什么是汽车的平顺性?它与那些因素有关?

今天来给大家说说汽车的行驶平顺性。一说到平顺性,有些人可能会说了,我的车换档平顺,加速顺畅,挺好开的。所以我的车平顺性很好。这种说法对吗?

什么是汽车的行驶平顺性?

汽车在行驶时,对路面不平度的隔振特性,称为汽车的平顺性。

具体来说,就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,它是现代高速汽车的主要性能之一。

汽车平顺性的主要内容就是汽车振动系统的动态特性,而汽车的振动极其复杂,老侯愚钝,不能述其一二,只能从实用的角度出发,说说它的评价指标以及影响平顺性的因素。


汽车平顺性评价方法

汽车平顺性评价方法大致可分为主观评价法和客观评价法。都是基于人体对于汽车振动的反应做出的评价。

01

主观评价法

依靠评价人员乘坐的主观感觉进行评价,其主要考虑人的因素。

进行汽车平顺性主观评价时,由其有经验的驾驶员和乘客组成的专门小组按预定方式驾驶或乘坐一组车辆来主观评价行驶平顺性的水平或特征;然后完成相应的主观评价表,最后综合确定车辆的乘坐舒适性。

现行的主观评价方法主要是模糊层次分析法。

02

客观评价法

是借助于仪器设备来完成随机振动数据的采集、记录和处理,通过得到相关的分析值与对应的限制指标相比较,作出客观评价。


我国参照国际ISO2631的规定,根据我国的具体情况,制定了《汽车平顺性随机输入试验方法》,通过实验得出的结论是:

1

评价平顺性的指标主要取决于垂直振动。



通过对人体坐姿受振模型的分析,得出的结论是垂直振动对人的舒适性影响最大。


2

货车和轿车、客车用不同的车速特性来评价平顺性。


货车采用“疲劳——降低功效界限”来评价。

疲劳——降低功效界限是指驾驶员承受振动在此极限内时,能准确灵敏的反应,能保持正常驾驶。它与保持工作效率有关。

轿车和客车采用“舒适降低界限”来评价

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。它与保持人体的舒适程度有关。


3

用车身的固有频率来评价


固有频率是指:弹性元件由于偶然的干扰而离开静平衡位置,在弹性恢复力的作用下振动的频率。单位为次/min或Hz(次/秒)

研究表明,人体最适应的频率是60~90次/min,所以希望车身的固有频率在60~90次/min的范围内。当车身的固有频率低于40次/min时,会引起晕船的感觉;高于150次/min时,会有明显的冲击感。


影响汽车平顺性的因素

影响汽车平顺性的因素比较多,其中最为关键的是轮胎、悬架和座椅系统的结构参数。

轮胎

对于平顺性而言,路面凹凸不平是造成平顺性变差的主要原因而轮胎是与路面直接接触的部件,所以轮胎的特性对平顺性的因素非常明显。


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,它是保证了汽车平顺性的关键部件之一。轮胎性能的好坏,是用轮胎在标准气压和载荷下的压缩系数来表示。 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12%~14%。轮胎的缓冲性能好一些,有助于提高汽车的平顺性。


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不利影响,所以需要对车轮进行静平衡和动平衡测试,改善其平衡性能。


悬架

悬架是保证汽车平顺性的另一个关键部件。悬架中的弹性元件、减振装置,以及簧载质量与非簧载质量都对平顺性有较大影响。


弹性元件主要起到缓冲作用,减振装置用来消耗振动能量。减少悬架刚度 ,可降低车身的固有频率,可以减小车身加速度,但是这会带来以一个问题:悬架动挠度会增加,可能导致频繁撞击限位块,另外,也可能有损汽车的操纵稳定性。减振装置可以有效地衰减车身 的振动和抑制车身、车轮的共振,以减小车身的垂直振动加速度和车轮的振幅。非簧载质量小一些对于提高平顺性是有利的。

座椅

由于人体与座椅直接接触,因而长途行驶时,汽车座椅极大地影响着乘员的乘坐舒适性。从平顺性及减振要求看,座椅设计应保证有良好的阻尼和刚度特性。实际实验表明,座椅接近车身的中部,振动最小。

提高汽车行驶平顺性的途径

提高平顺性的途径也有多种,主要从上述影响因素中考虑。

轮胎

如前所述,提高轮胎的缓冲能力,减小其不平衡性,都有利于提高汽车的平顺性。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。

2

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,并吸收冲击能量,使汽车平顺性得到改善。

3

提高帘线和橡胶的弹性,要用较柔软的胎冠。

悬架

通过悬架提高平顺性的手段较多,比如:

1

采用独立悬架,减小非簧载质量。采用半主动、主动悬架,实时调整悬架参数,以使悬架性能接近最优,兼顾操纵稳定性与平顺性。

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。

3

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。

4

改进减振器的性能,采用可调式减振器,比如机械可调式减振器、磁流变减振器、电流变减振器等。

座椅

在原有的普通座椅座垫的基础上,增加由弹簧和减振器所组成的座椅悬置系统,它可以显著改善汽车的乘坐舒适性。弹簧座椅的刚度选择要适当,防止因乘客在座位上的振动频率与车身的振动频率发生重合而引起共振。另外,对于较硬悬架的车辆,可以采用较软的座垫;对于具有较软悬架的车辆,可以采用较硬的座垫。



老侯点评:

现在我们可以回答文章开头的问题了:汽车的平顺性是研究汽车的振动对人体舒适性的影响,而不是驾驶时的顺畅。现在的汽车对平顺性要求非常高,特别是轿车和客车,有些高级轿车几乎可以做到无感觉的通过颠簸路面,比如奔驰的魔幻车身。随着科技的进步和制造工艺的提高,未来汽车的平顺性还会有更优异的表现。

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