汽车运用工程3.8——2015.1.30

1、汽车运用工程汽车运用工程主讲人：张学萍主讲人：张学萍复习3.6.8 3.6.8 汽车的倾覆效应汽车的倾覆效应3.7 3.7 汽车的通过性汽车的通过性3.7.1 3.7.1 轮廓通过性及评价指标轮廓通过性及评价指标3.7.2 3.7.2 牵引支撑通过性及评价指标牵引支撑通过性及评价指标3.7.3 3.7.3 结构因素对汽车通过性的影响结构因素对汽车通过性的影响3.7.4 3.7.4 使用因素对汽车通过性的影响使用因素对汽车通过性的影响3.8 汽车的行驶平顺性汽车的行驶平顺性3.8.1 汽车行驶平顺性的概念汽车行驶平顺性的概念3.8.2 人体对振动的反应人体对振动的反应3.8.3 汽车平顺性的评价

2、方法汽车平顺性的评价方法3.8.4 影响汽车行驶平顺性的因素影响汽车行驶平顺性的因素3.9 汽车的质量利用和使用方便性汽车的质量利用和使用方便性3.9.1 汽车的质量利用汽车的质量利用3.9.2汽车的使用方便性汽车的使用方便性3.8 汽车的行驶平顺性汽车在坏路面上行驶时的现象：汽车在坏路面上行驶时的现象：常因常因振动过大振动过大而被迫降低行车速度，其实际行驶速而被迫降低行车速度，其实际行驶速度主要取决于行驶平顺性；度主要取决于行驶平顺性；振动产生的动载荷，会加速零件磨损乃至引起损坏；振动产生的动载荷，会加速零件磨损乃至引起损坏；振动还会消耗能量，使燃油经济性变坏。振动还会消耗能量，使燃油经济性

3、变坏。因此，减轻汽车振动，提高汽车的平顺性，不仅关因此，减轻汽车振动，提高汽车的平顺性，不仅关系到乘坐舒适和所运货物的完整，而且关系到汽车运输系到乘坐舒适和所运货物的完整，而且关系到汽车运输生产率、燃油经济性、使用寿命和工作可靠性等。生产率、燃油经济性、使用寿命和工作可靠性等。3.8.1 汽车行驶平顺性的概念定义：定义：汽车行驶过程中，保证乘员不会因车身振动而引起汽车行驶过程中，保证乘员不会因车身振动而引起不舒服和疲劳的感觉以及保持所运货物完整无损的性能。不舒服和疲劳的感觉以及保持所运货物完整无损的性能。研究汽车行驶的平顺性主要涉及如下两个方面问题：研究汽车行驶的平顺性主要涉及如下两个方面问题

4、：（1）如何避免汽车这个）如何避免汽车这个“振动系统振动系统”的的“共振共振”现象。现象。（2）使）使“振动系统振动系统”输出的振动频率避开人体敏输出的振动频率避开人体敏感的范围，振动加速度不超过人体所能承受的强度。感的范围，振动加速度不超过人体所能承受的强度。用振动的物理量作为行驶平顺性的评价指标：用振动的物理量作为行驶平顺性的评价指标：频率频率、振幅、振幅、加速度加速度、加速度变化率、加速度变化率3.8.2 人体对振动的反应人体对振动的反应人体对振动的反应振动方向振动方向振动频率振动频率强度强度暴露时间暴露时间垂直方向：垂直方向：412.5Hz水平方向：水平方向：0.52Hz人体最敏感人体

5、最敏感传至人体的传至人体的振动加速度振动加速度人体对水平方向的振动人体对水平方向的振动比垂直方向更敏感比垂直方向更敏感暴露时间越长，暴露时间越长，人体所能承受的人体所能承受的振动强度越小振动强度越小心理心理生理生理 客观因素客观因素 主主 观观 因因 素素 3.8.2 人体对振动的反应（续）共共3个输入点，个输入点，12个方向的振动个方向的振动人人体体坐坐姿姿受受振振模模型型图图位置位置坐标轴名称坐标轴名称频率加权函数频率加权函数轴加权系数轴加权系数k座椅支承面座椅支承面wd1.00wd1.00wk1.00we0.63we0.40we0.20靠背靠背wc0.80wd0.50wd0.40脚脚wk

