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4.4路面激励信号的描述通常情况下，车辆振动主要来自于三方面因素的影响[3]：➢ 路面的不规则度对车辆的干扰激励；➢ 由加速、制动、转向等运动状态变化和由阵风引起的空气动力载荷造成的车身振动； ➢ 动力传动系的扭转振动通过耦合而诱发的整车振动。
其中路面的不规则度是车辆行驶中，产生振动的主要原因，而后两种振动方式的存在都需要一定条件，而且形成的机理与分析较为复杂，因此在大多数车辆平顺性研究中，都以路面的不规则度作为车辆悬架系统的外界干扰输入。
一般情况，路面输入大致可以分为连续振动和冲击作用两类：➢ 连续振动：指沿道路长度方向的连续激励，例如沥青路面、搓板路面；➢ 冲击作用：指在较短时间内的离散事件，并且有较高的强度，如坑洞、猫眼式反光路标、混凝土路面的裂缝等。
结合本课题研究的需要，本文主要采用三种路面激励信号。
根据其性质的不同，分成确定性路面信号和随机性路面信号两类。
4.4.1 确定性路面信号车辆悬架的基本性能一般可由式（4-12）所示的谐波激励下系统的频率响应来描述。
)2sin(ft a x m in π= （4-12） 其中，a m 和f 分别代表是幅值和频率。
由于系统在固有共振频率点将产生最大的振幅，为此，本论文在系统时域响应的研究中，所选取的频率f 在第一共振频率点f n-s0附近（1.5Hz 左右），主要用于评价车辆平顺性（驾乘的舒适性）。
对于非线性系统，恒定幅值的谐波激励会导致在高频下产生较大的加速度激励信号，这会引起较大的惯性力和悬架部件的饱和。
因此，理想的情况应该是在高频时限制位移谐波激励信号的幅度。
为此，在本文中采用了分段谐波激励信号[52]，以满足在高频时限制位移谐波信号幅值的要求。
如式（4-13）所示⎩⎨⎧>≤=T T m T m in f f ft f f a f f ft a x )2sin()/( )2sin(ππ （4-13）上述函数在低频f ≤ f T 时产生恒定幅值激励信号，在高频f> f T 时产生恒定加速度激励信号。
第41卷 第5期吉林大学学报(工学版) Vol.41 No.5 2011年9月Jo urnal o f Jilin U niv ersity(Engineering and T echno lo gy Edit ion) S ept.2011路面激励对汽车行驶平顺性影响的传递路径分析李 未1,2,王登峰1,陈书明1,秦 民3,程 超3,陈 振1(1.吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室,长春130022;2.长春大学车辆工程学院,长春130022;3.中国第一汽车集团公司技术中心,长春130011)摘 要:介绍了传递路径分析的基本原理,利用LMS/T PA软件,对某轿车由路面激励通过悬架和车身对驾驶员座椅地板垂直振动加速度的传递路径进行了分析。
通过实车道路试验和室内锤击法试验,详述了汽车振动传递路径分析与试验。
对影响整车行驶平顺性的悬架系统主要传递路径进行了分析识别。
结果表明,路面激励通过前悬架右下控制臂后点对驾驶员座椅地板Z方向振动加速度的贡献较大,尤其是该点Y方向的振动。
要改善该车型的行驶平顺性,应重点对前悬架右下控制臂后点衬套的隔振性能进行改进。
运用T PA方法不仅可以识别出各传递路径贡献量幅值的大小,还可以得到各贡献量幅值之间的相位关系,从而为以整车行驶平顺性为目标的悬架与车身各连结点处的隔振设计提供依据。
关键词:车辆工程;行驶平顺性;传递路径分析;振动源识别;贡献量中图分类号:U467.1 文献标志码:A 文章编号:1671 5497(2011)05 1193 06Transfer path analysis of effect of road surfaceexcitation on vehicle ride comfortLI Wei1,2,WAN G Deng feng1,CH EN Shu m ing1,QIN Min3,CH EN G Chao3,CH EN Zhen1(1.State K ey L abor ator y of A utomobile