第六章汽车平顺性性能试验解析
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汽车理论课件第六章汽车的平顺性
生物力学评价法
总结词
生物力学评价法是通过研究人体对振动的反应来评价汽车的平顺性，主要关注人体对振动的感知和影 响。
详细描述
生物力学评价法结合了生物学、医学和工程学的知识，通过研究人体对振动的生理反应和心理感受， 评估汽车平顺性对乘客健康和舒适度的影响。这种方法能够更深入地了解人体对振动的敏感性和适应 性，为汽车平顺性的优化提供更有针对性的建议。
合理调整汽车的行驶状态也可以改善汽车的 平顺性。
详细描述
驾驶员可以通过合理控制车速、保持稳定的 车距和行驶轨迹等措施，降低车辆在行驶过 程中受到的外部干扰，从而提高汽车的平顺 性。此外，智能驾驶技术的不断发展也为行 驶状态的自动调整提供了更多可能性，未来 可以通过智能算法自动调整车辆参数和行驶
状态，实现更加舒适的驾驶体验。
平顺性与交通事故风险
交通事故风险
研究表明，车辆的平顺性对交通事故风险有显著影响。平顺性差的 车辆可能导致驾驶员和乘客受伤的风险增加。
平顺性与安全带使用
在颠簸的路面上，安全带能够提供额外的保护，减少因碰撞产生的 伤害。
安全驾驶习惯
除了选择具有良好平顺性的车辆外，驾驶员还应养成安全驾驶习惯， 如保持车距、注意观察路况等，以降低交通事故风险。
重要性
良好的平顺性可以提高乘客和驾驶员 的舒适度，降低由于振动和冲击引起 的疲劳、晕车等问题，同时也有助于 保护车辆部件，延长车辆使用寿命。
平顺性研究的历史与发展
历史
平顺性的研究始于20世纪初，随着汽车工业的发展和人们对舒适度的要求不断 提高，平顺性的研究逐渐受到重视。
发展
近年来，随着计算机技术和测试技术的发展，平顺性的研究得到了更深入的探 讨和应用。现代汽车理论课件中，平顺性的研究和应用已经成为一个重要的章 节。
汽车平顺性实验报告
一、实验目的本次实验旨在了解汽车平顺性的基本概念，掌握汽车平顺性试验的方法和步骤，通过实际操作，提高对汽车平顺性评价指标的理解，为今后从事汽车性能研究奠定基础。
二、实验原理汽车平顺性是指汽车在行驶过程中，避免因路面不平而产生的振动和冲击，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。
汽车平顺性试验主要是通过测量汽车在行驶过程中的振动加速度，来评价汽车的平顺性。
三、实验仪器与设备1. 实验车辆：M类载客汽车2. 加速度传感器：三轴向加速度传感器3. 数据采集仪：INV3060S型智能采集仪4. GPS时间同步装置5. 数据采集和信号处理软件：DASP-V11工程版6. 汽车平顺性分析软件：DASP-汽车平顺性分析软件四、实验方法与步骤1. 实验准备：将加速度传感器安装在座椅靠背处、坐垫上方以及脚支撑板处，采用真人加载，确保实验数据的真实性。
2. 实验数据采集：在脉冲输入（凸块）下，分别以10-60km/h的速度行驶，在随机输入（一般路面）下，分别以40-70km/h的速度行驶。
使用INV3060S型智能采集仪采集各测点的振动加速度响应数据。
3. 数据处理与分析：利用DASP-V11工程版数据采集和信号处理软件，对采集到的数据进行处理，得到最大加速度响应值及总加权加速度均方根值。
4. 汽车平顺性评价：根据处理后的数据，绘制与行车速度的评价关系曲线，分析汽车的平顺性。
五、实验结果与分析1. 实验数据：根据实验数据，得到各测点的最大加速度响应值及总加权加速度均方根值。
2. 汽车平顺性评价：根据评价关系曲线，分析汽车的平顺性。
以座椅靠背处为例，当车速为60km/h时，总加权加速度均方根值为0.5g，说明在此速度下，座椅靠背处的振动较为明显，汽车的平顺性有待提高。
3. 对比分析：将本次实验结果与标准平顺性指标进行对比，分析汽车平顺性的优劣。
六、实验结论1. 本次实验通过对汽车平顺性的实际测量和分析，了解了汽车平顺性的基本概念和评价方法。
第六章汽车的平顺性
第六章 汽车的平顺性
• 另外，ISO2631—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。
• 标准规定靠背水平轴向可以由椅面水平轴向代替，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力法》时， 评价汽车平顺性就考虑椅面Xs、Ys、Zs三个轴向。
人体对不同方向的振动敏感性不一样
• 在表6-1给出了对各轴向的轴加权系数，系数越大，对此轴向振动越敏感
人体对不同频率的振动敏感性不一样
• 在图6-3给出了 各轴向0.580Hz的频率加 权函数(渐进线， 也就是近似的)， 函数值越大， 对此频率处的 振动越敏感
人体对不同频率的振动敏感性不一样
ISO2631－1：1997(E) 规定的频率加权函数（与课本图6-3对照）
