学习情境6 汽车行驶平顺性能检测

,学习情境6汽车行驶平顺性能检测,学习目标,1、能够了解汽车的行驶平顺性能，并能熟悉其评价指标和评价方法；2、能够分析影响汽车行驶平顺性能的因素；3、能够制定工作计划并完成汽车悬架装置的检测工作任务；4、能对检测结果进行分析判定。,1.汽车行驶平顺性能的评价标准如图6-1所示为人体坐姿受振模型，当前国际最新的车辆乘坐舒适性评价标准ISO2631-1:1997(E)人体承受全身振动评价第一部分：一般要求规定：舒适性评价时，考虑座椅支承处的3个线振动和3个角振动，靠背和脚支承处各3个线振动，共12个轴向振动。健康影响评价时，仅考虑座椅支承处的3个线振动。我国也制定了GB/T4970-1996汽车平顺性随机输入行驶试验方法和QC/T474-1999客车平顺性评价指标及限值。,6.1汽车行驶平顺性能评价方法6.1.1汽车行驶平顺性能分析,学习情境6汽车行驶平顺性能检测,2.汽车行驶平顺性能的评价指标ISO2631用加速度的均方根值给出的在180Hz振动频率范围内人体对振动反应的感觉界限：（1）舒适降低界限与保持舒适有关，人体对暴露的振动环境主观感觉良好，成员能在车上进行吃、读、写等动作。（2）疲劳-降低工效界限与保持工作效率有关，驾驶员能准确灵活的反应，正常驾驶不致太疲劳以致工作效率降低。（3）暴露极限常作为人体能够承受震动量的上限，当人体承受的震动强度在这个极限以下，能保持人的健康和安全。也可用达到某一界限时间的长短，来衡量人体感觉到的振动强度的大小。通常，客车和轿车采用舒适降低界限车速特性。当汽车速度超过此界限时，就会降低乘坐舒适性，使人感到疲劳不舒服。该界限值越高，说明平顺性越好。货车采用疲劳降低工效界限车速特性。,6.1汽车行驶平顺性能评价方法6.1.1汽车行驶平顺性能分析,学习情境6汽车行驶平顺性能检测,6.1汽车行驶平顺性能评价方法6.1.1汽车行驶平顺性能分析,3.评价汽车行驶平顺性的试验（1）汽车悬架系统的刚度、阻尼和惯性参数的测定通过测定轮胎、悬架、坐垫的弹性特性，就是指载荷与变形的关系曲线，可以求出在规定载荷下轮胎、悬架、坐垫的刚度。由加、卸载曲线包围的面积，可确定这些元件的阻尼。另外，还要测量悬架质量、非悬架质量等振动惯性方面的参数。（2）悬架系统部分固有频率和阻尼比的测定将汽车前轮、后轮分别从一定高度抛下，记录车身和车轮质量的衰减振动曲线，得到车身质量振动周期和车轮质量振动周期，根据公式计算出各部分的固有频率。最后根据衰减率按公式求出各部分的阻尼比。（3）汽车振动系统的频率响应函数的测定在实际随机输入的路面上或在电液振动台上，给车轮0.530Hz范围的振动输入，记录车轴、车身、坐垫上各测点的振动响应，最后根据数据统计分析仪处理得到各环节的频率响应函数。（4）在实际随机输入路面上的平顺性能试验按照GB/T4970-1996汽车平顺性随机输入行驶试验方法，以总加权加速度均方根值来评价。,学习情境6汽车行驶平顺性能检测,6.1汽车行驶平顺性能评价方法6.1.1汽车行驶平顺性能分析,（5）汽车驶过凸块脉冲输入平顺性试验汽车行驶时会遇到凸起和凹坑，尽管遇到的几率不大，但过大的冲击会严重地影响平顺性，按照GB/T5902-1986汽车平顺性脉冲输入行驶试验方法，以加权加速度4次方和根值方法来评价。（6）近年来，按照ISO2631标准还可用人体振动测量仪来进行汽车平顺性的试验。这种仪器常用模拟/数字混合法计算加权加速度均方根值。连续记录的模拟信号，经模拟频率加权滤波器得到加权的模拟信号，再由模数转换器离散采样数字化，然后在幅值域进行均方根值计算，给出加权的加速度均方根值以及相应加权振级。如表6-1所示。,学习情境6汽车行驶平顺性能检测,6.1汽车行驶平顺性能评价方法6.1.2影响汽车行驶平顺性能的主要因素,1.汽车振动系统的简化在研究振动时，常认为汽车由彼此相联系的悬架质量与非悬架质量所组成。如图6-2所示，汽车的悬架质量为M，由车身、车架及其总成组成，通过质量中心C的转动惯量为Iy，悬架通过减振器和弹簧与车轴、车轮相连；汽车的非悬架质量为m，由车轮、车轴组成，再经过具有一定弹性和阻尼的轮胎支承在路面上。,学习情境6汽车行驶平顺性能检测,6.1汽车行驶平顺性能评价方法6.1.2影响汽车行驶平顺性能的主要因素,2.