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影响汽车平顺性的主要因素汽车振动系统本身和路面输入的困难性确定了影响汽车平顺性的因素许多下面从结构与运用两个因素做出分析
(一)结构因索汽车是一个由多质量组成的困难振动系统,为便于分析,须要进行简化一般状况下,汽车可视为由彼此相联系的悬架质量和非悬架质最所组成悬架质量主要由悬架弹簧上的M车身、车架和其上的总成所组成非悬图「两个自由度双质洋振动系统13架质最主要由悬架弹簧下的车轮和车轴组成,由此形成由车身和车轮组m成的双质最振动系统,如图一所示而且事实上从振动角度看,由I13于存在前、后车轮两个路面输入这就确定汽车有垂直和俯仰两个自由度振动,从而导致汽车纵轴线上任一点的垂直振动不同下面定性分析结构因索对汽车平顺性的影响()悬架弹性的影响悬架弹性对车身振动频率起着确定性的作用1悬架上的载荷与其变型之间的关系称为弹型元件的弹性特性假如悬架的刚度是常数,则其变形与所受载荷成正比,这种悬架称为线性悬架,一般钢板弹簧、螺旋弹簧悬架均属此类采纳线性悬架的汽车往往不能满意汽车平顺性的要求,运用中.汽车的有效载荷改变较大(特殊是公共汽车和载货汽车),会出现空载时振动频率较高或满载振动频率较低的现象为了改善这种状况,现代汽车多采纳非线性悬架(也称变刚度悬架),即其刚度可随栽荷的改变而改变如采纳空气弹簧、空气液力弹簧和橡胶弹簧等具有非线性特性的弹性元件,或增设副簧、复合弹簧()悬架阻尼的影响为了衰减车身的自由振动并抑制车身和车轮的2共振,以减小车身的垂直振动加速度和车轮的振幅(防止车轮跳离地面),悬架系统中应具有适当的阻尼悬架的阻尼主要来自于减振器、钢板弹簧叶片和轮胎变形时橡胶分子间的摩擦等钢板弹簧悬架系统中的干摩擦较大,而且钢板弹簧叶片数目越多,摩擦越大,故有的汽车采纳钢板弹簧悬架时可以不装减振器,但弹簧摩擦阻尼的数值很不稳定.钢板生锈阻力力过大,不易限制而采纳其他内摩擦很小的弹性元件(如螺旋弹簧、扭杆弹簧等)的悬架,必需采纳减振器,以汲取振动能量而使振动快速衰减为使减振器阻尼效果好,又不传递大的冲击力,常把压缩行程的阻力和伸张行程的阻力取的不同压缩行程取较小的相对阻尼系数,在伸张行程取较大的相对阻尼系数有的减振器压缩时无阻尼而只在伸张行程时有阻尼,具有这种阻尼特性的减振器称为单向作用减振器而在压缩、伸张两行程中均有阻尼作用的减振器称为双向作用减振器采纳减振器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状况防止车轮跳离地面,因而能改善汽车的稳定性、提高汽车的行驶平安性改善减振器的性能对提高汽车在不平道路上的行驶速度有很好的作用悬架系统的干摩擦可使悬架的弹性部分或全部被锁住,使汽车只在轮胎上发生振动,因而增加振动频率且使路面冲击简单传给车身为削减钢板弹簧叶片叫的摩擦,叶片间应加润滑脂或摩擦村垫,结构上采纳少片弹簧()主动悬架与半主动悬架一般悬架由弹簧和减振器组成,其特性3参数(悬架刚度和阻尼系数)是在肯定条件下进行优化确定的这种悬K c架的特性参数一旦选定便无法更改,称为被动悬架其缺点是不能适应运用工况如载荷改变引起的悬架质量改变,车速和路况所确定的路面输入等的改变进行限制调整.