汽车平顺性检测实验
姓名学号班级
汽车平顺性检测
一、实验目的
1、学习与该实验有关的数字信号采集和处理的知识。
2、熟悉LMS 测试和分析系统，达到能够独自进行汽车振动信号采集和分析的程度。
3、对汽车相应部位振动信号进行采集，并对信号进行处理。
4、做出个性化的实验报告，内容包括传感器的位置、悬架偏频的判定、阻尼比的计算，并对汽车的平顺性做出评价。
二、实验设备
1、比利时LMS 公司的振动、噪声测试仪器
2、实验车辆为丰田雅力士，型号为NCP90L-AHPGKC; 3、传感器
三、实验条件
1.实验在汽车空载下进行。实验前称量汽车总质量及前、后轴的质量。2、悬架弹性元件、减震器和缓冲块应符合技术条件规定。根据需要可补充拆下减震器和拆下缓冲块的实验。
3、轮胎花纹完好。轮胎气压符合技术条件规定的数值。4、测量仪器的频率范围应能满足0.3~100HZ的要求。
5振动传感器应该装在前、后轴和其上方车身或车架相应的位置。四、实验方法及原理
由国家标准GB4783-84《汽车悬挂系统的固有频率和阻尼比的测定方法》中规定的滚下法进行测试。
滚下法：将汽车测试端的车轮，沿斜坡驶上凸块，在停车并挂空挡发动机熄火后，再将汽车从凸块上推下，滚下时应保证左右轮同时着地。
测试时，用记录仪纪录车身和车轴上自由衰减振动时间历程，每次记录应不
少于3秒钟，保证衰减的曲线完整，共记录3到5
次。
图表1
试验时，非测试端悬架一般不用卡死以限制其振动，汽车前后端振动相互联系比较强时，非测试端悬架要卡死以限制其振动，并在报告中注明。
数据处理方法：
本次实验采取时间历程法：由记录得到车身和车轴上的自由衰减振动曲线，与时标比较或在信号处理机上读出时间间隔的值都可以得到车身部分的振动周期T 和车轮部分的振动周期T',然后在进行信号分析。计算公式如下：
f 0=1/T f
1=1/T '
车身部分车轮部分
由车身部分振动的半周期衰减率τ=A 1/A 2,可按下式求出阻尼比：
ψ=
1
π+ln τ
传感器位置：
四个传感器分别置于前后悬挂减震器的上端和下端，其中注意传感器的固定
与方向应垂直向上。
汽车悬架：
独立悬架是两侧车轮分别独立地与车架（或车身）弹性地连接，当一侧车轮受冲击，其运动不直接影响到另一侧车轮，独立悬架所采用的车桥是断开式的。这样使得发动机可放低安装，有利于降低汽车重心，并使结构紧凑。独立悬架允许前轮有大的跳动空间，有利于转向，便于选择软的弹簧元件使平顺性得到改善。同时独立悬架非簧载质量小，可提高汽车车轮的附着性。
本车采用的是麦弗逊式独立悬架，如图所示。滑柱摆臂式悬架将减振器作为引导车轮跳动的滑柱，螺旋弹簧与其装于一体。这种悬架将双横臂上臂去掉并以橡胶做支承，允许滑柱上端作少许角位移。内侧空间大，有利于发动机布置，并
降低车子的重心。
麦弗逊式悬架
四、实验数据及处理
由于本次测试只测量了右侧的前后悬架，没有测量左侧的悬架。所以四个传感器的数据均为右侧悬架的。完整的是应该前后左右四个悬架都测量。数据处理采用的是上述的时间历程法，采用Matlab 软件进行信号分析，通过软件处理得出以下各组数据的信号图如下，并依次取出各峰谷坐标值，即可根据公式进行计算：
1.
后轮滚下测量
图表后轮-后上后上横纵坐标数据：
10.8306-0.480310.87900.896911.2177-0.388211.5726
0.0548
11.9435-0.0285
后下横纵坐标数据：
10.81700.646010.8382-2.126210.90170.302010.9370-0.703710.9793
0.0572
后轮-后下
由此根据公式得f 0hs =2. 5833
ψ=0. 0220
由此根据公式得f 0hx =11. 8064
图表后-前上前上横纵坐标数据：
10.8594-0.029411.03580.015011.2828-0.004511.43090.010211.6850
-0.0067
前下横纵坐标数据：
10.8311-0.071910.86640.243111.0993-0.040811.25450.043211.4521
-0.0388
2.
