汽車平順性，是指汽車在一般行駛速度范圍內(nèi)行駛時(shí)，避免因汽車在行駛過程中所產(chǎn)生的振動(dòng)和沖擊，使人感到不舒服、疲勞，甚至損害健康，或者使貨物損壞的性能。由于平順性主要是根據(jù)乘員的舒適程度來評(píng)價(jià)，所以又稱為乘坐舒適性，它是現(xiàn)代高速汽車的主要性能之一。
研究汽車平順性的主要目的就是控制汽車振動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，使振動(dòng)的“輸出”在給定工況的“輸入”下不超過一定界限，以保持乘員的舒適性。
評(píng)價(jià)方法
汽車平順性評(píng)價(jià)方法大致可分為主觀評(píng)價(jià)法和客觀評(píng)價(jià)法。主觀評(píng)價(jià)法依靠評(píng)價(jià)人員乘坐的主觀感覺進(jìn)行評(píng)價(jià)，其主要考慮人的因素?？陀^評(píng)價(jià)法是借助于儀器設(shè)備來完成隨機(jī)振動(dòng)數(shù)據(jù)的采集、記錄和處理，通過得到相關(guān)的分析值與對(duì)應(yīng)的限制指標(biāo)相比較，作出客觀評(píng)價(jià)。近年來，綜合運(yùn)用主、客觀評(píng)價(jià)方法進(jìn)行平順性評(píng)價(jià)的研究取得了很大進(jìn)展。
主觀評(píng)價(jià)
進(jìn)行汽車平順性主觀評(píng)價(jià)時(shí)，由其有經(jīng)驗(yàn)的駕駛員和乘客組成的專門小組按預(yù)定方式駕駛或乘坐一組車輛來主觀評(píng)價(jià)行駛平順性的水平或特征；然后完成相應(yīng)的主觀評(píng)價(jià)表，最后綜合確定車輛的乘坐舒適性。
現(xiàn)行的主觀評(píng)價(jià)方法主要是模糊層次分析法。
主觀評(píng)價(jià)法需要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)認(rèn)真規(guī)劃、需要統(tǒng)計(jì)上的無偏見采樣，但實(shí)際上人們對(duì)振動(dòng)感覺的復(fù)雜性使得到的數(shù)據(jù)存在差異。一般來說，僅使用定性的說明或描述不容易確定行駛平順性。
客觀評(píng)價(jià)
目前，世界上主要有四種汽車平順性客觀評(píng)價(jià)方法，分別是吸收功率法（Average AbsorbedPower）、總體乘坐值法（BS 6841-1987）、VDI 2057（2002）和ISO 2631（1997）。
吸收功率法具有明確的物理意義，但是沒有明確規(guī)定的舒適界限。因此，只適合現(xiàn)有車型間的平順性比較，對(duì)產(chǎn)品的開發(fā)預(yù)測(cè)及汽車具體結(jié)構(gòu)參數(shù)的改進(jìn)不能提出指導(dǎo)意見。該標(biāo)準(zhǔn)適用的頻率范圍是1～80 Hz。
總體乘坐值法由英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)組織在1987年頒布，并被國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織采納。該標(biāo)準(zhǔn)使用具有 12 個(gè)振動(dòng)輸入的人體坐姿受振模型，如下圖所示。在進(jìn)行舒適性評(píng)價(jià)時(shí)，需要考慮座椅支承面處輸入點(diǎn)3個(gè)方向的線振動(dòng)和該點(diǎn)3個(gè)方向的角振動(dòng)，以及座椅靠背和腳支承面兩個(gè)輸入點(diǎn)各3個(gè)方向的線振動(dòng)，共3個(gè)輸入點(diǎn)12個(gè)軸向的振動(dòng)。
圖1 人體坐姿受振模型
總體乘坐值法是迄今為止較全面、適合場(chǎng)合較廣的振動(dòng)舒適性評(píng)價(jià)方法，但由于該法涉及到的自由度數(shù)目較多，具體考察時(shí)需要的要素也較多，操作上較為復(fù)雜。該標(biāo)準(zhǔn)適用的頻率范圍是0.5～80 Hz。