几个概念：信号x（物理量）均值 μ、方差σ2 和均方值ψ2
均值
x
1 lim T T
T
x(t)dt
0
均方值
2 x
lim 1 T T
T x2 (t)dt
0
均方根值 x rms 2x
方差
2 x
1 lim T T
T 0
[
x(t
)
x
]2
dt
•重要结论：
当均值为零时， 方差等于均方值， 标准差等于均方 根值
• 车轮、车轴构成的非悬挂(车轮)质量 为m1。车轮再经过具有一定弹性和 阻尼的轮胎支承在不平的路面上。
• 在讨论平顺性时，这一立体模型的车 身质量主要考虑垂直、俯仰、侧倾3 个自由度，4个车轮质量有4个垂直自 由度，共7个自由度。
汽车平顺性性能试验解析
汽车平顺性性能试验解析汇报人：日期:•汽车平顺性性能试验概述•平顺性试验方法详解•平顺性性能影响因素•平顺性性能提升策略•平顺性性能试验案例分析•平顺性性能试验未来发展趋势01汽车平顺性性能试验概述平顺性定义平顺性的重要性平顺性定义及重要性试验目的试验内容平顺性试验目的和内容平顺性试验流程和标准试验流程标准02平顺性试验方法详解整车平顺性试验选择具有不同特征的路面，如平坦、坡道、弯道等，以及不同的道路条件，如干燥、湿滑、冰雪等。
试验场地使用高精度仪器来测量车辆的振动、加速度、速度等参数，如加速度计、速度计、位移计等。
试验设备在各种路况和条件下，对车辆进行行驶测试，记录相关参数，并对数据进行整理和分析。
试验过程对采集到的数据进行处理和分析，评价车辆的平顺性性能，包括振动频率、振幅、相位等参数。
数据分析零部件平顺性试验针对车辆的各个零部件，如悬挂系统、座椅、方向盘等。
试验对象试验设备试验过程数据分析根据不同零部件的特点，选择相应的测试设备，如振动台、激振器、力传感器等。
在实验室中对各个零部件进行振动测试、疲劳强度测试等，以评估其在不同路况下的性能表现。
通过对测试数据的分析，评价各个零部件的平顺性性能，如振动特性、刚度、阻尼等参数。
建模方法模型验证性能预测优化设计模拟仿真分析03平顺性性能影响因素车辆自身因素悬挂系统轮胎的尺寸、胎压和充气状态都会影响车辆的平顺性。
充气不足或胎压过高都会降低轮胎的吸震性能。
轮胎车身结构交通状况交通密度、速度和流量也会影响车辆的平顺性。
在高速公路上行驶时，车辆需要承受较高的气流冲击。
路面条件路面类型、状况和不平度都会影响车辆的平顺性。
例如，破损的路面或桥梁接缝处可能会引发较大的冲击和振动。
气候条件风、雨、雪等恶劣天气条件可能会增加行驶中的不稳定性，从而影响车辆的平顺性。
外部环境因素驾驶技能驾驶员的驾驶技能和经验对车辆的平顺性有很大的影响。
熟练的驾驶员能够更好地应对复杂的路况和交通状况，保持车辆的稳定性和舒适性。
第六章 汽车行驶的平顺性解析
第六章汽车行驶的平顺性6.1 平顺性的评价汽车行驶平顺性，是指汽车在一般行驶速度范围内行驶时，能保证乘员不会因车身振动而引起不舒服和疲劳的感觉，以及保持所运货物完整无损的性能。
由于行驶平顺性主要是根据乘员的舒适程度来评价，又称为乘坐舒适性。
汽车作为一个复杂的多质量振动系统，其车身通过悬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，其它如发动机、驾驶室等也是以橡胶垫固定于车架上。
在激振力作用(如道路不平而引起的冲击和加速、减速时的惯性力等)以及发动机振动与传动轴等振动时，系统将发生复杂的振动。
这种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；乘员也会因为必须调整身体姿势，加剧产生疲劳的趋势。
车身振动频率较低，共振区通常在低频范围内。
为了保证汽车具有良好的平顺性，应使引起车身共振的行驶速度尽可能地远离汽车行驶的常用速度。
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，而被迫降低汽车行车速度。
其次，振动产生的动载荷，会加速零件磨损乃至引起损坏。
此外，振动还会消耗能量，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。
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来制订的，并用振动的物理量，如频率、振幅、加速度、加速度变化率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。
它约为60～85次/分(1HZ ～1.6HZ)，振动加速度极限值为0.2～0.3g。
为了保证所运输货物的完整性，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开车厢底板。
所以，车身振动加速度的极限值应低于0.6～0.7g。
第六章 汽车的平顺性
z0 j 2 1 e q0
z0 q0
H j z q H j z q e j
H j z q
2 1
