汽車行駛平順性和通過性課件

1、汽車行駛平順性和通過性課件汽車行駛平順性和通過性課件51 汽車行駛平順性 汽車行駛平順性是指汽車在行駛過程中，能保證乘員在所處的振動(dòng)環(huán)境里具有一定的舒適度，以及保持所運(yùn)貨物完整無損的性能。它又稱為乘座舒適性。 隨著人類物質(zhì)生活水平的提高，人們對汽車的舒適性要求也越來越高。因此，汽車行駛平順性是現(xiàn)代高速、高效率汽車的一個(gè)重要性能。51 汽車行駛平順性 汽車行駛平順性是指汽車在行駛一、汽車振動(dòng)與人體反應(yīng)1. 汽車行駛時(shí)的振動(dòng) 振動(dòng)系統(tǒng) 彈性元件、阻尼元件、質(zhì)量。 振動(dòng)原因路面的不平與沖擊汽車轉(zhuǎn)動(dòng)件的不平衡發(fā)動(dòng)機(jī)不平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn) 振動(dòng)輸出 車身振動(dòng)、車身傳給人體 加速度、懸架彈簧撓度彈性元件減振器車架車軸

2、一、汽車振動(dòng)與人體反應(yīng)1. 汽車行駛時(shí)的振動(dòng)彈性元件減振器車2人體對振動(dòng)的反應(yīng)汽車振動(dòng)的反應(yīng)過程振動(dòng)的最敏感頻率范圍 上下振動(dòng)：412.5 Hz 水平振動(dòng)：0.52Hz 內(nèi)臟器官產(chǎn)生共振頻率范圍：812.5 Hz 脊椎系統(tǒng)影響很大的頻率范圍：812.5 Hz適應(yīng)的振動(dòng)頻率 人們對步行時(shí)身體上下運(yùn)動(dòng)的這種振動(dòng)是適應(yīng)的，其振動(dòng)頻率約為6085次min（11.4Hz）。當(dāng)振動(dòng)頻率低于0.6Hz時(shí)，人們有暈車的感覺，當(dāng)振動(dòng)頻率過高，則有明顯沖擊的感覺。 2人體對振動(dòng)的反應(yīng)汽車振動(dòng)的反應(yīng)過程人體對振動(dòng)的反應(yīng) 研究表明：人體對汽車振動(dòng)的反應(yīng)主要取決于汽車振動(dòng)頻率、強(qiáng)度、振動(dòng)方向及振動(dòng)時(shí)間的綜合作用。人體對

3、振動(dòng)的反應(yīng) 研究表明：人體對汽車振動(dòng)的反應(yīng)主二、汽車行駛平順性的評(píng)價(jià) 1平順性的評(píng)價(jià)依據(jù) 國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）在綜合了大量有關(guān)人體全身振動(dòng)的研究成果的基礎(chǔ)上，于1974年制定了國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 2631人體承受全身振動(dòng)的評(píng)價(jià)指南。經(jīng)過對該標(biāo)準(zhǔn)的修訂和補(bǔ)充，1997年又公布了ISO 26311:1997(E）人體承受全身振動(dòng)評(píng)價(jià)第一部分：一般要求，該標(biāo)準(zhǔn)能更好地符合人的主觀感覺。 二、汽車行駛平順性的評(píng)價(jià) 1平順性的評(píng)價(jià)依據(jù)人體坐姿受振模型 3個(gè)輸入點(diǎn)12個(gè)軸向振動(dòng) 人體坐姿受振模型 3個(gè)輸入點(diǎn)12個(gè)軸向振動(dòng) 各軸向頻率加權(quán)函數(shù)（漸進(jìn)線）各軸向0.580Hz的頻率加權(quán)函數(shù) 各軸向頻率加權(quán)函數(shù)（

