第一章汽车使用性能4汽车行驶平顺性

汽车振动与人体反应汽车行驶平顺性的评价影响汽车行驶平顺性的因素,1-5汽车行驶平顺性,一、汽车振动与人体反应1.定义汽车行驶平顺性是指汽车在行驶过程中，能保证乘员在所处的振动环境里具有一定的舒适度，以及保持所运货物完整无损的性能。它又称为乘座舒适性。随着人类物质生活水平的提高，人们对汽车的舒适性要求也越来越高。因此，汽车行驶平顺性是现代高速、高效率汽车的一个重要性能。,2.汽车行驶时的振动振动系统弹性元件、阻尼元件、质量。振动原因路面的不平与冲击汽车转动件的不平衡发动机不平稳运转振动输出车身振动、车身传给人体加速度、悬架弹簧挠度,弹性元件,减振器,车架,车轴,3.人体对振动的反应,振动的反应过程振动的最敏感频率范围上下振动：412.5Hz水平振动：0.52Hz内脏器官产生共振频率范围：812.5Hz脊椎系统影响很大的频率范围：812.5Hz适应的振动频率人们对步行时身体上下运动的这种振动是适应的，其振动频率约为6085次min（11.4Hz）。当振动频率低于0.6Hz时，人们有晕车的感觉，当振动频率过高，则有明显冲击的感觉。,4.振动评价客观评价、感觉评价根据乘员舒适程度（人体对振动的响应）及其评价指标（加速度均方根值等）评价汽车振动。,二、汽车行驶平顺性评价,1.平顺性评价指标人体对汽车振动的反应是汽车振动频率、强度、振动方向及振动时间的综合作用结果。国际标准化组织在进行大量调查研究的基础上，提出了ISO2631人体承受全身振动的评价指南。ISO2631用加速度均方根值给出了在中心频率180Hz振动频率范围内人体对振动反应的三种不同的感觉界限。,暴露极限,它是指人们在振动环境里可以承受的振动量上限。当人们承受的振动强度在这个极限之内，将保持健康或安全。,疲劳工效降低界限,它是指人们在振动环境里因持续振动造成疲劳而导致工作效率下降的振动界限。当驾驶员承受的振动强度在此界限内时，能准确灵敏地反映，保持正常驾驶。,舒适降低界限,它是指人们在振动环境因持续振动导致舒适程度下降而不令人满意的振动界限。当乘员承受的振动强度在此界限内时，其主观感觉良好，能顺利完成吃、读、写等动作。,ISO2631人体对振动反应的“疲劳一工效降低界限”垂直方向,ISO2631人体对振动反应的“疲劳一工效降低界限”水平方向,其他界限标准,另外两个界限的振动允许值随频率的变化趋势完全与上图相同，只是振动加速度均方根允许值不同。其中，“暴露极限”为“疲劳工效降低界限”的2倍（增加6dB）；“舒适降低界限”为“疲劳-工效降低界限”的1/3.15（降低10dB）。,2.平顺性评价方法,1/3倍频带分别评价法总加权值评价法其他评价方法利用总加权加速度均方根值与暴露时间关系评价利用加权振级与总加权加速度均方根值关系评价,加权振级、加权加速度均方根值与人的主观感觉之间的关系,客车平顺性评价指标限值,三、影响汽车行驶平顺性的因素,悬架悬架刚度及弹性特性减小悬架刚度，降低固有频率,式中f0车身固有频率（Hz）；C悬架刚度（N/mm）；G悬挂重力（N）；g重力加速度，g=9810mm/s2。,1汽车结构方面,前后悬架刚度应匹配采用非线性悬架，即变刚度悬架对于载荷变化较大的公共汽车和载货汽车尤为有利。,悬架阻尼,悬架系统的阻尼主要来自减振器、钢板弹簧叶片之间的摩擦以及轮胎变形时橡胶分子间的摩擦。阻尼的作用是使车身的振动迅速衰减，减小传递给乘员和货物的振动加速度，缩短振动时间，改善行驶平顺性。还能改善车轮与道路的接触状况，防止车轮跳离地面，提高操纵稳定性。相对阻尼系数压缩行程小；伸张行程大越野车大；其他车小,轮胎,轮胎的径向刚度适当减小轮胎径向刚度，可以改善行驶平顺性。比如采用子午线轮胎，径向刚度减小，轮胎的静挠度增加，行驶平顺性得到改善。但轮胎刚度过低，会使侧向偏离加大，影响汽车的操纵稳定性。轮胎的展平能力,悬挂质量,悬挂质量的分布应尽量使悬挂质量悬挂质量增加，平顺性变好，减少则平顺性变差。为此应采用等挠度悬架。,座椅,座椅的布置接近车身中部的座位，振幅较小，前、后两端的座位振幅较大，在相同频率下，乘员感受到的振动加速度就不一致，所以轿车的座位均布置在前后轴轴距之内。载货汽车和公共汽车，为了减小水平前后方向的振幅，座位在高度方向上应尽量缩小与质心间的距离。座垫的减振座垫的刚度和阻尼要作适当选择，以使人座椅系统的固有频率避开人体最敏感的频率范围，且尽量又不与车身的固有频率重合，以免共振。,非悬挂质量,减小非悬架质量可降低车身的振动频率，增高车轮的振动频率。这样就使低频共振与高频共振区域的振动减小，而将高频共振移向更高的行驶速度，对行驶平顺性有利。减小非悬架质量，可以减少传给车身的冲击力，其非悬架质量的振动对悬架质量的振动加速度有较显著的影响。减小非悬架质量，还将引起高频振动的相对阻尼系数增加，因而减振器所吸收的能量减少，工作条件可以获得改善。非悬架质量可因悬架导向装置型式而改变，采用独立悬架，可使非悬架质量减小。,非悬挂质量,常用非悬挂质量与悬挂质量之比m/M评价非悬挂质量对行驶平顺性的影响。其比值越小，行驶平顺性越好。对于现代轿车，m/M=10.5%14.5%，可以保证良好的平顺性。,2.汽车使用方面,应保持适当的车速车速对行驶平顺性影响很大。路面越恶劣，车速越不能提高。特别应注意的是，对具有一定不平度的路面，必然有一个共振车速。驾驶时必须使常用车速远离共振车速。应加强悬架系统的维护应注意减振器及钢板弹簧的维护，以防减振器失效及弹簧片生锈降低弹性元件的作用，影响行驶平顺性。应对车轮进行动平衡通过动平衡消除轮