汽车行驶平顺性
《汽车理论》第六章 汽车的平顺性
aw
1 T
T 0
aw2 (t)dt
aw(t)是通过频率加权函数滤波网络后得到的加速 度时间信号。
频率加权
a(t)
滤波网络
aw(t)
平顺性评价方法
1. 按加速度加权均方根值评价。样本时间T一 般取120s。
2. 同时考虑3个方向 3轴向xs、ys、zs振动的 总加权加速度均方根值为：
av
(1.4axw )2
2. 频率加权系数 对不同频率的振动，人体敏感度也不一样。例如，人
体内脏在椅面z向振动4-8Hz发生共振，8-12.5Hz对脊椎影 响大。椅面水平振动敏感范围在0.5-2Hz。标准用频率加权 函数w描述这种敏感度。
平顺性名词解释(2)
3. 均方根值
a(t)是测试的加速度时间信号。
4. 加权均方根值
G 32768 65536 131072 1?2.26 243.61 344.52 H 131072 262144 524288 344.52 487.22 689.04
三、汽车振动系统的简化、单质量系统振动
一、系统ห้องสมุดไป่ตู้化
x
z
y
z
msr
msc
msf
mur
b
a
muf
L
单质量振动系统 在远离车轮固有频率 ft 10 ~ 16Hz的较低激振 频率（f 5Hz)范围内轮 胎的变形很小，可忽略其 弹性变形和质量得到单质 量垂直振动系统模型
C 2m2 K
方程的解为
z(t) Aent sin( 02 n2 t )
z
系统固有圆频率
0
r有阻尼固有圆频率
Aent
r
2 0
n2
第六章汽车行驶的平顺性
第六章汽车⾏驶的平顺性第六章汽车⾏驶的平顺性6.1 平顺性的评价汽车⾏驶平顺性，是指汽车在⼀般⾏驶速度范围内⾏驶时，能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。
由于⾏驶平顺性主要是根据乘员的舒适程度来评价，⼜称为乘坐舒适性。
汽车作为⼀个复杂的多质量振动系统，其车⾝通过悬架的弹性元件与车桥连接，⽽车桥⼜通过弹性轮胎与道路接触，其它如发动机、驾驶室等也是以橡胶垫固定于车架上。
在激振⼒作⽤(如道路不平⽽引起的冲击和加速、减速时的惯性⼒等)以及发动机振动与传动轴等振动时，系统将发⽣复杂的振动。
这种振动对乘员的⽣理反应和所运货物的完整性，均会产⽣不利的影响；乘员也会因为必须调整⾝体姿势，加剧产⽣疲劳的趋势。
车⾝振动频率较低，共振区通常在低频范围内。
为了保证汽车具有良好的平顺性，应使引起车⾝共振的⾏驶速度尽可能地远离汽车⾏驶的常⽤速度。
在坏路上，汽车的允许⾏驶速度受动⼒性的影响不⼤，主要取决于⾏驶平顺性，⽽被迫降低汽车⾏车速度。
其次，振动产⽣的动载荷，会加速零件磨损乃⾄引起损坏。
此外，振动还会消耗能量，使燃料经济性变坏。
因此，减少汽车本⾝的振动，不仅关系到乘坐的舒适和所运货物的完整，⽽且关系到汽车的运输⽣产率、燃料经济性、使⽤寿命和⼯作可靠性等。
汽车⾏驶平顺性的评价⽅法，通常是根据⼈体对振动的⽣理反应及对保持货物完整性的影响来制订的，并⽤振动的物理量，如频率、振幅、加速度、加速度变化率等作为⾏驶平顺性的评价指标。
⽬前，常⽤汽车车⾝振动的固有频率和振动加速度评价汽车的⾏驶平顺性。
试验表明，为了保持汽车具有良好的⾏驶平顺性，车⾝振动的固有频率应为⼈体所习惯的步⾏时，⾝体上、下运动的频率。
它约为60～85次/分(1HZ ～1.6HZ)，振动加速度极限值为0.2～0.3g。
为了保证所运输货物的完整性，车⾝振动加速度也不宜过⼤。
如果车⾝加速度达到1g，未经固定的货物就有可能离开车厢底板。