Simulation and Contr ol,J ilin Univer sity,Changchun130022,China;2.College of Vehicle Eng ineer ing,Changchun Univ er si ty,Changchun130022,China;3.R&D Centr e,China FA W Gr oup Co rp or ation,Chang chun130011,China)Abstract:The fundamentals of the transfer path analy sis(TPA)w as intro duced,the trasfer paths from the road surface excitation thro ug h v ehicle suspension and body to the acceler ation of vertical vibr ation of the flo or under the driver seat w ere analy zed using so ftw are LMS/T PA.T he vehicle road test and the indoo r ham mering test w ere performed to elucidate the vibratio n transfer paths.The dominant tr ansfer path in the suspension system that affects the vehicle ride com fo rt m ost w as identified.The results show that the co ntribution of the rear point of the rig ht low er contr ol arm of the front suspensio n to the Z direction v ibration acceleration of the floor under the driver seat is significant, especially in Y direction.In o rder to enhance the v ehicle ride comfort,the fo cus sho uld co ncentrate at the improv em ent of isolatio n perfo rmance of the bushing in the low er contr ol arm rear point o f the fro nt suspension.The T PA metho d can identify both o f the contr ibution amplitude of every transfer path and the phase r elation am ong each contribution amplitude.It provides a basis for the vibr ation收稿日期:2010 07 27.基金项目:国家自然科学基金项目(50975119);第一汽车集团公司产学研结合项目(A08 JL 021 2009).作者简介:李未(1982-),女,讲师,博士研究生.研究方向:汽车系统动力学与控制.E mail:lw0330@ 通信作者:王登峰(1963-),男,教授,博士生导师.研究方向:汽车系统动力学与控制.E mail:caew df@吉林大学学报(工学版)第41卷isolation desig n of the bushings betw een the junctio ns of the vehicle body and suspensio n.Key words:vehicle eng ineer ing;ride com fo rt;transfer path analysis (T PA );vibration sour ce identification;par tial contributio n汽车行驶平顺性即指汽车不因振动而使乘员感到不舒适或货物不因振动而受损的性能,主要是根据乘坐者的舒适程度来评价[1]。