4、漸進(jìn)線）各軸向0.580Hz的頻率加權(quán)頻率加權(quán)函數(shù)、軸加權(quán)系數(shù)位 置坐標(biāo)軸名稱頻率加權(quán)函數(shù)軸加權(quán)系數(shù) k座椅支撐面xswd1.00yswd1.00zswk1.00rxwe0.63m/radrywe0.40m/radrzwe0.20m/rad靠背xbwc0.80ybwd0.50zbwd0.4腳xfwk0.25yfwk0.25zfwk0.4頻率加權(quán)函數(shù)、軸加權(quán)系數(shù)位 置坐標(biāo)軸名稱頻率加權(quán)函數(shù)軸加權(quán)系2平順性的評(píng)價(jià)方法 當(dāng)振動(dòng)波形峰值系數(shù)9 時(shí)，用基本的評(píng)價(jià)方法加權(quán)加速度均方根值來評(píng)價(jià)振動(dòng)對人體舒適和健康的影響 。 （1）單軸向加權(quán)加速度均方根值 1）濾波網(wǎng)絡(luò)法 對記錄的加速度時(shí)間歷程a(t)，通過

5、相應(yīng)的頻率加權(quán)函數(shù)w( f ) 的濾波網(wǎng)絡(luò)得到加權(quán)加速度時(shí)間歷程，按下式計(jì)算加權(quán)加速度均方根值（m/s2）2平順性的評(píng)價(jià)方法 當(dāng)振動(dòng)波形峰值系數(shù)9 時(shí)頻率加權(quán)函數(shù)w( f ) 頻率加權(quán)函數(shù)w( f ) 單軸向加權(quán)加速度均方根值 2）頻譜分析法 對記錄的加速度時(shí)間歷程a(t)進(jìn)行頻譜分析得到功率譜密度函數(shù)以Ga（f )，按下式計(jì)算加權(quán)加速度均方根值單軸向加權(quán)加速度均方根值 2）頻譜分析法 （2）總加權(quán)加速度均方根值 總加權(quán)加速度均方根值考慮了多個(gè)軸向的振動(dòng)能量。當(dāng)同時(shí)考慮椅面xs、ys、zs這3個(gè)軸向振動(dòng)時(shí)，3個(gè)方向的總加權(quán)加速度均方根值按下式計(jì)算 （2）總加權(quán)加速度均方根值 總加權(quán)加速度均方根

6、（3）總加權(quán)振級(jí)與加權(quán)加速度均方根值的換算 式中 a0 參考加速度均方根值，a0=106m/s2。 在180Hz的振動(dòng)頻率范圍內(nèi)，人體對振動(dòng)的主觀感覺與加權(quán)振級(jí)（等效均值）和的對應(yīng)關(guān)系如下表所示 加權(quán)振級(jí) 加權(quán)加速度均方根值 用加權(quán)振級(jí)表明其振動(dòng)的量級(jí)，可以理解為用分貝值表示的加權(quán)加速度均方根值。 （3）總加權(quán)振級(jí)與加權(quán)加速度均方根值的換算 和 與人的主觀感覺之間的關(guān)系（m/s2）（dB）人的主觀感覺0.315110沒有不舒適0.3150.63110116稍有不舒適0.51.0114120比較不舒適0.81.6118124不舒適1.252.5122128很不舒適2.0126極不舒適和 與人的主

7、觀感覺之間的關(guān)系（m/s2）（dB）人三、影響汽車行駛平順性的因素1. 懸架特性減小懸架剛度，可以降低固有頻率前后懸架的剛度應(yīng)匹配，以保證前后懸架具有合適的固有頻率 防止縱向角振動(dòng) （前頻率略低 ）（1）懸架剛度 三、影響汽車行駛平順性的因素1. 懸架特性（1）懸架剛度 （2）懸架系統(tǒng)彈性特性 懸架系統(tǒng)的彈性特 性是指懸架變形與所受載荷之間的對應(yīng)關(guān)系，分為線性與非線性兩種。 線性懸架，懸架的剛度為常數(shù)，平順性差 非線性懸架，懸架剛度可變，平順性好 對于載荷變化較大的公共汽車、客車和載貨汽車較為有利。 常用的非線性懸架有：空氣彈簧、油氣彈簧、橡膠彈簧和硅油彈簧懸架。（2）懸架系統(tǒng)彈性特性 懸架系

