任务五汽车行驶平顺性评价指标及检测

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,任务五 汽车行驶平顺性评价指标及检测,第一节 人,体对振动的反应和平顺性的评价,第二,节,汽,车振动系统的简化，单质,量系 统的,振,动,第三,节,影响汽车行驶平顺性的因素,学习目标,掌握,汽车行驶平顺性的评价指标和人体对振动反应的感觉界限；,掌握,汽车振动系统的简化方法，并能正确分析车身振动的单质量系统模型；,了解汽车平顺性的影响因素。,输入,路面,不,平,度,车速,振动系统,弹性元件,阻尼元件,车身、,车,轮,质量,评价指标,加权加速,度,均,方根值,撞击悬架限,位,概,率,行驶安全性,汽车平顺性可由路面,-,汽车,-,人系统框架图来分析,输出,车身传至人,体,的,加速度,悬架弹簧动挠度,车轮与路面之,间,的,动载,路,面,汽车,人,行驶平顺性的定义,汽车行驶平顺性，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。,由于行驶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。,良好行驶平顺性的意义,汽车是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，其他如发动机、驾驶室等，也是以橡皮垫固定于车架上。,由于道路不平而引起的冲击和加速、减速时的惯性力，以及发动机与传动轴振动等产生的激振力作用于车辆系统，将使系统发生复杂的振动，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。,良好行驶平顺性的意义,振动产生的动载荷，加速了零件的磨损，乃至引起损坏，降低了汽车的使用寿命。,振动还引起能量的消耗，使燃料经济性变差。,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方面。,第一节 人体对振动的反应和平顺性的评价,一 、,汽车行驶平顺性的评价指标,常用汽车,车身振动的固有频率,和,振动加速度均方根值,，评价汽车的行驶平顺性。,为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,60,80,次,min(1,1.6Hz),振动加速度的极限值为,0.2g,0.3g,。,为了保证运输货物的完整性，车身振动加速度也不宜过大。达到,1g,车身加速度，可能使没有固定的货物离开车厢底板。,所以，车身振动加速度的极限值应低于,0.6g,0.7g,。,二、人体对振动的反应,ISO,在综合大量有关人体全身振动的研究工作和文献的基础上，订出了国际标准,IS02631,人体承受全身振动的评价指南,。,该标准用加速度的均方根值给出了在,1,80Hz,振动频率范围内人体对振动反应的三个不同的感觉界限。它们分别是,暴露极限、疲劳降低工作效率界限,和,舒适降低界限,。,暴露,极限,：,当人体承受的振动强度在此界限内，将保持人的健康或安全。它作为人体可承受振动量的上限。,疲劳,-,工效降低界限：,当人承受的振动强度在此界限内时，能准确灵敏地反应，正常地进行驾驶。,它,与保持人的工作效能有关。,舒适降低界限：,在此界限之内，人体对所暴露的振动环境主观感觉良好，能顺利地完成吃、读、写等动作。,它,与保持人的舒适有关。,等时间曲线,三个界限的关系,这三个界限只是容许的振动加速度值不同。,暴露极限的值为,疲劳,-,工效降低界限,的,2,倍，舒适降低界限为,疲劳,-,工效降低界限,的,1,3.15,。各界限容许加速度值，随频率的变化趋势完全一样。,人体最敏感的频率范围,垂直方向：,412.5H,Z,48H,Z,：人体内脏器官产生共振,812.5H,Z,：影响人的脊椎系统,水平方向：,0.52H,Z,一、,7,自由度模型,4,车轮,，,Ix Iy,Z,第二节 汽车震动系统的简化,当汽车对称于其纵轴线，且左、右车辙的不平度函数,此时汽车车身只有垂直振动,Z,和俯仰振动,Iy,。,四自由度汽车模型的简化,两个车轮、,Z,、,两自由度：车轮，车身垂直速度,Z,二、双质量振动系统模型,三、单质量振动系统模型,二阶常系数方程,单,质量系统的自由振动,阻尼比对衰减振动的影响,(1),试验方法测阻尼比,阻尼比对衰减振动的影响,(2),第三节,影响汽车行驶平顺性的因素,一、悬架结构,：悬架结构主要指弹性元件、导向装置与减振装置，其中弹性元件与悬架系统的阻尼对平顺性影响较大。,弹性元件：将汽车车身看成一个在弹性悬架上作单自由度振动的质量时，减少悬架刚度，可降低车身的固有频率，提高汽车行驶的平顺性。但悬架刚度过低，在紧急制动时会产生严重的汽车“点头”现象。因此可采用具有非线性特性的变刚度悬架，即悬架的刚度随载荷而变，这样可以使得在载荷变化时，保持车身振动的固有频率不变，从而获得良好的平顺性。,悬挂的非线性弹性特性的实现方法,在线性悬架中，加入辅助弹簧、复合弹簧，采用适当的导向机构，以及与车架的支承方式等。,选用具有非线性特性的弹性元件，如空气弹簧、油气弹簧、橡胶弹簧和硅油弹簧等。,二、阻尼系统的阻尼,：为衰减车身自由振动和抑制车身、车轮的共振，以减小车身的垂直振动加速度和车轮的振幅，悬架系统中应具有适当的阻尼。,减振器的阻尼效果好，可提高汽车行驶平顺性，改善车轮与道路的接触条件，防止车轮离开路面，因而可改善汽车的稳定性，提高汽车的行驶安全性。改进减振器的性能，对提高汽车在不平道路上的行驶速度有很大的作用。,三、轮胎,：轮胎由于本身的弹性，在很大程度上吸收了因路面不平所产生的振动，因此它和悬架系统共同保证了汽车的平顺性。,轮胎性能的好坏，是用轮胎在标准气压和载荷下，压缩系数的大小,(,轮胎被压下的高度与充气断面高度的百分比,),来表示的。在最大允许负荷作用下，普通轮胎的压缩系数为,10%,12%,，为了乘坐舒适，客车轮胎的压缩系数稍大些，为,12%,14%,。,提高轮胎缓冲性能的方法,增大轮胎断面、轮辋宽度和空气容量，并相应降低轮胎气压。,改变轮胎结构型式，如采用子午线轮胎。因轮胎径向弹性大，可以缓和不平路面的冲击，并吸收大部分冲击能量，使汽车平顺性得到改善。,提高帘线和橡胶的弹性，要用较柔软的胎冠。,四、悬挂质量：,如前所述，悬挂质量分配系数为,， 是评价汽车平顺性极其重要的参数。,它取决于悬挂质量的分布情况。悬挂质量的布置应使,1,。当,1,时，前、后悬挂质量的振动彼此互不影响。,五、非悬挂质量：,减少非悬挂质量，可以减少传给车身上的冲击力。非悬挂质量的振动，对悬挂质量振动加速度有较显著的影响。因此，为了提高汽车的平顺性，采用非悬挂质量较小的独立悬挂更为有利。,非悬挂质量对行驶平顺性的影响，常用非悬挂质量与悬挂质量之比 进行评价。比质量越小，则行驶平顺性越好。,总之，影响行驶平顺性的结构参数是很多，并且彼此间的关系较复杂，必须对这些参数进行综合分析，以便正确地选择参数，提高汽车行驶的平顺性。,