平顺性试验方法
平顺性试验方法平顺性试验是指对汽车在运行过程中的平顺性进行测试和评估的一种方法。
平顺性是指汽车在行驶过程中所产生的震动、噪音、冲击等不良感受。
平顺性试验的目的是为了评估汽车在真实道路环境下的乘坐舒适性，以及车辆结构和悬挂系统的设计是否符合要求。
平顺性试验一般分为主观评价和客观评价两种方法。
主观评价是指由驾驶员或乘客通过亲身体验来评估汽车的平顺性。
主观评价通常通过模拟实际道路环境，让驾驶员或乘客在不同速度和路况下进行试乘试驾，然后根据他们的感受和反馈来评估汽车的平顺性。
主观评价的优点是能够真实地反映出人们对汽车平顺性的感受，但由于受到个体差异和主观因素的影响，结果可能存在一定的主观性。
客观评价是指通过使用专业的测试设备和仪器来测量和评估汽车的平顺性。
客观评价通常包括使用加速度计、振动计、噪声计等设备来测量汽车在不同速度和路况下的振动、噪音等参数。
这些参数可以用来判断汽车的平顺性是否符合标准要求。
客观评价的优点是结果客观可靠，但无法完全反映出人们的真实感受。
在进行平顺性试验时，需要考虑以下几个方面。
首先是试验道路的选择。
试验道路应具有代表性，包括不同路况、不同速度和不同路面条件。
其次是试验车辆的选择。
试验车辆应具有代表性，包括不同类型和不同品牌的汽车。
同时，试验车辆应处于正常使用状态，以确保测试结果的准确性。
然后是试验参数的设置。
试验参数应根据实际情况进行设置，包括速度、加速度、振动频率等。
最后是数据的处理和分析。
试验数据应进行统计和分析，以得出评估结果和结论。
平顺性试验在汽车工程领域具有重要的意义。
首先，平顺性是衡量汽车乘坐舒适性的重要指标，对提升乘坐体验具有重要作用。
其次，平顺性试验可以评估汽车结构和悬挂系统的设计是否合理，以及是否符合相关标准和法规要求。
最后，平顺性试验可以为汽车制造商提供改进设计和优化产品的依据，以提高市场竞争力。
总之，平顺性试验是一种评估汽车平顺性的重要方法。
通过主观评价和客观评价相结合，可以全面地评估汽车在真实道路环境下的乘坐舒适性。
汽车平顺性的影响因素及评价标准
汽车平顺性的影响因素及评价标准1汽车平顺性的影响因素汽车行驶的平顺性，是指车俩的车速在一左范帀内时，减轻因车辆在行驶时所产生的冲击和振动，使 乘客感到疲劳、不舒服，甚至有损乘客健康，或者使物品得到损害。
由于行驶平顺性时由乘客的舒适度这 一标准来评价的，所以又叫做乘坐舒适性。
车辆是由一个综合的多质量振动系统组成，其车身是通过悬架 系统的弹性元件与底座连接，而汽车车桥又通过轮胎与道路想接触，其他如驾驶室、发动机等，也是通过 橡皮垫与车架相连接的。
由道路的不平而引发的对汽车的加速和减速、冲击时的惯性力，和发动机产生的 振动作用域车辆系统上，将对系统产生复杂的振动，从而影响对成员的生理反应和货物的损害情况，都或 多或少的对汽车的平顺性产生影响。
在不好的路上，车辆的最大速度受发动机性能的影响不太大，主要取决与车辆行驶的平顺性，因为糟 糕的路况迫使降低行车速度，从而使车辆的速度降低，导致运输货物的效率下降。
其次，车辆行驶中产生 的振动，缩短了零件的使用寿命，导致降低了整车的使用年限。
另外，激烈的振动还引起车俩能量的消耗, 使汽车的燃油经济型降低。
所以，减轻车辆本身的振动，不仅和乘坐的舒适性、货物的完整性有直接的关 系，而且影响到汽车的燃料经济性、运输生产率、工作可靠性和使用寿命等方面。
平顺性差的车辆使驾驶 员疲惫和精力不集中，这是引发交通事故的根源，由此可见，改善车辆的平顺性的意义非常重大。
