第6章 汽车舒适性.
汽车理论各章知识点
第一章汽车的动力性1汽车动力性：指汽车在良好路面上直线行驶时由汽车受到的纵向外力决定的、所能达到的平均行驶速度。
2汽车动力性主要由三方面指标来评定：1）汽车的最高车速µamax：是指在水平良好的路面（混凝土或沥青）上汽车能达到的最高行驶车速2）汽车的加速时间t：表示汽车的加速能力。
常用原地起步加速时间与超车加速时间来表明汽车的加速能力原地起步加速时间指汽车由Ⅰ挡或Ⅱ挡起步，并以最大的加速强度（包括选择恰当的换挡时机）逐步换至最高挡后到某一预定的距离或车速所需的时间。
超车加速时间指用最高档或次高挡由某一较低车速权利加速至某一高速所需的时间3）汽车的最大爬坡度ⅰmax：是指Ⅰ挡最大爬坡度。
汽车的上坡能力实用满载（或某一载质量）时汽车在良好路面上的最大爬坡度ⅰmax表示的。
3汽车的驱动力：地面对驱动轮的反作用力Ft（方向与Fo相反）即是驱动汽车的外力，此外力称为汽车的驱动力。
4汽车驱动力公式Ft=5汽车驱动力图6汽车的行驶阻力的分类1）滚动阻力Ff2）空气阻力Fw（汽车直线行驶时受到的空气作用力在行驶方向上的分力）空气阻力分为压力阻力与摩擦阻力两部分压力阻力又分为四部分：形状阻力、干扰阻力、内循环阻力、诱导阻力3）坡度阻力Fi（汽车重力沿坡道的分力表现为汽车的坡度阻力）道路阻力：由于坡度阻力和滚动阻力均属于与道路有关的阻力，而且均与汽车重力成正比，故可以把这两种阻力合在一起称作道路阻力4）加速阻力Fj（汽车加速行驶时，需要克服其质量加速运动时的惯性力）7汽车行驶方程式Ft=Ff+Fw+Fi+Fj (N)Ff=Wf f-滚动阻力系数 W-车轮负荷Fw=C D Au a²/21.15 C D-空气阻力系数A-迎风面积m²u a-汽车行驶速度km/hFi=Gsinα G-汽车重力Fj=δm d u/d t δ-汽车旋转质量换算系数 m-汽车质量kg d u/d t 行驶加速度m/s²第二章汽车的燃油经济性1汽车的燃油经济性：在保证动力性的条件下，汽车以尽量少的油消耗量经济行驶的能力2汽车燃油经济性的评价指标：汽车的燃油经济性常用一定运行工况下汽车行驶百公里的燃油消耗量或一定燃油量能使汽车行驶的里程来衡量。
第六章汽车行驶的平顺性
第六章汽车⾏驶的平顺性第六章汽车⾏驶的平顺性6.1 平顺性的评价汽车⾏驶平顺性，是指汽车在⼀般⾏驶速度范围内⾏驶时，能保证乘员不会因车⾝振动⽽引起不舒服和疲劳的感觉，以及保持所运货物完整⽆损的性能。
由于⾏驶平顺性主要是根据乘员的舒适程度来评价，⼜称为乘坐舒适性。
汽车作为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，其它如发动机、驾驶室等也是以橡胶垫固定于车架上。
在激振⼒作⽤(如道路不平⽽引起的冲击和加速、减速时的惯性⼒等)以及发动机振动与传动轴等振动时，系统将发⽣复杂的振动。
这种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；乘员也会因为必须调整⾝体姿势，加剧产⽣疲劳的趋势。
车⾝振动频率较低，共振区通常在低频范围内。
为了保证汽车具有良好的平顺性，应使引起车⾝共振的⾏驶速度尽可能地远离汽车⾏驶的常⽤速度。
在坏路上，汽车的允许⾏驶速度受动⼒性的影响不⼤，主要取决于⾏驶平顺性，⽽被迫降低汽车⾏车速度。
其次，振动产⽣的动载荷，会加速零件磨损乃⾄引起损坏。
此外，振动还会消耗能量，使燃料经济性变坏。
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。
汽车⾏驶平顺性的评价⽅法，通常是根据⼈体对振动的⽣理反应及对保持货物完整性的影响来制订的，并⽤振动的物理量，如频率、振幅、加速度、加速度变化率等作为⾏驶平顺性的评价指标。
⽬前，常⽤汽车车⾝振动的固有频率和振动加速度评价汽车的⾏驶平顺性。
