1、第6章 汽車溫馨性 定義:汽車溫馨性是指為乘員提供溫馨、愉快的乘坐環(huán)境和方便平安的操作條件的性能。包括：汽車平順性、汽車空氣調理性能、汽車乘坐環(huán)境及駕駛操作性能等。 汽車平順性就是堅持汽車在行駛過程中乘員所處的震動環(huán)境具有一定溫馨度的性能。汽車空氣調理性能是指對車內空氣的溫度、濕度、粉塵濃度實現控制調理，使車室內空氣經常堅持使乘員溫馨形狀的性能。 汽車乘坐環(huán)境及駕駛操作性能是指乘坐空間大小、座椅及支配件的布置、車內裝飾、儀表信號設備的易識別性等。 .6.1 汽車行駛的平順性 平順性主要根據乘員客觀覺得的溫馨性來評價。對于載貨汽車還包括堅持貨物完好的性能。行駛平順性既是決議汽車溫馨性最主要的方面

2、，它本身也是評價汽車性能的主要目的。 6.1.1 汽車震動及其傳送途徑 影響要素:行駛路面的凹凸不平高速旋轉的輪胎和傳動軸 發(fā)動機的轉矩變化.圖6.1 汽車震動系統方框圖 行駛平順性問題可以用以下圖方框圖來分析 .上述諸多“信號不斷地“輸入行駛中的汽車，而汽車又可以看作是由輪胎、懸架、座墊等彈性、阻尼元件和懸架質量及非懸架質量構成的“震動系統。各種“輸入信號沿不同的途徑傳至乘員人體，其主要傳送途徑如圖6.2所示。 圖6.2 汽車行駛震動傳送途徑不意圖 .作為系統的“輸出，是人體或貨物遭到的震動，其中最重要的是震動的頻率和震動加速度。任何一個“震動系統均有一個“固有頻率，當外界激振頻率接近或等于

3、“固有頻率時，將出現“共振景象，產生猛烈的震動，這既要影響汽車的支配穩(wěn)定性，也要影響行駛平順性。人體是一個復雜的機械震動系統，人體對震動的反響既與震動頻率及強度、震動作用方向和暴露時間有關，也與乘員的心思、生理形狀有關。 經過大量的震動實驗闡明，人體對不同方向的震動存在差別，對上下震動忍受性最強，其次是前后震動，對左右震動最敏感。人體上下震動的共振點大約在4Hz8Hz，程度震動的共振點大約在1Hz2Hz。假設在共振點上加振，人的抗振才干會嚴重下降，氧氣耗費量劇增，能量代謝加快。研討汽車行駛平順性實踐上要處理兩方面的問題：一是如何防止汽車這個“震動系統的“共振景象；二是使“震動系統輸出的震動頻率

4、避開人體敏感的范圍，震動加速度不超越人體所能接受的強度。 .6.1.2 行駛平順性的評價 目前對行駛平順性的評價仍是以人的客觀覺得為最終根據，它既要受震動環(huán)境特點的影響，又要受人的心思、生理要素的影響，所以這種評價和衡量是非常困難和復雜的。 1997年分布了ISO2631-1。ISO2631-11997E規(guī)范規(guī)定了人體坐姿受振模型圖6.3。模型闡明在進展溫馨性評價時，它除了思索座椅支承面處輸入點3個方向的線振動，還思索該點3個方向的角振動 以及座椅靠背和腳支承面兩個輸入點各3個方向的線振動；共3個輸入點12個軸向的振動。 .圖6.3 人體坐姿受振模型 圖6.4 各軸向頻率加權函數漸進線 .此規(guī)

5、范以為人體對不同頻率振動的敏感程度不同，在圖6.4上給出了各軸向0.580Hz的頻率加權函數漸進線，又思索不同輸入點、不同軸向的振動對人體影響的差別，還給出了各軸向振動的軸加權系數k。 圖6.4 各軸向頻率加權函數漸進線 .表6.1給出了三個輸入點12個軸向，分別選用哪一個頻率加權函數和相應的軸加權系數k。 位置坐標軸名稱頻率加權函數軸加權系數k座椅支承面xsyszsrxryrzddkeee1.001.001.000.630.400.20靠背xbxbxbcdd0.800.500.40腳xfxfxfkkk0.250.250.40.以前，有關規(guī)范及文章對人體的評價，用疲勞降低工效界限，降低溫馨界限

