第一章汽车使用性能5(汽车行驶平顺性).ppt

1、1.5.1 汽车振动与人体反应汽车振动与人体反应1.5.2 汽车振动与人体反应汽车振动与人体反应1.5.3 影响汽车行驶平顺性的因素影响汽车行驶平顺性的因素 汽车行驶平顺性是指汽车在行驶过程中，能保证乘员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。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、要求也越来越高。因此，汽车行驶平顺

2、性是现代高速、高效率汽车的一个重要性能。高效率汽车的一个重要性能。输入输入 路面的不平路面的不平 车速车速振动系统振动系统 弹性元件弹性元件 阻尼元件阻尼元件 车身、车轮质量车身、车轮质量振动输出振动输出 车身振动车身振动 车身传给人体加速度车身传给人体加速度 悬架弹簧挠度悬架弹簧挠度振动原因振动原因 路面的不平与冲击路面的不平与冲击 汽车转动件的不平衡汽车转动件的不平衡 发动机不平稳运转发动机不平稳运转评价指标评价指标 加权加速度均方根值加权加速度均方根值 撞击悬架限位概率撞击悬架限位概率 行驶安全性行驶安全性2 2、人体对振动的反应、人体对振动的反应 振动的反应过程振动的反应过程 振动的最

3、敏感频率范围振动的最敏感频率范围 上下振动：上下振动：4 412.5 Hz12.5 Hz 水平振动：水平振动：0.50.52Hz2Hz 内脏器官产生共振频率范围：内脏器官产生共振频率范围：4 48 Hz 8 Hz 脊椎系统影响很大的频率范围：脊椎系统影响很大的频率范围：8 812.5 Hz12.5 Hz 适应的振动频率适应的振动频率 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，其振动频率约为率约为60608585次次minmin（1 11.4Hz1.4Hz）。当振动频率低于）。当振动频率低于0.6Hz0.6Hz时，时，人们有晕车的感觉，当振动

4、频率过高，则有明显冲击的感觉。人们有晕车的感觉，当振动频率过高，则有明显冲击的感觉。1.5.2 1.5.2 汽车行驶平顺性评价汽车行驶平顺性评价 1 1、平顺性评价指标、平顺性评价指标 人体对汽车振动的反应是人体对汽车振动的反应是汽车振动频率、强度、振动方向汽车振动频率、强度、振动方向及振动时间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，提出了研究的基础上，提出了ISO ISO 26312631人体承受全身振动的评价指人体承受全身振动的评价指南南。ISO ISO 26312631用加速度均方根值给出了在中心频率用加速度均方根值

5、给出了在中心频率1 180Hz80Hz振振动频率范围内人体对振动反应的三种不同的感觉界限。动频率范围内人体对振动反应的三种不同的感觉界限。p 暴露极限暴露极限 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。们承受的振动强度在这个极限之内，将保持健康或安全。p 疲劳疲劳工效降低界限工效降低界限 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

6、确灵敏地反映，保持正常驾驶。界限内时，能准确灵敏地反映，保持正常驾驶。p 舒适降低界限舒适降低界限 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，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。其主观感觉良好，能顺利完成吃、读、写等动作。ISOISO 2631 2631人体对振动反应的人体对振动反应的“疲劳一工效降低界限疲劳一工效降低界限”垂直方向垂直方向 水平方向水平方向 其他界限标准其他界限标准 另外两个界限（暴露极限、舒适另外两个界

7、限（暴露极限、舒适-降低界限）的振动允降低界限）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，方根允许值不同。其中，“暴露极限暴露极限”为为“疲劳疲劳-工效降低工效降低界限界限”的的2倍（增加倍（增加6dB）；）；“舒适舒适-降低界限降低界限”为为“疲劳疲劳-工效降低界限工效降低界限”的的1/3.15（降低（降低10dB）。）。2 2、平顺性评价方法、平顺性评价方法1/31/3倍频带分别评价法倍频带分别评价法 总加权值评价法总加权值评价法 其他评价方法其他评价方法n 利用总加权加速度均方根值与暴露时间关系评

8、价利用总加权加速度均方根值与暴露时间关系评价n 利用加权振级（等效均值）与总加权加速度均方根值关系利用加权振级（等效均值）与总加权加速度均方根值关系评价评价 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客车平顺性评价指标限值 1.5.3 1.5.3 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 1）悬架）悬架 1 1）悬架刚度）悬架刚度 减小悬架刚度，降低固有频率减小悬架刚度，降低固有频率mCGgCf21210式中式中 f0车身固有频率（车身固有频率（HzHz）；）；C悬架刚度（悬架刚度（N/mmN/m

