第七章　汽车的行驶平顺性和通过性

10BW4,主编,第七章汽车的行驶平顺性和通过性第八章汽车的环保性第九章汽车的质量利用和,第七章汽车的行驶平顺性和通过性,第七章汽车的行驶平顺性和通过性,第一节汽车行驶平顺性第二节汽车的通过性,第一节汽车行驶平顺性,第一节汽车行驶平顺性,一、汽车行驶平顺性的概念二、汽车行驶平顺性的评价1.汽车振动及其传递途径2.人体对振动的反应,图7-1人体坐姿受振模型图,第一节汽车行驶平顺性,图7-2各轴向频率加权函数(渐进线),第一节汽车行驶平顺性,表7-1频率加权函数、轴加权系数,3.平顺性的评价方法(1)单轴向加权加速度均方根aw用基本的评价方法来评价时，先计算各轴向加权加速度均方根值。,第一节汽车行驶平顺性,)对记录的加速度时间历程，通过相应频率加权函数()的滤波网络，得到加权加速度时间历程()，按下式计算加权加速度均方根值()：)对记录的加速度时间历程()进行频谱分析，得到功率谱密度函数后再按下式求出单轴向加权加速度均方根：(2)总加权加速度均方根值aw0(3)加权振级与加权加速度均方根值的换算在具体测量时，有些“人体振动测量仪”采用加权振级Law(dB)作为测量指标。,第一节汽车行驶平顺性,表7-2和与人的主观感觉之间的关系,三、影响汽车行驶平顺性的因素1.悬架结构2.悬架阻尼3.轮胎4.座椅5.非悬架质量,第一节汽车行驶平顺性,四、汽车行驶平顺性试验1.汽车悬架系统的刚度、阻尼和惯性参数的测定,图7-3悬架系统衰减振动曲线)车身振动)车轮振动,第一节汽车行驶平顺性,2.悬架系统部分固有频率(偏频)和阻尼比的测定3.汽车振动系统的频率响应函数的测定4.实际路面随机输入行驶试验5.汽车驶过凸块或凹坑脉冲输入行驶试验,第二节汽车的通过性,第二节汽车的通过性,一、汽车通过性的评价指标1.轮廓通过性及评价指标,表7-3汽车通过性的几何参数,(1)最小离地间隙最小离地间隙h(mm)指满载、静止时，汽车除车轮之外的最低点与支撑平面之间的距离，用于表征汽车无碰撞地越过石块、树桩等障碍物的能力。,第二节汽车的通过性,(2)接近角接近角1()指满载、静止时，自车身前端突出点向前车轮所引切线与路面之间的夹角(图7-4)，表征汽车接近障碍物(如小丘、沟洼地等)时，不发生碰撞的能力。,图7-4汽车通过性几何参数h最小离地间隙b两侧轮胎内缘间距接近角离去角纵向通过角,第二节汽车的通过性,(3)离去角离去角2()指满载、静止时，自车身后端突出点向后车轮所引切线与路面之间的夹角(图7-4)，表征汽车离开障碍物(如小丘、沟洼地等)时，不发生碰撞的能力。(4)纵向通过角纵向通过角()指满载、静止时，在汽车侧视图上通过前、后车轮外缘做切线交于车体下部较低部位所形成的最小锐角，表征汽车可无碰撞地通过小丘、拱桥等障碍物的轮廓尺寸。,第二节汽车的通过性,(5)最小转弯直径和内轮差最小转弯直径dH(m)指转向盘向左或向右转到极限位置，汽车以最低稳定车速转向行驶时，车辆外转向轮印迹中心在其支承面上的轨迹圆直径中的较大者，表征汽车在最小面积内的回转能力和通过狭窄弯曲地带或绕过障碍物的能力。(6)转弯通道圆转向盘转至极限位置，汽车以最低稳定车速转向行驶时，车辆所有点在车辆支承平面上的投影均位于圆外的最大内圆称为转弯通道内圆；包含车辆所有点在车辆支承平面上的投影均位于圆内的最小外圆称为转弯通道外圆。,第二节汽车的通过性,图7-5最小转弯直径和内轮差,第二节汽车的通过性,图7-6转弯通道圆,第二节汽车的通过性,2.牵引支承通过性(1)最大单位驱动力在松软地面上行驶时，驱动轮对地面施加向后的水平力，使地面发生剪切变形，相应剪切变形所构成的地面水平反作用力，称为土壤推力；而轮胎对土壤的压实作用、推移作用而产生的压实阻力、推土阻力，以及轮胎变形引起的弹滞损耗阻力之和统称为土壤阻力。(2)附着质量和附着质量系数附着质量指汽车驱动轴的载质量M，附着质量系数K即汽车附着质量M与总质量M之比。,第二节汽车的通过性,(3)车轮接地比压车轮接地比压p(kPa)指车轮对地面的单位压力。二、汽车的倾覆失效1.