车辆整体时一个复杂的振动系统，外界对汽车作用又复杂多变，人、车、道路的相互作用时汽车平顺 性改善的一个难题，图1-1说明了汽车平顺性的影响因素之间的关系。
图1・12平顺性的评价标准首先需要说明的是人体对振动的汽车所产涩会给你的呕吐、晕车等不舒服的反应不仅与车辆振动有关, 而且还与空间、温度、噪声、照明和通风等环境情况以及乘客健康状况有关系。
图2-1给出了不同频率对 人生理的影响匚输入：1. 车速2.道路不平度振动系统：1. 弹性元件2.阻尼元件 评价抬标：1. 加权加速度均方根值2.撞击悬架限位块图2・1人体对振动频率的生理反应图2-2人体坐姿受振模型由图2・1可知，在车辆行驶的过程中，当汽车对人的振动频率在0.5-20 Hz时，会使乘客产不舒服的感觉，但一些平顺性比较差的车辆的振动频率范用是在0.5-12.5 Hz之间，在这个频率范围内容易使人产生腰疼、主题共振等反应。
什么是汽车的平顺性？它与那些因素有关？
什么是汽车的平顺性？它与那些因素有关？今天来给大家说说汽车的行驶平顺性。
一说到平顺性，有些人可能会说了，我的车换档平顺，加速顺畅，挺好开的。
所以我的车平顺性很好。
这种说法对吗？什么是汽车的行驶平顺性？汽车在行驶时，对路面不平度的隔振特性，称为汽车的平顺性。
具体来说，就是指汽车在一般行驶速度范围内行驶时，避免因汽车在行驶过程中所产生的振动和冲击，使人感到不舒服、疲劳，甚至损害健康，或者使货物损坏的性能。
由于平顺性主要是根据乘员的舒适程度来评价，所以又称为乘坐舒适性，它是现代高速汽车的主要性能之一。
汽车平顺性的主要内容就是汽车振动系统的动态特性，而汽车的振动极其复杂，老侯愚钝，不能述其一二，只能从实用的角度出发，说说它的评价指标以及影响平顺性的因素。
汽车平顺性评价方法汽车平顺性评价方法大致可分为主观评价法和客观评价法。
都是基于人体对于汽车振动的反应做出的评价。
01主观评价法依靠评价人员乘坐的主观感觉进行评价，其主要考虑人的因素。
进行汽车平顺性主观评价时，由其有经验的驾驶员和乘客组成的专门小组按预定方式驾驶或乘坐一组车辆来主观评价行驶平顺性的水平或特征；然后完成相应的主观评价表，最后综合确定车辆的乘坐舒适性。
现行的主观评价方法主要是模糊层次分析法。
02客观评价法是借助于仪器设备来完成随机振动数据的采集、记录和处理，通过得到相关的分析值与对应的限制指标相比较，作出客观评价。
我国参照国际ISO2631的规定，根据我国的具体情况，制定了《汽车平顺性随机输入试验方法》，通过实验得出的结论是：1评价平顺性的指标主要取决于垂直振动。
通过对人体坐姿受振模型的分析，得出的结论是垂直振动对人的舒适性影响最大。
2货车和轿车、客车用不同的车速特性来评价平顺性。
货车采用“疲劳——降低功效界限”来评价。
疲劳——降低功效界限是指驾驶员承受振动在此极限内时，能准确灵敏的反应，能保持正常驾驶。
它与保持工作效率有关。
轿车和客车采用“舒适降低界限”来评价在此极限内，人体对所暴露的振动环境主观感觉良好，并能顺利完成吃、读、写等动作。
汽车平顺性性能试验解析
汽车平顺性性能试验解析汇报人：日期:•汽车平顺性性能试验概述•平顺性试验方法详解•平顺性性能影响因素•平顺性性能提升策略•平顺性性能试验案例分析•平顺性性能试验未来发展趋势01汽车平顺性性能试验概述平顺性定义平顺性的重要性平顺性定义及重要性试验目的试验内容平顺性试验目的和内容平顺性试验流程和标准试验流程标准02平顺性试验方法详解整车平顺性试验选择具有不同特征的路面，如平坦、坡道、弯道等，以及不同的道路条件，如干燥、湿滑、冰雪等。
