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汽车中人体振动的评价方法研究


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1 / 7 , l   L一 6
\   《 车科 技  汽

u 

f ’  

汽 车 中人体 振 动 的评 价 方 法 研 究 
东风汽车公 司技术中心  田德 培 
— — — __ —  

/>一

 

摘要

对 国 际标 准 I O 2 3 S   6 1新 草 案 进 行 了研 究 . 应用 新 草 案 对 各 类 汽 车 的 』 体 振 动 进 行 丁测 试  、

分 析 , 定 了 影 响 』 体 振 动舒 适 牲 的 主 要 振 动 轴 向 。比较 丁舒 适 性 评 价 法 与 总加 权值 法 的 评 价 结  确 、

果 的差 异 。通过 主 观 评 价 验 证 了舒 适 性 评 价 法 能 真 实 地 反 驶 』 对 振 动 的 感 觉 ? 建立 了总 乘 坐 值  、 并
指 标 的 限值 

关 词里   键
1 引  言    

j垃 』 里 =  
共 测 量 3个部 位 , 2 轴 向 的 振 动 。即 臀 部  1个 3个 方 向 的 线 振 动 和 3个 方 向 的 角 振 动 , 背  部 3个 方 向 的 线 振动 , 底 3个 方 向 的 线 振  脚 动 。人 体 坐 姿 受 振 模 型 如 图 1所 示 , 轴 同 各   的 频 率 计 权 函数 曲 线 和 轴 计 权 系 数 分 别 见 
图 2和 表 1   。
表 I 率 计 权 叠 数 和 轴 计 权 系 数  频
坐 标 轴 名 称  期 事 计 投 菌 敦  - 轴 计 议 系撤 

评 价 人 体 振 动 的 方 法 有 多 种 , 日本 国  有

营 铁 道 推 荐 的 “ 坐 舒 适 性 系 数 法 ”  乘 , P a a o和 I e提 出的“ 收功 率 法” 美 国 rd k   e 吸 ,  
宇 航 局 的 莱 利 研 究 中 心 提 出 的 “ 一 不 舒 适  单 性 指 数 法 ” 以 及 国 际 标 准 化 组 织 推 荐 的  , “ S   6 1人 体 承 受 全 身 振 动 评 价 指 南 ” I0 2 3   等 。 国 内 外 用 得 最 多 的 是 I O0 封  准 , 但 S 6 标   该 标 准 中用 于 评 价 人 体 振 动 的 方 法 有 两 种 ,  


种 是 1 3倍 频带分 别 评价 法 , 以某 一界  / 它

限 下 的 暴 露 时 间 为 评 价 指 标 ; 一 种 是 总 加  另 权 值 评 价 法 , 价 指 标 为 总 加 权 加 速 度 均 方  评 根 值 。实 践 证 明 , 两 种 方 法 均 不 能 真 实 地  这 的 反 映 人 对 振 动 的 感 觉 。 近 年 来 , 际 标 准  国 化 组 织全 面 修 订 了 IO 2 3 S   6 1标 准  L 文  本 简 称 : 标 准 ) 提 出 了 IO  6 1新 草 案  旧 , S 23 ( 文 简 称 : 草 案 ) 以 征 求 各 会 员 国 的 意  本 新 , 见 。为 此 , 们 在 国 内率 先 研 究 了 I O 2 3  我 S  6 1 通   (、 、  新 草 案 , 过 对 各 类 汽 车 的 人 体 振 动 测 试 、 、广 / 分 析 以及 主 观 评 价 , 证 了 新 草 案 的 使 用 及  验 适 用 性 问题 , 出 了 以 6个 轴 向 的 振 动 来 评  提

旧标 准评价 坐 姿的 人体振 动时 , 俱测 量  臀 部 3个 方 向 的 线振 动 . 其纵 向振 动 z  的 
频 率 计 权 函 数 为 Ⅳ  轴 计 权 系 数 为 1 横 向 , ,  

振 动 X、     Y 频率 计 权 函数 与 Ⅳ, 本相 同 , 基  
但其 轴计 权 系数为 14 . 。各 频 率 计 权 函数 的 

价人 体振 动舒 适性 的 方法 。 本文 的研 究 结果 
为修订国际 G 47—8 B 9 0 5以 及 相 应 厂 标 作  好 了技术储 备 。  

敏感 频率 范 围如下 :  
W 6 — 5 16 — ~    H z;  

w   — 0 ~ 8 H z; — .5     W — — 0 ~ 2 H z; .5    

2 新 草 案 的 舒 适 性 评 价 法 的 特 点 
新草 案评 价坐 姿 的人体 振动 舒 适性 时 ,  
1  2

w   — 0. — 5~ 1 H z;    
— —  



8 Hz    

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1   年 第 4期 ( 9 总荦 1 9期 )   3  

体 振 动 时 . 先 确 定 对 人 体 有 影 响 的 主 要 振  应 动轴 向。   国 外 资 料 表 明 , 部 角 振 动 主 要 产 生 于  臀