前轮滚下测量
图表前-后上后上横纵坐标数据：
后-前下
由此根据公式得f 0qs =2. 3618
ψ=0. 2533
f 0qx =3. 7286
前-后下
由此根据公式得
9.9561-0.3874
10.16780.1816
10.4854-0.0791由此根据公式得f 0hs =1. 8893
10.83820.0704ψ=0. 2411
11.0852
-0.0302
后下横纵坐标数据：
9.95610.217910.1467-0.113310.47830.0863由此根据公式得f 0hx =1. 9150
10.8100-0.063411.0922
0.0258
图表前-前上前-前下
前上横纵坐标数据：
9.8926-0.065910.04790.090610.4148-0.0397由此根据公式得f 0qs =1. 9150
10.73240.0117ψ=0. 0582
11.1134
-0.0040
前下横纵坐标数据：
9.91130.471110.0726-0.601510.41130.2623由此根据公式得f 0qx =2. 0000
10.7339-0.040611.0887
0.0249
由于本次实验每位同学只测得一组数据，因此我结合了其他同学所计算得出的数据，并进行了取平均值，结果如下表。
由自由衰减振动曲线处理得到结果：
参数
1
2
平均
前
车身部分固有频率
后
1.91501.96811.9416
2.58331.37591.9796
前
阻尼比
后
0.24110.05820.4151
0.02411
2.0000
0.033860.02898车轮部分固有频率
前
11.8064
后
则可由以上数据计算平均值：车身的固有频率为f 0=2. 1874，车轮的固有频率为
f =2. 5479，平均阻尼比为ψ=0. 2472
评价：
汽车的固有频率是衡量汽车平顺性的重要参数，它由悬架刚度和悬架弹簧支承的质量（簧载质量）所决定。人体所习惯的垂直振动频率约为1～1.6Hz。振动加速度极限值应为0.2g~0.3g。车身振动的固有频率应接近或处于人体适应的频率范围，才能满足舒适性要求。Ψ值取大，能使振动迅速衰减，但会把路面较大的冲击传递到车身，Ψ值取小，振动衰减慢，受冲击后振动持续时间长，使乘客感到不舒服。由实验结果车身以及车轮的固有频率明显大于1.6Hz。所以整车的平顺性欠佳。
附录
一、Matlab处理程序：
a=xlsread('qian_qs.xls', 'a12000:b20000'); %data.xlsΪҪµ÷ÓõÄexcelÃû×Ö£¬'a1:c8'ΪexcelÖÐÊý¾ÝµÄλÖêexcelÖÐÊý¾ÝµÄλÖÃN=30000-2000;
%a=xlsread('data.xls','a1:c8');%data.xlsΪҪµ÷ÓõÄexcelÃû×Ö£¬'a1:c8'Î
b=a(:,1);%½«µÚÒ»lieµÄÊý¾Ý¸øbc=a(:,2);%½«µÚ¶þÁеÄÊý¾Ý¸øc%s=10*log10(abs(fft(c).^2)/N)plot(b,c);
二、试验车辆参数
汽车型号，制造厂，编号：丰田雅力士，广汽丰田，编号NCP90L-AHPGKC；汽车最大总质量：1505kg
相应轴载质量前轴kg；后轴kg。空车质量1105kg。
相应轴载质量前轴kg；后轴kg。悬架型式前端麦弗逊式独立悬架
后端扭力梁式拖曳臂悬架
弹性元件型式，主要尺寸参数
前端后端
减震器型式，主要尺寸参数
前端液压后端液压
轮胎型式和尺寸前轮185/60R15
后轮185/60R15
轮胎气压前轮2.1bar 后轮2.1bar轴距2460mm 轮距前轮1460mm
后轮1460mm b．测试仪器
比利时LMS公司的振动、噪声测试仪器c．试验条件
产生自由衰减的条件：凸块高度：
非测试端悬架是否卡死：是否拆下减震器：是否拆下缓冲块：滚下法120mm 否否否
汽车平顺性检测实验
姓名学号班级
汽车平顺性检测
一、实验目的