试验场地使用高精度仪器来测量车辆的振动、加速度、速度等参数，如加速度计、速度计、位移计等。
试验设备在各种路况和条件下，对车辆进行行驶测试，记录相关参数，并对数据进行整理和分析。
试验过程对采集到的数据进行处理和分析，评价车辆的平顺性性能，包括振动频率、振幅、相位等参数。
数据分析零部件平顺性试验针对车辆的各个零部件，如悬挂系统、座椅、方向盘等。
试验对象试验设备试验过程数据分析根据不同零部件的特点，选择相应的测试设备，如振动台、激振器、力传感器等。
在实验室中对各个零部件进行振动测试、疲劳强度测试等，以评估其在不同路况下的性能表现。
通过对测试数据的分析，评价各个零部件的平顺性性能，如振动特性、刚度、阻尼等参数。
建模方法模型验证性能预测优化设计模拟仿真分析03平顺性性能影响因素车辆自身因素悬挂系统轮胎的尺寸、胎压和充气状态都会影响车辆的平顺性。
充气不足或胎压过高都会降低轮胎的吸震性能。
轮胎车身结构交通状况交通密度、速度和流量也会影响车辆的平顺性。
在高速公路上行驶时，车辆需要承受较高的气流冲击。
路面条件路面类型、状况和不平度都会影响车辆的平顺性。
例如，破损的路面或桥梁接缝处可能会引发较大的冲击和振动。
气候条件风、雨、雪等恶劣天气条件可能会增加行驶中的不稳定性，从而影响车辆的平顺性。
外部环境因素驾驶技能驾驶员的驾驶技能和经验对车辆的平顺性有很大的影响。
熟练的驾驶员能够更好地应对复杂的路况和交通状况，保持车辆的稳定性和舒适性。
汽车平顺性解析
采用主动或半主动悬挂系统可以更好地实现动态调节，进一步提高汽车的平顺性。
驾驶员操作与感觉反馈
驾驶员对车辆的操作（如踩油 门、刹车等）以及感觉反馈（ 如视觉、听觉和触觉等）也会
影响平顺性。
驾驶员对车辆动态特性的熟 悉程度和操作技巧会影响其
车辆性能优化
悬架系统优化
悬架系统对车辆的平顺性有很大的影响。通过优化悬架系统的设计 ，可以减少车辆在行驶过程中的振动和冲击，从而提高平顺性。
车身结构优化
车身结构也会影响车辆的平顺性。通过优化车身结构，可以减少车 身的振动和噪音，从而提高平顺性。
座椅舒适度优化
座椅的舒适度对车辆的平顺性有很大的影响。通过优化座椅的设计， 可以提高座椅的舒适度，从而提高车辆的平顺性。
环境条件改善与适应性技术
环境适应性悬挂系统
通过采用环境适应性悬挂系统，可以自动调整悬挂系统的刚度和阻尼，以适应不 同的环境条件，从而提高平顺性。例如，在高速行驶时增加悬挂系统的刚度以提 高稳定性，在颠簸的路面上减少悬挂系统的刚度以减少振动。
环境条件监测与预警系统
通过安装环境条件监测与预警系统，可以实时监测车辆周围的环境条件，如路面 状况、天气状况等，并及时向驾驶员发出预警，以采取相应的措施提高平顺性。
对平顺性的感知。
车辆的加速、减速和转向等运 动以及车内外噪声、振动和冲 击等感觉反馈都会影响驾驶员
对平顺性的评价。
03
汽车平顺性的影响因 素车辆性能 Nhomakorabea01
02
03
悬挂系统
悬挂系统是影响车辆平顺 性的关键因素，包括悬挂 类型、悬挂行程、阻尼等 。
汽车平顺性试验方法
汽车平顺性试验方法汽车平顺性试验是一种评估汽车悬挂系统和车辆舒适性的测试方法。
平稳性是指车辆在行驶过程中对乘坐者的舒适感的影响。
为了评价汽车的平顺性，试验需要模拟真实道路上的不平整和振动条件。
以下是一种常用的汽车平顺性试验方法。
1. 试验道路选择：选择一段符合标准的测试道路进行试验。
道路应具有代表性，包括不同类型的路面（例如光滑、粗糙、破损等）和不同车速区间。
2. 试验车辆准备：选择一款要测试的汽车，并确保其保持在正常状况。
