汽车行驶时,路面不平度以及车轮、发动机和传动系等旋转部件激励等因素激起汽车的振动和噪声,从而影响驾乘人员的乘坐舒适性、工作效率和身体健康;振动也影响所运货物的完好性,还在汽车上产生动载荷,加速零件磨损,导致疲劳失效。
汽车平顺性主要是根据乘员的舒适程度来评价,所以它又称为乘坐舒适性,是考核汽车性能的主要指标之一。虽然引起不舒适的因素有多种,且平顺性的概念有广义化的趋势,即不仅包括振动,也包括噪声和其他导致乘员不舒适的因素。但通常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。研究平顺性的主要目的是控制振动的传递,使汽车振动系统在给定“输入”下的“输出”不超过一定界限,以保持乘员的舒适性。汽车平顺性分析过程框图如图3-13所示。
系统“输入”主要是由汽车以一定车速驶过不平路面而引起,路面不平度一般沿路面长度和宽度方向都是对应距离为参数的随机过程。故“输入”对车辆系统来讲是基础位移(速度、加速度)的随机激励。此激励经过由轮胎、悬架、座椅等阻尼元件和悬架质量、非悬架质量构成的“振动系统”,传递到人体。平顺性是根据人体对振动的反应——乘坐者的舒适程度来评价汽车的性能,因此,作为“输出”的物理量是车身振动位移、速度或加速度,常用的是加速度,再进一步考虑经座椅传至人体的加速度。它们都是随机响应过程。汽车振动系统的“输出”通常还要考虑车轮与路面间的动载荷,汽车轮胎由不平路面引起的振动还会产生力的变化,轮胎与路面之间在行驶过程中动态作用力不能小于零,也就是轮胎不能脱离地面。如果轮胎脱离地面,瞬间会引起冲击,时间稍长则会给汽车的操控带来困难,使汽车失去控制,引起行驶安全性问题。另外,悬架弹簧的动挠度不能太大,否则会增加撞击悬架限位的概率,引起乘员的不舒适。汽车系统本身一般假设为确定性的,而激励是随机性的,因此,汽车平顺性分析本质上属于随机振动响应分析。(www.xing528.com)
图3-13 汽车平顺性分析过程框图
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