6、以及加權加速度均方根值等目的對貨車車廂振動的評價，用加速度均方根值和加速度功率譜密度函數。ISO2631-11997E規(guī)范規(guī)定，當振動波形峰值系數9峰值系數是加權加速度時間歷程的峰值與加權加速度均方根值的比值時，用根本的評價方法加權加速度均方根值來評價振動對人體溫馨和安康的影響。根據丈量，這一方法對各種汽車在正常行駛工況下均適用。 .1.單軸向加權加速度無度方根 用根本的評價方法來評價時，先計算各軸向加權加速度均方根值。 詳細計算方法如下： 1對記錄的加速度時間歷程a(t)，經過相應頻率加權函數w(t)的濾波網絡得到加權加速度時間歷程 ，按下式計算加權加速度均方根值: 式中，T為振動的分析時間

7、，普通取120s。 .頻率加權函數w(t) 漸進線可用以下公式表示，式中頻率f的單位為Hz .2對記錄的加速度時間歷程a(t)進展頻譜分析得到功率譜密度函數 ，按下式計算 .2.總加權加速度均方根值 當同時思索椅面 這三個軸向振動時，三個軸向的總加權加速度均方根值按下式計算 式中， 為前后方向軸方向加權加速度均方根值； 為左右方向軸方向加權加速度均方根值； 為前后方向軸方向加權加速度均方根值。 .3.加權振級與加權加速度均方根值的換算 目前在詳細丈量時，有些“人體振動丈量儀采用加權振級 ，加權振級闡明振動的量級，可以了解為用分貝值表示的加權加速度均方根值。它與加權加速度均方根值 的換算按下式進

8、展 式中， 為參考加速度均方根值，10-6ms-2； 為加權振級，dB。 .ISO263111997E規(guī)范給出了在180Hz振動頻率范圍內人體對振動的客觀覺得表6.2；由以上計算得到的加權加速度均方根值與表6.2比較，可得知人的客觀覺得程度，即可評價汽車的平順性優(yōu)劣。 加權加速度均方根值 /（ms-2）加權振級 /dB人的主觀感覺2.0126極不舒適表6.2 和 與人的客觀覺得之間的關系 .6.1.3 改善平順性的途徑 1.懸架構造減小懸架剛度，降低固有頻率，可以減少由于不平路面而引起乘員接受的加速度值，這是改善平順性的根本措施。 為防止出現“共振，前、后懸架的固有頻率應避開激振頻率。另外，由

9、于來自路面的激振先作用于前輪，然后才作用到后輪，為減輕由此引起的縱向角震動，前懸架的固有頻率應略低于后懸架，亦即前懸架剛度略低于后懸架。 .2.懸架阻尼 懸架系統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橡膠分子間的摩擦。其作用是使車身的震動迅速衰減，減小傳送給乘員和貨物的震動加速度，縮短震動時間，改善行駛平順性，還能改善車輪與道路的接觸情況，防止車輪跳離地面，提高支配穩(wěn)定性。在運用中，應防止減振器失效及彈簧片生銹鎖住，影響行駛平順性。 .3.輪胎 輪胎對行駛平順性的影響主要取決于輪胎的徑向剛度，適當減小輪胎徑向剛度，可以改善行駛平順性。比如采用子午線輪胎徑向剛度減小，輪胎的靜

10、撓度添加40%以上，行駛平順性得到改善。但輪胎剛度過低，會引起側向偏離加大，影響汽車的支配穩(wěn)定性。在運用中，經過動平衡實驗消除輪胎的動不平衡景象，也是保證行駛平順性的必要措施。 .4.座椅 座椅的布置對平順性有較大的影響。接近車身中部的座位振幅較小，前、后兩端的座位振幅較大，在一樣頻率下乘員感遭到的震動加速度就不一致，所以轎車的座位均布置在前后軸軸距之內。載貨汽車和公共汽車，為了減少程度前后方向的振幅，座位在高度方向上應盡量減少與重心間的間隔。座墊也有一定減振作用。座墊的剛度和阻尼要作適中選擇，以使人一座椅系統的固有頻率避開人體最敏感的48Hz范圍，同時應使阻尼系數到達0.2以上。 .5.非懸