检查车辆的悬挂系统、轮胎以及其他与平顺性相关的部件是否正常工作。
3. 试验仪器准备：安装用于记录车辆运动、振动和加速度的仪器。
通常使用加速度计、悬挂位移传感器和地形传感器等仪器。
4. 试验参数设定：根据试验需要，设定合适的参数。
例如，车速、振动频率和路面类型等。
5. 试验路段划分：将测试道路划分为不同的路段，以便分析和评估车辆在不同路段上的平顺性表现。
6. 试验数据采集：在试验过程中，通过仪器采集车辆运动、振动和加速度等数据。
数据的采集频率和时长应根据测试需要进行设定。
7. 数据分析与评估：根据试验数据，对车辆的平顺性进行分析和评估。
常用的评估指标包括振动加速度、车身加速度、悬挂位移等。
8. 结果判定与对比：将试验结果与参考标准或其他车型进行对比。
根据对比结果，判断车辆的平顺性表现是否符合要求。
9. 结果报告：最后，编制试验报告，详细描述试验方法、参数设定、数据分析和评估结果。
报告应包括对车辆平顺性进行客观评价的结论和建议。
此外，在实际试验过程中，还需要注意一些细节。
例如，试验过程中应注意安全，尽量避免造成车辆损坏或事故。
同时，还应定期校准仪器，以确保测试结果的准确性。
总结起来，汽车平顺性试验是一种评价汽车舒适性的重要方法。
通过模拟不同路况和振动条件，采集相关数据，并进行分析和评估，可以为改进汽车悬挂系统和提高驾乘舒适性提供指导。
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一、随机振动基础和路面输入（补充）
（6）频率响应
对于一个振动系统，关注的是输出与输入的幅值比和相位角； 幅值比和相位角实际反映了系统的传递特性，它们都取决于系统的固
车轮动载荷。 评价指标：人体对振动的响应、行驶安全性。
研究平顺性的主要目的：控制汽车振动系 统的动态特性，使振动系统的“输出”在 给定工况的“输入”下不超过一定界限， 以保持乘员的舒适性 。
平顺性分析——建立在随机振动理论的基 础上。
一、随机振动基础和路面输入（补充）
1. 随机振动基本概念
ISO2631用加速度均方根值（σrms）表示人体在1~80Hz范围内的三个感觉 界限，即：
①“舒适—降低界限TCD”——人体感觉良好，可以顺利完成吃、写、读 等动作；
②“疲劳—工效降低界限TFD”——驾驶员能够保持正常进行驾驶； ③“暴露极限”——人体可以承受振动量的上限。
“舒适—降低界限TCD”为“疲劳—工效降低界限TFD”的1/3.15；“暴露 极限”为“疲劳—工效降低界限TFD”的2倍。
汽车的平顺性影响“ 人－汽车”系统的 操纵稳定性以及行驶安全性。
平顺性：保持汽车行驶过程中乘员所处的 振动环境具有一定舒适度的性 能，并保持货物的完好无损。
评价方法：根据乘员舒适程度评价 汽车振动系统及其评价指标
输入
振动 系统 汽车
输出
评价 指标
输 入：路面不平度、 车速。 振动系统：弹性元件、阻尼元件、质量。 输 出：悬挂质量或人体加速度、弹簧动挠度、
有参数； 一个复数具有模和相角两个参数，因此一个系统的传递性可以用一个
复数H(jf)来表示，称H(jf)为频率响应函数，简称频响函数。频响函数 与输入、输出之间具有如下十分重要的关系：
H ( jf ) Gy ( f ) Gx( f )
Gy——输出功率谱密度；Gx——输入功率谱密度
6.6 人体对振动的响应以及平顺性评价
一、随机振动基础和路面输入（补充）
若将“倍频带”按比例分成三个频带，则称之为1/3 倍频带，其上、下限频率之比为：
fu / fl 21/ 3 1.26
其中心频率