第三节 汽车振动系统的简化，单质量 系统的振动
2．频率响应特性推导
) k ( z q) 0 q m2 z c( z
1 T 2 a w＝ a w t dt T 0
1 2
式中，T--振动的分析时间，一般取120 S。
6.1 人体对振动的反应和平顺性评价
频率加权函数w(f)(渐进线)可用右侧公式表示， 式中频率f的单位为Hz 。
6.1 人体对振动的反应和平顺性评价
2）对记录的加速度时间历程a(t)进行频谱分析得
m2 j z c j ( z q ) k ( z q ) 0
2
z m2 2 c j k q c j k z z k jc H j z q q q m2 2 k jc
6.1 人体对振动的反应和平顺性评价
6.1 人体对振动的反应和平顺性评价
2、辅助评价方法
当峰值系数>9时，IS02631-1：1997(E)标准 规定用均4次方限值的方法来评价，它能 更好地估计偶尔遇到过大的脉冲引起的高 峰值系数振动对人体的影响，此时采用辅 助评价方法——振动剂量值为
T VDV＝ a 4 t dt 0 w 1 4
到功率谱密度函数
，按下式计算 G a f
80 2 a w＝ W f G a f df 0.5
1 2
2、当同时虑椅面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
汽车平顺性能测试实验
平顺性测试
一、理论基础
2．汽车平顺性的评定指标
1) “疲劳-降低工效界限” TFD和“车平顺性的评定指标
1) “疲劳-降低工效界限” TFD和“降低舒适界限” TCD
平顺性测试
一、理论基础
2．汽车平顺性的评定指标
2) 加速度的加权均方根值σW
2 WO (1.4 WX )2 (1.4 WY )2 WZ
平顺性测试
一、理论基础
4．用常用车速的评价指标评价平顺性
根据需要也可只用常用车速的评价指标来评价平 顺性。各类客车的试验车速均为50 km/h，测点 均为左侧最接近后桥正上方处的座椅。评价指 标为σW和Leq。 σW为加速度加权均方根值，m/s2； Leq为给定测 量时间内的加速度加权均方根对数值，又称等 效均值，dB； TCD为降低舒适界限。
平顺性测试
二、实验目的及要求
(1) 掌握汽车平顺性测试的几种方法。 (2) 熟悉实验步骤、掌握各相关仪器的使用方 法。
平顺性测试
三、实验所用的主要仪器和设备
• 测试仪器系统 • 数据处理设备 • 2512型“人体响应振级计” • 两种形状的单凸块作为脉冲输入：三角形 和长坡形。
平顺性测试
四、实验设备的工作原理
2．脉冲输入行驶性能检测的设备
(1)测试仪器可选用随机输入行驶性试验所用设备。 (2)试验用装置采用两种形状的单凸块作为脉冲输入： 三角形和长坡形。
平顺性测试
四、实验设备的工作原理
3．悬挂系统固有频率和阻尼比的测定
测试仪器可选用随机输入行驶性试验所用设备。振 动传感器装在前、后轴和其上方车身或车架相应 的位置上。
平顺性测试
一、理论基础
1．汽车平顺性的测试内容
汽车平顺性试验分析
｝ ｊ Ｉ ｝
Ｉ ｆ － ＿ Ｅ ’ 删 ” ｆ
驶平顺性的要求 ， 必须有恰当 的试验方法 和实用的评价指标 ，之后才 能进行合 理 、 正确的试验验证 ， 并研究改善平顺性 的途
径。
图 １车 速 ３ ０ ｋ ｍ／ ｈ脚底 板 随机 输 入 时 域 图
２ 平 顺 性 的评 价 方 法
“ ｛ 『 ＿
；
．
一
１ ｌ ｝ ： 母一 ＿ ｕ ；
巍融 善 １ ｛
麓
．
ｍ
～
图 ４车 速 ４ ０ ｋ ｍ／ ｈ脚 底 板 随机 输 入 Ｚ方 向频 域 图 度降低 ， 影响了乘 坐的舒适性 。 ３ ０ ｋ ｍ ／ ｈ 、 ４ ０ ｋ ｍ ／ ｈ车速下有 明显 的升高 ， 说 明提高车速会使 汽车舒适 ３ ． ２随机输入实验频域加速度频域分析 根据实验采 集得 到的时域 下随机输 入加速度时 间历程 曲线图 ， 表 １随机 输 入 下 平顺 性 实验 评 价 结 果 运用 ｉ ｎ Ｐ Ｓ Ｘ汽车平顺性试 验分 析软件得 出其对应的频域图 ３ 。 由图 ３可知 ， 在３ ０ ｋ ｍ ／ ｈ车速下脚垫 随机输入 ｚ 方向进本上分布 在１ ３ Ｈ Ｚ以下 的频率范 围内 ， 且 主要分 布在 ２ ． ５ — ５ Ｈ Ｚ内， 当频率 超 过 １ ３ Ｈ Ｚ时 ， 随着频率 的增加 ， 振动能量迅速降低 。大部分能量分布 在人体共振范 围内 ， 人体 内脏 器官容易产生共振 ， 对人 身体有一 定 的影响。 图 ４可知 ， 在４ ０ ｋ ｍ ／ ｈ车速下脚垫 随机输人 ｚ 方 向进本上分布在 １ ４ Ｈ Ｚ以下的频率 范围内 ， 且主要分布在 ２ ． ５ — ７ ． ５ Ｈ Ｚ内 ， 和 １ ０ — １ ４ Ｈ Ｚ 内， 当频率超过 １ ４ Ｈ Ｚ时， 随着频率的增加 ， 振动能量迅速 降低 。部 分能量分 布在人体共振范 围内 ， 人 体 内脏 器 官 容 易 产 生 共 振 ， 相 对