影响汽车行驶平顺性能的因素（1）悬挂结构弹性元件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。从固有频率公式可以看出，在悬架垂直载荷一定时，悬架刚度越小，固有频率就越低。固有频率越低，车身振动加速度均方根值越低，平顺性越好。但固有频率太低，会导致汽车载荷变化时车身高度变化过大、悬架“击穿”和乘员晕车。悬架刚度越小，载荷一定时悬架垂直变形就越大。这样若无有足够大的限位行程，就会使撞击限位块的概率增加。若固有频率选取过低，很可能会出现制动点头角，转弯侧倾角，空载和满载车身高度变化过大。一般货车固有频率是1.52Hz，旅行客车1.21.8Hz，高级轿车11.3Hz。另外，当悬架刚度一定时，簧载质量越大，悬架垂直变形也愈大，而固有频率越低。空车时的固有频率要比满载时的高。簧载质量变化范围大，固有频率变化范围也大。为了使空载和满载固有频率保持一定或很小变化，需要把悬架刚度做成可变或可调的。,学习情境6汽车行驶平顺性能检测,6.1汽车行驶平顺性能评价方法6.1.2影响汽车行驶平顺性能的主要因素,当汽车的其它结构参数不变时，要使悬架系统有低的固有频率，悬架就必须具备很大的静挠度s。它是指汽车满载时，刚度不变的悬架在静载荷下的变形量。对变刚度悬架，静挠度是由汽车满载时，悬架上的静载荷和与相应的瞬时刚度来确定。若前、后悬架的静挠度以及振动频率都比较接近，共振的机会减少。为了防止汽车在不平路面上行驶时经常冲击缓冲块，悬架还应有足够的动挠度m（指悬架平衡位置到悬架与车架相碰时的变形）。前、后悬架的动挠度常根据其相应的静挠度选取，其数值主要取决于车型和经常使用的路面状况，动挠度值与静挠度之间的关系为：轿车：m=（0.50.7）s货车、客车：m=（0.71.0）s采用变刚度特性曲线的悬架，对于载荷变化较大的货车而言，会明显地改善行驶平顺性。例如，某货车在满载时，后悬架的载荷约为空车的4倍多，假定悬架刚度不变，若满载时的静挠度等于100mm时，则空车时的静挠度将不到25mm。不难算出，满载时的振动频率为1.6Hz，而空车时的频率则为3.2Hz。显然，空车时的振动频率过高，平顺性很差。如果采用变刚度悬架，使空车时的刚度比满载时的低，就会降低空车的振动频率而改善汽车行驶的平顺性。悬架参数实用范围见表6-2。,学习情境6汽车行驶平顺性能检测,6.1汽车行驶平顺性能评价方法6.1.2影响汽车行驶平顺性能的主要因素,阻尼比为了衰减车身自由振动和抑制车身、车轮的共振，以减小车身的垂直振动加速度和车轮的振幅（减小车轮对地面压力的变化，防止车轮跳离地面），悬架系统中应具有适当的阻尼。在悬架系统中，引起振动衰减的阻尼来源很多。对于各种悬架结构，以钢板弹簧悬架系统的干摩擦最大，钢板弹簧叶片数目越多，摩擦越大。所以，有的汽车采用钢板弹簧悬架时，可以不装减振器，但阻尼力的数值很不稳定，钢板生锈后阻力过大，不易控制。而采用其它内摩擦很小的弹性元件（如单片钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧等）的悬架，必须使用减振器，以吸收振动能量，使振动迅速得到衰减。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，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。为充分发挥弹簧在压缩行程中作用，常把压缩行程的阻尼比设计得比伸张小。减振器可提高汽车行驶平顺性，还可增加悬架的角刚度，改善车轮与道路的接触条件，防止车轮离开路面，因而可改善汽车的稳定性，提高汽车的行驶安全性。改进减振器的性能，对提高汽车在不平道路上的行驶速度有很大的作用。,学习情境6汽车行驶平顺性能检测,6.1汽车行驶平顺性能评价方法6.1.2影响汽车行驶平顺性能的主要因素,（3）轮胎轮胎对行驶平顺性的影响取决于轮胎的径向刚度，轮胎的展平能力以及轮胎内摩擦所引起的阻尼作用。减少轮胎径向刚度，可使悬架换算刚度减小10%15%。当汽车行驶于不平道路时，由于轮胎的弹性作用，轮胎位移曲线较道路断面轮廓要圆滑平整，其长度较道路坎坷不平处的实际长度大，而曲线的高度则较道路不平的实际高度小，即所谓的轮胎展平能力。它可使汽车在高频的共振振动减小。