汽车理论(合肥工业大学)第六章汽车舒适性.docVIP

第六章 汽车舒适性 摘要 随着人们生活水平的提高，人们对汽车性能的要求除在动力性、经济性、安全性方面之外，在车辆的舒适性、可靠性、耐久性和安全性等方面的要求也越来越高。良好的驾驶操作性能、舒适的驾乘环境、低振动和低噪声渐渐成为现代汽车的重要标志。同时，从提高工作效率和降低事故发生率的要求出发，汽车的乘坐及工作环境必须具有一定的舒适性。为提高汽车的舒适性，本章主要从汽车平顺性、汽车空气调节性能、汽车乘坐环境和驾驶操作性能四个方面进行了具体分析，并针对每一方面都提出了具体的评价指标，影响因素及实验方法。 引言 随着现代文明进程，汽车越来越多地介入了社会的各个方面，成为与人们工作和生活紧密相关的、大众化的产品，汽车作为“活动房间”的功能日趋完善。与汽车其它性能不同，汽车舒适性各方面的评价都与人体主观感觉直接相关。本章将结合汽车人体工程学研究成果，适当介绍必要的相关知识．以期帮助大家树立“人－车－环境”系统研究新概念。 第一节 汽车平顺性 人体对振动的反应和平顺性的评价 机械振动对人体的影响，既取决于振动频率与强度、振动作用方向和暴露时间，也取决于人的心理、生理状态、而且心理品质和身体素质不同的人，对振动敏感程度有很大差异：因此，人体对振动作用的反应是一个十分复杂的过程。 为了评价振动对人体的影响，在振动心理学试验中，一般是将人对振动的感受分为数个不同的感觉等级，如: “无感觉”、“稍有感觉”、“感觉”、“强烈感觉”、“非常强烈感觉“等。取某一频率的正弦振动作为基准。其振动加速度有效值和振动持续时间是一定的，并规定在此条件下的人体承受振动的感觉。然后，在相同持续对间下，改变振动频率和振动加速度有效值，与基准振动比较，当感觉相同时，记录振动频率与振动有效值。如果把产生同样感觉的备点连接起来，即可绘制出人体对振动反应的等感度曲线。20世纪70年代，国际标准化组织(ISO)在综合大量有关人体全身振动的研究成果的基础上，制定了国际标准ISO 26314《人体承受全身振动的评价指南》。目前许多国家参照ISO 263l4来制定汽车平顺性的评价方法。 1．随机振动有关概念 图6—1 是汽车车厢地板上测得的振动加速度波形。可以看出，振动加速度随时间的变化是不确定的。这种随时间变化的不规则振动叫随机振动。随机振动的规律不能用简单函数或简单函数的组合来表示，只能用概率和统计的方法来描述其内在特性。 (1)加速度均方值 加速度均方值是加速度瞬时值的平方对时间域求平均值。其数学表达式为： （6-1） 均方值有平均功率的含义，它是与平均功率成比例的表征振动强度的一个物理量。 (2)加速度均方根值 将均方值开方后得到均方根值。加速度均方根值 的数学表达式为： (6-2) 加速度均方根值通常亦称为加速度有效值。 (3)功率谱密度 随机振动的时间历程是由无限多个频率、相位、强度各不相同的谐振叠加而成的。将随机过程时间域上的一些数字特征转化为频率域上的数字特征来表示，并进行分析，研究振动能量随频率的分布情况，称为频谱分析。 随机过程在频率域上常用功率谱密度来描述。其数学定义为： （6-3） 式中 ——在频率～间隔内的分量； ——频率； ——频带宽度。 实际测量分析中，时间t不可能无限长，频带宽度也不可能无限窄。通常只能取有限时间和带宽。故： （6-4） 由式(6—4)知，表示频率～间隔内均方值密度。由于均方值有平均功率含义，所以称为曲线功率谱密度，其单位为(m／s)/Hz。 功率谱密度是随机过程最重要的特征之一。如果知道了功率谱密度曲线(见图6—2)， 则曲线与轴所围的总面积就是振动的均方值或平均能量。对某一频率范围内的均方值可按下式计算： （6-5） 2．ISO 2631标准 ISO 2631标准用加速度均方根值 给出了在l～① 暴露极限。当人体承受的振动强度在这个极限之内，将保持健康或安全。通常把此极限作为人体可以承受振动量的上限。 ② 疲劳－工效降低界限。这个界限与保持工作效能有关。当驾驶员承受的振动强度在此界限之内时，能准确灵敏地反应，正常地进行驾驶。 ③ 舒适降低界限。此界限与保持舒适有关，在这个界限之内，人体对所暴露的振动环境主观感觉良好，能顺利完成听、读、写等动作。 图6—3是ISO 2631给出的用双对数坐标绘制的“疲劳一工效降低界限”。另外