1、学习与该实验有关的数字信号采集和处理的知识。
2、熟悉LMS 测试和分析系统，达到能够独自进行汽车振动信号采集和分析的程度。
3、对汽车相应部位振动信号进行采集，并对信号进行处理。
4、做出个性化的实验报告，内容包括传感器的位置、悬架偏频的判定、阻尼比的计算，并对汽车的平顺性做出评价。
二、实验设备
1、比利时LMS 公司的振动、噪声测试仪器
2、实验车辆为丰田雅力士，型号为NCP90L-AHPGKC; 3、传感器
三、实验条件
1.实验在汽车空载下进行。实验前称量汽车总质量及前、后轴的质量。2、悬架弹性元件、减震器和缓冲块应符合技术条件规定。根据需要可补充拆下减震器和拆下缓冲块的实验。
3、轮胎花纹完好。轮胎气压符合技术条件规定的数值。4、测量仪器的频率范围应能满足0.3~100HZ的要求。
5振动传感器应该装在前、后轴和其上方车身或车架相应的位置。四、实验方法及原理
由国家标准GB4783-84《汽车悬挂系统的固有频率和阻尼比的测定方法》中规定的滚下法进行测试。
滚下法：将汽车测试端的车轮，沿斜坡驶上凸块，在停车并挂空挡发动机熄火后，再将汽车从凸块上推下，滚下时应保证左右轮同时着地。
测试时，用记录仪纪录车身和车轴上自由衰减振动时间历程，每次记录应不
少于3秒钟，保证衰减的曲线完整，共记录3到5
次。
图表1
试验时，非测试端悬架一般不用卡死以限制其振动，汽车前后端振动相互联系比较强时，非测试端悬架要卡死以限制其振动，并在报告中注明。
数据处理方法：
本次实验采取时间历程法：由记录得到车身和车轴上的自由衰减振动曲线，与时标比较或在信号处理机上读出时间间隔的值都可以得到车身部分的振动周期T 和车轮部分的振动周期T',然后在进行信号分析。计算公式如下：
f 0=1/T f
1=1/T '
车身部分车轮部分
由车身部分振动的半周期衰减率τ=A 1/A 2,可按下式求出阻尼比：
ψ=
1
π+ln τ
传感器位置：
四个传感器分别置于前后悬挂减震器的上端和下端，其中注意传感器的固定
与方向应垂直向上。
汽车悬架：
独立悬架是两侧车轮分别独立地与车架（或车身）弹性地连接，当一侧车轮受冲击，其运动不直接影响到另一侧车轮，独立悬架所采用的车桥是断开式的。这样使得发动机可放低安装，有利于降低汽车重心，并使结构紧凑。独立悬架允许前轮有大的跳动空间，有利于转向，便于选择软的弹簧元件使平顺性得到改善。同时独立悬架非簧载质量小，可提高汽车车轮的附着性。
本车采用的是麦弗逊式独立悬架，如图所示。滑柱摆臂式悬架将减振器作为引导车轮跳动的滑柱，螺旋弹簧与其装于一体。这种悬架将双横臂上臂去掉并以橡胶做支承，允许滑柱上端作少许角位移。内侧空间大，有利于发动机布置，并
降低车子的重心。
麦弗逊式悬架
四、实验数据及处理
由于本次测试只测量了右侧的前后悬架，没有测量左侧的悬架。所以四个传感器的数据均为右侧悬架的。完整的是应该前后左右四个悬架都测量。数据处理采用的是上述的时间历程法，采用Matlab 软件进行信号分析，通过软件处理得出以下各组数据的信号图如下，并依次取出各峰谷坐标值，即可根据公式进行计算：
1.
后轮滚下测量
图表后轮-后上后上横纵坐标数据：
10.8306-0.480310.87900.896911.2177-0.388211.5726
0.0548
11.9435-0.0285
后下横纵坐标数据：
10.81700.646010.8382-2.126210.90170.302010.9370-0.703710.9793
0.0572
后轮-后下
由此根据公式得f 0hs =2. 5833
ψ=0. 0220
由此根据公式得f 0hx =11. 8064
图表后-前上前上横纵坐标数据：
10.8594-0.029411.03580.015011.2828-0.004511.43090.010211.6850
-0.0067
前下横纵坐标数据：
10.8311-0.071910.86640.243111.0993-0.040811.25450.043211.4521
-0.0388
2.