fc fc
fu fl fu fl
21/ 3 / 3
fu 62
（5）常系数线性系统
一、随机振动基础和路面输入（补充）
（4）1/3倍频带
随机过程属非周期函数，将其视为频率连续变化的周期函数叠加而成。 为分析方便，将连续频率按一定规则划分成一些频段，称之为频带，频带 所表示的频率范围称为带宽。
fu—上限频率；fl—下限频率；fc—中心频率。 若每个频带按fu/ fl=2确定，称为“倍频带”；
可以看出，驾驶员在此车速下连续工作超过位于1小时到2.5小时 之间的某时间（该时间距1小时较近）后，将会使工作效率下降
一、汽车行驶平顺性的评价指标
为了用“疲劳—工效降低界限”评价汽车平顺性，需要 对经过汽车座椅传至人体的振动进行频谱分析，得到 1/3倍频带的加速度均方值谱。
ISO2631推荐两种方法： ①1/3倍频带分别评价的方法（讲授重点）； ②总加速度加权均方值评价法。
第二部分 汽车行驶平顺性 6.5 概述 6.6 人体对振动的响应以及平顺性评价 6.7 汽车振动系统的简化 6.8 影响汽车行驶平顺性的结构因素
6.5 概述
振动：路面不平等原因引起汽车振动， 它影响舒适性和身体健康。
保持振动环境的舒适性，以保持驾驶员 在复杂行驶和操纵条件下具有良好的心理状 态和准确灵敏的反应。
人体对振动的响应 人体对振动的响应取决于：①频率与强度； ②作用方向； ③暴 露时间。
对于汽车的振动环境， 8Hz以下振动频率占相当大比重，频率 8Hz以下水平方向允许的加速度值低于垂直方向允许的加速度。
反应界限（疲劳、不舒服）都是由人体感觉到的振动强度大小和 暴露时间长短综合作用的结果。
（1）随机过程—变化规律不能用确定的函数来描述
平顺性分析所讨论的随机过程，都具有平稳的可用 一个样本函数代表整个过程的各态历经性。
（2）加速度均方根值
对于平稳随机过程，样本函数X(t)每时每刻都在变化， 其均方根值为：
r ms
lim 1 T X 2 (t)dt T T 0
一、随机振动基础和路面输入（补充）
《汽车平顺性随机输入行驶试验方法》（GB/T4970-1996）——主要货车 采用；
《 客 车 平 顺 性 评 价 指 标 及 极 限 》 （ QC/T 474-1999 ， 原 标 准 GB/T 12477-1990已作废）——主要客车采用。
路面输入——随机输入、凸块输入
一、汽车行驶平顺性的评价指标
一、汽车行驶平顺性的评价指标
（3）功率谱密度
在平顺性分析中，常需利用傅里叶变换来确定时间（或空间）函数的 频率结构；
用功率谱密度函数Gx(f)反映不同频率上的振动能量和振幅，代表单位 频带上所具有的平均功率，简称谱密度。
谱密度与加速度均方根值之间的关系为：
rms Gx ( f )df
谱密度可用来表示一个系统受到的激励及其响应。
人体最敏感的频率范围： 垂直振动：4~8Hz；水平振动：1~2Hz。 当频率小于2.8Hz时，水平振动加速度容许值低于垂直振动。
某单排座货车人体垂向振动加速度与 “疲劳—降低工效界限
可以看出，驾驶员在此车速下连续工作超过位于25分钟到1小时 之间的某时间后将会使工作效率下降 。
某双排座货车人体垂向振动加速度与 “疲劳—降低工效界限
评价方法——通常根据人体对振动的生理反应及对保持货物完整性的
影响来制订。
评价指标——振动的物理量。如频率、振幅、加速度、加速度变化率
等。汽车车身振动的固有频率和振动加速度常用来评价汽车行驶平顺性。
评价标准——
《人体承受全身振动的评价指南》（ISO 2631，以短时间简谐振动的实 验结果为基础）（讲授重点）