汽车纵向倾覆,图7-7汽车在纵向坡道上等速行驶时的受力图,第二节汽车的通过性,2.汽车侧向倾覆,图7-8汽车的侧翻,第二节汽车的通过性,(1)侧坡引起的侧翻汽车在侧坡上直线行驶时，当坡度角()大到使重力通过一侧车轮接地中心，而另一侧车轮的地面法向反作用力等于零时(图汽车将发生侧翻。(2)侧向惯性力引起的侧翻汽车高速曲线行驶时，由于惯性力的作用也可能导致侧翻。,图7-9汽车圆周行驶受力情况,第二节汽车的通过性,三、结构因素对汽车通过性的影响1.行驶系结构(1)汽车车轮轮胎花纹、结构参数、气压等对汽车越野行驶滚动阻力和附着能力有较大影响。1)轮胎花纹。2)轮胎直径与宽度。3)车轮和驱动桥。4)前轮距和后轮距。5)前后轮接地比压。6)从动车轮数和驱动车轮数。,第二节汽车的通过性,(2)悬架装用非独立悬架多轴驱动的越野汽车通过坎坷不平地面时，常会引起某个驱动车轮的垂直载荷大幅度减小，乃至离开地面而悬空，使驱动车轮失去与地面的附着而影响通过性。2.传动系结构(1)副变速器和分动器越野汽车传动系中增设了副变速器，或使分动器具有低档，可以增大总传动比，获得足够大的驱动力；同时，可使汽车能在极低的速度下稳定行驶，减轻对土壤的剪切破坏，提高附着力。,第二节汽车的通过性,(2)液压传动装有普通机械传动系的汽车在起动或负荷变化时，由于各部件刚性结合传递转矩，因此驱动轮转矩急剧上升，对土壤产生振动和剪切，土壤结构被破坏，使轮辙加深，起步及行驶困难。(3)差速器普通齿轮差速器的内摩擦力矩很小，可以忽略不计，故左、右半轴的转矩近似相等。(4)驱动防滑系统(ASR)汽车行驶时，如路面的附着系数小，经常出现驱动轮滑转现象。四、使用因素对汽车通过性的影响1.行驶车速,第二节汽车的通过性,表7-4越野汽车的最低稳定车速,2.轮胎气压3.车轮防滑链4.驾驶技术)通过沙地、泥泞、雪地等松软地面时，应该用低速档，以保证车辆有较大的驱动力和较低的行驶速度。)后轮双胎的汽车，两胎间常会夹杂泥石，或车轮表面粘附泥土，使附着系数降低，增强滑转趋势。,第二节汽车的通过性,)传动系装有差速锁时，应在到达可能使车轮滑转的地段前就将差速器锁住。)为了提高越野汽车的涉水能力，应注意发动机的分电器总成、火花塞、曲轴箱通气口等处的密封，并提高空气滤清器的位置，不得使其浸入水中。,第八章汽车的环保性,第八章汽车的环保性,第一节汽车排放污染物及其危害第二节汽车噪声第三节汽车电磁干扰,第一节汽车排放污染物及其危害,第一节汽车排放污染物及其危害,一、汽车排放污染源1.排气管排气2.曲轴箱窜气3.汽油蒸发二、汽车排放污染物及危害1.汽车排放污染物2.汽车排放污染物的危害三、汽车主要污染物的产生机理1.一氧化碳的形成2.碳氢化合物的形成3.氮氧化物(NOX)的形成,第一节汽车排放污染物及其危害,4.微粒(PM)的形成四、汽车排放标准1.点燃式发动机汽车排气污染物限值,表8-1在用汽车排气污染物排放限值(体积分数),2.压燃式发动机汽车排气烟度限值,第一节汽车排放污染物及其危害,)GB38472005车用压燃式发动机和压燃式发动机汽车排气烟度排放限值及测量方法实施后(2005年7月1日后)，经形式核准批准生产的在用汽车，应按自由加速-不透光烟度法进行试验，所测得的排气光吸收系数应不大于车型核准批准时的自由加速排气烟度排放限值再加0.5m1。)自2001年10月l日起至2005年6月30日生产的汽车，应按自由加速-不透光烟度法的要求进行试验，所测得的排气光吸收系数应不大于以下数值：,第一节汽车排放污染物及其危害,)自1995年7月1日起至2001年9月30日期间生产的在用汽车，应按自由加速试验-滤纸烟度法的要求进行试验，所测得的烟度值应不大于4.5Rb；1995年6月30日以前生产的在用汽车，则应不大于5.0Rb。五、汽车排放试验1.双怠速工况法)应保证被检测车辆处于制造厂规定的正常状态，发动机进气系统应装有空气滤清器，排气系统应装有排气消声器，并不得泄漏。)应在发动机上安装转速计、点火正时仪、冷却液和润滑油测温计等测量仪器。