ＣＡ１０９１Ｅ汽车系统振动特性简析汽车在行驶中的振动激励源主要是路面不平度激励和动力传动总成产生的激励。
路面不平度激励是引起汽车行驶振动的主要激振源。
同时，汽车本身是一个复杂的多自由度“质量-刚度-阻尼”振动系统，它是由多个具有固有振动特性的振动子系统所组成，如车身的垂直振动、纵向角振动和侧倾振动、发动机曲轴的扭转振动、变速器内部轴系的扭转振动、传动轴的不平衡振动、驱动桥的扭转振动、轮胎不平衡的振动等等，而且各振动子系统之间还存在一定程度的相互联系而形成振动耦合，当这些激励源产生的振动频率接近或一致时，就有可能导致汽车产生共振，对整车振动性能产生影响。
本文研究对象为*****汽车，下表所示为该汽车主要技术参数。
下面就路面激励和动力传动总成产生的激励二个方面来进行简要分析。
一、路面激励路面不平度是在车辆荷载和环境的共同作用下，加上施工、材料等因素而形成的道路表面不规则的起伏。
通常人们将路面相对基准平面的高度沿道路走向的变化称为路面不平度函数。
当汽车在路面上行使时，路面不平度会激起汽车的垂直振动。
因此，在汽车的振动研究中，研究路面不平度对汽车系统产生的振动激励，一直是一个非常重要的研究课题，而如何对它进行合理的描述是研究汽车振动的首要条件。
车辆行驶时，由于路面不平度的激励导致车辆产生垂直方向振动、横摆振动、前后俯仰振动和纵向振动及传动系扭转振动。
这些振动会影响车辆的平顺性、乘坐舒适性以及承载系的可靠性和寿命。
车辆运行时受着很复杂的载荷，路面不平度是引起车辆振动的主要激振源。
二、汽车动力传动系振动分析汽车是一个复杂的振动系统，它是由多个具有固有振动特性的子系统组成，作为子系统之一的动力传动系，即包括动力总成、传动轴、驱动桥总成组成的一个多自由度的扭转振动系统是车辆振动和噪声的重要激励源。
当来自发动机、传动轴、车轮不平衡、路面等周期性激励的频率与动力传动系扭转系统的固有频率一致时，便会发生扭转共振，此时在动力传动系中的某些区段往往产生很大的共振载荷，甚至在齿轮副、花键副间出现敲击，从而影响车辆动力传动系零部件的工作可靠性和产生令人不适的噪声，同时还可能引起车身垂向和纵向振动，影响乘坐的舒适性。
毕业论文说明书路面激励载荷时频域分析研究1 引言1．1 本课题研究的背景及意义随着经济的发展，高等级公路里程的增加，长途客流已成为我国公路运输的主要特征，长距离、长时间的驾驶作业已是平常。
这样使得隔振装置在汽车上发挥着越来越重要的作用，如轮胎、弹簧钢板、减振器、座椅、气囊等等。
这些装置缓和了路面不平传给人体的冲击，衰减了由此引起的振动，给驾驶员和乘员提供了舒适、安全的乘座条件及工作条件，车辆运输路面激励载荷的分析对隔振装置的设计起着关键性的作用。
此外，一些产品在运输过程中，由于包装不当而遭到破坏，这方面的损失是很大的。
产品在运输过程中遭到破坏的主要原因是包装方法、包装材料及包装结构不合理所致，其根本原因就是包装缺乏科学性。
车辆运输路面激励载荷的分析举证了包装产品在振动与冲击作用下的动力学规律。
同时，有助于商家在减振包装的设计方法与设计步骤中做到最好。
本文以汽车运输过程中路面的激励数据为对象，进行随机路面振动激励载荷特性的时频域分析和研究。
实际生活中路面对车辆的激励载荷在垂直、前进、左右三个方向上都存在，由于三个方向上激励载荷的相关性不是很大，且垂直方向上的激励载荷影响最为明显，故我们仅对这一方向上的数据进行分析。
1．2 振动信号的研究及现状车辆在行驶状态下的振动信号是不平稳的，用Fourier分析法和通常的时域分析方法是不能反映出车辆振动的本质特征的，这样也就是车辆的减震降噪相对变得困难。
因为非平稳动态信号的统计特性与时间有关，对非平稳信号的处理需进行时频分析，希望得到时域和频域中非平稳信号的全貌和局化结果[1]。
非平稳振动信号的处理方法中有短时傅立叶分析、Winger-vile分析、小波分析、Hilbert-huang变换和神经网络技术[6]。
短时傅立叶变换（STFT）[15]：通过一个窗口观察信号，将整个信号转化为若干个局部“平稳”的信号，再进而施行傅立叶变换，从而将一维信号映射为时间一频率面内的二维函数。