德國(guó)工程師協(xié)會(huì)(VDI)發(fā)布的 VDI2057是世界范圍內(nèi)最早的平順性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)是在分析了大量人員在不同頻率和強(qiáng)度的正弦振動(dòng)下的反應(yīng)得出的。通過定義合適的平順性指標(biāo)K系數(shù)（K-factor），結(jié)合主觀感受表進(jìn)行平順性評(píng)價(jià)。該標(biāo)準(zhǔn)適用的頻率范圍是1～80 Hz。
國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）在綜合大量關(guān)于人體全身振動(dòng)的研究成果基礎(chǔ)上，并于1997年公布了ISO2631-1：1997(E)《人體承受全身振動(dòng)評(píng)價(jià)——第1部分：一般要求》，我國(guó)的GB/T 4970-2009標(biāo)準(zhǔn)就是據(jù)此并進(jìn)行修正而得的。
ISO2631-1：1997(E)在進(jìn)行平順性評(píng)價(jià)時(shí)根據(jù)振動(dòng)波形峰值系數(shù)是否小于9分別使用基本評(píng)價(jià)方法和輔助評(píng)價(jià)方法。
峰值系數(shù)<9時(shí)，使用基本評(píng)價(jià)方法，即使用加權(quán)加速度均方根值評(píng)價(jià)；
峰值系數(shù)>9時(shí)，使用輔助評(píng)價(jià)方法，即使用振動(dòng)劑量值（Vibration Dose Value,VDV）評(píng)價(jià)。
振動(dòng)劑量值評(píng)價(jià)主要針對(duì)瞬態(tài)振動(dòng)或間歇性瞬態(tài)振動(dòng)，適用于越野路況下的平順性評(píng)價(jià)
該標(biāo)準(zhǔn)適用的頻率范圍是0.5～80 Hz。
盡管國(guó)際上已經(jīng)出現(xiàn)很多種平順性評(píng)價(jià)方法，但國(guó)內(nèi)外學(xué)者和學(xué)術(shù)團(tuán)體在平順性評(píng)價(jià)問題上所持觀點(diǎn)不盡相同，存在很大爭(zhēng)議。正因如此，近些年來，許多新的理論方法引入到平順性評(píng)價(jià)中來，實(shí)現(xiàn)了對(duì)主觀、客觀因素的綜合評(píng)價(jià)。其中較典型的包括汽車綜合振動(dòng)舒適度法、模糊評(píng)價(jià)法和煩躁率分析法。
影響因素
影響汽車平順性的因素比較多，其中最為關(guān)鍵的是輪胎、懸架和座椅系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)。
輪胎
對(duì)于平順性而言，路面凹凸不平是造成平順性變差的主要原因而輪胎是與路面直接接觸的部件，所以輪胎的特性對(duì)平順性的因素非常明顯。
輪胎由于本身的彈性，在很大程度上吸收了因路面不平所產(chǎn)生的振動(dòng)，它是保證了汽車平順性的關(guān)鍵部件之一。輪胎性能的好壞，是用輪胎在標(biāo)準(zhǔn)氣壓和載荷下的壓縮系數(shù)來表示。 在最大允許負(fù)荷作 用下，普通輪胎的壓縮系數(shù)為10%～12%，為了乘坐舒適，客車輪胎的壓縮系數(shù)稍大些12%~14%。輪胎的緩沖性能好一些，有助于提高汽車的平順性。
車輪旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的不平衡，對(duì)汽車的行駛平順性和穩(wěn)定性都有不利影響，所以需要對(duì)車輪進(jìn)行靜平衡和動(dòng)平衡測(cè)試，改善其平衡性能。
懸架
懸架是保證汽車平順性的另一個(gè)關(guān)鍵部件。懸架中的彈性元件、減振裝置，以及簧載質(zhì)量與非簧載質(zhì)量都對(duì)平順性有較大影響。
彈性元件主要起到緩沖作用，減振裝置用來消耗振動(dòng)能量。減少懸架剛度 ，可降低車身的固有頻率，可以減小車身加速度，但是這會(huì)帶來以一個(gè)問題：懸架動(dòng)撓度會(huì)增加，可能導(dǎo)致頻繁撞擊限位塊，另外，也可能有損汽車的操縱穩(wěn)定性。減振裝置可以有效地衰減車身 的振動(dòng)和抑制車身、車輪的共振，以減小車身的垂直振動(dòng)加速度和車輪的振幅。非簧載質(zhì)量小一些對(duì)于提高平順性是有利的。