,第一节汽车排放污染物及其危害,)发动机从怠速状态加速至70%额定转速，运转30s后降至高怠速状态。)发动机从高怠速降至怠速状态15s后，由具有平均功能的仪器读取30s内的平均值，或者人工读取30s内的最高值和最低值，其平均值即为怠速污染物测量结果。)若为多排气管时，取各排气管测量结果的算术平均值作为测量结果。)若车辆排气管长度小于测量深度时，应使用排气加长管。2.工况法,第一节汽车排放污染物及其危害,(1)稳态工况法稳态工况法(ASM)运转循环由ASM5025和ASM2540两个稳态工况构成，见图8-1。,图8-1稳态工况法(ASM)试验运转循环,(2)瞬态工况法瞬态工况法由多个瞬态工况构成。,第一节汽车排放污染物及其危害,3.自由加速烟度法,10BW4A1.eps,第一节汽车排放污染物及其危害,(1)自由加速工况自由加速工况指在发动机怠速下，迅速但不猛烈地踏下加速踏板，使喷油泵供给最大油量。,图8-3自由加速烟度测试规范,第一节汽车排放污染物及其危害,(2)测试程序自由加速烟度检测所用的仪器为：滤纸式烟度计或不透光烟度计。)安装取样探头：将取样探头固定于排气管内，插深等于300mm，并使其中心线与排气管轴线平行。)吹除积存物：按自由加速工况进行3次，以清除排气系统中的积存物。)测量取样：将抽气泵开关置于加速踏板上，按自由加速工况及规定的循环测量4次，取后3次读数的算术平均值即为所测烟度值。)当汽车发动机出现黑烟冒出排气管的时间和抽气泵开始抽气的时间不同步的现象时，应取最大烟度值。,第二节汽车噪声,第二节汽车噪声,一、汽车的噪声源,图8-4汽车的主要噪声源,1.发动机噪声,第二节汽车噪声,(1)燃烧噪声燃烧噪声是发动机的主要噪声源，是燃料在气缸内燃烧时，压力急剧上升，冲击活塞、连杆、曲轴、缸体及气缸盖等，引起壳体表面振动辐射出的噪声。(2)机械噪声发动机运转时，由于相互配合零件间存在间隙，在力的作用下相互撞击或发生弹性变形，导致壳体表面振动所引起的噪声称之为机械噪声。,第二节汽车噪声,(3)进、排气噪声进、排气过程中，由于气体压力波动和气体流动所引起的振动而产生的噪声称为进、排气噪声，包括：进、排气管中气流的压力脉动噪声；气流高速流过气门截面时因产生涡流所发出的噪声；气体压力波动过程中，进、排气系统振动发出的噪声。(4)风扇噪声风扇噪声是汽车的最大噪声源之一。2.传动系噪声3.轮胎噪声(1)花纹噪声花纹噪声在轮胎噪声中占主要地位。,第二节汽车噪声,(2)道路噪声道路噪声是由于路面凹凸不平而产生的噪声。(3)弹性振动噪声弹性振动噪声是由于轮胎不平衡、胎面花纹刚度变化或路面凹凸不平等原因激发轮胎振动而产生的噪声。(4)风噪声风噪声是轮胎旋转时搅动周围空气而产生的空气振动声。二、汽车噪声排放标准1.车外噪声,第二节汽车噪声,表8-2汽车加速行驶车外噪声限值,1.M类(客车)：至少有4个车轮的载客机动车辆；或者有三个车轮，且厂定最大总质量不超过1t的载客机动车辆。,第二节汽车噪声,2.N类：至少有4个车轮的载客货机动车辆；或者有三个车轮，且厂定最大总质量不超过1t的载货机动车辆。2.汽车定置噪声,表8-3汽车定置噪声限值,n0为发动机额定转速。P为发动机额定功率。3.车内噪声,第二节汽车噪声,4.驾驶员耳旁噪声三、汽车噪声检测试验方法1.车内噪声检测试验(1)测量条件测量跑道应是有足够长度的，平直、干燥的沥青路面或混凝土路面；测量时，风速不应大于3m/s；测量时，车辆门窗应关闭，车内辅助设备是否开动，应按正常使用情况而定；车内本底噪声比所测车内噪声至少低10dB；除驾驶员和测量人员外，车内不应有其他人员。,第二节汽车噪声,图8-5车内噪声测量点位置,第二节汽车噪声,(2)测量位置测量时，测点应布置在人耳附近，声级计传声器朝前进方向；驾驶室内噪声测点位置见图8-5；客车室内噪声测点可选择在车厢中部及后排座位中间，传声器高度同上。