滤波白噪声路面激励引言白噪声路面激励是指在路面上行驶时，车辆所受到的噪声信号呈现出的随机性和平均分布性。
这种噪声信号对于车辆的振动和噪声控制产生了一定的影响。
为了降低白噪声路面激励对车辆的影响，滤波技术成为一种有效的方法。
本文将探讨滤波白噪声路面激励的原理、方法及其效果。
原理滤波是一种将输入信号中不需要的频率部分去除的过程。
在滤波白噪声路面激励中，滤波技术被用来去除噪声信号中的高频成分，从而降低对车辆的振动和噪声影响。
滤波器可以根据其不同的特性对信号进行处理，常见的滤波器有低通滤波器、高通滤波器和带通滤波器等。
方法滤波白噪声路面激励的方法主要包括模拟滤波和数字滤波两种。
模拟滤波模拟滤波是指通过电子元器件对信号进行实时处理的方法。
在滤波白噪声路面激励中，模拟滤波器一般采用模拟电路来实现。
根据需要滤除的频率范围，选择不同类型的滤波器，如RC滤波器、LC滤波器或活性滤波器等。
模拟滤波器的优点是实时性好，但其性能受到电路元器件的限制，且对温度等环境因素较为敏感。
数字滤波数字滤波是指通过数字信号处理的方法对信号进行处理。
在滤波白噪声路面激励中，数字滤波器一般采用数字信号处理器（DSP）或者嵌入式处理器来实现。
数字滤波器的优点是参数可调性强，可以根据需要对滤波器进行优化，且不受环境因素的影响。
数字滤波器的处理过程包括采样、滤波和重构等步骤，其中滤波过程是最关键的一步。
效果滤波白噪声路面激励的效果主要体现在降低车辆振动和噪声水平两个方面。
降低振动水平白噪声路面激励会产生不规则的振动信号，对车辆的悬挂系统和车身结构会造成较大的振动。
通过滤波处理，可以有效地去除噪声信号中的高频成分，减小车辆振动的幅度，从而提升行驶的舒适性和稳定性。
降低噪声水平白噪声路面激励会产生较大的噪声信号，对车内的噪声水平会产生明显的影响。
通过滤波处理，可以在保持信号的基本特性不变的情况下，去除噪声信号中的高频成分，减小车内噪声的水平，提升车内的静谧性和舒适性。
只考虑路面不平度激励时的车辆纵向振动一、二自由度模型41车辆纵振模型其中，h q 为车辆纵振位移输入，21k k ，分别为轮胎和悬架的纵向刚度，2c 为悬架纵向阻尼，21m m ，分别为非悬挂质量和悬挂质量，21h h x x ，分别为非悬挂质量和悬挂质量的纵向位移。
振动方程为：Q F Z Z M t =++K Z C 。
式中，⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=⎥⎦⎤⎢⎣⎡=21222221C x x Z c c c c m m M ，， {}h t q k F k k k k k K =⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎥⎦⎤⎢⎣⎡--+=Q 0122221，， 二、车辆纵振路面谱)(0n G qh参照垂直路面谱得到：()()wq qh nn n G n G ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=00 式中，n 为空间频率)(1-m ；0n 为参考空间频率，11.0-=m n o ；)(0n G q 为路面不平度系数，单位为312m m m =-；W 为决定路面功率谱密度的频率结构的频率指数。
时间功率谱密度)(f G qh 为：W W Wq W q qh qh f u n n G n n n G u n G u f G 10000)())((1)(1)(--===三、悬架参数对纵振特性的影响路面确定的情况下，纵振特性主要与221c k k ，，有关。
3.1纵向平顺性评价1．推荐水平方向频率的加权函数为()()()⎩⎨⎧<<<<=802225.01f ff f w d2．车辆纵向平顺性的加速度标准方差为（总加权法）()()21221⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎰f f ah hwh df f G f W a3.2悬架参数对车辆纵振影响的仿真 。
四、结论车辆纵振模型与垂向类似，纵振路面谱与垂向类似，纵振模型和纵振路面谱是研究车辆纵振的理论基础。