由于轮胎内摩擦所引起的阻尼作用，对于轿车轮胎的相对阻尼系数可达0.050.106。为了提高汽车行驶平顺性，轮胎径向刚度应尽可能减小。在采用足够软的悬架的情况下，在相当大的行驶速度范围内，低频共振的可能性完全可以消除。但轮胎刚度过低，会增加车轮的侧向偏离，影响稳定性，同时，还使滚动阻力增加，轮胎寿命降低。,学习情境6汽车行驶平顺性能检测,6.1汽车行驶平顺性能评价方法6.1.2影响汽车行驶平顺性能的主要因素,（4）其他因素座位的布置对行驶平顺性也有很大影响。实际感受和试验表明：座位接近车身的中部，其振动最小。座位位置常由它与汽车质心间的距离来确定，用座位到汽车质心距离与汽车质心到前（后）轴的距离之比评价座位的舒适性。该比值越小，车身振动对乘客的影响越小。对载货汽车和公共汽车，座位在高度上的布置也是重要的。为了减小水平纵向振动的振幅，座位在高度方面与汽车质量中心间的距离应该不大。弹簧座椅刚度的选择要适当，防止因乘客在座位上的振动频率与车身的振动频率重合而发生共振。对于具有较硬悬架的汽车，可采用较软的坐垫。对于具有较软悬架的汽车，可采用较硬的坐垫。乘坐舒适性在很大程度上还取决座位的结构、尺寸、布置方式和车身(或载货汽车的驾驶室)的密封性(防尘、防雨、防止废气进入车身)、通风保暖、照明、隔声等效能，以及是否设有其它提高乘客舒适的设备(钟表、收音机、烟灰盒、点烟器等)。,学习情境6汽车行驶平顺性能检测,6.2汽车悬架装置的检测6.2.1汽车悬架装置试验台,1、跌落式悬架装置检测台测试开始时，先通过举升装置将汽车升起一定高度，然后突然松开支撑机构，车辆自由振动，可用测量装置测量车辆振幅，或者用压力传感器测量车轮对台面的冲击力，对压力波形进行分析，以此评价汽车悬架装置的性能。2、谐振式悬架装置检测台结构和原理谐振式悬架装置检测台如图6-3所示。通过电机、偏心轮、储能飞轮、弹簧组成的激振器，迫使汽车悬架装置产生振动，在开机数秒后断开电机电源，从而电储能飞轮产生扫频激振。由于电机的频率比车轮固有频率高，因此，飞轮逐渐减速的扫频激振过程总可以扫到车轮固有频率处，从而使台面汽车系统产生共振。测量此振动频率、振幅、输出振动波形曲线，以系统处理评价汽车悬架装置性能。如图，由于谐振式悬架装置检测台性能稳定、数据可靠，因此广泛应用。,学习情境6汽车行驶平顺性能检测,6.2汽车悬架装置的检测6.2.1汽车悬架装置试验台,3谐振式悬架装置检测台使用注意事项（1）超出试验台额定载荷的汽车，禁止驶上悬架试验台。（2）不要在悬架试验台上停放车辆和堆积杂物，严禁做空载试验。（3）不要让肮脏的车辆直接检测，特别是轮胎和底盘部分粘有较多泥土的情况。应首先清洗并待滴水较少时进行检测。（4）雨天检测必须为车辆除水，滴水较少时才能检测。（5）严禁悬架试验台中进水，保持传感器干燥，以保证传感器正常工作。（6）为保证测试精度，传感器必须预热30分钟。,学习情境6汽车行驶平顺性能检测,6.2汽车悬架装置的检测6.2.2汽车悬架装置检测,1.检测前的准备（1）汽车轮胎规格、气压应符合规定值。（2）车辆空载，不乘人（含驾驶员）。2.检测方法（1）将车辆受检轴车轮驶上悬架装置检测台，使轮胎位于台面的中央位置。（2）启动检测台，使激振器迫使汽车悬挂产生振动，使振动频率增加过振荡的共振频率。（3）电机转速稳定后切断电机电源，振动频率逐渐降低，并将通过共振点。（4）记录衰减振动曲线（如图6-4），纵坐标为动态轮荷，横坐标为时间。测量共振时动态轮荷。计算并显示共振时的最小动态车轮垂载荷与静态车轮垂载荷的百分比值及其同轴左右轮百分比的差值。,学习情境6汽车行驶平顺性能检测,3.检测标准GB185652001规定，用悬架检测台检测时受检车辆的车轮在受外界激励振动下测得的吸收率（被测汽车共振时的最小动态车轮垂直载荷与静态车轮垂直载荷的百分比值）不得小于40%，同轴左右吸收率之差不得大于15%。4.检测结果分析经过检测，若悬架装置不符合标准要求，主要原因如下。（1）对于非独立悬挂系统：钢板弹簧折断。钢板弹簧折断，尤其是第一片折断，会因弹力不足等原因，使车身歪斜。前钢板弹簧一侧第一片折断时，车身在横向平面内歪斜；后钢板弹簧一侧第一片折断时，车身在纵向平面内歪斜。钢板弹簧弹力过小或刚度不一致。当某一侧的钢板弹簧由于疲劳导致弹力下降，或者更换的