Ｉ ｆ － ＿ Ｅ ’ 删 ” ｆ
驶平顺性的要求 ， 必须有恰当 的试验方法 和实用的评价指标 ，之后才 能进行合 理 、 正确的试验验证 ， 并研究改善平顺性 的途
径。
图 １车 速 ３ ０ ｋ ｍ／ ｈ脚底 板 随机 输 入 时 域 图
２ 平 顺 性 的评 价 方 法
“ ｛ 『 ＿
；
．
一
１ ｌ ｝ ： 母一 ＿ ｕ ；
巍融 善 １ ｛
麓
．
ｍ
～
图 ４车 速 ４ ０ ｋ ｍ／ ｈ脚 底 板 随机 输 入 Ｚ方 向频 域 图 度降低 ， 影响了乘 坐的舒适性 。 ３ ０ ｋ ｍ ／ ｈ 、 ４ ０ ｋ ｍ ／ ｈ车速下有 明显 的升高 ， 说 明提高车速会使 汽车舒适 ３ ． ２随机输入实验频域加速度频域分析 根据实验采 集得 到的时域 下随机输 入加速度时 间历程 曲线图 ， 表 １随机 输 入 下 平顺 性 实验 评 价 结 果 运用 ｉ ｎ Ｐ Ｓ Ｘ汽车平顺性试 验分 析软件得 出其对应的频域图 ３ 。 由图 ３可知 ， 在３ ０ ｋ ｍ ／ ｈ车速下脚垫 随机输入 ｚ 方向进本上分布 在１ ３ Ｈ Ｚ以下 的频率范 围内 ， 且 主要分 布在 ２ ． ５ — ５ Ｈ Ｚ内， 当频率 超 过 １ ３ Ｈ Ｚ时 ， 随着频率 的增加 ， 振动能量迅速降低 。大部分能量分布 在人体共振范 围内 ， 人体 内脏 器官容易产生共振 ， 对人 身体有一 定 的影响。 图 ４可知 ， 在４ ０ ｋ ｍ ／ ｈ车速下脚垫 随机输人 ｚ 方 向进本上分布在 １ ４ Ｈ Ｚ以下的频率 范围内 ， 且主要分布在 ２ ． ５ — ７ ． ５ Ｈ Ｚ内 ， 和 １ ０ — １ ４ Ｈ Ｚ 内， 当频率超过 １ ４ Ｈ Ｚ时， 随着频率的增加 ， 振动能量迅速 降低 。部 分能量分 布在人体共振范 围内 ， 人 体 内脏 器 官 容 易 产 生 共 振 ， 相 对
6.7--汽车平顺性试验和数据处理汇总
5
第七节 汽车平顺性试验和数据处理
3.汽车振动系统频率响应函数的测定
6
第七节 汽车平顺性试验和数据处理
4.在实际随机输入路面上的平顺性试验
➢试验应按照GB/T 4970—1996《汽车平顺性随机输 入行驶试验方法》进行。
➢随机输入试验主要以加权加速度均方根值来评价， 车厢底板及车轴采用该处的加速度均方根值来评价。
av
W (f )频率加权 AWK AW K
计算自功率谱
11
第七节 汽车平顺性试验和数据处理
2.数据处理系统
➢按照ISO-2631标准进行频率加权的“人体振动测量 仪”在平顺性评价试验中得到采用。这种仪器通常用模 拟/数字混合法计算加权加速度均方根值。
记录的模拟信号
at
模拟 W f 频率
加权滤波
动剂量（VDV）来评价。
8
第七节 汽车平顺性试验和数据处理
二、平顺性试验数据的采集和处理
1.测试仪器系统
传感器一般采用压电式加速度计。
9
第七节 汽车平顺性试验和数据处理
二、平顺性试验数据的采集和处理
1.测试仪器系统
测量座垫上的加 速度时，要把传感 器安装在一个半刚 性的垫盘内。
10
第七节 汽车平顺性试验和数据处理
车身部分固有频率
f0
0
/
2π
1 T
车轮部分固有频率
ft
t
/
2π
1 T
车身和车轮部分的衰减率
A1 / A2 A1 / A2
图6-54 悬挂系统衰减振动曲线
车身和车轮部分阻尼比
ζ 1
1
4π2 ln 2 τ
ζt 1
1
4π2 ln 2 τ
第七节 汽车平顺性试验和数据处理
3.汽车振动系统频率响应函数的测定
6
第七节 汽车平顺性试验和数据处理
4.在实际随机输入路面上的平顺性试验
➢试验应按照GB/T 4970—1996《汽车平顺性随机输 入行驶试验方法》进行。
➢随机输入试验主要以加权加速度均方根值来评价， 车厢底板及车轴采用该处的加速度均方根值来评价。
av
W (f )频率加权 AWK AW K
计算自功率谱
11
第七节 汽车平顺性试验和数据处理
2.数据处理系统
➢按照ISO-2631标准进行频率加权的“人体振动测量 仪”在平顺性评价试验中得到采用。这种仪器通常用模 拟/数字混合法计算加权加速度均方根值。
记录的模拟信号
at
模拟 W f 频率
加权滤波
动剂量（VDV）来评价。
8
第七节 汽车平顺性试验和数据处理
二、平顺性试验数据的采集和处理
1.测试仪器系统
传感器一般采用压电式加速度计。
9
第七节 汽车平顺性试验和数据处理
二、平顺性试验数据的采集和处理
1.测试仪器系统
测量座垫上的加 速度时，要把传感 器安装在一个半刚 性的垫盘内。
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第七节 汽车平顺性试验和数据处理
车身部分固有频率
f0
0
/
2π
1 T
车轮部分固有频率
ft
t
/
2π
1 T
车身和车轮部分的衰减率
A1 / A2 A1 / A2
图6-54 悬挂系统衰减振动曲线
车身和车轮部分阻尼比
ζ 1
1
