汽车理论：第五章 汽车的平顺性、通过性

▪ 弹性元件的弹性特性是指作用在悬架上的载荷与 其变形之间的关系。
▪ 如果悬架的刚度是常数，则其，变形与所受载荷 成正比，其弹性特性可由一直线表示所以，这种 悬架称为线性悬架，一般钢板弹簧、螺旋弹簧悬 架均属此类。
▪ 采用线性悬架的汽车，往往不能满足行驶平顺性 的要求。
▪ 因为在使用中，汽车的有效载荷，特别是公共汽 车和载货汽车的有效载荷变化较大，载荷的变化 将导致空载、满载的车身振动偏频发生较大的差 异，空载的振动频率过高，使汽车的平顺性变坏。
▪ 减小悬架刚度是降低车身自振频率的一个有力措施。如 用悬架的静挠度来表示其刚度，现代轿车悬架的静挠度 一般为150～200mm(高级轿车的静挠度有达300mm以上的)， 载货汽车的静挠度一般在70～120mm左右。
▪ 悬架的刚度太小，会增加非悬挂质量的振动位移，大振 幅的振动有时会使车轮离开地面，因此，过软的弹性元 件也是不可取的。
▪ 汽车的平顺性主要是保持汽车在行驶过程中产生 的振动和冲击环境对乘员舒适性的影响在一定界 限之内，因此平顺性主要根据乘员主观感觉的舒 适性来评价，对于载货汽车还包括保持货物完好 的性能，它是现代高速汽车的主要性能之一。
▪ 汽车的平顺性可由图6-1所示的“路面一汽车一 人”系统的框图来分析。
▪ 路面不平度和车速形成了对汽车振动系统的“输 入”，此“输入”经过由轮胎、悬架、座垫等弹 性、阻尼元件和悬挂、非悬挂质量构成的振动系 统的传递，得到振动系统的“输出”是悬挂质量 或进一步经座椅传至人体的加速度，此加速度通 过人体对振动的反应——舒适性来评价汽车的平 顺性。
▪ 为了改善这种状况，近代汽车的悬架常采 用非线性悬架，即其刚度可随载荷的变化 而变化。这种悬架亦称为变刚度悬架。这 种悬架可以有较大的静挠度，而在载荷较 大时，刚度急剧增大，使汽车的侧倾和纵 向角振动减轻，限制了悬架和车身碰撞的 可能，保证汽车具有较好的行驶平顺性。
▪ 参照IS0 2631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》，经过试验验证得出
的结论是：
▪
1、评价指标值应主要取决于垂直振动。
▪
2、汽车平顺性评价指标
▪ 试验证明，用某一车速下的评价指标不能如实地表征汽 车的平顺性。评价指标随车速变化的关系曲线称为车速
特性。而用车速特性描述汽车平顺性比较适宜。
▪ 从这些界限曲线的特征可见：人对振动最敏感的频 率，在垂直方向是4～8Hz，在水平方向(含)是2Hz 以下。
▪ 即在上述频率范围内，人体能承受的加速度均方根 值最低，此频率范围内的振动容易引起疲劳。
2、“暴露极限”(健康及安全界限)
▪ 它采取同“疲劳一降低工效界限”相同的 曲线形式，只是把相应的振动强度增大一 倍。该界限值大致是人的痛感阈限的一半。
一、汽车行驶平顺性的物理量评价指标
▪ (一)1SO 2631标准简介
▪ ISO 2631标准是国际标准协会提出的。它 主要应用于通过支撑表面传到人体上的振 动。
▪ 输入于人体的振动可分为三个方向：垂直 方向，纵向(即前后方向)、横向，纵向与 横向均为水平方向。
▪ 该标准所研究的频率范围是1～80Hz，包括 了汽车的主要机械振动频率。
▪ 各种物理量指标是否可应用，也要看这些评价指 标的评价结果是否与人的感觉评价结果一致。
▪ 有经验的试验人员有时能发现一些特殊的不正常 现象，而这些现象有的不能完全由仪器测定的结 果所发现。
▪ 更经常的情况是，先由人的感觉发现平顺性问题， 然后使用仪器进行测定分析。
二、影响汽车行驶平顺性的主要因素
▪
(1)轿车、客车用“舒适降低界限”车速特性，
▪
(2)货车用“疲劳—降低工效界限”车速特性。货厢
后端振动强度最大，货厢中间位置的振动代表了一般振
动强度。因此，用货厢底板中心和最后端垂直振动加速
度均方根值车速特性来评定。
▪ 综上所述，ISO 2631标准中的“疲劳—降低工效界限” 和“舒适降低界限”用来评价货车和轿车及客车是适宜 的。
▪ 汽车是一个复杂的振动系统，在分析汽车 的行驶平顺性时，虽然经过许多简化，但 仍是十分复杂的。
▪ 影响汽车行驶平顺性的因素很多，可分为 结构因素和使用因素。
（一）结构因素的影响
▪ 影响行驶平顺性的结构因素很多，主要是受悬架、轮胎、 悬挂质量和非悬挂质量等几个方面的影响。
▪ 1、悬架的影响
▪ 弹性元件是悬架的主要组成部分，其刚度和弹性特性是 影响平顺性的主要因素。
(三)用车身的固有频率评价
▪ 固有频率是指，弹性系统由于偶然的干扰而离开静 平衡位置，在弹性恢复力作用下振动的频率，单位 为次／分、Hz(次／秒)。
▪ 人走路时重心在不断地振动，人们习惯于行走所引 起的垂直振动频率。人们习惯于行走所用的标准步
距为0.75m，中等步行速度为3～4km／h，相应的振
动频率为67～89次／分。
第五章 汽车的平顺性
Байду номын сангаас
▪ 汽车的平顺性是指保持汽车在行驶过程中 乘员所处的振动环境具有一定舒适度的性 能对于货车指保持货物完好的性能。
▪ 路面不平是汽车振动的基本输入，故平顺 性主要指路面不平引起的汽车振动，频率 范围约为0.5～25Hz。
▪ 汽车行驶时，发动机、传动系和车轮等旋 转部件激发汽车的振动。
▪ 超过此界限就意味着不安全和有害于健康。
3、“舒适降低界限”
▪ 该界限也有同样的曲线形式，只是把加速 度均方根值降低到“疲劳一降低工效界限” 的1/3倍。
▪ 人承受的振动在此界限以下时，在汽车行 驶中，乘坐者进行吃、阅读、写等动作均 没有困难。
▪ 超过此界限会降低舒适性。
(二)我国试行的指标
▪ 描述振动强度的物理量采用加速度均方根 值，其单位为m／s2。
ISO 2631标准的核心内容是：根据人体对不同 方向、不同频率的机械振动的反应制定三个评 定界限。
▪ 1、“疲劳一降低工效界限”
▪ 它是一组不同承受时间下的频率与加速度均方根值 的界限曲线。超过这个界限值，就意味着疲劳和工 作效率降低。
▪ 因此，希望车身振动的固有频率在60～85次／分的 范围内;
▪ 车身的固有频率低于40次／分，会引起晕船的感觉;
▪ 高于150次／分会引起明显冲击的感觉，对乘客的 生理反应和货物完整均有不利影响。
二、汽车行驶平顺性的感觉评价
▪ 感觉评价是根据乘坐者的主观感觉，对各类汽车 的平顺性作比较评价。
▪ 由于汽车平顺性的好坏最终是反映在人的感觉上， 所以，感觉评价始终是平顺性的最终评价。