座椅
由于人體與座椅直接接觸，因而長(zhǎng)途行駛時(shí)，汽車座椅極大地影響著乘員的乘坐舒適性。從平順性及減振要求看，座椅設(shè)計(jì)應(yīng)保證有良好的阻尼和剛度特性。
提高平順性的途徑
提高平順性的途徑也有多種，主要從上述影響因素中考慮。
輪胎
如前所述，提高輪胎的緩沖能力，減小其不平衡性，都有利于提高汽車的平順性。提高輪胎緩沖性能的方法如下 ：
（1）增大輪胎斷面、輪胎寬度和空氣容量，并相應(yīng)降低輪胎氣壓。
（2）改變輪胎結(jié)構(gòu)形式 ，如采用子午線輪胎。它因輪胎徑向彈性大，可以緩和不平路面的沖擊，并吸收沖擊能量，使汽車平順性得到改善，如下圖所示。
（3）提高簾線和橡膠的彈性，要用較柔軟的胎冠。
圖2 子午線輪胎
懸架
通過懸架提高平順性的手段較多，比如：
（1）采用獨(dú)立懸架，減小非簧載質(zhì)量。采用半主動(dòng)、主動(dòng)懸架，實(shí)時(shí)調(diào)整懸架參數(shù)，以使懸架性能接近最優(yōu)，兼顧操縱穩(wěn)定性與平順性。
（2）選用具有非線性特性的彈性元件，如空氣彈簧、油氣彈簧、橡膠彈簧和硅油彈簧，如下圖所示。
圖3 空氣彈簧
（3）在線性懸架中，加入輔助彈簧、復(fù)合彈簧，采用適當(dāng)?shù)膶?dǎo)向機(jī)構(gòu)，以及與車架的支承方式等。
（4）改進(jìn)減振器的性能，采用可調(diào)式減振器，比如機(jī)械可調(diào)式減振器、磁流變減振器、電流變減振器等。
圖4 磁流變減振器
座椅懸置系統(tǒng)
在原有的普通座椅座墊的基礎(chǔ)上，增加由彈簧和減振器所組成的座椅懸置系統(tǒng)，它可以顯著改善汽車的乘坐舒適性，如下圖所示。
道路平順性(road smoothness)是指線形幾何要素組合與沿線設(shè)施的誘導(dǎo)性、駕駛?cè)藛T視覺柔和度及線路布置與汽車行駛軌跡吻合度的綜合量度 。為道路線形組合設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)之一，設(shè)計(jì)過程中的評(píng)價(jià)手段主要是透視圖。
平順性的評(píng)價(jià)
1.ISO2631的評(píng)價(jià)方法。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 2631用加速度均方根值給出了在1-80Hz振動(dòng)頻率范圍內(nèi)人體對(duì)振動(dòng)反應(yīng)的三個(gè)不同界限 。
2.國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)行駛平順性的評(píng)價(jià)方法。GB4970—1985《汽車平順性名詞術(shù)語(yǔ)及定義》規(guī)定，用平順性隨機(jī)輸人行駛試驗(yàn)測(cè)定汽車在隨機(jī)不平的路面上行駛時(shí)振動(dòng)對(duì)乘員及貨物的影響來評(píng)價(jià)汽車的平順性。因?yàn)殡S機(jī)輸入是汽車行駛中遇到的最基本情況，所以這種試驗(yàn)是評(píng)定汽車平順性最主要的試驗(yàn)。
汽車行駛時(shí)偶爾會(huì)遇到凸塊或凹坑，盡管遇到的概率并不多，但過大的沖擊會(huì)嚴(yán)重地影響平順性，甚至?xí)p害人體健康，會(huì)使運(yùn)輸?shù)呢浳飺p壞。GB5902—1986《汽車平順性單脈沖輸入行駛試驗(yàn)方法》規(guī)定，采用單凸塊作為脈沖輸入，讓汽車駛過規(guī)定尺寸單凸塊，測(cè)定坐墊上和座椅底部地板加速度的最大值作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。
影響側(cè)偏特性的因素
