汽车行驶平顺性的评价指标及影响因素
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汽车行驶平顺性的评价指标及影响因素
●王翠华刘岩
摘要：汽车行驶时.路面的不平度会引起汽车的振动.'-3这种振动达到一定程度时，将使乘客感到不舒适和疲劳，或使运载的货物损坏，汽车行驶平顺
性正是根据乘座者的舒适度来评价汽车性能的，又可称为乘座舒适性.本文主要分析了汽车行驶平顺性的评价指标及影响因素.
关键词：平顺性；评价指标；影响因素
汽车是一个复杂的多质量振动系统，其车身通过车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，其他如发动机，驾驶室等，也是以橡
皮垫固定于车架.在激振力作用下，如道路不平而jI起的冲击和加速，减速时
的惯性力，以及发动机与传动轴振动等，系统将发生复杂的振动，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.
一
，汽车的行驶平顺性
汽车的行驶平顺性是指汽车在一般行驶速度范围内行驶时，避免因汽车
在行驶过程中所产生的振动和冲击，使人感到不舒服，疲劳，甚至损害健康，或
者使货物损坏的性能.由于行驶平顺性主要是根据乘员的舒适程度来评价，所
以又称为乘坐舒适性.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，而被迫降低行车速度，因而使汽车的平均技术速度减低，运输生产率下降.其次，振动产生的动载荷，加速了零件的磨损，乃至引起
损坏，降低了汽车使用寿命.此外，振动还引起能量的消耗，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.
二，汽车行驶平顺性的评价指标
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制定的，并用振动的物理量.如频率，振幅，加速度等作为
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均方根值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
为60～80次/min(1～1.6Hz)，振动加速度的极限值为0.2g～O.3g.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，就有可能离并车厢底板，所以，车身振动加速度的极限值应低于
0.6g__0.7g.
IS02631—1978E《人体承受全身振动的评价指南》，用加速度的均方根值,
给出了在1～8OHz振动频率范围内，人体对振动反应的三个不同的感觉界限. 它们分别是暴露极限，疲劳——降低工作效率界限和舒适降低界限.
(1)暴露极限.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.通常把此极限作为人体可以承受振动量的上限.
(2)疲劳一降低工作效率界限.这个界限与保持工作效率有关.当驾驶员承
受的振动在此界限内时，能保持正常地进行驾驶.
(3)舒适降低界限.此界限与保持舒适有关，它影响人在车上进行吃，读，写
等动作.
这三个界限只是容许的振动加速度值不同，暴露极限的值为疲劳一降低
效率界限的2倍，舒适降低界限为疲劳一降低工作效率界限的1/3.15.各界
限容许加速度值，随频率的变化趋势完全一样.
三，影响汽车行驶平顺性的因素
汽车是由多质量组成的复杂振动系统.为了便于分析，需要进行简化.在
研究振动时，常将汽车视为由彼此相联系的悬挂质量与非悬挂质量所组成.
汽车的悬挂质量由车身，车架及车上的总成所构成.该质量由减振器和悬架弹簧与车轴，车轮相连.车轮，车轴构成非悬挂质量，车轮再经过具有一定弹性和
阻尼的轮胎支承路面上.悬架结构，轮胎，悬挂质量和非悬挂质量是影响汽车
平倾性的重要因素.
1.悬架结构.悬架结构主要指弹性元件，导向装置与减振装置，其中弹性元
件与悬架系统中阻尼对平顺性影响较大.
(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，减少悬架刚度，可降低车身的固有频率，提高汽车行驶的平顺性.但是，如汽车评价
果增加高频的非悬挂质量的振动位移，大幅度的车轮振动，有时会使车轮离开地面，在紧急制动时，会产生严重的汽车"点头"现象.为解决这一问题，可采取一
些相应措施，如采用具有非线性特性的变刚度悬架，即悬架的刚度随载荷而变，这样可以使得在载荷变化时，保持车身振动的固有频率不变，从而获得良好的平顺性.悬挂的非线性弹性特性可以通过下述办法来实现:
①在线性悬架中，加入辅助弹簧，复合弹簧，采用适当的导向机构，以及与
车架的支承方式等.
②选用具有非线性特性的弹性元件，如空气弹簧，油气弹簧，橡胶弹簧和
硅油弹簧.
(2)阻尼系统的阻尼.为了衰减车身自由振动和抑制车身，车轮的共振，以
减小车身的垂直振动加速度和车轮的振幅，悬架系统中应具有适当的阻尼.在悬梁系统中，引起振动衰减的阻尼来源很多.如轮胎变形时，橡胶分子间产生摩擦，系统中的减振器，钢板弹簧叶片间的摩擦等.减振器的阻尼效果最好，可提高汽车行驶平顺性，改善车轮与道路的接触条件，防止车轮离开路面，因而可改善汽车的稳定性，提高汽车的行驶安全性.改进减振器的性能，对提高汽车在不平道路上的行驶速度有很大的作用.
2.轮胎.轮胎由于本身的弹性，在很大程度上吸收了因路面不平所产生的
振动，因此它和悬挂共同保证了汽车的平顺性.轮胎性能的好坏，是用轮胎在标准气压和载荷下，压缩系数的大小(轮胎被压下的高度与充气断面高度的百分比)来表示的.在最大允许负荷作用下，普通轮胎的压缩系数为10%～12%, 为了乘坐舒适，客车轮胎的压缩系数稍大些为12%14%.近几年来，随着车
速的提高，希望轮胎的缓冲性能越来越好.目前，提高轮胎缓冲性能的方法如下:
…1增大轮胎断面，轮胎宽度和空气容量，并相应降低轮胎气压.
f2)改变轮胎结构形式，如采用子午线轮胎.它因轮胎径向弹性大，可以缓
和不平路面的冲击，并吸收大部分冲击能量，使汽车平顺性得到改善.
f3)提高帘线和橡胶的弹性，要用较柔软的胎冠.
车轮旋转质量的不平衡，对汽车的行驶平顺性和稳定性都有影响.为了避免因
转向轮不平衡而引起振动，必须对每一车轮进行静平衡和动平衡.越是车速高
的轿车，对平衡的要求就越高.
3.总挂质量.悬挂质量分配是评价汽车平顺性极其重要的参数.质量的布
置应使前，后悬挂质量的振动彼此互不影响.
4.非悬挂质量.它取决于悬挂质量的分布情况.非悬挂质量是指汽车上
没有通过悬挂装置的车部件的质量.非悬挂质量的振动，对悬挂质量振动加速
度有较显着的影响，会使其数据值加大.通过减少非悬挂质量，可以减少传给
车身上的冲击力.因此，为了提高汽车的平顺性，采用非悬挂质量较小的独立
悬挂更为有利.常用非悬挂质量与悬挂质量之比进行评价，比质量越小，则行
驶平顺性越好.
总之，影响行驶平顺性的结构参数是很多，并且彼此间的关系较复杂，必
须对这些参数进行综合分析，以便正确地选择参数，提高汽车行驶的平顺性.
参考文献
【1】彭文华；汽车行驶姿态分析及控制【D】；重庆大学;2005年
【2】彭志；道路平面线形舒适性评价方法研究【D】；长安大学;2005年
【3】朱海涛；轻型货车动态性能仿真分析及结构优化fD】；吉林大学;2006年【4】翁迪望；车辆悬架系统动特性分析及半主动控制研究『D1；浙江大学;2006年(作者单位：哈尔滨农垦红旗农场交通科)
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