用总加权值法评价车辆纵振平顺性，悬架刚度增大悬架平顺性恶化；悬架阻尼增大，平顺性趋于优化。
滤波白噪声路面激励一、引言滤波白噪声路面激励是指通过滤波器对白噪声进行处理，生成一种类似于路面激励的信号。
这种信号可以在实验室中用于测试车辆的性能，也可以用于评估道路的质量。
本文将从以下几个方面对滤波白噪声路面激励进行详细介绍。
二、什么是白噪声？白噪声是指在所有频率上功率谱密度相等的随机信号。
在时间域上，它表现为均匀分布的随机振荡。
由于其功率谱密度相等，因此其频率分布呈现为一个平坦的线性谱。
三、什么是滤波？滤波是指通过某种方法将信号中某些频率成分削弱或去除的过程。
常见的滤波方法包括低通滤波、高通滤波、带通滤波和带阻滤波等。
四、如何生成滤波白噪声？生成滤波白噪声需要先产生一个白噪声信号，然后通过一个特定的滤波器将其转化为类似于路面激励的信号。
具体步骤如下：1. 产生白噪声信号：可以使用电子设备或计算机程序产生白噪声信号。
在实验室中，通常使用声学发生器或数字信号发生器产生白噪声信号。
2. 设计滤波器：根据需要生成的路面激励信号特性，设计一个合适的滤波器。
常用的滤波器类型包括巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器和椭圆滤波器等。
3. 滤波处理：将白噪声信号通过设计好的滤波器进行处理，得到类似于路面激励的信号。
五、如何评估路面质量？使用滤波白噪声路面激励可以评估道路的质量。
通过将该信号输入到车辆悬挂系统中，可以测量车辆在不同频率下的响应，并据此评估道路表面的平整度和纵向坡度等参数。
六、如何测试车辆性能？除了用于评估道路质量外，滤波白噪声路面激励还可以用于测试车辆性能。
通过将该信号输入到车辆悬挂系统中，可以测量车辆在不同频率下的响应，从而评估车辆的悬挂系统性能和舒适度。
七、结论滤波白噪声路面激励是一种非常有用的实验方法，可以用于评估道路质量和测试车辆性能。
通过合理设计滤波器和选择合适的白噪声信号源，可以得到满足实验需求的路面激励信号。
客车车桥路面激励谱分析0 引言车桥是车辆的主要传力件和承载件，它起着支撑车辆荷重，将动力传导到驱动轮上的作用，是车辆上各种复杂力的集合点[1]。
传统的结构设计和检验方法多数是基于静态分析的结果,按照相应的强度理论进行的。
但车辆在行驶过程中，往往发生很大的振动。
根据经验和理论研究，引起桥壳破坏的主要原因是作用在车桥上的，由于路面不平度引起的冲击力和各种复杂工况下的作用力[2]，这些动载荷引起的动应力往往比静态应力大出好多倍。
因此，找出车辆正常行驶在路面状况下车桥的振动位移和动应力分布，对防止车桥破坏建立一个可以遵循的安全设计依据，有着非常重要的现实意义。
1 车桥的振动力学模型1.1 车桥的振动模型在研究汽车振动问题时，路面不平度是汽车振动的基本输入。
汽车在行驶过程中，车轮与路面间的相互作用力在不断变化，这些变化与路面形状及其不平度度、汽车零部件的惯性和弹性特性有关。
在以往的研究中，通常把汽车车身质量看作为刚体的7 个自由度的立体振动模型，4 个自由度的振动平面模型，或者是2 个自由度的双质量系统振动模型，也有分析车身垂直振动的单质量系统模型。
本文主要研究车桥在路面激励下的动态特性，因此将桥壳作为弹性体来考虑，建立的车桥振动分析力学模型。
其中：K 为悬挂刚度，C 为减振器阻力系数，Kt 为轮胎刚度。
1.2 二自由度振动模型当悬挂质量分配系数的数值接近1 时，前后悬挂系统的垂直振动几乎是独立的[3]，可以将双轴汽车的4 个自由度的振动模型简化为2 个自由度振动系统。
根据所示的2 自由度车辆振动模型，运用牛顿运动定律，建立系统的运动微分方程[4]，即：式中，m1 为车轮质量；m2 为车身质量； x 0 为路面位移x1 为车轮位移x2 为车身位移；K1 为轮胎刚度；K2 为悬架弹簧刚度；C2 为悬架阻尼；x1为车轮加速度；x2 为车身加速度。
2 车桥的路面激励仿真2.1 路面激励模拟在进行动力学分析研究时，通常是在时域里进行的，为了能更真实地反映路面谱在低频范围内近似为水平的实际情况，选取滤波白噪声作为路面输入模型为：式中，f0 为下截止频率，Hz；G0 为路面不平度系数，m3/cycle；v0 为车速，m/s；ω 为均值为零的随机输入单位白噪声。