在 高 低 不 平 的 地 面 上 行 驶 的 拖 拉 机 里 , 在  或
湍 流 中 飞 行 的 飞 机 内 , 车 上 的 该 振 动 可 以  汽 忽 略  叉 因 为 国 内没 有 测 试 座 垫 表 面 三 向 角  振 动的传感器 。 因此 , 对 9个 轴 向 的 线 振 动  仅

进 行 了测 试 和 分 析 。 过 对 各 娄 轿 笮 、 车 和  通 客
载 货 车 的 人 体 振 动 进 行 研 究 后 得 知 . 大 多  在 数情况 下是 Z  轴 向 的振 动 对 人 体 影 响 最 先 ,  

仅在 极少数情 况下是 X  或 Z、 X 轴 向 振  l或   动 对 人 体 影 响 最 大 。 若 把 分 秉 坐 值 比最 大 分 
乘坐值 的 2  大 的轴 向定为 主要振 动轴 向 , 5   那 么 以主 要 振 动 轴 向 的矢 量 和 取 代 9个 轴 向 

的总乘坐值 时 , 产生的相对误 差均很小 。 所 但 
是 可 以 看 到 , 车 辆 的 不 同 、 位 测 点 的 不  因 座

同、 “及车速 的不 同, 对人体振动舒 适性 产生 
图 】 』 体 坐 姿 受 振模 型 、  

影 响 的 主 要 振 动轴 向不 完 全 相 同 。   为 了 定 出 汽 车 中 影 响 人 体 振 动 舒 适 性 

用 新 草 案 评 价 时 , 计 算 出 各 测 点 各 轴  先

向 的 计 权 加 速 度 均 方 根 值 . 后 乘 以 相 应 的  然 轴 计 权 系 数 . 到 各 分 乘 坐 值 , 后 计 算 分  得 最 乘 坐 值 的 矢 量 和 得 到 总 乘 坐 值 a 。 算 公 式   计
如下 。  

的 主 要 振 动 轴 向 , 轿 车 、 车 、 货 车 中 各  对 客 载
主 要 振 动 轴 向 出 现 的 频 次 进 行 了统 计 . 图  3 图 4、 5的 直 方 图 显 示 出 了 统 计 结 果 。 、 网  

若 取 5   以 上 频 次 的 轴 向 定 为 主 要 振 动 轴  0
向 . 幺 . 车 、 车 、 货 车 中 影 响 人 体 振  那 轿 客 载
‰  = 

I f ]   (山  “ )
: (  )  ∑ K   ]
计权 后 的加速 度 时 间历程 ,  

动舒 适 性 的 主 要 振 动 轴 向均 为 x 、   Z  Y 、   X 、  Z 。以这 6个 轴 向算 出 的 总 乘 坐 值 相   Z 、. 对 9 轴 向均考 虑 的总乘 坐 值的误 差较 小 . 个  
均 在 G “ 内。    



式 中 : ( j a.1 …

m/: rd s ( 角 振 动 )  s 或 a /:对 ; T… 振 动的 分 析 时 间 , ; S 

另 外 , 1 辆 车 的测试 结 果可 以得 知 , 从 j  

各 轴向 振动 的峰值 因数 均 在 9以内。 因此 、  
汽 车 中 人 体 的 振 动 舒 适 性 可 用 总 乘 坐 值 指 
标 评 价 

a  一 一 权 加 速 度 均 方 根值 、1s; 计 n。    
K —— 轴 计 权 系 数 ;    

a— — 总 乘 坐 值 , s 。   m/:   新 草 案 规 定 , 值 因 数 低 于 9时 . 凡 峰 对   体 振 动 的 评 价 应 采 用 总 乘 坐 值 指 标 ; 峰 值  若

4 舒适性评价法与总加权值法评 价结果   
的比较 
舒 适 性 评 价 法 与 总 加 权 值 法 分 别 为 新  草 案 和 旧 标 准 中 评 价 坐 姿 的 人 体 振 动 的 方  法 , 们 的 共 同 点 均 是 以 人 体 承 受 的 振 动 能  它

因数 在 9以上 , 则应 采 用均 4次 方根值 等 指 
标 评 价 

3 影响人 

向  

量 太 小 来 衡 量 人 的 振 动 舒 适 性  通 过 比 较 ,  

新 草 案 的 适 用 范 围 很 广 ,用 它 评 价 人 

两 种评 价法 的评 价结 果 的差别 如下 :  
1    3

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《 车科 技 } 饩  

() 体 吸 收 的振 动能 量不 同 1人   ( ) 响 人 体 振 动 舒 适 性 的 最 大 振 动 轴  2影 向 可 能 不 同 。 表 3例 举 了 GO[ 轿 车 和    F E 4 0客 车 在 7 k h车 速 时 司 机 振 动 用  Q6 8 0 m/ 旧标 准 评 价 的 结 果 。用 旧标 准评 价 时 , 这两 车 