前轮滚下测量
图表前-后上后上横纵坐标数据：
后-前下
由此根据公式得f 0qs =2. 3618
ψ=0. 2533
f 0qx =3. 7286
前-后下
由此根据公式得
9.9561-0.3874
10.16780.1816
10.4854-0.0791由此根据公式得f 0hs =1. 8893
10.83820.0704ψ=0. 2411
11.0852
-0.0302
后下横纵坐标数据：
9.95610.217910.1467-0.113310.47830.0863由此根据公式得f 0hx =1. 9150
10.8100-0.063411.0922
0.0258
图表前-前上前-前下
前上横纵坐标数据：
9.8926-0.065910.04790.090610.4148-0.0397由此根据公式得f 0qs =1. 9150
10.73240.0117ψ=0. 0582
11.1134
-0.0040
前下横纵坐标数据：
9.91130.471110.0726-0.601510.41130.2623由此根据公式得f 0qx =2. 0000
10.7339-0.040611.0887
0.0249
由于本次实验每位同学只测得一组数据，因此我结合了其他同学所计算得出的数据，并进行了取平均值，结果如下表。
由自由衰减振动曲线处理得到结果：
参数
1
2
平均
前
车身部分固有频率
后
1.91501.96811.9416
2.58331.37591.9796
前
阻尼比
后
0.24110.05820.4151
0.02411
2.0000
0.033860.02898车轮部分固有频率
前
11.8064
后
则可由以上数据计算平均值：车身的固有频率为f 0=2. 1874，车轮的固有频率为
f =2. 5479，平均阻尼比为ψ=0. 2472
评价：
汽车的固有频率是衡量汽车平顺性的重要参数，它由悬架刚度和悬架弹簧支承的质量（簧载质量）所决定。人体所习惯的垂直振动频率约为1～1.6Hz。振动加速度极限值应为0.2g~0.3g。车身振动的固有频率应接近或处于人体适应的频率范围，才能满足舒适性要求。Ψ值取大，能使振动迅速衰减，但会把路面较大的冲击传递到车身，Ψ值取小，振动衰减慢，受冲击后振动持续时间长，使乘客感到不舒服。由实验结果车身以及车轮的固有频率明显大于1.6Hz。所以整车的平顺性欠佳。
附录
一、Matlab处理程序：
a=xlsread('qian_qs.xls', 'a12000:b20000'); %data.xlsΪҪµ÷ÓõÄexcelÃû×Ö£¬'a1:c8'ΪexcelÖÐÊý¾ÝµÄλÖêexcelÖÐÊý¾ÝµÄλÖÃN=30000-2000;
%a=xlsread('data.xls','a1:c8');%data.xlsΪҪµ÷ÓõÄexcelÃû×Ö£¬'a1:c8'Î
b=a(:,1);%½«µÚÒ»lieµÄÊý¾Ý¸øbc=a(:,2);%½«µÚ¶þÁеÄÊý¾Ý¸øc%s=10*log10(abs(fft(c).^2)/N)plot(b,c);
二、试验车辆参数
汽车型号，制造厂，编号：丰田雅力士，广汽丰田，编号NCP90L-AHPGKC；汽车最大总质量：1505kg
相应轴载质量前轴kg；后轴kg。空车质量1105kg。
相应轴载质量前轴kg；后轴kg。悬架型式前端麦弗逊式独立悬架
后端扭力梁式拖曳臂悬架
弹性元件型式，主要尺寸参数
前端后端
减震器型式，主要尺寸参数
前端液压后端液压
轮胎型式和尺寸前轮185/60R15
后轮185/60R15
轮胎气压前轮2.1bar 后轮2.1bar轴距2460mm 轮距前轮1460mm
后轮1460mm b．测试仪器
比利时LMS公司的振动、噪声测试仪器c．试验条件
产生自由衰减的条件：凸块高度：
非测试端悬架是否卡死：是否拆下减震器：是否拆下缓冲块：滚下法120mm 否否否