试验表明，为了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60～85次/分(1HZ ～1.6HZ)，振动加速度极限值为0.2～0.3g。
为了保证所运输货物的完整性，车⾝振动加速度也不宜过⼤。
如果车⾝加速度达到1g，未经固定的货物就有可能离开车厢底板。
交通安全工程第6章-车辆因素与交通安全(1)
我国标准《机动车运行安全技术条件》(GB7258-2012) 规定，机动车应设置足以使其减速、停车和驻车的制 动系统或装置，且行车制动的控制装置与驻车制动的 控制装置应相互独立。
第6章 车辆因素与交通安全
时，随着车速的增加， 不足转向汽车的转向
半径R增大;中性转向
汽车的转向半径维持 不变;而过多转向汽 车的转向半径则越来 越小。
第6章 车辆因素与交通安全
3/84
具有不足转向特性的汽 车操纵稳定性较好。
因为汽车转弯时，离心 力与速度的平方成正比， 与转弯半径R成反比， 因此具有不足转向特性 的汽车，由于转向半径 的增大，使离心力减小， 对安全行驶有利。
第6章 车辆因素与交通安全
15/84
3.汽车制动性能评价指标
评价汽车制动性的三个主要方面为：制动效能、制动 效能的恒定性、制动时方向的稳定性。
（1）制动效能 汽车的制动效能是指汽车迅速降低车速直至停车的能
力。评定制动效能的指标是制动距离和制动减速度。 1)制动减速度 制动减速度是制动时车速对时间的导数，即 du/dt。
汽车通常设计成具有适 度的不足转向特性，而 不是具有中性转向特性 或过多转向特性。
第6章 车辆因素与交通安全
4/84
2）瞬态响应
在等速直线行驶与等速圆周行驶这两个稳态运动之 间的过渡过程便是一种瞬态，相应的瞬态运动响应 称为瞬态响应。
如图6-2所示为转向盘转角阶跃输入下的汽车瞬态响应。
第6章 车辆因素与交通安全
4）加装转向助力装置
为了减轻驾驶员转向操纵力，越来越多的汽车加 装了转向助力装置。转向助力装置可以同时满足 转向灵敏性和轻便性。
汽车理论-第一章-绪论
五、检测工艺路线及程序
六、汽车检测站的计算机应用概述
（一）微机控制系统的功能和要求 （二）微机控制系统的组成 （三）微机控制系统的控制方式 （四）微机控制系统的使用方法
四、各工位设备与检测项目
（一）安全环保检测线
检测项目:1.外观检查（包括车底检查）； 2.前照灯光束及配光检查； 3.前轮侧滑量检测; 4.制动性能检测; 5.车速表校验; 6.废气排放检测(汽油机主要检测排放的CO 与HC的含量，柴油机主要检查排放的烟度)； 7.噪声大小和喇叭音量检测.
（二）综合检测线
检测设备。 2.二十世纪60年代后期 光机电、理化机电一体化检测技术。 3.二十世纪70年代以来 计算机技术的发展，检测站的建立，检测控制、数据采
集、处理自动化，综合检测技术。 4.二十世纪80年代以后 计算机技术进一步的发展，系统软件的应用，检测实
现了全自动化。
二、我国汽车检测技术发展概况 1.二十世纪60-70年代 60年代开始，70年代得到大力发展。
第七章 汽车平顺性
学习目标： 1、了解汽车舒适性的内容； 2、掌握平顺性的评价方法及其影响。
第八章 汽车的通过性
学习目标： 1、了解汽车通过性的几何通过参数； 2、理解汽车通过性的支承与牵引参数； 3、掌握影响汽车通过性的主要因素。
第九章 汽车的其他检测
学习目标： 1、了解汽车动不平衡的危害； 2、了解汽车动平衡的检测方法和动平衡 仪的矫正方法。 3、了解汽车前照灯检测的作用与要求； 4、了解汽车前照灯检测仪的工作原理。 5、了解汽车车轮侧滑检验台的使用方 法； 6、掌握汽车侧滑的原因分析与调整方法。 7、了解汽车废气与噪声的检测。
汽车运用工程第六章 汽车舒适性
6.1 汽车行驶的平顺性 6.1.1 汽车振动及其传递途径
所谓暴露时间是指人体处于振动环境的时间。暴 露时间越长，人体所能承受的振动强度越小。
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；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。