车桥是车辆主要传力件和承载件，它起着支撑车辆荷重、将动力传导到驱动轮上的作用，是车辆上各种复杂力的集合点。
车辆在行驶过程中，会发生很大振动，引起桥壳破坏。
由于路面不平度引起冲击力和各种复杂工况下的作用力，所以这些动载荷引起的动应力往往比静态应力大出好多倍。
1 车桥的路面激励仿真1.1 路面激励模拟为了能更真实地反映路面谱在低频范围内近似为水平的实际情况，选取滤波白噪声作为路面输入模型，如式（1）所示。
.0()2π()2()g g t f x t t x =−+（1）式中，f 0为下截止频率，Hz ；G 0为路面不平度系数，m 3/rad ；v 0为车速，m/s ；ω为均值为零的随机输入单位白噪声。
f 0的取值范围在0.0628 Hz 附近，以保证所得的时域路面位移输入与实际路面谱尽量一致。
1.2 建立仿真模型根据运动微分方程，在Simulink 中建立仿真模型，用4阶、5阶龙格库塔算法进行求解，如表1、表2所示。
表1 车辆模型参数非簧载质量M 1/kg 1567轮胎刚度K 1/（N/m ）12000000轮胎阻尼C 1/（Ns/m ）3500簧载质量M 2/kg 9252悬架刚度K 2/（N/m ）450000悬架阻尼C 2/（Ns/m ）7400表2 高速公路路面的不平度系数值路面类型范围/（m 3/rad ）均值/（m 3/rad ）高速公路3×10-8～5×10-71×10-71.3 仿真结果仿真结果如图1、图2所示，分别代表车桥振动加速度3所示。
图1 振动加速度图2 功率谱密度图3 车桥三维实体模型（陕西重型汽车有限公司，西安 710064）摘 要：将Simulink 仿真技术和有限元方法有机结合起来，以某车辆车桥为研究对象，运用Matlab/Simulink 仿真得到高速路面响应谱，并结合ANSYS 有限元分析软件对其进行有预应力模态分析和路面激励谱分析，得到了车桥在此路面激励下的最大应力区和谱响应特性。
只考虑路面不平度激励时的车辆纵向振动
一、二自由度模型
4
1车辆纵振模型
其中，h q 为车辆纵振位移输入，21k k ，分别为轮胎和悬架的纵向刚度，2c 为悬架纵向阻尼，21m m ，分别为非悬挂质量和悬挂质量，21h h x x ，分别为非悬挂质量和悬挂质量的纵向位移。
振动方程为：
Q F Z Z M t =++K Z C 。
式中，
⎥⎦
⎤
⎢⎣⎡=⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=⎥⎦⎤⎢
⎣⎡=21222221
C x x Z c c c c m m M ，， {}h t q k F k k k k k K =⎥⎦
⎤
⎢⎣⎡=⎥⎦⎤⎢⎣⎡--+=Q 0122
22
1
，， 二、车辆纵振路面谱)(0n G qh
参照垂直路面谱得到：
()()w
q qh n
n n G n G ⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛=00 式中，n 为空间频率)(1-m ；0n 为参考空间频率，11.0-=m n o ；)(0n G q 为路面不平度系数，单位为312m m m =-；W 为决定路面功率谱密度的频率结构的频率指数。
时间功率谱密度)(f G qh 为：
W W W
q W q qh qh f u n n G n n n G u n G u f G 1000
0)())((1)(1)(--===
三、悬架参数对纵振特性的影响
路面确定的情况下，纵振特性主要与221c k k ，，有关。
3.1纵向平顺性评价
1．推荐水平方向频率的加权函数为
()()
()
⎩⎨
⎧<<<<=802225.01
f f
f f w d
2．车辆纵向平顺性的加速度标准方差为（总加权法）
()()2
12
2
1
⎥
⎦
⎤
⎢⎣⎡=⎰f f ah h
wh df f G f W a
3.2悬架参数对车辆纵振影响的仿真 。
四、结论
车辆纵振模型与垂向类似，纵振路面谱与垂向类似，纵振模型和纵振路面谱是研究车辆纵振的理论基础。
用总加权值法评价车辆纵振平顺性，悬架刚度增大悬架平顺性恶化；悬架阻尼增大，平顺性趋于优化。
