汽车理论第6章1节

第六章 汽车的平顺性 第六章 汽车的平顺性本章重点研究路面不平引起的汽车振动问题。

本章将具体研究以下内容：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，系统的频率响应特性和系统参数对振动响应参数

的影响；汽车平顺性的测试等。

返回目录

第六章 汽车的平顺性

什么是汽车平顺性？ 保持汽车在行驶过程中乘员所处的振动环境具

有一定舒适程度和保持货物完好的性能。 为什么要研究汽车的平顺性？ 振动影响人的舒适性、工作效能、身体健康， 影响货物的完整性以及零部件的性能和寿命。平顺 性研究的目的是有效控制汽车振动系统的动态特性。

第六章 汽车的平顺性振动系统 弹性元件 阻尼元件 车身、车轮质量输入 路面不平度 车速 发动机、传动系和车轮等旋 转部件的非平衡干扰输出 车身传至人体的加速度 悬架弹簧的动挠度 车轮与路面间的动载荷

本章将 不考虑

本章将围绕人体对振动的反应和平顺性

的评价指标、路面不平度的统计特性(振动系统的输入)、振动系统的动力学分析、振 动系统的输出特性等内容而展开。

评价指标 加权加速度均方根值 撞击悬架限位的概率 行驶安全性3

第六章 汽车的平顺性

第一节 人体对振动的反应和平顺性的评价 本节将学习人体对振动的反应、人体坐 姿受振模型、平顺性的评价方法等。

返回目录

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对振动的反应 频率 垂直方向4~12.5Hz 强度 作用方向

主观因素心理 生理 持续时间

人体对水平方向的振 动比垂直方向更敏感 思考：公交车和长途 客车在设计时对平顺 性的要求有何不同？5

水平方向0.5~2Hz人体最敏感

传至人体的振动加速度 客观因素

第一节 人体对振动的反应和平顺性的评价

国际、国内与平顺性评价方法相关的标准 1974年国际标准化组织制定了国际标准ISO2631:《人 体承受全身振动评价指南》

1997年公布了ISO2631-1:《人体承受全身振动评价— 第一部分：一般要求》 我国对相应国际标准进行了修订，公布了GB/T4970 —

1996《汽车平顺性随机输入行驶试验方法》

第一节 人体对振动的反应和平顺性的评价

人体坐姿受振模型

共3个输入点、12个方向的振动

第一节 人体对振动的反应和平顺性的评价

频率加权函数和轴加权系数位置 坐标轴名称 频率加权函数wd

轴加权系数k1.00

xs座椅支承面

ys zs rxry

wdwk we we we

1.001.00 0.63 0.40 0.20

rz靠背

脚

xb yb zb xf yf zf

wcwd wd

0.800.50 0.40

wkwk wk

0.250.25 0.408

第一节 人

体对振动的反应和平顺性的评价

思考：由轴加权系数的不同取值可否

确定人体对哪个点输入的振动最敏感？

xs、ys、zs即人对座椅传给人体的振动最敏感9

第一节 人体对振动的反应和平顺性的评价

ISO2631-1:1997(E)标准还规定

当评价振动对健康的影响时

只考虑 xs、ys、zs 这三 个轴向振动，且xs、 ys 两

靠背水平轴向 xb、yb 可以由椅面水平轴向 xs、ys

个水平轴向的轴加权系数取 k=1.4。

代替，此时轴加权系数取k=1.4。

我国标准规定，评价汽车平顺性时就考虑椅面 xs、ys、zs 三个轴向振动。10

第一节 人体对振动的反应和平顺性的评价

人体对不同频率的振动敏感程度不同

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；8~ 12.5Hz频率范围，对人

xs、ys 最敏感的频率范 围是0.5~2Hz。大约在3Hz 以下，人体对水平振动比对 垂直振动更敏感，且汽车车 身部分系统在此频率范围内

的脊椎系统影响很大。

产生共振，故应对水平振动给予充分重视。

第一节 人体对振动的反应和平顺性的评价

各轴向的频率加权函数(渐近线) 频率加权函数 0.5 0.5Hz f 2Hz f / 4 2Hz f 4Hz wk f 1 4Hz f 12.5Hz 12.5 / f 12.5Hz f 80Hz

1 (0.5Hz f 2Hz) wd f 2Hz f 80Hz 2 / f

1 (0.5Hz f 8Hz) wc f 8Hz f 80Hz 8 / f

1 (0.5Hz f 1Hz) we f 1Hz f 80Hz 1/ f

第一节 人体对振动的反应和平顺性的评价

二、平顺性的评价方法1.基本评价法(1)计算各轴向加权加速度均方根值aw1)滤波网络法 将测得的 a t 通过相 应的频率加权函数 w f 的滤波网络，得到加权加 速度时间历程 aw t 。1 2

2)频谱分析法 对 a t 进行频谱分 析，得到功率谱密度 函数a f G 。1 2

1 T 2 aw aw t dt T 0

80 W 2 f G f df aw a 0.5

第一节 人体对振动的反应和平顺性的评价

(2)三个方向总加权加速度均方根值

1.4a 2 1.4a a 2 aw xw yw zw 2

1/ 2

思考：为什么乘以系数1.4? (3)总加权振级Law

Law 20lg aw / a0 a0—参考加速度均方根值， a0

10 6 m / s 2 。14

第一节 人体对振动的反应和平顺性的评价

(4)评价方法Law和aw与人的主观感觉之间的关系 加权加速度均方根值aw <0.315 0.315~0.63 0.5 ~1.0 0.8 ~1.6 1.25 ~2.5 >2.0 加权振级Law 110 110 ~116 114 ~120 118 ~124 112 ~128 126 人的主观感觉 没有不舒适

有一些不舒适 相当不舒适 不舒适 很不舒适 极不舒适

第一节 人体对振动的反应和平顺性的评价

频率加权函数和轴加权系数European轿车上振动测量结果

位置 坐标轴名称xs

频率加权函数 wd wd wk

轴加权系数k 1.00 1.00 1.00

加权加速度均方根值 0.080 0.114 0.407

峰值系数 5.0 4.7 5.5

座椅 支承 面

ys zs rxry

wewe we

0.630.40 0.20

0.1060.085 0.011

4.95.0 4.516

rz