随着现代文明的进程，汽车越来越多地介入了 社会的各个方面，成为与人们工作和生活紧密相关 的、大众化的产品，汽车作为“活动房间”的功能 日趋完善。与汽车其他性能不同，汽车舒适性各方 面的评价都与人体主观感觉直接相关。
6.1 汽车行驶的平顺性 6.1.1 汽车振动及其传递途径
行驶平顺性问题可以用方框图6.1来分析。行驶中 的汽车是一个复杂的“振动系统”，振动主要是由行驶 路面的凹凸不平、高速旋转的轮胎和传动轴以及发动机 的转矩变化而激发的。这些因素引起的振动又大多与车 速相关，尤其是路面凹凸不平引起的振动，随着车速的 变化，振动的频率和强弱会产生相应的变化。
此标准认为人体对不同频率振动的敏感程度不同。座 椅面输入点（s点） 三个线振动是12个轴向中人体最敏感 的。座椅面垂直轴向zs的频率加权函数最敏感频率范围为 4~12.5Hz。试验表明，在4~8Hz这个频率范围，人的内脏 器官产生共振，而8~12.5Hz频率范围的振动对人的脊椎系 统影响很大。座椅面水平轴向xs、ys的频率加权系数最敏 感频率范围为0.5~2Hz。大约在3Hz以下，水平振动比垂 直振动更敏感，且汽车车身部分系统在此频率范围产生共 振，故应对水平振动给予充分重视。
研究工作和文献的基础上，制定了国际标准ISO2631《人体承受
全身振动能力的评价指南》，该标准是人体承受全身振动评价国
汽车理论第6版清华大学余志生主编课件章节6.6
本书将人体视为单质量 系统考虑，故简化为单自由 度系统。
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第六节 “人体—座椅”系统的振动
一、“人体—座椅”系统的传递特性
p q
p z2
z q
p z2
z2 q
p q
p z2
z2 q
p / z2 是“人体—座椅”单质量
系统的幅频特性，与车身单质量系统 的幅频特性相同。
1
p/z2
1 1 λs2
2 ζ s λs 2 2 2 ζ s λs
2
2
s / s
s
Ks ms
s Cs / 2 Ksms
第六节 “人体—座椅”系统的振动
思考：当考虑了 座椅以后，传递 给人体的振动加 速度发生了哪些 变化？
第六节 “人体—座椅”系统的振动
二、“人体—座椅”系统的参数选择
人体垂直方向最敏感的频率范围是4～12Hz
座椅的减振频率是 f 2 fs
f 4Hz
fs 4Hz / 2 3Hz
“人体—座椅”系统的固有频率不能取得太小，否
则与车身部分固有频率 f0 重合，传至人体的振动加速 度会出现峰值，这对平顺性不利。
希望“人体—座椅”系统的阻尼比达到0.2以上。
第六节 “人体—座椅”系统的振动 本节内容结束 下一节
汽车理论
Automobile Theory
主讲人：尹宗军
Email:zjyin2@ifl源自School of Mechanical Engineering Anhui Institute of Information Technology
汽车理论第6章 汽车的平顺性2016
16
a(t)
aw(t)
加权函数w(f )的滤波网络 根据IS02631-1:1997(E)设定系数
2016/4/12
汽车理论 wangjx@
四、平顺性的评价方法
(一)基本的评价方法
2. 对记录的加速度时间历程 间 程a(t)进行频谱分 行 谱 析得到功率谱密度函数 Ga f
汽车理论 Automotive theory
第六章
汽车的平顺性
内容概要
平顺性的基本概念 路面不平度输入 人体对振动的反应以及平顺性评价方法 平顺性研究基本方法、两自由度振动系 平顺性研究基本方法 两自由度振动系 统 主动悬架（了解）
2016/4/12
汽车理论 wangjx@
11
靠背
脚
2016/4/12
汽车理论 wangjx@
三、人体对振动的反应
人体对不同频率的振动敏感程度不同 1.
