第6章 汽车行驶平顺性检测

第6章汽车行驶平顺性检测6.1 行驶平顺性的评价指标及影响因素知识目标1.理解汽车行驶平顺性的评价指标2.掌握汽车通过性影响因素。

能力目标会对车辆的平顺性做出正确的评价导入案例有些人乘坐化油器普通桑塔纳轿车会感到头晕、呕吐现象；为什么？其主要原因是与汽车的行驶性能与平顺性能有关，即与地面因素有关也与底盘的固有频率有关，普通桑塔纳的固有振动频率与行使的平顺性要求不合适，也即是底盘的设计存在的因素。

6.1.1 汽车行驶平顺性的评价指标汽车在行驶时对路面不平度的隔振特性，称为汽车行驶平顺性。

汽车是由几个具有固有振动频率的系统组成，这些系统包括各车轮和各弹性元件及悬架弹簧等组成；它们之间互相有一定程度的联系。

汽车在不平路面上行驶时，会激起汽车的振动；当这种振动达到一定程度时，使乘员感到疲劳和不舒服，或使货物损坏。

同时还会引起汽车增加附加载荷，加速汽车有关零件的磨损，缩短汽车的使用寿命。

所以，汽车行驶平顺性就是保持汽车在行驶过程中乘员所处的振动环境具有一定的舒适性能；对载货汽车还包括保持货物完好的性能。

汽车行驶平顺性的评价与人体对汽车行驶振动密切相关，它不但受汽车振动频率与强度、振动作用的方向和时间影响；而且又受人的心理、生理状态的影响。

所以评价和衡量汽车行驶平顺性是非常困难和复杂的。

常用的汽车平顺性评价指标有两种：客观物理量的评价指标和主观感觉评价。

1.汽车行驶平顺性客观物理量评价⑴振动加速度振动加速度对平顺性影响很大。

人体在不同的振动频率下，能承受的加速度不同。

振动的强度采用加速度均方根值表示。

国际标准协会提出的ISO2631标准是根据人体对不同方向、不同频率、不同振动强度机械振动的反应制定出三个评定界限，它们分别是：舒适性降低界限：超过此界限会降低舒适性。

疲劳——工效降低极限：降低工作效率的界限，此界限与保持工作效率有关。

暴露极限：该极限为人体可以承受振动量的上限。

⑵我国试行标准我国参照ISO2631制订了GB／T4970—1985、GB T5902—1986标准评价汽车行驶平顺性。

GB/T4970—1985规定以疲劳——工效降低界限和舒适性降低界限为人体承受振动能力的主要评价指标。

其中，轿车和客车用舒适性降低界限评价，货车用疲劳——工效降低界限，并对检测条件和车速做出相应规定。

GB／T5902—1986规定以坐垫上和座椅底部地板振动加速度的最大值作为评价指标。

⑶用车身的固有振动频率评价固有振动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，单位是次/分钟或次／秒。

人走路时重心在不断振动，中等步行速度时相应的振动频率为67～89次／分钟。

因此，希望车身振动固有频率在60～85次／分钟范围内。

如车身的固有频率低于40次／分钟．会引起晕船的感觉，如高于150次／分钟，会引起明显冲击感觉，对乘客的生理反应和货物的完整均有不利影响。

2.汽车行驶平顺性的感觉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，感觉评价是平顺性的最终评价。

各种物理量评价是否适用，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。

6.1.2 影响汽车行驶平顺性的主要因素1. 结构因素⑴悬架弹性元件是悬架的主要组成部分，其弹性特性和刚度是影响平顺性的主要因素。

减小悬架刚度可以降低车身自振动频率，但是如果刚度太小，会增加非悬挂质量的振动位移；大幅度的振动有时会使车轮离开地面，所以过软的弹性元件也是不可取。

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。

如悬架刚度是常数，则其变形与所受载荷成正比，这种悬架称为线性悬架。

采用线性悬架，不能满足汽车行驶平顺性要求。

因为在使用中．汽车的载荷经常发生变化，特别是空载与满载差异很大；空载时振动频率高，使平顺性变差。

非线性悬架是刚度随载荷变化而变化，当载荷增大时，刚度也增加，限制了车身大幅度振动，改善汽车行驶平顺性。

⑵减振器在悬架中设置的减振器虽对车身的自振动频率影响不大，但是能使车身的振动迅速衰减，缩短振动时间；同时减振器可以改善车轮与道路的接触状况，可以防止车轮跳离地面；从而改善了转向轮的操纵稳定性，提高了汽车的安全性，改善汽车行驶平顺性。