11、架質量 非懸架質量對汽車的平順性有較大的影響，其質量的大小直接影響到傳送到車身上的沖擊力。質量越小，沖擊力越小，反之將加大。非懸架質量對行駛平順性的影響，常用非懸架質量與懸架質量之比m/M來評價，此比值轎車普通在10.5%14.5%之間，以小些為好。 .6.1.4 汽車平順性的實驗 1.平順性實驗的主要內容 1汽車懸掛系統的剛度、阻尼和慣性參數的測定 經過測定輪胎、懸架、座墊的彈性特性載荷與變形的關系曲線，可以求出在規(guī)定載荷下輪胎、懸架、座墊的剛度。由加、卸載曲線包圍的面積，可以確定這些元件的阻尼。另外，還要丈量懸掛車身質量、非懸掛車輪質量、車身質量分配系數等。 .2懸掛系統部分固有頻率偏頻和

12、阻尼比的測定 將汽車前輪、后輪分別從一定高度拋下，記錄車身和車輪質量的衰減震動曲線，見圖6.4。 圖6.4 懸掛系統衰減震動曲線 a車身震動 b車輪震動 .將汽車前輪、后輪分別從一定高度拋下，記錄車身和車輪質量的衰減震動曲線，見圖6.4。由圖上曲線可以得到車身質量震動周期Tr和車輪質量震動周期 ，然后按下式算出各部分固有頻率： 車身部分固有頻率 車輪部分固有頻率 由車身和車輪部分的衰減率 按下式求出阻尼比 、 .3汽車震動系統的頻率呼應函數的測定 在實踐隨機輸入的路面上或在電液震動臺上，給車輪0.530Hz范圍的震動輸入，記錄車軸、車身、座墊上各測點的震動呼應；然后由數據統計分析儀處置，按車軸

13、/輸入、車身/車軸、坐墊/車身可相應得到車輪、懸架、座墊各環(huán)節(jié)的頻率呼應函數。其幅頻特性的峰值所在頻率即為各環(huán)節(jié)的固有頻率，峰值幅值可用于近似求出各環(huán)節(jié)的阻尼比 .4實踐路面隨機輸入行駛實驗 此項實驗是評定汽車平順性的最主要實驗。按照GB/T49701996進展。各種車輛因任務條件不一樣、實驗要求的路況、車速、傳感器安裝位置等也有所不同。平順性隨機輸入實驗主要以總加權加速度均方根值 來評價。根據實驗中記錄的震動加速度時間歷程，經過數據處置設備得到加速度功率譜密度，并可計算各1/3倍頻程帶寬中心頻率 的加速度均方根 ，進而可求得 。這些評價目的隨車速的變化曲線稱為“車速特性，可用于整個運用車速范

14、圍內全面地評價汽車平順性。 .5汽車駛過凸塊或凹坑脈沖輸入行駛實驗 汽車行駛時偶爾會遇到凸塊或凹坑，其沖擊會影響汽車平順性，嚴重時會損害人體安康，破壞運載的貨物。此項實驗按GB/ 49701996進展，汽車以一定車速駛過規(guī)定尺寸的三角形凸塊得到脈沖輸入。評價目的用坐墊上和地板上加速度最大值或加權加速度最大值。 .2.性實驗數據的采集和處置 平順性實驗要采集各種震動與沖擊信號，特別是大量隨機震動信號，然后以計算機為主體，配以采樣、模一數轉換以及各種軟硬件的數據處置系統，進展平順性評價目的、頻譜及頻率呼應函數的處置。 1測試儀器系統測試儀器系統包括加速度傳感器、前置放大器和磁帶記錄儀或數據采集器。

15、圖6.5為測試儀器系統的框圖。 .測試儀器系統的頻率范圍該當不小于0.1300Hz，動態(tài)范圍不小于60dB。傳感器普通采用壓電式加速度計。丈量坐墊上的加速度時，要把傳感器安裝在一個半剛性的墊盤內，盤的最大厚度為12mm，盤的直徑為 20050mm。 為了保證記錄信號的精度和順應以后處置，在測試時要滿足以下要求： 1記錄電平 磁帶記錄儀普通有10mV左右的噪聲電壓，記錄的信號電壓堅持在1V左右比較適宜，這樣可以保證信噪比在40dB以上。 2記錄時間 根據實測得到的有限長度記錄，在數據處置設備上計算出的功率譜等參數只是所研討參數的估計值。以功率譜為例，其估計值動搖的大小用規(guī)范化隨機誤差表示，它與分