zs 最敏感的频率范围是4～12.5Hz
在4～8Hz频率范围，人的内脏器官产生共振 频率范围 人的内脏器官产生共振 8～12.5Hz频率范围，对人的脊椎系统影响很大
2016/4/12 汽车理论 wangjx@
wi是功率谱密度为0.1的 白噪声 （Simulink Si i 中的缺省值）
7
二、路面不平度输入
nc =0.01(cycle/m)，车速为20m/s
10 10 10 10 10 10 10
-2 -3 -4 -5 -6 -7 -8
评价方法： 评价方法
根据乘员舒适程度评价
2016/4/12 汽车理论 wangjx@
4
汽车理论第六章答案
6-1 人体对振动的反应和平顺性的评价
一、人体对振动的反应
97标准用加速度均方根值给出了1～80Hz振 动频率范围内人体对振动反应的三个不同 界限。反应界限（疲劳、不舒服）都是由 人体感觉到的振动强度大小和暴露时间长 短综合作用的结果。
暴露界限 疲劳－工效降低界限 舒适降低界限
6-1 人体对振动的反应和平顺性的评价
∫
2）均方值
T 2 T − 2
q (t )dt
T 2 T − 2
1 2 E q (t ) = μ q = lim T →∞ T 3）方差
[
]
∫
q 2 (t )dt
σ q2
1 = lim T →∞ T
∫ [q(t ) − μ ] dt
T 2 T − 2 2 q
随机过程统计基础知识
q(t)的5种数字特征： 4）自相关函数 1 Rq (t ) = lim T →∞ T 5）谱密度函数
⎡ T a 4 (t )dt ⎤ VDV＝ ∫ w ⎢0 ⎥ ⎣ ⎦
1 4
ms
−1.75
第六章 汽车的平顺性
§6-2 路面不平度的统计特性
主要内容：
1. 功率谱密度（PSD）－平均能量的谱分布。 2. 空间频率与时间频率的关系。 利用输入的路面不平度功率谱以及车辆系统的频 响函数，可以求出各响应物理量的功率谱，用 来分析振动系统参数对各响应物理量的影响和 评价平顺性。
§6-3 汽车振动系统的简化，单 质量系统的振动
一、汽车振动系统的简化 1.四轮汽车简化的立体模型
汽车的悬挂质量为：m2（车身、车架等） 汽车的非悬挂质量：m1（车轮、车轴） 汽车共7个自由度：
车身垂直、俯仰、侧倾3个自由度 车轮4个垂直自由度
第六章汽车的平顺性解析
第三节 汽车振动系统的简化、单质量系统振动
0称为系统固有圆频率，定义阻尼比
C n / 0 2 2m2 K
方程的解为
2 z (t ) Ae nt sin( 0 n 2 t )
第三节 汽车振动系统的简化、单质量系统振动
单自由度自由ห้องสมุดไป่ตู้动衰减曲线
第三节 汽车振动系统的简化、单质量系统振动
式中 n—空间频率，m-1 n0—0.1 m-1
w
Gq(n0)—路面不平度系数(m2/m-1)
w—频率指数，一般取为2
第二节 路面不平度的统计特征
第二节 路面不平度的统计特征
第二节 路面不平度的统计特征
路面空间频率谱密度化为时间谱密度 1.空间频率与时间频率的关系 f=un 这里n是空间频率(每米波长数)。u是车速(m/s)，f是时间频率(Hz,每 秒波长数)。 2.路面时间谱密度与空间频率谱密度的关系
第三节 汽车振动系统的简化、单质量系统振动
车身质量有垂直、俯
仰、侧倾3个自由度，4个
车轮质量有4个垂直自由度， 整车共7个自由度。
当 xI yI ，并忽略 轮胎阻尼后，汽车立体模 型可简化为平面模型。
简化前后应满足以下三个条件 1）总质量保持不变
m2f m2r m2c m2
Kq Cz Kz Cq m2 z
C K C K z z z q q m2 m2 m2 m2
令 2n=C/m2，20=K/ m2， 齐次方程变为
2 2nz 0 z z0
第三节 汽车振动系统的简化、单质量系统振动
汽车单自由度振动模型
2）质心位置不变
m2f a m2r b 0
汽车理论最新版课后答案第6章
第六章汽车的平顺性6.1设通过座椅支承面传至人体垂直加速度的谱密度为一白噪声，321.0)(-•=s m f G a 。
求在0.5~80Hz 频率范围内加权加速度均方根值w a 和加权振级aw L ，并由表6-2查出相应人的主观感受。
解8020.50.52412.5802220.5220.52412.5[()()]12.50.1(0.5) 1.434()16wa w f G f df f df df df df m s f -==⨯+++=•⎰⎰⎰⎰⎰)(123)10434.1lg(206dB L aw ==-，查表得，人的主观感受为很不舒服。
6.2设车速u=20m/s ，路面不平度系数3801056.2)(m n G q -⨯=，参考空间频率101.0-=m n 。
画出路面垂直位移，速度和加速度)(),(),(f G f G f G q q q &&&的谱图。
画图时要求用双对数坐标，选好坐标刻度值，并注明单位。
解：由公式282922002222872004224826223001()() 2.5610200.01/ 5.1410/()()(2)()40.512010 2.0210(/)()(2)()160.5120107.9810(/)qqq q q q G f G n n u f f m s f G f G n n u m s G f f G n n u f f m s ππππ------=⨯=⨯⨯⨯=⨯==⨯⨯⨯=⨯==⨯⨯⨯⨯=⨯&&&得到谱图如下：6.3设车身-车轮二自由度汽车模型，其车身部分固有频率Hz f 20=。
它行驶在波长m 5=λ的水泥接缝路上，求引起车身部分共振时的车速)/(h km u a 。
该汽车车轮部分的固有频率Hz f t 10=，在砂石路上常用车速为h km /30。
问由于车轮部分共振时，车轮对路面作用的动载所形成的搓板路的波长=λ？解：引起车身部分共振时的车速：解：引起车身部分共振时的车速：02510(/)36(/)z u f m s km h λ==⨯==车轮对路面作用的动载所形成的搓路板的波长为：330100.833()360010at u mf λ⨯===⨯ 6.4设车身单质量系统的幅频q z /用双对数坐标表示时如习题图6所示。