,第二节汽车噪声,(3)检测试验方法检测车内噪声时，车辆以常用档位、以50km/h以上不同车速匀速行驶，分别进行测量；用声级计“慢”档测量A、C计权声级，分别读取表头指针最大读数的平均值；若需做车内噪声频谱分析，可用频谱分析仪进行检测，应包括中心频率为31.5Hz、63Hz、125Hz、250Hz、500Hz、1000Hz、2000Hz、4000Hz、8000Hz的倍频带，依次测量各中心频率下的噪声级。2.车外噪声的检测,第二节汽车噪声,(1)基本条件测量场地应平坦空旷，在测量中心以50m为半径的范围内不应有大的反射物；试验场地跑道应具有20m以上的平直、干燥的沥青或混凝土路面；试验场地的本底噪声应比被测车辆的噪声至少低10dB，并保证不受干扰；测量应在良好天气中进行，传声器高度的风速不应超过5m/s；除测量者外，声级计附近不应有其他人员。(2)检测场地要求测量场地见图8-6。,第二节汽车噪声,图8-6汽车车外噪声检测场地,第二节汽车噪声,(3)车辆状态汽车应空载；应装用规定规格的轮胎，轮胎气压应符合标准；技术状况应符合技术条件；如果汽车有两个或更多驱动轴，测量时应采用行驶时常用的驱动方式；如果汽车装有带自动驱动机构的风扇，应保持其自动工作状态。(4)加速行驶车外噪声的检测方法1)档位选择。,第二节汽车噪声,装用手动变速器M1和N1类汽车不多于4个前进档时，应用第2档进行测量；多于4个前进档的变速器时，应分别用第2档和第3档进行测量。如果应用第2档测量时，汽车尾端通过BB线时发动机转速超过了n0(发动机的额定转速)，则应逐次按5%n0降低nA(接近AA线时发动机的稳定转速),直到通过BB线时的发动机转速不再超过n0。如果nA降到了怠速，而通过BB线时的转速仍超过n0，则只用第3档测量。,第二节汽车噪声,但是，对于前进档多于4个并装用额定功率大于140kW的发动机，且额定功率与最大总质量之比大于7.5kW/t的M1类汽车，假如该车用第3档，其尾端通过BB线时的速度大于61km/h，则只用第3档测量。,第二节汽车噪声,装用手动变速器的非M1和N1类汽车，手动变速器前进档总数为X(包括由副变速器或多级速比驱动桥得到的速比)的汽车，应该用等于或大于X/n的各档分别进行测量。对于发动机额定功率不大于225kW的汽车，取n=2；对于额定功率大于225kW的汽车，取n=3。如X/n不是整数，则应选择较高整数对应的档位。从第X/n档开始逐渐升档测量，直到该车在某一档位下尾端通过BB线时发动机转速第一次低于额定转速时为止。装用自动变速器的汽车，且自动变速器装用手动选档器，则应使选档器处于制造厂为正常行驶而推荐的位置来进行测量。,第二节汽车噪声,2)接近速度的确定。对于有手动选档器的汽车，其接近AA线时的稳定速度取下列速度中的较小值：对于装有无手动选档器的自动变速器的汽车，应分别以30km/h、50km/h(如果该车道路上最高速度的3/4低于50km/h，则以其最高速度3/4的速度)的稳定速度接近AA线。3)加速及检测过程。汽车以规定档位和稳定速度接近AA线，速度变化应控制在1km/h之内，若控制发动机转速，则转速变化应控制在2或50r/min之内(取两者中较大值)。,第二节汽车噪声,当汽车前端到达AA线时，必须尽可能迅速地将加速踏板踩到底(即节气门或油门全开)加速行驶，并保持不变，直到汽车尾端通过BB线时再尽快松开踏板(即节气门或油门关闭)。汽车应直线加速行驶通过测量区，其纵向中心平面应尽可能接近测量区中心线。如果该车由牵引车和不易分开的挂车组成，确定尾端通过BB线时不考虑挂车。(5)匀速行驶车外噪声的测量方法车辆用常用档位，节气门保持稳定，以50km/h的车速匀速通过测量区域。,第二节汽车噪声,3.汽车定置噪声的检测(1)车辆状态)车辆位于测量场地的中央，变速器挂空档，拉紧手制动器、离合器接合。)关闭发动机机罩、车窗与车门以及空调器和其他辅助装置。)发动机冷却液温度、油温应符合规定。(2)排气噪声的测量1)传声器位置。,第二节汽车噪声,图8-7排气噪声检测的测量场地和传声器位置,第二节汽车噪声,2)传声器与排气口端等高，距地面不小于0.2m。3)传声器参考轴应与地面平行，并与通过排气口气流方向且垂直于地面的平