8、統(tǒng)的彈性特 性是指懸架變（3）懸架阻尼 懸架系統(tǒng)的阻尼 主要來自減振器、鋼板彈簧葉片之間的摩擦以及輪胎變形時(shí)橡膠分子間的摩擦。阻尼的作用 使車身的振動(dòng)迅速衰減，減小傳遞給乘員和貨物的振動(dòng)加速度，縮短振動(dòng)時(shí)間，改善行駛平順性。還能改善車輪與道路的接觸狀況，防止車輪跳離地面，提高操縱穩(wěn)定性。相對阻尼系數(shù) 壓縮行程??；伸張行程大 越野車大；其他車小（3）懸架阻尼 懸架系統(tǒng)的阻尼2輪胎 輪胎具有緩沖和減振作用 緩沖性能 展平能力 徑向剛度 減少輪胎徑向剛度，可使懸架換算剛度減小，改善汽車的行駛平順性。 平衡程度2輪胎 輪胎具有緩沖和減振作用3懸掛質(zhì)量 汽車懸掛質(zhì)量的振動(dòng)是以自振頻率進(jìn)行的，其懸掛質(zhì)量的

9、大小和分布對懸架的振動(dòng)特 性產(chǎn)生重要影響，因而對汽車行駛平順性影響較大。 懸掛質(zhì)量 懸掛質(zhì)量增加，平順性變好，減少則平順性變差。為保證汽車空載或輕載時(shí)的行駛平順性，汽車最好使用非線性懸架或變剛度懸架。 3懸掛質(zhì)量 汽車懸掛質(zhì)量的振動(dòng)是以自振頻率進(jìn)行的 懸掛質(zhì)量的分布 汽車懸掛質(zhì)量的分布關(guān)系到汽車前后軸振動(dòng)的相互影響，應(yīng)使前后軸在垂直方向的運(yùn)動(dòng)相互獨(dú)立，下面分析 稱為懸掛質(zhì)量分配系數(shù) 懸掛質(zhì)量的分布稱為懸掛質(zhì)量分配系數(shù) 4非懸掛質(zhì)量減小非懸架質(zhì)量可降低車身的振動(dòng)頻率，增高車輪的振動(dòng)頻率。這樣就使低頻共振與高頻共振區(qū)域的振動(dòng)減小，而將高頻共振移向更高的行駛速度，對行駛平順性有利。減小非懸架質(zhì)量，可

10、以減少傳給車身的沖擊力，其非懸架質(zhì)量的振動(dòng)對懸架質(zhì)量的振動(dòng)加速度有較顯著的影響。減小非懸架質(zhì)量，還將引起高頻振動(dòng)的相對阻尼系數(shù)增加，因而減振器所吸收的能量減少，工作條件可以獲得改善。非懸架質(zhì)量可因懸架導(dǎo)向裝置型式而改變，采用獨(dú)立懸架，可使非懸架質(zhì)量減小。常用非懸掛質(zhì)量與懸掛質(zhì)量之比評(píng)價(jià)非懸掛質(zhì)量對行駛平順性的影響。其比值越小，行駛平順性越好?，F(xiàn)代轎車其比值約為10.5%14.5% 4非懸掛質(zhì)量減小非懸架質(zhì)量可降低車身的振動(dòng)頻率，增高車輪的5座椅座椅的布置 通常用座椅到汽車質(zhì)心的距離與汽車質(zhì)心到前(后)軸線距離之比評(píng)價(jià)座位的舒適性。 接近車身中部的座位，振幅較小，前、后兩端的座位振幅較大，在相同

11、頻率下，乘員感受到的振動(dòng)加速度就不一致，所以轎車的座位均布置在前后軸軸距之內(nèi)。載貨汽車和公共汽車，為了減小水平前后方向的振幅，座位在高度方向上應(yīng)盡量縮小與質(zhì)心間的距離。5座椅座椅的布置座椅座椅的特性 座椅應(yīng)具有良好的柔和性，其振動(dòng)特性（振幅、頻率）和消振速度要合理。這就要適當(dāng)選擇彈簧座椅的剛度和阻尼，使人座椅系統(tǒng)的固有頻率避開人體最敏感的頻率范圍。 座位的坐墊對舒適性也有較大影響，較硬懸架的汽車采用較軟的坐墊，較軟懸架的汽車采用較硬的坐墊，可以提高乘坐舒適性。座椅座椅的特性6汽車的使用維護(hù)保持適當(dāng)?shù)能囁?車速對行駛平順性影響很大。路面越惡劣，車速越不能提高。特別應(yīng)注意的是，對具有一定不平度的路

