汽車運(yùn)用技術(shù)第一章汽車使用性能4(汽車行駛平順性)

汽車振動(dòng)與人體反應(yīng)汽車行駛平順性的評(píng)價(jià)影響汽車行駛平順性的因素§1-5汽車行駛平順性

一、汽車振動(dòng)與人體反應(yīng)

1.定義 汽車行駛平順性是指汽車在行駛過(guò)程中，能保證乘員在所處的振動(dòng)環(huán)境里具有一定的舒適度，以及保持所運(yùn)貨物完整無(wú)損的性能。它又稱為乘座舒適性。隨著人類物質(zhì)生活水平的提高，人們對(duì)汽車的舒適性要求也越來(lái)越高。因此，汽車行駛平順性是現(xiàn)代高速、高效率汽車的一個(gè)重要性能。2.汽車行駛時(shí)的振動(dòng)

振動(dòng)系統(tǒng)彈性元件、阻尼元件、質(zhì)量。振動(dòng)原因路面的不平與沖擊汽車轉(zhuǎn)動(dòng)件的不平衡發(fā)動(dòng)機(jī)不平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)振動(dòng)輸出車身振動(dòng)、車身傳給人體加速度、懸架彈簧撓度

彈性元件減振器車架車軸3.人體對(duì)振動(dòng)的反應(yīng)

振動(dòng)的反應(yīng)過(guò)程振動(dòng)的最敏感頻率范圍上下振動(dòng)：4～12.5Hz

水平振動(dòng)：0.5～2Hz

內(nèi)臟器官產(chǎn)生共振頻率范圍：8～12.5Hz

脊椎系統(tǒng)影響很大的頻率范圍：8～12.5Hz

適應(yīng)的振動(dòng)頻率人們對(duì)步行時(shí)身體上下運(yùn)動(dòng)的這種振動(dòng)是適應(yīng)的，其振動(dòng)頻率約為60～85次／min（1～1.4Hz）。當(dāng)振動(dòng)頻率低于0.6Hz時(shí)，人們有暈車的感覺，當(dāng)振動(dòng)頻率過(guò)高，則有明顯沖擊的感覺。4.振動(dòng)評(píng)價(jià)客觀評(píng)價(jià)、感覺評(píng)價(jià)根據(jù)乘員舒適程度（人體對(duì)振動(dòng)的響應(yīng)）及其評(píng)價(jià)指標(biāo)（加速度均方根值等）評(píng)價(jià)汽車振動(dòng)。二、汽車行駛平順性評(píng)價(jià)1.平順性評(píng)價(jià)指標(biāo)人體對(duì)汽車振動(dòng)的反應(yīng)是汽車振動(dòng)頻率、強(qiáng)度、振動(dòng)方向及振動(dòng)時(shí)間的綜合作用結(jié)果。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織在進(jìn)行大量調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，提出了ISO2631《人體承受全身振動(dòng)的評(píng)價(jià)指南》。ISO2631用加速度均方根值給出了在中心頻率1～80Hz振動(dòng)頻率范圍內(nèi)人體對(duì)振動(dòng)反應(yīng)的三種不同的感覺界限。

暴露極限

它是指人們?cè)谡駝?dòng)環(huán)境里可以承受的振動(dòng)量上限。當(dāng)人們承受的振動(dòng)強(qiáng)度在這個(gè)極限之內(nèi)，將保持健康或安全。

疲勞—工效降低界限

它是指人們?cè)谡駝?dòng)環(huán)境里因持續(xù)振動(dòng)造成疲勞而導(dǎo)致工作效率下降的振動(dòng)界限。當(dāng)駕駛員承受的振動(dòng)強(qiáng)度在此界限內(nèi)時(shí)，能準(zhǔn)確靈敏地反映，保持正常駕駛。

舒適－降低界限

它是指人們?cè)谡駝?dòng)環(huán)境因持續(xù)振動(dòng)導(dǎo)致舒適程度下降而不令人滿意的振動(dòng)界限。當(dāng)乘員承受的振動(dòng)強(qiáng)度在此界限內(nèi)時(shí)，其主觀感覺良好，能順利完成吃、讀、寫等動(dòng)作。ISO2631人體對(duì)振動(dòng)反應(yīng)的“疲勞一工效降低界限”垂直方向

ISO2631人體對(duì)振動(dòng)反應(yīng)的“疲勞一工效降低界限”水平方向其他界限標(biāo)準(zhǔn)

另外兩個(gè)界限的振動(dòng)允許值隨頻率的變化趨勢(shì)完全與上圖相同，只是振動(dòng)加速度均方根允許值不同。其中，“暴露極限”為“疲勞－工效降低界限”的2倍（增加6dB）；“舒適－降低界限”為“疲勞-工效降低界限”的1/3.15（降低10dB）。2.平順性評(píng)價(jià)方法1/3倍頻帶分別評(píng)價(jià)法總加權(quán)值評(píng)價(jià)法其他評(píng)價(jià)方法利用總加權(quán)加速度均方根值與暴露時(shí)間關(guān)系評(píng)價(jià)利用加權(quán)振級(jí)與總加權(quán)加速度均方根值關(guān)系評(píng)價(jià)