6、0.25wk0.25wk0.40sxsyszxryrzrbxbybzfxfyfz3.8.2 人体对振动的反应（续）人体对振动的反应（续）3.8.2 3.8.2 人体对振动的反应（续）人体对振动的反应（续）思考：由轴加权系数的不同取值可否确定思考：由轴加权系数的不同取值可否确定人体对哪个点输入的振动最敏感？人体对哪个点输入的振动最敏感？即座椅面传给人体的振动最敏感即座椅面传给人体的振动最敏感sssxyz、 、3.8.2 3.8.2 人体对振动的反应（续）人体对振动的反应（续）ISO2631- -1：1997（E）标准还规定）标准还规定当当评价振动对健康的影响评价振动对健康的影响时时 靠背水平轴向

7、靠背水平轴向 可以由椅面水平轴向可以由椅面水平轴向 代替，此时轴加权系数代替，此时轴加权系数取取 k=1.4。 只考虑只考虑 这三这三个轴向振动，且个轴向振动，且 两个水平轴向的轴加两个水平轴向的轴加权系数取权系数取 k=1.4=1.4。 我国标准规定，评价汽车平顺性时就考虑椅面我国标准规定，评价汽车平顺性时就考虑椅面 三个轴向振动。三个轴向振动。szyxss、szyxss、byxb、ssyx 、ssyx 、3.8.2 3.8.2 人体对振动的反应（续）人体对振动的反应（续）各轴向的频率加权函数（渐近线）各轴向的频率加权函数（渐近线）频率加权函数频率加权函数3.8.2 3.8.2 人体对振动的

8、反应（续）人体对振动的反应（续）人体对不同频率的振动敏感程度不同人体对不同频率的振动敏感程度不同 zS 最敏感的频率范围是最敏感的频率范围是412.5Hz。在。在48Hz频率频率范围范围，人的内脏器官产生，人的内脏器官产生共振；共振；812.5Hz频率范围，频率范围，对人的脊椎系统影响很大。对人的脊椎系统影响很大。 xs、ys最敏感的频率范围是最敏感的频率范围是0.52Hz。大约在大约在3Hz以下，以下，人体对水平振动比对垂直振动人体对水平振动比对垂直振动更敏感，且汽车车身部分系统更敏感，且汽车车身部分系统在此频率范围内产生共振，故在此频率范围内产生共振，故应对水平振动给予充分重视。应对水平振

9、动给予充分重视。3.8.3 3.8.3 汽车平顺性的评价方法汽车平顺性的评价方法各个单轴向加权加速度均方根各个单轴向加权加速度均方根ISO2631- -1：1997（E）标准规定，汽车平顺性评价的基）标准规定，汽车平顺性评价的基本步骤：本步骤：总加权加速度均方根值总加权加速度均方根值根据其与人的主观感觉的关系，评价汽车平顺性根据其与人的主观感觉的关系，评价汽车平顺性3.8.3 3.8.3 汽车平顺性的评价方法（续）汽车平顺性的评价方法（续）1.单轴向加权加速度均方根aw1）滤波网络法 将测得的将测得的a(t)a(t)通通过相应的频率加权过相应的频率加权函数函数w(f)w(f)的滤波网的滤波网络

10、络，得到加权加速得到加权加速度时间历程度时间历程a aw w(t)(t)。 21T02wwdttaT1a2）频谱分析法 对对a(t)进行频谱进行频谱分析，得到功率分析，得到功率谱密度函数谱密度函数Ga(f)。 21805 . 0a2wdffGfWa3.8.3 3.8.3 汽车平顺性的评价方法（续）汽车平顺性的评价方法（续）2.总加权加速度均方根值总加权加速度均方根值aw0当同时考虑椅面xs、ys、zs 这三个轴向振动时，三个轴向的总加权加速度均方根av(m/s2)按下式计算：21222)4 . 1()4 . 1(zwywxwvaaaa 思考：为什么乘以系数思考：为什么乘以系数1.4？3.8.3