4π2 ln 2 τ
ζt 1
1
4π2 ln 2 τ
汽车理论__第6章汽车的平顺性
第二节 路面不平度的统计特性
在双对数坐标上为一斜线， 式(6－4)在双对数坐标上为一斜线，对实测路面功率谱密度拟合时， － 在双对数坐标上为一斜线 对实测路面功率谱密度拟合时， 为了减少误差， 为了减少误差，在不同空间频率范围可以选用不同的拟合系数进行 分段拟合，但不应超过4段。 分段拟合，但不应超过 段
第六章 汽车的平顺性
内容提要
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， 汽车振动系统的简化，单质量系统的振动 车身与车轮双质量系统的振动 双轴汽车的振动 人体－ 人体－座椅系统的振动 汽车平顺性试验和数据处理
引 言
汽车行驶时，由路面不平以及发动机、 汽车行驶时，由路面不平以及发动机、传动系和车轮等旋转 部件激发汽车的振动。通常， 部件激发汽车的振动。通常，路面不平是汽车振动的基本输 故本章讨论的平顺性(Ride)主要指路面不平引起的汽车 入，故本章讨论的平顺性 主要指路面不平引起的汽车 振动，频率范围约为0.5~25Hz。 振动，频率范围约为 。 汽车的平顺性主要是保持汽车在行驶过程中产生的振动和冲 击环境对乘员舒适性的影响在一定界限之内， 击环境对乘员舒适性的影响在一定界限之内，因此平顺性主 要根据乘员主观感觉的舒适性来评价， 要根据乘员主观感觉的舒适性来评价，对于载货汽车还包括 保持货物完好的性能，它是现代高速汽车的主要性能之一。 保持货物完好的性能，它是现代高速汽车的主要性能之一。 汽车的平顺性可由图6-1所示的 路面一汽车一入” 所示的“ 汽车的平顺性可由图 所示的“路面一汽车一入”系统的框 图来分析。路面不平度和车速形成了对汽车振动系统的“ 图来分析。路面不平度和车速形成了对汽车振动系统的“输 输入”经过由轮胎、悬架、座垫等弹性、 入”，此‘输入”经过由轮胎、悬架、座垫等弹性、阻尼元 件和悬挂、非悬挂质量构成的振动系统的传递， 件和悬挂、非悬挂质量构成的振动系统的传递，得到振动系 统的“输出”是悬挂质量或进一步经座椅传至人体的加速度， 统的“输出”是悬挂质量或进一步经座椅传至人体的加速度， 此加速度通过人体对振动的反应——舒适性来评价汽车的平 此加速度通过人体对振动的反应 舒适性来评价汽车的平 顺性。当振动系统的“输出”作为优化的目标时， 顺性。当振动系统的“输出”作为优化的目标时，通常还要 综合考虑车轮与路面间的动载和悬架弹簧的动挠度。 综合考虑车轮与路面间的动载和悬架弹簧的动挠度。它们分 别影响“行驶安全性”和撞击悬架限位的概率。 别影响“行驶安全性”和撞击悬架限位的概率。
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为了防止汽车在不平路面上行驶时冲击缓冲块，悬架应有 足够的动挠度(指悬架平衡位置到悬架与车架相碰时的变形)。
减少悬架刚度，即增大静挠度，可提高汽车行驶平顺性。 但刚度降低会增加非悬挂质量的高频振动位移。而大幅度的车 轮振动有时会使车轮离开地面，前轮定位角也将发生显著变化 ，在紧急制动时会产生严重的汽车“点头”现象。转弯时因悬 架侧倾刚度的降低，会使车身产生较大的侧倾角。
位概率
•行驶安全性
二、汽车平顺性主要内容
人体对振动的反应和平顺性的评价 振动“输入”— 路面不平度的统计特性 汽车振动系统的简化，系统频响特性和系统参
数对“输出”影响的分析 汽车平顺性的测试
三、人体对振动的反应
平顺性主要靠主观感觉判断。 国际标准ISO2631，以短时间简谐振动的实验结果为基础。 ISO 2631用加速度均方根值给出了1～80Hz振动频率范围内
ISO2631－1：1997(E)简介
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。
用方向 暴露时间，小时
1 2.5 4
8
0.7～1.4 垂 直 3.17 1.88 1.42 0.84
水 平 1.2 0.71 0.5 0.32
1.4～2.8 垂 直 2.93 1.75 1.32 0.73
水 平 1.6 0.95 0.67 0.42
2.8～5.6 垂 直 2.13 1.28 0.9S 0.57
五、平顺性的评价方法
-基本评价方法 (加权加速度均方根值)
加权振动级 Law 加权加速度均方根值 aw
L 20lg(a / a ）
aw
w
0
a 106 ms 2 0
同时考虑三个轴向振动时总加权加速度均方根值的 计算：
1
aw 1.4axw 2 1.4ayw 2 az2w 2
五、平顺性的评价方法
1.12 fci
1
pwi W ( fci ) pi W ( fci )[ Gp ( பைடு நூலகம் )df ]2
0.89 fci
Z轴方向
W
f
ci
10.5
f
ci
1 2
8
fci
X轴方向
W
f
ci
1 2
fci