无法满意汽车较高性能的要求利用电控技术与随动液压技术的主动悬架和半主动悬架能较好地改善汽车的平顺性如图所示为车身与车1—14图两个门由度左动1-14轮两个自由度主动悬架或半主动悬架模型主动悬架一与步主动悬架模型般用液压缸作为主动力发生器,代替悬架的弹簧和减振器,由外部高压液体供应能源,用传感器测量系统运动的状态信号,反馈到电控单元,然后由电控单元发出指令限制力发生器,产生主动限制力作用于振动系统,构成闭环限制半主动悬架的核心部分是采纳可调阻尼减振器,其限制逻辑有的和主动悬架类似,是闭环的,也有依据车速等参数进行开环限制的,它消耗的全部能量只用来驱动限制阀,顾能耗低非悬架质量的影响非悬架质量对汽车的平顺性影响较人,减小非悬4架质最可降低车身的振动频率、提高车轮的振动频率,从而使高频共振移向更高的行驶速度这对平顺性有利另外,非悬架质最减小可有效减小其对车身的冲击力非悬架质量对行驶平顺性的影响常用非悬架质量与悬架质最之比来评价比值越小,则行驶的平顺性越好现代轿车的比值大m/M多为这样可以有良好的行驶平顺性m/M=
10.5%~
14.5%,轮胎的影响轮胎的弹性使悬架的换算刚度减小当汽车在不平道5路上行驶时,由于轮胎的弹性作用,轮胎位移曲线比道路断面轮廓圆滑甲整,跳动长度比道路崎岖不平的长度大,而跳动曲线的高度较道路不平的真正高度小(即所谓轮胎的展平实力),它可使汽车在高频共振时振动减小轮胎内摩擦所引起的阻尼作用可汲取振动能量,使振动衰减从改善汽车平顺性的角度考虑,轮胎的径向刚度应尽可能小但轮胎刚度过低会增加轮胎侧偏,影响汽车的操纵稳定性,还会使滚动阻力增加并降低轮胎的运用寿命⑹底回旋转件不平衡的影响在汽车行驶过程中,底回旋转件(如传动轴、车轮等)的不平衡极易产生周期性的激振力,而后通过悬架传至车身,影响汽车的平顺性提高旋转件动平衡度对改善汽车的平顺性会起到肯定的作用()轴距的影响在汽车行驶过程中受到路面不平的冲击时,汽车车7身的俯仰角加速度随轴距的加大而减小而对于垂直振动加速度,随着轴距的加大,除了前、后轴上方没有改变外,其他各处都减小所以轴距加长对汽车平顺性的改善是特别有利的⑻乘坐位置与座椅的影响座椅的位置对平顺性反应的差别很人试验和实际感受表明接近车身中部的座位,其振动量最小与汽车质量中心的距离愈大,车身振动对乘客的影响愈大对于载货汽车和公共汽车,为了减小水平纵向振动的振幅.座位在高度上应尽量减小与质心的距离座椅垫的弹性要适当.若汽车的悬架较硬,可采纳较软的座垫若汽车悬架较软,则采纳较硬的座垫,以防因乘客在座位上的振动频率与车身的振动频率重合而发生共振另外,座垫也须要肯定的阻尼,以衰减振动总之,影响行驶平顺性的结构参数许多,且关系错综困难,必需对这些参数进行综合分析,以便正确选择参数,提高汽车行驶的行驶平顺性
(二)运用因素道路不平是引起汽车振动的主要因素这就确定了汽车运行过程中的平顺性与路面状况和车速有着亲密的关系此外,汽车悬架系统在汽车运用过程中的技术状况对汽车的平顺性也有着重要的影响路况与车速
1.汽车在不平道路上行驶时,前、后车轮连同车身都要受到来自路面的冲击作用对某一汽车来说,激振的强度和频率主要取决于路而状况和车速这就相应确定了汽车振动响应.悬架系统的技术状况2悬架系统的固有频率和阻尼系数对汽车的平顺性有着重要的影响汽车在运用过程中由于受各种因素的影响,这些参数可能产生改变,如钢板弹簧各片之间的润滑不好或由于减振器阻尼过大,都会使弹簧部分或全部被锁住,引起车身振动频率增加当汽车通过不平的路面时,就会使汽车产生猛烈的冲击。