16、析帶寬以及記錄時間有關。 在工程上，普通滿足 0.2即可，中選擇分析帶寬 =0.2Hz時，可以求出需求的記錄時間 T=125s。 .2數據處置設備數據處置設備引進了快速傅里葉變換FFT，采用相應的軟件可以快速、準確地進展自譜、互譜、傳送函數、相關函數和概率統計等各種數據處置。 .6.2 汽車的空氣調理性能與居住性 空氣調理性能與居住性都是影響汽車溫馨性的重要要素?？諝庹{理性能不好，會引起乘員胸悶、暈車等不適覺得，呵斥駕駛員反響愚鈍，影響行車平安；居住性不好，會使乘員感到難以堅持溫馨的坐姿，駕駛員感到操作不便，易疲勞等。 .6.2.1汽車的空氣調理性能 汽車空氣調理是指對車內空氣質 量進展調理，

17、即不論車外的天氣情況如何，將車內的溫度、濕度和清潔度都堅持在一定的溫馨范圍內。 1.人體對溫度的覺得 人體在不斷地產生和分發(fā)熱量，當兩者獲得平衡而維持體溫36C時人就會感到溫馨 。 人體對溫度的覺得主要受環(huán)境溫度、濕度和風速三項要素的影響。 當環(huán)境溫度一定時，假設降低空氣濕度，會使皮膚外表的汗加快蒸發(fā)，人便覺得到涼爽。增大風速也有同樣的效果。在1m/s的風速下，人會覺得比無風形狀溫度下降約1，假設風速到達3m/s，會覺得溫度下降約3。 .2.溫馨的溫度范圍 人體感到溫馨的環(huán)境溫度隨其任務內容、體質情況、性別、年齡和穿著等方面變化，還要受 季節(jié)、晝夜等自然環(huán)境變化的影響。綜合這些要素，冬季人體感

18、到溫馨的溫度范圍為1620，濕度為55%70%；夏季溫度范圍為1923，濕度60%75%。 3.對空氣清潔度要求 車廂內空氣的干凈程度對溫馨性要產生重要影響。由于車廂內乘員所擁有的空間有限，人所吸人的氧氣80%變成二氧化碳排出，另外人體分發(fā)出的氣味，燃油蒸汽、汽車廢氣、道路塵埃的滲入等，都會導致車內空氣質量惡化，影響乘員安康。對車內空氣清潔度的目的是按照車廂內二氧化碳的濃度來評定的，普通允許車內的二氧化碳濃度為0.5%，最好控制在0.1%以下。 .4.空氣調理 三大功能： 換氣 調理溫度和濕度 凈化空氣 構成 ：通風安裝暖氣安裝 冷氣安裝空氣凈化安裝 .6.2.2 汽車的居住性 汽車的居住性主

19、要是指合理分配車內空間，布置順應各種人體特征的要求，使駕駛員和乘員經過長時間行駛而不感到疲勞。 1.乘員的居住性 要使乘員長時間乘坐而不感到疲勞，就必需給乘員提供可以隨意選擇乘坐姿態(tài)的寬闊車內空間和溫馨可靠的座椅。 .2.駕駛員的居住性 1各類支配機構布置應合理，便于操作； 2各類支配機構的操作力要適度； 3駕駛員座椅高度、前后位置能適度調整，以便使駕駛員能獲得與各支配機構相協調的位置和溫馨的坐姿； 4良好的視野，以便于獲取道路情況、各種信號標志和周圍汽車情況等必需的外部信息； 5易于識別的儀表和警示燈等，以便及時獲取汽車各安裝任務情況和行駛情況的信息等。 .6.2.3 汽車空氣調理的性能實驗