影響側(cè)偏特性的因素很多，如輪胎的尺寸、形式和結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)側(cè)偏剛度影響較明顯。尺寸較大的輪胎有較高的側(cè)偏剛度。子午線輪胎接地面寬，一般側(cè)偏剛度較高。鋼絲子午線輪胎比尼龍子午線的側(cè)偏剛度還要高些。輪胎斷面高于輪胎斷面寬之比×100%稱為扁平率。早期輪胎的扁平率為100%，現(xiàn)代輪胎的扁平率逐漸減小，不少轎車已采用扁平率為60%或稱60系列的寬輪胎。扁平率對(duì)輪胎側(cè)偏剛度影響很大，采用扁平率小的寬輪胎是提高側(cè)偏剛度的主要措施。扁平率為60%的60系列輪胎的側(cè)偏剛度有大幅度提高。當(dāng)扁平率為50%時(shí)，側(cè)偏力即側(cè)偏剛度比扁平率為80%的輪胎提高了70% [1] 。
汽車行駛中，輪胎的垂直載荷常有變化。如轉(zhuǎn)向時(shí)內(nèi)側(cè)車輪輪胎的垂直載荷減小，外側(cè)車輪輪胎的垂直載荷增大，垂直載荷的變化對(duì)輪胎側(cè)偏特性影響較大。輪胎的充氣壓力對(duì)側(cè)偏剛度也有影響。隨著氣壓的增加，側(cè)偏剛度增大，但氣壓過高后剛度不再變化。
汽車平順性試驗(yàn)
1.汽車振動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)測(cè)定。測(cè)定輪胎、懸架、坐墊的彈性特性，求出規(guī)定載荷下，輪胎、懸架、坐墊的剛度。由加、卸載曲線包圍的面積，可以確定輪胎、懸架、坐墊的阻尼。另外還要測(cè)定懸掛質(zhì)量、非懸掛質(zhì)量、車身質(zhì)量分配系數(shù)等。
2.懸掛系統(tǒng)部分固有頻率和阻尼比的測(cè)定。將汽車前、后輪分別從一定高度拋下，記錄車身和車輪質(zhì)量的衰減振動(dòng)?？梢缘玫椒Q身質(zhì)量振動(dòng)周和車輪質(zhì)量振動(dòng)周期 。
3.實(shí)際路面隨機(jī)輸入行駛試驗(yàn)。此項(xiàng)試驗(yàn)是評(píng)定汽車平順性的最主要試驗(yàn)。按照GB4970—85《汽車平順性隨機(jī)輸入行駛試驗(yàn)方法》進(jìn)行。各種車輪因工作條件不同，試驗(yàn)要求的路況、車速、傳感器安裝位置等也有所不同。
4.脈沖輸入試驗(yàn)。汽車行駛時(shí)偶爾會(huì)遇到凸塊或凹坑，其沖擊會(huì)影響汽車平順性，嚴(yán)重時(shí)會(huì)損害人體健康，破壞運(yùn)載的貨物。此項(xiàng)試驗(yàn)按GB5902—86《汽車平順性單脈沖輸入行駛試驗(yàn)方法》進(jìn)行，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(píng)價(jià)指標(biāo)用坐墊上和地板上加速度最大值或加權(quán)速度最大值。
汽車行駛平順性
行駛平順性是指保持汽車在行駛過程中乘員所處的振動(dòng)環(huán)境下具有一定舒適度的性能。評(píng)價(jià)現(xiàn)代高速、高效率汽車的一項(xiàng)主要使用性能指標(biāo)。對(duì)于載貨汽車還包括保持貨物完好的性能。由于主要根據(jù)乘坐者的舒適程度來評(píng)價(jià)，因此又稱“乘坐舒適性”。
汽車行駛時(shí)路面激起的振動(dòng)不僅會(huì)縮短有關(guān)零部件的疲勞壽命，還會(huì)引起車輪與路面之間的載荷波動(dòng)，影響到路面對(duì)車輪的附著效果，并關(guān)聯(lián)到操縱穩(wěn)定性的狀況，因此是汽車的一項(xiàng)主要使用性能。但其評(píng)價(jià)指標(biāo)在國(guó)際上尚無一致結(jié)論。中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB4970規(guī)定了轎車、客車用降低舒適性界限，貨車用疲勞-降低工作效率界限與車速的關(guān)系曲線加以評(píng)價(jià)。如對(duì)于上下振動(dòng)，人體的敏感頻率為4?8HZ，對(duì)水平振動(dòng)則在2HZ以下。同一振動(dòng)方向，人體的忍耐限度隨著受振時(shí)間的增長(zhǎng)而降低。汽車道路行駛平順性,汽車平順性,道路平順性,行駛平順性
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