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汽车平顺性实验指导书

课程编号：课程名称：

实验一 悬挂系统的固有频率和阻尼比测定实验

一、实验目的

汽车车身部分（簧载质量）的固有频率和阻尼比以及车轮部份（非簧载质量）的固有频率是分析悬挂系统振动特性和对汽车平顺性进行研究、评价的基本数据。也是车辆车辆专业学生必须掌握的基本技能。通过对汽车悬挂系统固有频率和阻尼比测定，使学生学会和掌握车辆振动的基本试验方法，采集和处理实验数据并根据已学过的理论知识进行深入分析，培养学生解决实际工程问题的能力。

二、实验的主要内容

了解车辆振动测试系统的组成和测试原理，汽车悬挂系统的固有频率和阻尼比测定方法和数据分析。

三．实验设备和工具

实验车辆

小型客车、载货汽车或摩托车一辆

试验应在汽车满载时进行。试验前称量汽车总质量及前、后轴的质量。

悬架弹性元件、减振器和缓冲块应符合该车技术条件规定。根据需要可拆下减振器和缓冲块。

轮胎花纹完好，轮胎气压符合技术条件所规定的数值。

测量仪器

振动加速度传感器2只

数据采集和信号分析仪1台

测量仪器的频率范围应能满足0.3～100Hz的要求。

振动传感器装在前、后轴和其上方车身或车架相应的位置上，其质量应不足以影响试验结果。

四、实验原理

可用各种不同的方法（滚下法、抛下法或拉下法）使汽车悬挂系统产生自由衰减振动，利用振动测试系统采集各车轮自由衰减振动的加速度时间历程，分析处理实测数据并分别得到该车辆各车轮和悬挂系统的固有频率和相对阻尼系数，并对车辆的悬挂系统的设计参数进行客观评价。

五、实验方法与步骤（滚下法）

（一）测量数据

用磁性底座将振动加速度传感器器分别安装在被测车轮的车轴上方（悬架弹性元件的下方）和该侧车轮所对应的车身底板（悬架弹性元件的上方）处，检查并确保传感器安装牢固可靠。

开动汽车，使测试端的车轮沿凸块斜面滚至凸块上（凸块断面如图1所示），其高度根据汽车类型与悬挂结构可选取60、90、120mm，横向宽度要保证车轮全部置于块凸上，

在停车、挂空档、发动机熄火后，再将汽车车轮从凸块上推下，若同时测量的两侧车轮，滚下时应保证左、右轮同时落

地。 图1滚下法用凸块断面示意图

在汽车车轮从凸块上落下前，启动测量仪器；记录车身和车轴上自由衰减振动的时间历程，记录时间长度约3秒钟，以保证衰减振动曲线完整。

（二）数据处理1．时间历程法：由记录得到的车身及车轴上自由衰减振动曲线（见图2），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振动周期 T和车轮部分振动周期T’。然后按下式算出各部分的固有频率。

f0＝1／T

ft＝1／T’式中 f0—一车身部分固有频率（Hz）；

T—一车身部分振动周期（S）；

ft—一车轮部分固有频率（Hz）1T’—一车轮部分振动周期（S）。

图2自由衰减振动曲线

由车身部分振动的半周期衰减率τ＝A1／A（0A1—一第二个峰至第三个峰的最大幅值，人—一第三个峰至第四个峰的最大幅值），按下式求出阻尼比。

当阻尼较小时（A3—一第四个峰至第五个峰的最大幅值，没有突然减小），可用整周期衰减率τ’＝A1／A3，按下式求出阻尼比。

2．频率分析法：用信号分析仪对车身与轴上自由衰减振动的加速度信号Ζ（t）和ξ（t）进行频率分析。

对车身与车轴上加速度信号Z（t）和ξ（t）进行自谱处理，处理时用截止频率50Hz进行低通滤波，采样时间间隔Δt取20ms，频率分辨率为Δf=0.05Hz。

车身部分加速度均方根自谱Gz（f）（见图3a）的峰值频率即为车身部分固有频率f。b．车轮部分加速度均方根自谱Gξ（f）（见图3b）的峰值频率为车轮部分固有频率ft。

图3a 车轮部分加速度均方根自谱Gξ（f）

图3b 车身部分加速度均方根自谱Gz（f）

车轴上加速度信号ξ（t）作为输入，车身上加速度信号Z（t）作为输出进行频率响应函数处理得到幅频特性|Z／ξ|（见图2），处理时采样时间间隔Δt取5ms,幅频特性的峰值频率为车轮部分不运动时的车身部分的固有频率f。’，它比车身部分的固有频率f。略高一些。由幅领特性的峰值Ap可以近似地求出阻尼比，其计算公式如下：

注：以上两种数据处理方法根据情况可选择其中一种，井在报告中注明。

图4幅频特性

六、试验报告主要内容及要求试验报告应含有下列内容：

实验条件及实验对象a．试验车辆

整车质量

kg。

相应轴载质量

前轴

kg；后轴

kg。

最大总质量

kg。

相应轴载质量

前轴

kg 后轴

kg。

悬架型式:

前轴

后轴

轮胎型式和轮胎气压

前轮 后轮

轴距

实验仪器

传感器型号

处理分析仪器型号

实验条件

产生自由衰减振动的方法＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿凸块高度mm

实验内容