20、 1.制冷系統的性能實驗 1實驗條件 實驗車輛：應處于良好的技術形狀，空調設備應能正常任務。 裝載條件：在用車可以空車進展實驗，但車輛必需在日光下停車，門窗全開，使車內外溫度平衡后方可進展以下實驗。新車應乘坐不小于額定乘客數80%的乘客。 氣候條件：晴天少云，有日光直射，氣溫不低于30，風速小于5m/s。 儀器設備：太陽輻射儀、多點溫度計、壓力表、風速風向儀、干濕球溫度計、聲級計、發(fā)動機轉速表、坡度儀、微風測速儀、檢漏儀、秒表、風速儀。一切儀器均應符合計量檢定要求，并在有效檢定期內。 .2丈量方法 風量、風速的丈量 封鎖客車一切門窗，對于獨立式空調安裝，制冷安裝開至最高擋，風機開到最高擋，對于

21、非獨立式空調安裝，非獨立式空調安裝的緊縮機轉速穩(wěn)定在1800100r/min，風機開到最高擋，一切可調風口處于最大出風位置，開機10min后在5min內記錄一切風口的平均山風口風速并計算總出風量，可用帶集風罩的風速儀或采用小的風速儀作多點丈量，取其平均值，一切出風口的風速及各出風口的風速差須在規(guī)定范圍內。 .噪聲的丈量 丈量地應在無頂棚的空闊場地進展，在丈量中心點25m半徑范圍內不應有較大的反射物，丈量場地本底噪聲不得大于65dBA，封鎖客車一切門窗，制冷安裝開至最高擋，非獨立式空調安裝的緊縮機轉速穩(wěn)定在最高1800100r/min，車外噪聲丈量中心點距緊縮機組中心點5m，距車廂地板高度1m，

22、測點與機組間除本車車身外應無其他遮擋物。 車內噪聲丈量點：在緊縮機組中心位置，地板上方1.2m處，及回風口中心，車廂地板上方1.2m處，以及客車縱向對稱中心平面內，地板上方1.2m處，少于17座的客車選兩點，大于17座的客車選3點。車內外各測點反復丈量兩次，記錄每次丈量的結果，取其平均值。 .保溫才干的丈量 測點位置：在用車降溫實驗時在車輛縱向軸線上距地面1.2m處設置前、中、后三點，前位置點距車輛前擋風玻璃1.5m處。中間位置點在車輛中部。尾部設在距后擋風玻璃后艙板1.5m處。 全部封鎖車輛門窗，開啟空調機，并全部翻開各出風口，獨立式空調制冷安裝開至最高擋，非獨立式空調安裝的緊縮機轉速穩(wěn)定在

23、最高1800100r/min，風機開最高擋，前10min，每隔2min記錄一次，以后每隔5min記錄一次車內各點及回風口溫度，直至30min終了。 .2.采暖系統的性能實驗 1實驗條件 實驗車輛：實驗車輛應處于良好的技術形狀，采暖設備應能正常任務。裝載條件：新車乘客不少于額定乘客數的80%，在用車可以空車進展實驗。汽車必需露天停放，并且門窗全開，使車內外溫度平衡。氣候條件：環(huán)境溫度為155，風速不得大于5m/s，晴天或陰天。 .2丈量方法 風量、風速的丈量封鎖客車一切門窗，暖風安裝開最高擋對于余熱式暖風安裝，發(fā)動機在額定轉速下，開機10min后在5min內記錄一切出風口的平均速度，并計算總出風

24、量。 噪聲的丈量 客車停駛，封鎖一切門窗，暖風安裝開最高擋余熱式暖風安裝，發(fā)動機在額定轉速下，在暖風安裝中心位置，地板上方1.2mm處，及客車縱向對稱中心平面內，地板上方1.2mm處，少于17座的客車選二點，大于17座的客車選三點。重夏；丈量兩次，記錄平均值。 .升溫才干的丈量 丈量點布置及記錄時間與制冷系統的性能實驗的一樣，僅將測點高度位置設為距車廂地板高度400m處。 全關門窗，車速怠慢，獨立式暖風安裝開至最高擋，非獨立式暖風安裝將發(fā)動機轉速處于1800r/min穩(wěn)定形狀，封鎖除霜風口，暖風開最高風速擋。車內除檢驗人員外根本無人。 .3.通風換氣安裝性能的測定 1通風換氣量測定 測點位置 將換氣扇風口劃分為三個面積相等的同心圓環(huán)，每個圓環(huán)測四個點，這四點必需位于相互垂直的兩條直徑線與各圓環(huán)面積等分線的交點上。 丈