汽车行驶系统性能检测与评价
160页1、第五章 汽车行驶系统性能检测与评价,多媒体课件,5.1汽车平顺性评价指标及其影响因素,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,以及保持所运载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,发动机、驾驶室等也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产生不利的影响;乘员也会因此必须调整身体姿势,加剧产生疲劳的趋势。,车身振动频率较低,共振区常在低频范围内。 为了保证汽车具有良好平顺性,应使引起车身共振的行驶速度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。 振动产生的动载荷,会加速零件磨损乃至引起损坏。 振动还会消耗能量,使燃料经济性变坏。,5.1.1汽车行驶平顺性评价指标,汽车行驶
2、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。,为了保证运输货物的完整性,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。 车身振动加速度的极限值应低于0.60.7g。,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步行时所习惯的,身体上、下运动的频率。约6085次/min(11.4HZ),振动加速度极限值为0.20.3g。,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。,ISO 2631用加速度均方根值给出了人体在180Hz振动频率范围内对振动反应的3个不同感觉界限: 舒适降低界限TCD 疲劳工效降低界限TFD 暴露极限,暴露极限通常作为人体可以承受振动量的上限。 当人体承受的振动强度在这个极限之内,将保持健康或安全。,舒适降低界限TCD与保持舒适有关。 在此极限内,人体对所暴露的振动环境主观感觉良好,并能顺利完成吃、读、写等动作。,疲劳工效降低界限TFD与保持工作效率有关。 驾驶员承受振动在此极限内时
3、,能保持正常驾驶。,3个界限只是振动加速度容许值不同。 “暴露极限”值为“疲劳工效降低界限”的2倍(增加6dB); “舒适降低界限”为“疲劳工效降低界限”的1/3.15(降低10dB); 而各个界限容许加速度值随频率的变化趋势完全相同。,5.1.2影响汽车行驶平顺性的因素,在研究振动时,常将汽车由当量系统代替,即把汽车视为由彼此相联系的悬挂质量与非悬挂质量所组成。,四轮汽车的简化模型,汽车的悬挂质量M由车身、车架及其上的总成所构成。 该质量通过质心的横轴Y的转动惯量为IY,悬挂质量由减振器和悬架弹簧与车轴、车轮相连。,车轮、车轴构成的非悬挂质量为m,车轮再经过具有一定弹性和阻尼的轮胎支承路在面上。,四轮汽车的简化模型,悬架结构 轮胎 悬挂质量 非悬挂质量,影响汽车平顺性的重要因素,其中弹性元件与悬架系统中阻尼影响较大。,弹性元件 导向装置 减振装置,1.悬挂结构,悬挂结构,C悬架刚度,N/mm;G悬挂重力,N g重力加速度,g=9810mm/s2,1)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,其固有频率f0为,由上式可见,减少悬架刚度C,可降低车身的固有频率f0。
4、 当汽车的其他结构参数不变时,要使悬架系统有低的固有频率,悬架就必须具备很大的静挠度。 静挠度是指汽车满载时,刚度不变的悬架在静载荷下的变形量。 对变刚度悬架,静挠度是由汽车满载时,悬架上的静载荷和与此相应的瞬时刚度来确定。,汽车悬架静挠度的变化范围,单位:mm 表6-3,fs悬挂重力作用下的悬架的静挠度,mm,汽车前、后悬架静挠度的匹配对行驶平顺性也有很大影响,若前、后悬架的静挠度以及振动频率都比较接近,共振的机会减少。 为了减少车身纵向角振动,通常后悬架的静挠度fS2要比前悬架fS1的小一些。 据统计,一般取fS2=(0.70.9)fS1。 短轴距的微型汽车,为了改善其乘坐舒适性,把后悬架设计得软一些,也就是使fS2fS1。,为了防止汽车在不平路面上行驶时经常冲击缓冲块,悬架还应有足够的动挠度fSm(指悬架平衡位置到悬架与车架相碰时的变形量)。,前、后悬架的动挠度常根据其相应的静挠度选取,其数值主要取决于车型和经常使用的路面状况,动挠度值与静挠度值之间的关系为,越野车的fm可按货车范围取上限,以减少车轮悬空和悬架击穿现象。,减少悬架刚度,即增大静挠度,可提高汽车行驶平顺性。 刚度降
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