汽车理论__第6章汽车的平顺性
第二节 路面不平度的统计特性
在双对数坐标上为一斜线， 式(6－4)在双对数坐标上为一斜线，对实测路面功率谱密度拟合时， － 在双对数坐标上为一斜线 对实测路面功率谱密度拟合时， 为了减少误差， 为了减少误差，在不同空间频率范围可以选用不同的拟合系数进行 分段拟合，但不应超过4段。 分段拟合，但不应超过 段
第六章 汽车的平顺性
内容提要
人体对振动的反应和平顺性的评价 路面不平度的统计特性 汽车振动系统的简化， 汽车振动系统的简化，单质量系统的振动 车身与车轮双质量系统的振动 双轴汽车的振动 人体－ 人体－座椅系统的振动 汽车平顺性试验和数据处理
引 言
汽车行驶时，由路面不平以及发动机、 汽车行驶时，由路面不平以及发动机、传动系和车轮等旋转 部件激发汽车的振动。通常， 部件激发汽车的振动。通常，路面不平是汽车振动的基本输 故本章讨论的平顺性(Ride)主要指路面不平引起的汽车 入，故本章讨论的平顺性 主要指路面不平引起的汽车 振动，频率范围约为0.5~25Hz。 振动，频率范围约为 。 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， 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， 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。 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 路面一汽车一入” 所示的“ 汽车的平顺性可由图 所示的“路面一汽车一入”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“ 图来分析。路面不平度和车速形成了对汽车振动系统的“输 输入”经过由轮胎、悬架、座垫等弹性、 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， 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， 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 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。当振动系统的“输出”作为优化的目标时， 顺性。当振动系统的“输出”作为优化的目标时，通常还要 综合考虑车轮与路面间的动载和悬架弹簧的动挠度。 综合考虑车轮与路面间的动载和悬架弹簧的动挠度。它们分 别影响“行驶安全性”和撞击悬架限位的概率。 别影响“行驶安全性”和撞击悬架限位的概率。
第六章汽车的平顺性
二﹑空间频率功率谱密度 Gq(n) 化为时间频率 功率频谱密度 Gq( f )
考虑车速u的影响 Gq (n) Gq ( f ) 汽车以一定车速u驶过空间频率n的路面平 度时输入的时间频率 f=un
图6—6
时间频率带宽 f un
w02
K m2
q
则齐次方程为：
••
•
z 2n z w02 z 0
阻尼运动的影响取决于n和w0的比值 ，
称为阻尼比
n C
w0 2 m2 K 汽车悬架系统的阻尼 通常在0.25左右，属于小阻尼。
该微分方程的解为 z Aent sin( w02 n2 t a)
图6—14
2．阻尼比对衰减振动的影响
评价方法：根据乘员舒适程度评价
汽车振动系统及其评价指标
输入－振动系统－输出－评价指标
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。 输 出：车身传至人体加速度、悬架弹簧
动动挠度、车轮于路面之间的 动载荷。 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。
第一节 人体对振动的反应和平顺性的评价
第一节 人体对振动的反应和平顺性的评价
一 ﹑人体对振动的反应 人体坐姿受振模型：座椅支承面处输入点3个 方向的线振动，及该点3个方向的角振动，座椅 靠背和脚支承面两个输入点个3个方向的线振动。
图6—3 各轴向频 率加权函数
1.人体对振动的响应
人体对振动的响应取决于：①频率与强度； ②作用方向； ③暴露时间。
x(I),y(I)的自谱、互谱分别为
Gxx (n) . Gyy (n). Gxy (n)和 Gyx (n)
第六章 汽车的平顺性
max[a w (t)] 振动波形峰值系数＝ aW
平顺性的评价方法
– 基本评价方法－加权加速度均方根aw的计算 方法1 A、对随机加速度的时间历程，也就是a(t)，通过 加权函数w (f) (加权网络) ，得到加权加速度时 间历程aw(t) 注：一般（任意）加速度传感 器测量时先得到一个电压或 者电流信号，再经过一个网 络就可以得到加权值
超过一定界限，以保持乘员的舒适性。
第一节 人体对振动的反应和平顺性的评价
日本对370名拖拉机司机的调查，发现他们之中，骨关节、胸部和腰椎发生 病变的比例分别为71%、52%和8%，腰椎和胸部同时发现病变的高达40%， 而且接触振动时间越长，发生病变的比例越高，从业10年以上的人病变比例 竟高达80%。 当振动加速度达到65dB（分贝）时，对睡眠有轻微影响；达到69dB时，所 有轻睡的人将被惊醒；达到74dB时，除酣睡的人外，其他人将惊醒；达到 79dB时，所有的人都将惊醒。
• 把质量为m2，转动惯量 为Iy的车身按动力学等 效的条件分解为前轴上、 后轴上及质心C上的三 个集中质量m2f、m2r、 m2c，三个质量由无质 量的刚性杆连接，它们 的大小由下述三个条件 决定：
第六章 汽车的平顺性
