汽车行驶平顺性及其影响因素

1.汽车行驶平顺性

汽车行驶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,对于载货汽车还包括保持货物完好的性能。由于汽车的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。行驶平顺性既是决定汽车舒适性最主要的方面,也是汽车性能的主要指标。

2.振动及其传递途径

行驶平顺性问题可以用图2-7汽车振动系统框图来分析。行驶中的汽车是一个复杂的“振动系统”,振动的发生源主要有凹凸不平变化的路面、不平衡轮胎的旋转、不平衡传动轴的旋转以及发动机的扭矩变化等。这些因素引起的振动又大多与车速相关,尤其是凹凸不平路面引起的振动,随着车速的变化,振动的频率和强弱会产生相应的变化。

图2-7 汽车振动系统框图

上述诸多 “信号”不断地 “输入”行驶中的汽车,而汽车又可以看作是由轮胎、悬架、坐垫等弹性、阻尼元件和悬架质量及非悬架质量构成的 “振动系统”。各种 “输入”信号沿不同的路径传至乘员人体,其主要传递路径如图2-8所示。

图2-8 汽车行驶振动传递路径示意图

因路面、轮胎产生的振动,先传到悬架,受悬架自身的振动特性影响后再传给车身,通过车身传到乘员的脚部。同时通过座椅传给乘员的臀部和背部,还通过转向系统,以转向盘抖动的形式传到驾驶员手部。

因发动机、传动系统产生的振动,通过支撑发动机、变速器和传动轴的缓冲橡胶块,经衰减后传给车身,再经上述途径传至人体各个部位。

当振动频率超过40Hz,便形成噪声传进入的耳朵。作为系统的 “输出”,使人体或货物受到振动,其中最重要的是振动的频率和振动加速度。由物理学知识可知,任何一个 “振动系统”均有一个 “固有频率”。当外界激振信号的频率接近或等于 “固有频率”时,将出现 “共振”现象,产生剧烈的振动。研究汽车行驶平顺性,实际上要解决两方面的问题:一是如何避免汽车这个 “振动系统”的 “共振”现象,这既影响到汽车的操纵稳定性,也影响行驶平顺性;二是使 “振动系统”输出的振动频率避开人体敏感的范围,振动加速度不超过人体所能承受的强度。

3.人体对振动的反应

人体是一个复杂的机械振动系统,人体对振动的反应既与振动频率及强度、振动作用方向和暴露时间有关,也与人的心理、生理状态有关。

4.行驶平顺性的评价

我国参照ISO2631制定了 《汽车平顺性随机输入行驶试验方法》用于测定汽车在随机不平的路面上行驶时振动对乘员及货物的影响,国标中用加速度均方根值给出了在1～80Hz振动频率范围内人体对振动反应的三个不同界限。

(1)暴露界限:当人体承受的振动强度在这个界限之内,可保持健康或安全。通常把此界限作为人体可以承受振动量的上限。

(2)疲劳界限:该界限与保持工作效能有关。当驾驶员承受的振动强度在此界限之内时,能准确灵敏地反应并正常地进行驾驶。

(3)舒适降低界限:此界限与保持舒适有关,在这个界限之内,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。