11、 3.8.3 汽车平顺性的评价方法（续）汽车平顺性的评价方法（续）加权加速度均方根值加权加速度均方根值aw人的主观感觉人的主观感觉2.0极不舒适极不舒适3.在在180Hz振动频率范围内，人体对振动的主观感觉之振动频率范围内，人体对振动的主观感觉之间的对应关系间的对应关系3.8.4 3.8.4 影响汽车行驶平顺性的因素影响汽车行驶平顺性的因素1.悬架结构悬架结构u 弹性元件弹性元件固有频率：固有频率：v 减少悬架刚度减少悬架刚度k，可降低固有频率。，可降低固有频率。v 对于载荷变化较大的公共汽车和载货汽车，为满足不对于载荷变化较大的公共汽车和载货汽车，为满足不同载荷对悬架刚度的需要，需采用变刚度

12、悬架。载荷较同载荷对悬架刚度的需要，需采用变刚度悬架。载荷较小，以避免振动频率过高而使平顺性变差；当载荷变大小，以避免振动频率过高而使平顺性变差；当载荷变大时，悬架刚度急剧增大，使汽车的侧倾和纵向角振动减时，悬架刚度急剧增大，使汽车的侧倾和纵向角振动减轻。轻。v 前后悬架的固有频率应避开激振频率，避免出现前后悬架的固有频率应避开激振频率，避免出现“共共振振”现象。而且前悬架刚度应略低于后悬架。现象。而且前悬架刚度应略低于后悬架。)5 .11(,20HzHzmkf 3.8.4 3.8.4 影响汽车行驶平顺性的因素影响汽车行驶平顺性的因素3.8.4 3.8.4 影响汽车行驶平顺性的因素影响汽车行驶

13、平顺性的因素u阻尼阻尼 悬架系统的阻尼主要来自减震器、钢板弹簧叶片之悬架系统的阻尼主要来自减震器、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。间的摩擦以及轮胎变形时橡胶分子间的摩擦。作用：作用：迅速衰减车身振动，减小传递给乘员和货物的振动加迅速衰减车身振动，减小传递给乘员和货物的振动加速度，缩短振动的摩擦，改善行驶平顺性；速度，缩短振动的摩擦，改善行驶平顺性；改善车轮与道路间的接触状况，防止车轮跳离地面，改善车轮与道路间的接触状况，防止车轮跳离地面，提高稳定性。提高稳定性。3.8.4 3.8.4 影响汽车行驶平顺性的因素影响汽车行驶平顺性的因素2.轮胎轮胎轮胎对行驶平顺性的影响主要取

14、决于轮胎的径向刚轮胎对行驶平顺性的影响主要取决于轮胎的径向刚度，适当减小轮胎径向刚度，可以改善行驶平顺性。度，适当减小轮胎径向刚度，可以改善行驶平顺性。3.座椅座椅v座椅的布置对平顺性有较大的影响。接近车身中部座椅的布置对平顺性有较大的影响。接近车身中部的座位振幅较小，前、后两端的座位振幅较大。的座位振幅较小，前、后两端的座位振幅较大。v座垫具有一定的减振作用。应适当选择座垫的刚度座垫具有一定的减振作用。应适当选择座垫的刚度和阻尼，以使人和阻尼，以使人-座椅系统的固有频率避开人体最敏感座椅系统的固有频率避开人体最敏感的频率范围（的频率范围（48Hz），同时应使阻尼系数达到），同时应使阻尼系数达

15、到0.2以以上。上。3.8.4 3.8.4 影响汽车行驶平顺性的因素影响汽车行驶平顺性的因素4.非悬架质量非悬架质量非悬架质量的大小直接影响到传递至车身上的冲击非悬架质量的大小直接影响到传递至车身上的冲击力，因而对汽车的平顺性有较大影响。力，因而对汽车的平顺性有较大影响。非悬架质量越小，则冲击力越小；反之，将加大。非悬架质量越小，则冲击力越小；反之，将加大。5.底盘旋转件不平衡底盘旋转件不平衡底盘旋转件（如传动轴、车轮等）的不平衡，在汽底盘旋转件（如传动轴、车轮等）的不平衡，在汽车行驶过程中极易产生周期性的激振力，而后通过悬架车行驶过程中极易产生周期性的激振力，而后通过悬架传至车身，影响汽车的平顺性。提高传动系统旋转件动传至车身，影响汽车的平顺性。提高传动系统旋转件动平衡度，对改善汽车的平顺性有显著作用。平衡度，对改善