1)总质量不变： 2)质心位置不变：
m2 f m2 r m2c m2 m2 f a m2 r b 0
第六章 汽车的平顺性
• 汽车的平顺性可由下图所示的“路面--汽车--人” 系统的框图来分析：
随机振动的基本概念
振动 加速 度 时间 汽车车厢地板上测得的振动加速度波形 • 振动加速度随时间的变化是不确定的，这 种随时间变化的不规则振动叫随机振动。 • 随机振动是非周期振动，振动加速度里面有 各种频率成分。
汽车理论课件 第6章汽车平顺性
2021/4/17
图1 汽车振动系统框图
汽车理论 第 3 页
（威海） 汽车工程学院
HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY
SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING
客观评价方法：吸收功率法、总体乘坐值法（BS6841-1987）、 VDI2057-2002和ISO2631-1997。
2021/4/17
汽车理论 第 4 页
（威海） 汽车工程学院
HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY
SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING
2021/4/17
汽车理论 第 8 页
（威海） 汽车工程学院
HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY
SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING
规格严格 功夫到家
（1）单轴向加权加速度均方根值
➢ 由等带宽频率分析得到的加速度自功率谱密度函数计算单轴
向加权加速度均方根值，需要先计算1/3倍频带加速度均方
应作为评价指标，其值为：
zm a x
1 n
n
zmax j
j 1
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（威海） 汽车工程学院
HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY
SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING
规格严格 功夫到家
1.脉冲输入行驶评价方法
➢ 测量位置：驾驶人座椅座垫上方，驾驶人座椅靠背，驾驶人 座椅底部地板；与驾驶人同侧最后排座椅座垫上方，与驾驶 人同侧最后排座椅靠背，与驾驶人同侧最后排座椅底部地板 ；车厢地板中心等。
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座椅支承面
xs ys zs rx ry rz xb xb xb xf xf xf
靠背
脚
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。
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。 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。
1 c ( f ) 8 / f
(0.5 f 8) (8 f 80)
1 d ( f ) 2 / f
(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.单轴向加权加速度无度方根 a w
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 a (t ) dt T
T
0
2
1 2
式中，T为振动的分析时间，一般取120s。
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 f /4 k ( f ) 1 12.5 / f
(0.5 f 2) (2 f 4) (4 f 12.5) (12.5 f 80)
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
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
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）
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）
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）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、 z ）以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。
1 80 2 a ( f )Ga ( f )df T 0.5
1 2
2.总加权加速度均方根值 a 0 当同时考虑椅面 xs、y s、z 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
a 0 1.4a x 1.4a y a z2
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பைடு நூலகம்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
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。
位置 坐标轴名称 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