12、面，必然有一個(gè)共振車速。駕駛時(shí)必須使常用車速遠(yuǎn)離共振車速。加強(qiáng)懸架系統(tǒng)的維護(hù) 應(yīng)注意減振器及鋼板彈簧的維護(hù)，以防減振器失效及彈簧片生銹降低彈性元件的作用，影響行駛平順性。 對車輪進(jìn)行動(dòng)平衡 通過動(dòng)平衡消除輪胎的動(dòng)不平衡現(xiàn)象，從而提高汽車的行駛平順性。6汽車的使用維護(hù)保持適當(dāng)?shù)能囁?7汽車的道路條件 路面不平是汽車行駛振動(dòng)的主要原因。因此，提高道路的級(jí)別，改善路面質(zhì)量，減少路面的不平度，可以減少對汽車的沖擊，使汽車的振動(dòng)強(qiáng)度降低，從而改善乘坐舒適性，為汽車的高速行駛、高效運(yùn)輸創(chuàng)造條件。 7汽車的道路條件 路面不平是汽車行駛振動(dòng)的52 汽車通過性 汽車通過性：指汽車在一定的裝載質(zhì)量下，能以足夠高的

13、平均速度通過各種壞路及無路地帶和克服各種障礙的能力。如通過松軟地面（土壤、沙漠、雪地、沼澤）、坎坷不平地段和各種障礙（陡坡、側(cè)坡、壕溝、臺(tái)階、水障）等。 越野汽車和軍用、農(nóng)用以及在工地、林區(qū)使用的汽車，要求有良好的通過性。52 汽車通過性 汽車通過性：指汽車在一定的裝載質(zhì)一、通過性幾何參數(shù) 通過性幾何參數(shù)主要是指與防止汽車間隙失效有關(guān)的汽車本身的幾何參數(shù)，它反映汽車通過高低不平地段和狹窄彎曲地帶或越過障礙物的能力。 間隙失效：汽車因離地間隙不足而被地面托住無法通過的現(xiàn)象。 頂起失效：車輛中間底部的零部件碰到地面而被頂住的現(xiàn)象。 觸頭或托尾失效：因車輛前端或尾部觸及地面而不能通過的現(xiàn)象。 幾何參

14、數(shù)：最小離地間隙、縱向通過角、接近角、離去角。一、通過性幾何參數(shù) 通過性幾何參數(shù)主要是指與防通過性幾何參數(shù) 最小離地間隙 接近角和離去角縱向通過角 通過性幾何參數(shù) 最小離地間隙 通過性幾何參數(shù)最小轉(zhuǎn)彎直徑和內(nèi)輪差通過性幾何參數(shù)最小轉(zhuǎn)彎直徑和內(nèi)輪差通過性幾何參數(shù) 轉(zhuǎn)彎通道圓通過性幾何參數(shù) 轉(zhuǎn)彎通道圓二、通過性牽引支承參數(shù) 通過性的牽引支承參數(shù)是以汽車附著力、驅(qū)動(dòng)力和行駛阻力來反映汽車通過性能的參數(shù)，它反映了汽車通過松軟土壤、沙漠、雪地、冰面、沼澤等地面的能力。 通過性的牽引支承參數(shù)主要有：最大單位驅(qū)動(dòng)力、附著質(zhì)量系數(shù)和車輪接地比壓。二、通過性牽引支承參數(shù) 通過性的牽引支承參數(shù)是以1最大單位驅(qū)動(dòng)力