0.9 fci 4 4 fci 8 8 fci
三、人体对振动的反应
1.人体对振动的响应 人体对振动的响应取决于：①频率与强度； ②作用方向；
③暴露时间。 2.频率8Hz以下水平方向允许的加速度值低于垂直方向4～8Hz
允许的加速度；水平方向1～2Hz比垂直方向4～8Hz加速度允 许值低1.4倍。对于汽车的振动环境， 8Hz以下振动频率占比 重相当大。 3.反应界限（疲劳、不舒服）都是由人体感觉到的振动强度 大小和暴露时间长短综合作用的结果。
水平振动：0.5~2Hz
3Hz以下水平振动比垂直振动更敏感且汽车车身 部分系统在此范围内产生共振
四、人体对振动的评价指标
ISO2631：“人体承受全身振动评价指南”
ISO 2631用加速度均方根值(rms)给出了1～80Hz振动频率范 围内人体对振动反应的三个不同界限。
暴露界限：当人体承受的振动强度在此界限内，将保持人的 健康或安全。它作为人体可承受振动量的上限。
水 此平频振率动范围比产垂生直共振振动，更故敏应感对，水且平汽振车动车给身予部充分分系重统视在d 。
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，用基本的评价方法——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。
疲劳－工效降低界限：当人承受的振动强度在此界限内时， 能准确灵敏地反应，正常地进行驾驶。它与保持人的工作效 能有关。
舒适降低界限：在此界限之内，人体对所暴露的振动环境主 观感觉良好，能顺利地完成吃、读、写等动作。它与保持人 的舒适有关。
ISO2631：“人体承受全身振动评价指南”
五、平顺性的评价方法
五、平顺性的评价方法
Z轴方向
W
f
10 .5
f
1 2
8 f
0.9 f 4 4 f 8 8 f
X轴方向
W
f
1 2
f
0.9 f 2 2 f
同时考虑 xs, ys, zs 这 3 个轴向时
1
av (1.4axw )2 (1.4ayw )2 az2w 2
水 平 3.02 1.79 1.27 0.8
5.6～11.2 垂 直 2.24 1.35 1.9 0.6
水 平 6.02 3.58 2.54 1.6
11.2～22.4 垂 直 4.26 2.54 1.89 1.13
水 平 12.05 7.14 5.04 3.2
五、平顺性的评价方法
ISO2631-1:1997(E) 规定总加权评价方法：
1.25～2.5
122 ～ 128
> 2. 0
126
人的主观感觉
没有不舒适 稍有不舒适 一些不舒适
不舒适 很不舒适 极不舒适
六、影响平顺性的因素
悬挂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影响较大。
1) 弹性元件
汽车前、后悬架静挠度的匹配对行驶平顺性也有很大影响 ，若前、后悬架的静挠度(振动频率)都比较接近，共振的机会 减少。为了减少车身纵向角振动，通常后悬架的静挠度要比前 悬架的小些。
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、身体健康和货物 的完整性以及零部件的性能和寿命---控制汽车振动 系统的动态特性！
汽车振动的发生源主要有以下几个方面
路面凹凸不平的变化、不平衡或不均匀（非均匀性）轮胎的 旋转、不平衡传动轴的旋转以及发动机爆发时扭矩变化等。
汽车振动的传递路径
Law , aw 与人的主观感觉关系如下表:
五、平顺性的评价方法
表 6-2 L aw和 a w与人的主观感觉之间的关系
加权加速度均方根值 加权振级
a w / m/s 2 0.315
Law / dB 110
0.315～0.63
110 ～ 116
1.5～1.0
114 ～ 120
0.8～1.6
118 ～ 124
ISO2631-1:1997(E) 规定加 权评价方法： 1/3倍频分别评价法：
对传至人体的加速度进行频 谱分析，可得1/3倍频带的加速 度均方根值谱。
f frequency u upper l lower c centre
五、平顺性的评价方法
1/3倍频法认为:同时有许多个1/3倍频带都有能量作用于人体 时，各个频带振动作用无明显联系，对人体产生的影响主要 是人体感觉振动强度最大的一个1/3倍频带所造成的。
人体对各频带振动的敏感程度不同，所以1/3倍频加速度 均方根值分量 的大小不能反映人体感觉振动强度的大小, 所以需要给加权系数。
方法：采用人体对不同频率振动敏感程度的频率加权函数， 将人体最敏感以外各1/3倍频带加速度均方根值分量 进行 频率加权，即按人体感觉的振动强度相等的原则折算为最敏 感频率范围，即加权加速度均方根值分量 。其大小可以 反映人体对振动强度的感觉。
人体对振动反应的三个不同界限。
国际标准ISO2631：“人体承受全身振动评价指南” 1974年制定, 1985年开始进行全面修订, 1997年公布了ISO2631-1:1997（E）