3) 轮胎轮胎对汽车行驶平顺性的影响主要取决于轮胎径向刚度；减小轮胎的刚度，可使车身固有频率降低，平顺性得到改善。

如采用子午线轮胎，即可提高汽车行驶平顺性。

但轮胎刚度过低，会影响汽车操纵稳定性。

另外，轮胎动不平衡将使车轮产生振动及摆动，也会影响汽车的平顺性。

4)座椅的布置与座椅垫的选择座椅布置在接近车身中部，振动比较小，座椅高度应尽量缩小与重心间的距离。

弹性座椅垫的刚度选择要适当，并需要有一定阻尼。

若汽车的悬架较硬，可采用较软的座椅垫，若汽车悬架较软，则可采用较硬座椅垫。

5)非悬挂质量非悬挂质量对汽车平顺性有较大影响。

非悬挂质量越小，冲击力越小，可使车身振动频率降低，车轮振动频率增加，这对减少共振，改善汽车的平顺性是有利的。

2. 使用因素⑴道路道路不平是引起汽车振动的主要原因，它对汽车行驶平顺性的影响很大。

当在凹凸不平的道路上行驶时，可能引起汽车的强迫振动，道路凸凹不平间距离越短，车速越高，汽车振动频率越高；如果等于或接近汽车自由振动频率时，便发生共振。

⑵汽车技术状况汽车技术状况对汽车平顺性影响特别大。

如果钢板弹簧各片之间润滑不好，会引起很大的摩擦阻力，从而引起车身的固有频率增加，当通过不平路面时，车身就会承受更剧烈的冲击。

还有减振器阻尼也影响平顺性，如果由于减振器中油液粘度过大或油液冻结等原因使阻尼过大，会产生类似弹性元件摩擦阻力增加的现象。

如果由于减振器中油液流失，减振器的减振能力减弱或完全丧失，当汽车行驶在不平道路上时，车身振动时间延长，也有发生共振的可能。

⑶驾驶技术因素汽车行驶平顺性与驾驶员的技术水平有密切的关系；第一要对行驶中所遇到的情况做出准确的判断，应具备各种紧急情况的应变能力；第二对车速的控制，根据汽车运行条件所允许的安全限度，自觉地控制好行驶速度，不糊涂，不急躁，该快则快，该慢则慢，不故意忽快忽慢；第三对方向盘的操作方向运用稳而准，取角适当，回转及时，路面选择正确。

不跑偏，不蛇行，不急打方向，掌握方向盘牢而灵活，能在任何情况下保证方向盘不从手中滑出震脱；第四对排档的运用，“三位一体” (油门、离合器和变速杆的联动)配合熟练操作，能用各种制动控制车速减档，能顺利进行上坡或下坡转弯减档；第五对制动的运用，懂得脚制动、手制动、发动机制动及排气制动装置和液力式下坡缓行器的使用时机及其注意事项，能在冰雪路、泥泞路、坡道和雨雾天等复杂情况下，懂得使用各种制动器的方法；能在坡道上用脚制动或手制动辅助，顺利进行坡道起步，不后溜、不熄火，在坡道上停车时拉紧手制动，挂一档或倒档。

本节案例评析根据本节内容，有些人乘坐化油器普通桑塔纳轿车会感到头晕、呕吐现象；其主要原因是与汽车的行驶性能与平顺性能有关，即与地面因素有关也与底盘的固有频率有关。

思考题1.汽车行驶平顺性的评价指标有哪些？2.影响汽车通过性因素是什么？6.2汽车行驶平顺性检测方法知识目标理解汽车行驶平顺性的检测方法能力目标会对车辆的平顺性随机路面行驶检测导入案例在购车中如何才能评价到一辆汽车平顺性的好坏？汽车在道路上行驶时，会因路面凹凸不平而产生振动。