15、 最大單位驅(qū)動(dòng)力 指汽車的最大驅(qū)動(dòng)力與汽車總重力之比 評(píng)價(jià)越野汽車的驅(qū)動(dòng)性獲取最大單位驅(qū)動(dòng)力措施 1最大單位驅(qū)動(dòng)力 最大單位驅(qū)動(dòng)力2附著質(zhì)量系數(shù)在松軟路面行駛的汽車，應(yīng)滿足的附著條件為： 設(shè)汽車總質(zhì)量為m，汽車驅(qū)動(dòng)軸載質(zhì)量為 常稱為附著質(zhì)量，則有 顯然，附著質(zhì)量系數(shù)越大，則汽車的附著條件越好，汽車能獲得的驅(qū)動(dòng)力就越大 ，通過性越好。2附著質(zhì)量系數(shù)在松軟路面行駛的汽車，應(yīng)滿足的附著條件為： 3車輪接地比壓車輪接地比壓 車輪接地比壓指作用在車輪上的徑向載荷與輪胎接地面積之比。 車輪接地比壓P與輪胎氣壓PW有關(guān)。 車輪接地比壓對滾動(dòng)阻力系數(shù)和附著系數(shù)的影響在松軟路面行駛的汽車，適當(dāng)降低車輪的接地比壓

16、 3車輪接地比壓車輪接地比壓三、影響汽車通過性的主要因素1發(fā)動(dòng)機(jī)功率或轉(zhuǎn)矩2傳動(dòng)系傳動(dòng)比3液力傳動(dòng)4差速器 普通錐齒輪式差速器 ： 高摩擦式差速器 ： 差速器鎖止： 三、影響汽車通過性的主要因素1發(fā)動(dòng)機(jī)功率或轉(zhuǎn)矩5汽車車輪1）車輪尺寸 車輪直徑 直接影響汽車的越障能力和附著性能。輪胎寬度 直接影響附著性能和行駛阻力。 2）輪胎花紋 采用寬而深花紋的輪胎，人字形花紋具有方向性。3）輪胎氣壓 直接影響行駛阻力和附著性能。 應(yīng)根據(jù)道路行駛條件，采用合適的輪胎氣壓。 5汽車車輪1）車輪尺寸 汽車車輪4）輪胎數(shù)目 越野汽車車軸的兩側(cè)普遍采用單輪胎車輪。 5）前后輪距 越野汽車普遍采用前、后輪距相等的布置

17、形式。 6）前后輪接地比壓 前后輪距相等的汽車在松軟地面上行駛時(shí)，前輪接地比壓應(yīng)適當(dāng)小些。 汽車車輪4）輪胎數(shù)目6驅(qū)動(dòng)型式 汽車驅(qū)動(dòng)型式對通過性影響很大。42型后輪驅(qū)動(dòng)汽車一般比前輪驅(qū)動(dòng)汽車的附著條件好，具有更大的爬坡能力和加速能力，通過性較好。全輪驅(qū)動(dòng)汽車通過性最好，它不僅改善了附著條件，使得附著質(zhì)量系數(shù)最大，能獲得更大的驅(qū)動(dòng)力并減少滑轉(zhuǎn)，而且有利于提高汽車通過垂直臺(tái)階和壕溝的能力。 越野汽車均采用全輪驅(qū)動(dòng)。6驅(qū)動(dòng)型式 汽車驅(qū)動(dòng)型式對通過性影響很大。47懸架 66型或88型非獨(dú)立懸架多軸驅(qū)動(dòng)的越野汽車通過坎坷不平地面時(shí)，常會(huì)引起某個(gè)驅(qū)動(dòng)車輪的垂直載荷大幅度減小，乃至離開地面而懸空，使驅(qū)動(dòng)車輪失去與地面的附著而影響通過性。 獨(dú)立懸架和平衡式懸架允許車輪與車架間有較大的相對位移，使驅(qū)動(dòng)車輪與地面經(jīng)常保持接觸，可以保證有較好的附著性能。同時(shí)獨(dú)立懸架可顯著增大汽車的最小離地間隙，提高汽車的通過性。7懸架 66型或88型非獨(dú)立懸架多軸驅(qū)動(dòng)8驅(qū)動(dòng)防滑轉(zhuǎn)系統(tǒng)基本概念 汽車防滑轉(zhuǎn)系統(tǒng)（Anti Slip Regulation）是指汽車在驅(qū)動(dòng)過程中防止驅(qū)動(dòng)輪發(fā)生滑轉(zhuǎn)的控制系統(tǒng)，簡稱ASR。 電子控制防滑轉(zhuǎn)系統(tǒng)能有效地控制汽車驅(qū)動(dòng)輪的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，避免車輪在路面上驅(qū)動(dòng)滑轉(zhuǎn)，提高汽車在