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第六章汽车的平顺性

6.0引言………………….………….…1

6.1人体对振动的反响和平顺性评价…………………2

6.2路面不平度的统计特性……………6

6.3汽车振动系统的简化，单质量系统的振动…….8

第六章汽车的平顺性

6.0引言

一、概念

汽车平顺性：乘员所处的振动和冲击环境具有一定舒适性，载货汽车还包括保持货物完好的性能。

乘坐舒适性：主要根据乘坐者主观感觉的舒适性来评价。

图6.1汽车振动系统

二、本章内容

1．人体对振动的反响和平顺性的评价。

2．振动输入－路面不平度的统计特性，道路谱：平稳、非平稳。

3．汽车振动系统化，系统频响特性和参数对响应〔输出〕的影响。

6.1人体对振动的反响和平顺性评价

一、人体对振动的反响

1．ISO2631－1：1997(E)

机械振动

频率、强度、作用方向、持续时间

人体对振动的敏感程度因人而异

人体

心理、生理

70年代

ISO2631《人承受全身振动的评价指南》

以短时间简谐振动实验为根底，1985年开始不断补充、修正，直到1997年

ISO2631－1：1997(E)《人承受全身振动的评价－第一局部：一般要求》

评价长时间作用的随机振动和多点输入多轴向振动环境对人体的影响时，能与主观感觉更好地符合

2．ISO2631－1：1997(E)简介

IS02631-1：1997(E)标准规定了图6-2所示的人体坐姿受振模型。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，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。

此标准仍认为人体对不同频率振动的敏感程度不同，在图6-3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。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轴加权系数k，并列出了一辆European小轿车在城市公路上行驶时，实测的各轴向加权加速度均方根值aw，然后算出总的加权加速度均方根值av。

由表6-1上各轴向的轴加权系数可以看出:

椅面输入点xs、ys、zs三个线振动的轴加权系数k=1，是12个轴向中人体最敏感的，其余各轴向的轴加权系数均小于0.8。

另外IS02631—1：1997(E)标准还规定，当评价振动对人体健康的影响时，就考虑xs、ys、zs这三个轴向，且xs、ys两个水平轴向的轴加权系数取k＝1.4，比垂直轴向更敏感。

标准还规定靠背水平轴向xb、yb可以由椅面xs、ys水平轴向代替，此时轴加权系数取k=1.4。

因此，我国在修订的相应标准GB／T4970--1996《汽车平顺性随机输入行驶试验方法》时，评价汽车平顺性就考虑椅面xs、ys、zs这三个轴向。

椅面垂直轴向zs的频率加权函数最敏感频率范围标准规定为4—12．5Hz，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。椅面水平轴向xs、ys的频率加权函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，且汽车车身局部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。

二、平顺性的评价方法

IS02631—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aw(t)的峰值与加权加速度均方根值aw的比值)时，用根本的评价方法——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，各种汽车包括越野汽车，在正常行驶工况下对这一方法均适用。

(一)根本的评价方法

用根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。具体有两种计算方法

对记录的加速度时间历程a(t)，通过相应频率加权函数w(f)的滤波网络得到加权加速度时间历程aw(t)，按下式计算加权加速度均方根值

(6-1)

式中，T--振动的分析时间，一般取120S。

频率加权函数w(f)(渐进线)可用以下公式表示，式中频率f的单位为Hz

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，按下式计算

(6-2)

3)当同时考虑椅面xs、ys、zs，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

(6-3)

4)有些“人体振动测量仪”采用加权振级Law，它与加权加速度均方根值aw换算，按下式进行

式中，a0为参考加速度均方根值，a0=10-6ms-2

表6—2给出了加权振级Law和加权加速度均方根值aw与人的主观感觉之间的关系。

表6．2Law和aw与人的主观感觉之间的关系