汽车舒适性相关知识

第6章 汽车舒适性
定义:汽车舒适性是指为乘员提供舒适、愉快的乘坐环境 和方便安全的操作条件的性能。
包括：汽车平顺性、汽车空气调节性能、汽车乘坐环境 及驾驶操作性能等。
汽车平顺性就是保持汽车在行驶过程中乘员所处的震动 环境具有一定舒适度的性能。 汽车空气调节性能是指对车内空气的温度、湿度、粉尘 浓度实现控制调节，使车室内空气经常保持使乘员舒适 状态的性能。 汽车乘坐环境及驾驶操作性能是指乘坐空间大小、座椅 及操纵件的布置、车内装饰、仪表信号设备的易辨认性 等。
6.1.2 行驶平顺性的评价
目前对行驶平顺性的评价仍是以人的主观感觉为最终 依据，它既要受震动环境特点的影响，又要受人的心 理、生理因素的影响，所以这种评价和衡量是非常困 难和复杂的。
1997年分布了ISO2631-1《人体承受全身震动评价
——第一部分：一般要求》。ISO2631-1∶1997（E
以前，有关标准及文章对人体的评价，用疲劳——降低工效 界限，降低舒适界限以及加权加速度均方根值等指标对货车
车厢振动的评价，用加速度均方根值和加速度功率谱密度函 数。ISO2631-1∶1997（E）标准规定，当振动波形峰值系数 <9（峰值系数是加权加速度时间历程的峰值与加权加速度均 方根值的比值）时，用基本的评价方法——加权加速度均方 根值来评价振动对人体舒适和健康的影响。根据测量，这一 方法对各种汽车在正常行驶工况下均适用。
此标准认为人体对不 同频率振动的敏感程 度不同，在图6.4上给 出了各轴向0.5~80Hz 的频率加权函数（渐 进线），又考虑不同 输入点、不同轴向的 振动对人体影响的差 异，还给出了各轴向 振动的轴加权系数k。
图6.4 各轴向频率加权函数（渐进线）
表6.1给出了三个输入点12个轴向，分别选用哪 一个频率加权函数和相应的轴加权系数k。
）标准规定了人体坐姿受振模型（图6.3）。模型表
明在进行舒适性评价时，它除了考虑座椅支承面处
输入点3个方向的线振动，还考虑该点3个方向的角
振动（
、
x
）y、以 z及座椅靠背和脚支承面两个输
入点各3个方向的线振动；共3个输入点12个轴向的
振动。
图6.3 人体坐姿受振模型
图6.4 各轴向频率加权函数（渐进线）
xs、y
、z
s
s
这三个轴向振动
时，三个轴向的总加权加速度均方根值按下
式计算
1
a0
1.4a x
2 1.4a y
2
a
2 z
2
式中， ax ——为前后方向（轴方向）加权加速度均方根值； ay ——为左右方向（轴方向）加权加速度均方根值； az ——为前后方向（轴方向）加权加速度均方根值。
3.加权振级与加权加速度均方根值的换算
1.单轴向加权加速度无度方根 aw
用基本的评价方法来评价时，先计算各轴向加权加速度均方 根值。
具体计算方法如下：
1）对记录的加速度时间历程a(t)，通过相应频率加权函
数w(t)的滤波网络得到加权加速度时间历程 a (t) ，按下式
计算加权加速度均方根值:
1
a
1 T
T 0
a2
(t
)dt
2
式中，T为振动的分析时间，一般取120s。
(0.5 f 2) (2 f 80)
1
e ( f ) 1/ f
(0.5 f 1) (1 f 80)
2）对记录的加速度时间历程a(t)进行频谱分析 得到功率谱密度函数 Ga ( f ) ，按下式计算
1
a
1 T
80
0.5
2
(
f)Biblioteka a(f)df
2
2.总加权加速度均方根值 a0
当同时考虑椅面
通过大量的震动试验表明，人体对不同方向的震动存在差异， 对上下震动忍耐性最强，其次是前后震动，对左右震动最敏感 。人体上下震动的共振点大约在4Hz~8Hz，水平震动的共振点 大约在1Hz~2Hz。如果在共振点上加振，人的抗振能力会严重 下降，氧气消耗量剧增，能量代谢加快。
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“震动系统”的“共振”现象；二是使“震动系统”输出的 震动频率避开人体敏感的范围，震动加速度不超过人体所能承 受的强度。
作为系统的“输出”，是人体或货物受到的震动，其中最重要的 是震动的频率和震动加速度。任何一个“震动系统”均有一个“固 有频率”，当外界激振频率接近或等于“固有频率”时，将出现“共 振”现象，产生剧烈的震动，这既要影响汽车的操纵稳定性，也 要影响行驶平顺性。
人体是一个复杂的机械震动系统，人体对震动的反应既与震动 频率及强度、震动作用方向和暴露时间有关，也与乘员的心理 、生理状态有关。
6.1 汽车行驶的平顺性
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。行驶平顺性既是决 定汽车舒适性最主要的方面，它本身也是评价汽车性能 的主要指标。
6.1.1 汽车震动及其传递途径 影响因素: ■行驶路面的凹凸不平 ■高速旋转的轮胎和传动轴 ■发动机的转矩变化
频率加权函数w(t) （渐进线）可用以下公式表示 ，式中频率f的单位为Hz
0.5 (0.5 f 2)
k
(
f
)
f 1
/
4
(2 f 4) (4 f 12.5)
12.5/ f (12.5 f 80)
1
c ( f ) 8 / f
(0.5 f 8) (8 f 80)
1 d ( f ) 2/ f
行驶平顺性问题可以用下图方框图来分析 图6.1 汽车震动系统方框图
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、座垫等弹性、阻尼元件和悬架质量 及非悬架质量构成的“震动系统”。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6.2所示。
图6.2 汽车行驶震动传递路径不意图
位置 座椅支承面
靠背 脚
坐标轴名称
xs ys zs rx ry rz xb xb xb xf xf xf
频率加权函数
ωd ωd ωk ωe ωe ωe ωc ωd ωd ωk ωk ωk
轴加权系数k
1.00 1.00 1.00 0.63 0.40 0.20
0.80 0.50 0.40
0.25 0.25 0.40
目前在具体测量时，有些“人体振动测量仪”采用加权 振级La ，加权振级表明振动的量级，可以理解为用分 贝值表示的加权加速度均方根值。它与加权加速度均 方根值 a 的换算按下式进行