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提高汽车行驶平顺性的研究
作者：王永亮
来源：《中国科技纵横》2013年第24期
【摘 要】 汽车的行驶平顺性不仅影响驾乘人员的乘坐舒适性和身体健康，还直接影响着汽车的动力性、经济性和操作稳定性等相关性能。因此，汽车行驶平顺性是汽车的重要性能之一，如何提高汽车的行驶平顺性也成为汽车生产厂家一个十分重要的课题。 【关键词】 汽车平顺性 悬架结构 轮胎 汽车座椅
汽车行驶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，因此平顺性主要是根据乘员主观感觉的舒适性来评价，对于货车还包括保持货物完好的性能。在行车过程中，汽车发动机与传动系统引起的振动，道路不平而引起的冲击，汽车加速、减速时的惯性力等，都将使车辆发生复杂的振动，对驾乘人员的身体健康和所运货物的完整性，均会产生不利的影响。因此，降低行车过程中的振动，提高汽车的行驶平顺性就显得十分必要。
1 行驶平顺性对于汽车的影响
首先，汽车在坏路面上行驶时，汽车的允许行驶速度主要取决于行驶平顺性，在此条件下驾驶员因路面原因被迫降低行车速度，从而降低了汽车的平均速度，运输生产率相应下降。其次，振动产生的动载荷，加速了零件的磨损，降低了汽车的使用寿命。另外，振动还会消耗额外的能量，使汽车燃油经济性变差。因此，降低行车过程中的振动，不仅能够提高汽车的行驶平顺性，而且还与汽车的运输生产率、使用寿命、燃油经济性等方面息息相关。 2 行驶平顺性的评价指标
汽车行驶平顺性主要是以振动的物理量作为评价指标，如频率、振幅、加速度等。目前常用汽车振动加速度均方根值和车身振动的固有频率两个指标来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运动的频率，约为60～80次/min（1～1.6Hz），振动加速度的极限值为0.2～0.3m/s2。为了保证运输货物的完整性，车身振动加速度也不宜过大，所以货车车身振动加速度的极限值应低于0.6～0.7m/s2。
3 影响汽车行驶平顺性的因素 3.1 悬架弹性对汽车行驶平顺性的影响
悬架弹性对车身振动频率起着决定性的作用。将汽车车身看成一个在弹性悬架上作单自由度振动的质量时，减少悬架刚度，可降低车身的固有频率，提高汽车行驶的平顺性。采用具有
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非线性特性的变刚度悬架，即悬架的刚度随载荷而变，这样可以使得在载荷变化时，保持车身振动的固有频率不变，从而获得良好的平顺性。同时，还可防止大幅度的车轮振动造成车轮离开地面，以及紧急制动时产生严重汽车“点头”的现象。悬架的非线性弹性特性，可通过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适当的车架支承方式，选用具有非线性特性的弹性元件等方法来实现。 3.2 悬架阻尼对汽车行驶平顺性的影响
悬架系统中的阻尼可衰减车身的自由振动，并抑制车身和车轮的共振，减少车身的垂直振动加速度和车轮的振幅。悬架的阻尼主要由减震器和悬架系统中的摩擦副组成。适当调整悬架系统的阻尼不仅可以提高汽车的平顺性，而且还可以增加悬架的角刚度，改善车轮与道路的接触情况，防止车轮跳离地面，因而改善汽车的稳定性，提高汽车的行驶安全性。 3.3 轮胎对汽车行驶平顺性的影响
轮胎对行驶平顺性的影响取决于轮胎的径向刚度、轮胎的展平能力以及轮胎的内摩擦引起的阻尼作用。轮胎也是一个弹性元件，由于轮胎的作用，悬架刚度比弹簧刚度减少10%～15%。在弹簧刚度不变的情况下，减少轮胎的径向刚度即降低轮胎胎压，悬架刚度值下降，悬架的固有频率下降，从而提高行驶平顺性。当汽车在不平路面上行驶时，由于轮胎变形的影响，轮心位移曲线较道路断面轮廓要圆滑平整，其波长比道路不平的波长要大，曲线的幅值比道路不平的幅值小，这就是轮胎的展平作用。轮胎的径向刚度越小，这种展平作用越明显。展平作用大，可使车身的振动减小，并可使车轮的高频共振在更高的车速下才会发生。减小轮胎的径向刚度，轮胎的径向变形较大，轮胎的地面接触面积增加，这对提高轮胎对地面的附着能力有利，此外还使轮胎内摩擦消耗的功增加，使悬架对振动的衰减作用增加。不应随意降低轮胎胎压来减小轮胎的径向刚度，因为这样可能导致操作性能的大幅下降以及滚动阻力增加等一系列问题。
3.4 座椅对汽车行驶平顺性的影响
座椅布置对乘员的疲劳程度有很大影响，实际感受和试验表明：座椅接近车身的中部，越接近于质心，乘员感到的振动越小。为了减少水平前后方向的振幅，应尽量减小座椅与质心在高度上的差别。座垫弹簧刚度的选择要适当。使座椅系统的固有频率不在最敏感的频率4～8Hz范围内，又要尽量不与车身的固有频率重合，减少共振。座椅系统的相对阻尼系数应达到0.2，才会有较好的减振效果。此外，乘坐的舒适性还在很大程度上取决于座椅的结构、尺寸、布置方式，旋转部件的动平衡，车身和驾驶室的密封性等。 4 结语
提高汽车行驶平顺性对汽车具有十分重要的意义，悬架结构、轮胎、汽车座椅是影响汽车平顺性的重要因素，所以采取相应措施可以有效提高汽车的行驶平顺性。
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参考文献
[1]夏均忠，马宗坡.汽车平顺性评价方法综述[J].噪声与振动控制，2012（4）：1-4. [2]邱元.结构参数对汽车平顺性影响的研究[J].知识经济，2010（14）：107.