Mechanical vibration and shock –Evaluation of human exposure to
三、人体对振动的反应
把人看成一个多自由 度系统.有其固有频率如:
腹系统: 3-6Hz 头-颈-肩:20-30Hz 眼球: 60~90Hz 生理反应:肠胃,呼吸, 神经,循环系统等
心理反应
三、人体对振动的反应
振动频率
人体对振动最敏感的频率范围：
垂直振动：4~12.5Hz 4~8Hz 人的内脏器官产生共振 8~12.5Hz 人的脊椎系统影响大
0.9 fci 2 2 fci
1/ 3倍频带分别评价法的评价指标为( pwi )max
并与最敏感频带允许的界限值加以比较
五、平顺性的评价方法
按疲劳－工效降低界限划分的均方根加速度值极限值
倍频带的几 何中心频率
(赫兹) 1.0
2.0
4.0
8.0
16
倍频带的极 限频率 (赫兹)
加速度均方根值,米/秒 2 加速度作
whole-body vibration –Part 1: General requirements
我国对相应标准进行修订，公布了“GB/T4970-1996 汽车平顺性随机输入行驶试验方法 ”
ISO2631－1：1997(E)简介
ISO2631－1：1997(E)简介
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。
减少悬架刚度，即增大静挠度，可提高汽车行驶平顺性。 但刚度降低会增加非悬挂质量的高频振动位移。而大幅度的车 轮振动有时会使车轮离开地面，前轮定位角也将发生显著变化 ，在紧急制动时会产生严重的汽车“点头”现象。转弯时因悬 架侧倾刚度的降低，会使车身产生较大的侧倾角。
位概率
•行驶安全性
二、汽车平顺性主要内容
人体对振动的反应和平顺性的评价 振动“输入”— 路面不平度的统计特性 汽车振动系统的简化，系统频响特性和系统参
数对“输出”影响的分析 汽车平顺性的测试
三、人体对振动的反应
平顺性主要靠主观感觉判断。 国际标准ISO2631，以短时间简谐振动的实验结果为基础。 ISO 2631用加速度均方根值给出了1～80Hz振动频率范围内
ISO2631－1：1997(E)简介
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。
用方向 暴露时间，小时
1 2.5 4
8
0.7～1.4 垂 直 3.17 1.88 1.42 0.84
水 平 1.2 0.71 0.5 0.32
1.4～2.8 垂 直 2.93 1.75 1.32 0.73
水 平 1.6 0.95 0.67 0.42
2.8～5.6 垂 直 2.13 1.28 0.9S 0.57
五、平顺性的评价方法
-基本评价方法 (加权加速度均方根值)
加权振动级 Law 加权加速度均方根值 aw
L 20lg(a / a ）
aw
w
0
a 106 ms 2 0
同时考虑三个轴向振动时总加权加速度均方根值的 计算：
1
aw 1.4axw 2 1.4ayw 2 az2w 2
五、平顺性的评价方法
1.12 fci
1
pwi W ( fci ) pi W ( fci )[ Gp ( பைடு நூலகம் )df ]2
0.89 fci
Z轴方向
W
f
ci
10.5
f
ci
1 2
8
fci
X轴方向
W
f
ci
1 2
fci
0.9 fci 4 4 fci 8 8 fci
三、人体对振动的反应
1.人体对振动的响应 人体对振动的响应取决于：①频率与强度； ②作用方向；
③暴露时间。 2.频率8Hz以下水平方向允许的加速度值低于垂直方向4～8Hz
允许的加速度；水平方向1～2Hz比垂直方向4～8Hz加速度允 许值低1.4倍。对于汽车的振动环境， 8Hz以下振动频率占比 重相当大。 3.反应界限（疲劳、不舒服）都是由人体感觉到的振动强度 大小和暴露时间长短综合作用的结果。
水平振动：0.5~2Hz
3Hz以下水平振动比垂直振动更敏感且汽车车身 部分系统在此范围内产生共振
四、人体对振动的评价指标
ISO2631：“人体承受全身振动评价指南”
ISO 2631用加速度均方根值(rms)给出了1～80Hz振动频率范 围内人体对振动反应的三个不同界限。
暴露界限：当人体承受的振动强度在此界限内，将保持人的 健康或安全。它作为人体可承受振动量的上限。
水 此平频振率动范围比产垂生直共振振动，更故敏应感对，水且平汽振车动车给身予部充分分系重统视在d 。
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，用基本的评价方法——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。
疲劳－工效降低界限：当人承受的振动强度在此界限内时， 能准确灵敏地反应，正常地进行驾驶。它与保持人的工作效 能有关。