9、m）；）；G悬挂重力（悬挂重力（N N）；）；g重力加速度，重力加速度，g=9810mm/sg=9810mm/s2 2。1 1、汽车结构方面、汽车结构方面 前后悬架刚度应匹配前后悬架刚度应匹配 为减小共振，前、后悬架固有频率接近或相等；为减小共振，前、后悬架固有频率接近或相等；为减轻车身的纵向角振动，前悬架固有频率比后悬架略低。为减轻车身的纵向角振动，前悬架固有频率比后悬架略低。2 2）悬架系统弹性特性）悬架系统弹性特性 悬架变形与所受载荷之间的对应关系称为悬架的弹性悬架变形与所受载荷之间的对应关系称为悬架的弹性特性，分为线性和非线性两种。特性，分为线性和非线性两种。线性悬架，刚度为常数，固有

10、频率随装载量变化而变化。线性悬架，刚度为常数，固有频率随装载量变化而变化。采用非线性悬架，即变刚度悬架对于载荷变化较大的公采用非线性悬架，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。共汽车和载货汽车尤为有利。3 3）悬架阻尼）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。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。和货物的振动加速度，缩短振动时间，改

11、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，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。提高操纵稳定性。相对阻尼系数相对阻尼系数 压缩行程小；伸张行程大压缩行程小；伸张行程大 越野车大；其他车小越野车大；其他车小Fv=sCm/(2（2 2）轮胎）轮胎轮胎对平顺性的影响主要取决于：轮胎对平顺性的影响主要取决于：轮胎的缓冲性能、径向刚度和平衡程度。轮胎的缓冲性能、径向刚度和平衡程度。轮胎的缓冲性能：轮胎的缓冲性能：轮胎的缓冲性能好，既可减少路面不平引起的对车身的冲击，又轮胎的缓冲性能好，既可减少路面不平引起的对车身的冲击，又可吸收因路面不平所产生的振动。可吸收

12、因路面不平所产生的振动。轮胎的径向刚度：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。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。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。平衡程度：平衡程度：引起汽车振动，影响平顺性和行驶稳定性。引起汽车振动，影响平顺性和行驶稳定性。（3 3）悬挂质量悬挂质量abY2M1M2M3abn 悬挂质量悬挂质量 悬挂质量增加，车身振动和悬挂质量增加

13、，车身振动和加速度会降低，平顺性变好。加速度会降低，平顺性变好。为为保证汽车空载或轻载的平保证汽车空载或轻载的平顺性，汽车最好用非线性悬架。顺性，汽车最好用非线性悬架。n 悬挂质量的分布悬挂质量的分布 悬挂质量分布系数悬挂质量分布系数汽车悬挂质量布置时，尽量使汽车悬挂质量布置时，尽量使1（4 4）非悬挂质量）非悬挂质量n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。高的行驶速度，

14、对行驶平顺性有利。n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。动对悬架质量的振动加速度有较显著的影响。n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。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。n常用非悬挂质量与悬挂质量之比常用

15、非悬挂质量与悬挂质量之比m/Mm/M评价非悬挂质量对行驶平顺性的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，影响。其比值越小，行驶平顺性越好。对于现代轿车，m/M=10.5%m/M=10.5%14.5%14.5%，可以保证良好的平顺性。，可以保证良好的平顺性。（5 5）座椅）座椅 n座椅的布置座椅的布置 接近车身中部的座位，振幅较小，前、后两端的座位振幅较大，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

16、汽车，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。小与质心间的距离。n座垫的减振座垫的减振 座垫的刚度和阻尼要作适当选择，以使人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。率重合，以免共振。2 2、汽车使用方面、汽车使用方面p 应保持适当的车速应保持适当的车速 车速对行驶平顺性影响很大。路面越恶劣，车速越不能提车速对行驶平

17、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。有一个共振车速。驾驶时必须使常用车速远离共振车速。p 应加强悬架系统的维护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。片生锈降低弹性元件的作用，影响行驶平顺性。p 应对车轮进行动平衡应对车轮进行动平衡 通过动平衡消除轮胎的动不平衡现象，从而提高汽车的行通过动平衡消除轮胎的动不平衡现象，从而提高汽车的行驶平顺性。驶平顺性。3 3、汽车道路方面、汽车道路方面 路面不平是汽车行驶振动的主要原因。因此，提高道路面不平是汽车行驶振动的主要原因。因此，提高道路的级别，改善路面质量，减少路面的不平度，可以减路的级别，改善路面质量，减少路面的不平度，可以减少对汽车的冲击，使汽车的振动强度降低，从而改善乘少对汽车的冲击，使汽车的振动强度降低，从而改善乘坐舒适性，为汽车的高速行驶创造条件。坐舒适性，为汽车的高速行驶创造条件。