加權(quán)振級(jí)、加權(quán)加速度均方根值與人的主觀感覺之間的關(guān)系

/（m/s2）/dB人的主觀感覺＜0.315110沒有不舒適0.315～0.63110～116稍有不舒適0.5～1.0114～120比較不舒適0.8～1.6118～124不舒適1.25～2.5122～128很不舒適＞2.0126極不舒適客車平順性評(píng)價(jià)指標(biāo)限值

評(píng)價(jià)指標(biāo)大、中型客車輕型客車旅游團(tuán)體、長(zhǎng)途城市高級(jí)普通空氣懸架非空氣懸架/（m/s2）≤0.4595≤0.7079≤1.0274≤1.1220≤0.6833≤0.8123/dB≤113.0≤117.0≤120.0≤121.0≤116.5≤118.0舒適降低界限TCD/h≥2.5≥1.0≥0.5≥0.4≥1.2≥0.8三、影響汽車行駛平順性的因素

懸架懸架剛度及彈性特性

減小懸架剛度，降低固有頻率式中f0―車身固有頻率（Hz）；

C―懸架剛度（N/mm）；

G―懸掛重力（N）；

g―重力加速度，g=9810mm/s2。1．汽車結(jié)構(gòu)方面

前后懸架剛度應(yīng)匹配采用非線性懸架，即變剛度懸架對(duì)于載荷變化較大的公共汽車和載貨汽車尤為有利。

懸架阻尼懸架系統(tǒng)的阻尼主要來(lái)自減振器、鋼板彈簧葉片之間的摩擦以及輪胎變形時(shí)橡膠分子間的摩擦。阻尼的作用是使車身的振動(dòng)迅速衰減，減小傳遞給乘員和貨物的振動(dòng)加速度，縮短振動(dòng)時(shí)間，改善行駛平順性。還能改善車輪與道路的接觸狀況，防止車輪跳離地面，提高操縱穩(wěn)定性。相對(duì)阻尼系數(shù)ψ

壓縮行程?。簧鞆埿谐檀笤揭败嚧?；其他車小

輪胎

輪胎的徑向剛度適當(dāng)減小輪胎徑向剛度，可以改善行駛平順性。比如采用子午線輪胎，徑向剛度減小，輪胎的靜撓度增加，行駛平順性得到改善。但輪胎剛度過(guò)低，會(huì)使側(cè)向偏離加大，影響汽車的操縱穩(wěn)定性。輪胎的展平能力

懸掛質(zhì)量

懸掛質(zhì)量的分布應(yīng)盡量使懸掛質(zhì)量懸掛質(zhì)量增加，平順性變

好，減少則平順性變差。為此應(yīng)采用等撓度懸架。M1M2M3L1L2

座椅

座椅的布置接近車身中部的座位，振幅較小，前、后兩端的座位振幅較大，在相同頻率下，乘員感受到的振動(dòng)加速度就不一致，所以轎車的座位均布置在前后軸軸距之內(nèi)。載貨汽車和公共汽車，為了減小水平前后方向的振幅，座位在高度方向上應(yīng)盡量縮小與質(zhì)心間的距離。座墊的減振座墊的剛度和阻尼要作適當(dāng)選擇，以使人—座椅系統(tǒng)的固有頻率避開人體最敏感的頻率范圍，且盡量又不與車身的固有頻率重合，以免共振。

非懸掛質(zhì)量減小非懸架質(zhì)量可降低車身的振動(dòng)頻率，增高車輪的振動(dòng)頻率。這樣就使低頻共振與高頻共振區(qū)域的振動(dòng)減小，而將高頻共振移向更高的行駛速度，對(duì)行駛平順性有利。減小非懸架質(zhì)量，可以減少傳給車身的沖擊力，其非懸架質(zhì)量的振動(dòng)對(duì)懸架質(zhì)量的振動(dòng)加速度有較顯著的影響。減小非懸架質(zhì)量，還將引起高頻振動(dòng)的相對(duì)阻尼系數(shù)增加，因而減振器所吸收的能量減少，工作條件可以獲得改善。非懸架質(zhì)量可因懸架導(dǎo)向裝置型式而改變，采用獨(dú)立懸架，可使非懸架質(zhì)量減小。非懸掛質(zhì)量

常用非懸掛質(zhì)量與懸掛質(zhì)量之比m/M評(píng)價(jià)非懸掛質(zhì)量對(duì)行駛平順性的影響。其比值越小，行駛平順性越好。對(duì)于現(xiàn)代轎車，m/M=10.5%～14.5%，可以保證良好的平順性。2.汽車使用方面

應(yīng)保持適當(dāng)?shù)能囁佘囁賹?duì)行駛平順性影響很大。路面越惡劣，車速越不能提高。特別應(yīng)注意的是，對(duì)具有一定不平度的路面，必然有一個(gè)共振車速。駕駛時(shí)必須使常用車速遠(yuǎn)離共振車速。應(yīng)加強(qiáng)懸架系統(tǒng)的維護(hù)應(yīng)注意減振器及鋼板彈簧的維護(hù)，以防減振器失效及彈簧片生銹降低彈性元件