舒适降低界限：在此界限之内，人体对所暴露的振动环境主 观感觉良好，能顺利地完成吃、读、写等动作。它与保持人 的舒适有关。
ISO2631：“人体承受全身振动评价指南”
五、平顺性的评价方法
五、平顺性的评价方法
Z轴方向
W
f
10 .5
f
1 2
8 f
0.9 f 4 4 f 8 8 f
X轴方向
W
f
1 2
f
0.9 f 2 2 f
同时考虑 xs, ys, zs 这 3 个轴向时
1
av (1.4axw )2 (1.4ayw )2 az2w 2
水 平 3.02 1.79 1.27 0.8
5.6～11.2 垂 直 2.24 1.35 1.9 0.6
水 平 6.02 3.58 2.54 1.6
11.2～22.4 垂 直 4.26 2.54 1.89 1.13
水 平 12.05 7.14 5.04 3.2
五、平顺性的评价方法
ISO2631-1:1997(E) 规定总加权评价方法：
1.25～2.5
122 ～ 128
> 2. 0
126
人的主观感觉
没有不舒适 稍有不舒适 一些不舒适
不舒适 很不舒适 极不舒适
六、影响平顺性的因素
悬挂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影响较大。
1) 弹性元件
汽车前、后悬架静挠度的匹配对行驶平顺性也有很大影响 ，若前、后悬架的静挠度(振动频率)都比较接近，共振的机会 减少。为了减少车身纵向角振动，通常后悬架的静挠度要比前 悬架的小些。
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、身体健康和货物 的完整性以及零部件的性能和寿命---控制汽车振动 系统的动态特性！
汽车振动的发生源主要有以下几个方面
路面凹凸不平的变化、不平衡或不均匀（非均匀性）轮胎的 旋转、不平衡传动轴的旋转以及发动机爆发时扭矩变化等。
汽车振动的传递路径
Law , aw 与人的主观感觉关系如下表:
五、平顺性的评价方法
表 6-2 L aw和 a w与人的主观感觉之间的关系
加权加速度均方根值 加权振级
a w / m/s 2 0.315
Law / dB 110
0.315～0.63
110 ～ 116
1.5～1.0
114 ～ 120
0.8～1.6
118 ～ 124
ISO2631-1:1997(E) 规定加 权评价方法： 1/3倍频分别评价法：
对传至人体的加速度进行频 谱分析，可得1/3倍频带的加速 度均方根值谱。
f frequency u upper l lower c centre
五、平顺性的评价方法
1/3倍频法认为:同时有许多个1/3倍频带都有能量作用于人体 时，各个频带振动作用无明显联系，对人体产生的影响主要 是人体感觉振动强度最大的一个1/3倍频带所造成的。
人体对各频带振动的敏感程度不同，所以1/3倍频加速度 均方根值分量 的大小不能反映人体感觉振动强度的大小, 所以需要给加权系数。
方法：采用人体对不同频率振动敏感程度的频率加权函数， 将人体最敏感以外各1/3倍频带加速度均方根值分量 进行 频率加权，即按人体感觉的振动强度相等的原则折算为最敏 感频率范围，即加权加速度均方根值分量 。其大小可以 反映人体对振动强度的感觉。
人体对振动反应的三个不同界限。
国际标准ISO2631：“人体承受全身振动评价指南” 1974年制定, 1985年开始进行全面修订, 1997年公布了ISO2631-1:1997（E）
Mechanical vibration and shock –Evaluation of human exposure to
三、人体对振动的反应
把人看成一个多自由 度系统.有其固有频率如:
腹系统: 3-6Hz 头-颈-肩:20-30Hz 眼球: 60~90Hz 生理反应:肠胃,呼吸, 神经,循环系统等
心理反应
三、人体对振动的反应
振动频率
人体对振动最敏感的频率范围：
垂直振动：4~12.5Hz 4~8Hz 人的内脏器官产生共振 8~12.5Hz 人的脊椎系统影响大
0.9 fci 2 2 fci
1/ 3倍频带分别评价法的评价指标为( pwi )max
并与最敏感频带允许的界限值加以比较
五、平顺性的评价方法
按疲劳－工效降低界限划分的均方根加速度值极限值
倍频带的几 何中心频率
(赫兹) 1.0
2.0
4.0
8.0
16
倍频带的极 限频率 (赫兹)
加速度均方根值,米/秒 2 加速度作
whole-body vibration –Part 1: General requirements
我国对相应标准进行修订，公布了“GB/T4970-1996 汽车平顺性随机输入行驶试验方法 ”
ISO2631－1：1997(E)简介
ISO2631－1：1997(E)简介
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。