汽车平顺性检测就是评价汽车因振动使乘客感到不舒适或疲劳(或者使运载的货物造成损坏)程度。

汽车平顺性检测的主要对象是“路面-汽车-人(或货物)”系统。

在这个系统中，输入是路面的不平度，它经过汽车的轮胎、悬架及座椅垫等弹性元件滤波后传到人体，再由人的生理、心理等复杂因素综合产生系统的输出-人(或货物)对振动的响应。

在制订汽车平顺性的检测方法和评价指标时，都是针对上述整个系统而不是其中的某一环节。

汽车平顺性检测一般分为评价性检测和改进性检测两种。

评价性检测，就是对已生产出来的汽车进行平顺性检测，并用相应的评价指标评价其平顺性。

改进性检测，就是根据前次检测结果，对不理想的平顺性指标查找原因，进行结构改进，再进行平顺性检测，最后达到提高平顺性的目的。

由于改进性检测方法多种多样，并随检测技术的发展而变化，本章主要讨论评价性检测。

评价性检测又可以分为主观感觉评价检测和客观物理量评价检测两种。

主观感觉评价检测就是依靠检测人员乘坐的主观感觉进行检测评价，同时也包括通过测定有关人体生理学、心理学变化的情况进行分析的内容。

客观物理量评价检测，首先测定振动位移、速度及加速度等物理量，然后根据测定结果进行评价，并且在评价过程中，要对测取的物理量按与人的感觉有关的标准等进行平顺性评价指标运算。

从客观物理量评价检测过程来看，它是建立在主观感觉评价检测基础之上进行的。

6.2.1检测测试系统与数据处理平顺性检测要采集各种振动与冲击信号，特别是大量随机振动信号，然后以小型数字计算机为主体，配以采样，A／D转换，各种软、硬件的数据处理系统，进行平顺性评价指标、频谱及频率响应函数的处理。

下面对平顺性检测测试系统中常用的调试仪器分析设备及处理方法进行简单介绍。

一般的测试仪器系统由加速度传感器、前置放大器和磁带记录仪等组成。

图6-1所示为测试仪器系统的框图，此系统是典型的振动动态测试系统。

图6-1测试仪器系统的框图1.传感器传感器的功用是将振动信号转换成相应电信号，并传输至放大器。

平顺性检测常用应变式和压电式加速度传感器，传感器选择不恰当是振动测试的重要潜在误差源。

选择时，主要应对传感器的电荷灵敏度或电压灵敏度、频响范围、横向灵敏度及瞬变温度灵敏度等性能指标慎重选择。

平顺性检测用传感器应选用频响范围0.3Hz～200Hz，横向灵敏度<5％，瞬变温度灵敏度尽可能小的传感器。

2.放大器放大器的功用是把传感器输出的微弱电信号放大后，输出给显示器或记录器。

因阻抗匹配的要求，电压式传感器配用电荷放大器，应变式传感器宜用应变仅配套。

放大器的选择主要考虑其频响范围、输入阻抗、输入电压或电荷、本机噪声、零点漂移和供电方式等。

3.磁带记录平顺性检测数据的记录宜选用能重放记录信号的磁带记录器为好。

选用时，应首先注意磁带记录器与其他仪器的匹配及本机的频响范围、信噪比、体积、通道数、功率消耗等。

一般应选用频响范围0Hz～625Hz，信噪比不小于40dB，体积小，质量轻便于携带，耗电少的磁带记录器。

6.2.2 悬架系统固有频率与相对阻尼系数测定检测悬架系统的固有频率和相对阻尼系数(阻尼比)是悬架系统设汁中的两个主要参数，其中车轮部分的固有频率是表征非簧载质量振动特性的重要参数，因此，测定这两个参数是汽车平顺性检测的一个重要内容。

1.检测方法检测的基本原理是对被测试的悬架系统施加一个初始干扰，使其产生自由衰减振动,同时记录车身和车轮的自由衰减振动时间历程，而后由记录的曲线分析其固有频率和阻尼比。