车身质量 m2 的振幅大将近 100 倍 ( 2) 系统参数对振动响应量的影响 ( 15) 1)车身固有频率 2)车身部分阻尼比 3)车身与车轮质量比 4)悬架与轮胎刚度比 ( 3) 主动与半主动 悬架 ( 15) 1)被动自适应悬架 2)半主动悬架 3)主动悬架 慢主动悬架 全主动悬架 6. 4-6 章习题课 ( 45 ) 介绍第 4-6 章预习思考题、作业题、课外思考题中的难点 和重点。 预习 思考题 本章共 8 学时, 4 次课,各次课的预习思考题 第 1 次课预习思考题 机械振动对人体的影响,主要取决于哪些 方面 ISO2631 给出了人体对振动反应的哪些感觉界限人最敏感的频率范围是 多少 路面功率谱密度的拟合表达式 路面不平度有几种等级高等级公路通常是哪些等级 第 2 次课预习思考题 路面速度功率谱有何特点 如何将空间频率功率谱化为时间频率功率谱 如何将汽车振动系统简化 何为单质量系统阻尼比它对衰减振动有何影响 第 3 次课预习思考题 什么是单质量系统的频率响应函数和幅频特性它们的表达式 单质量系统的幅频特性分析。 单质量系统车身加速度的功率谱密度的表达式及分析。 单质量系统悬架弹簧动挠度的功率 谱密度的表达式及分析。 悬架系统固有频率 f0 与阻尼比的选择原则。 第 4 次课预习思考题 双质量系统主振型分析。 车轮部分单质量系统分析。 分析系统参数对振动响应均方根值的影响。 汽车理论 A教案 5 4-6 章习题课 作业题 1、人体承受全身振动的评价指南规定的人体对振动反应的三个感觉界限分 别是哪些各是何含义 2、人体对振动加速度反应主要取决于那几个因素在不同方向人体对振动最 敏感的频率范围分别是多少 3、说明用试验测定某汽车阻尼比的原理及方法 4、在分析车身振动时,如将车身简化为单质量系统模型,设车身质量为 m2, 弹 簧刚度为 k,减振器阻尼系数为 C ,车身的垂直位移为 z,输入的路面不平 度函数为 q, 1)请分析推导悬架动挠度幅频特性。 2)请分析车身固有频率及阻尼比对悬架动挠度的影响。 5、 教材课后习题 6.5(编程题)。 主 要 参 考 资料 1. 汽车理论,主编余志生,机械工业出版社, 2009.3,第 5 版 2. 汽车理论,主编杨万福,华南理工大学出版社, 2010.8,第 1 版 3.车辆动力学基础,著 Thomas D. Gillespie,清华大学出版社, 2006.12 4.汽车动力学第 4 版,著 Manfred Mitschke,清华大学出版社, 2009.12 5.汽车工程学汽车纵向动力学(英文版), 著 Henning Wallentowitz,机 械工业出版社, 2009.8 备注 本课程采用多媒体教学, 应安排在 多媒体教室上课。本课程的多媒体课件 含有较多图片和视频文件,数据较大;同时本课程可同步在课程网站和网络教 学平台上发布课件、视频、案例、预习思考题、课后作业等。因此,应在该教 室配备内存较大、运转速度较快并能上网的计算机或提供笔记本接口。
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