对 人 体 影 响最 大 的振 动 轴 向分 别 为 x 和 Y    ,   而用新草案评价时 , 大振动轴向为 Z 。 最 s   ( ) 大 振 动 轴 向 相 同 , 影 响 人 体 最  3最 但 大 的 频 率 成 分 可 能 不 同 。图 6 举 了 杭 州  例

箱 

案  

0 o'     'O   1   0

频率 H  z

图 2 频 率 计 权 函 数 曲线 

DHZ 1 0 R 客 车 在 4 k h车 速 时 乘 客  62 H 0 m/
Z 轴 向 振 动 的 谱 图 。用 旧 标 准 评 价 时 , 挂    悬 偏 频 附 近 的 振 动 对 人 体 影 响 最 大 , 下 共 振  悬 频 率 周 围 的 振 动 影 响 次 之 , 是 用 新 草 案 评  可
价 时 , 论 正好 与此相 反 。 结   产 生 以 上 差 异 的 原 因 是 两 种 评 价 法 的 

5 总乘 坐 值 指 标 的 限值 
新草 案是 否适 用 , 看总 乘坐 值 是否 与  要
人 的 主 观 感 觉 一 致 。 为 此 , 4辆 试 验 轿 车  对
测 试 车 辆 

J T  1 轿 车  US Y J 0 C T OE Z 轿 车  1 R N  X
v1 o 轿 车  VI

测 量 轴 向 数 , 率 计 权 函 数 , 及 轴 计 权 系  频 以 数 不 同。  

C TY GOL I   F轿 车 

x  ,

h 

图 轿   主 动 嵩 现  次 计 方     车 一   轴 出 的 统Z 图 r   直

1  4

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l9   7年第 4期 t 第 1 9期 ) 9 总 3  

袁 3 加根 加速 度 均 方 根 值 

请 道 路试 验 司机进 行 了主观评 价 , 时 测试  同 了 司 机 的 人 体 振 动 总 乘 坐 值  表 4列 出 了 司 机 的 总 乘 坐 值 a  和 主 观  感 觉 结果 。   从 表 中 可 见 , X 车 的 a 值 最 小 ,1 Z   J O车 
的 稍 大 , V1 车 和 G0I 车 的 相 近 , 最  VI 0   F 且

r m.  CI . S TY  G0I     F

EQ6 8   40

( s) m/   
( ) X    ( ) Y    d ( ,  耵 Z)
‰  

轿 车 
0 72 . 2  0 1 1 . 8  0 55 . 2 
0 11 .9  

客车 
0 3 8 .4  0 8 1 . 8  0 8 4 . 3 
1 2   . 醴

大  司 机 的 感 觉 也 是 按 此 顺 序 从 好 到 差 , 可  见 总乘 坐值 与人 的感 觉 相一致 。   新 草 案 推 荐 了 总 乘 坐 值 与 人 的 主 观 感  觉 问 的关 系 , 表 4所 示 。 照 该 限 值 , 结  如 参 并
r ● ●   ●

㈣ 呵  ● ■ ■1 % 明 —■ ■■ ■   ■ ● ●●●-  -
● ● ●



 

洼 : 中  _   分 别 为 表 l 。

X …Y 轴 计 根 后 的 值 

表 4 总 乘 坐 值 与 主观 癌 觉 
C1 TR0EN  』 S U TY  J 0  1 O74 . 1 
085 . O 

CI TY 

结 

果 



X 

VI O  VI

a  -
( s1 m/    

70 km/   h
80 n /   ki h

066 . 1 
068 . 2 

O 3   9 2
O  7  9  

一 ●● 几    
0 44 .9  
O 49 .9   

G0LF  

主 观 撼 觉 



好 



好 



艇 

台 本 国 的 实 际 情 况 和 所 作 的 工 作 , 荐 国 内  推

测 试 车 辆 

一 。    

汽 车 的 人 体 振 动 舒 适 性 按 优 良 、 、 好 分  好 不 级 , 级对 应 的总 乘坐值 为: 各  
优 良 ≤ 0 3 s , ≤ l s , 好 >   6 m/   好 m/   不
l s。 m/   

杭 州 DHZ6 2 HR 旅 游 客 车  10

杭 州 D 6 2 w R 长 途 客 车  HZ 1 O
广 州 GZK6 1 DH 城 市 客 车  lO

厦 门 XM Q6 0 7 0高 级 轻 型 客 车  东 风 E 4 0普 通 轻 型 客 车  Q6 8

用 该 限 值 评 价 汽 车 的 平 顺 性 时 , 规 定  需 各 车 型 的评 定 车 速 。  

~。 监    

x  ‘

z  I

x b ~ 

y  b

x  『

y f  

图 4 客 车—— 主 要 振 动 轴 向 出现 的 频 次 统 计 直 方 目 

测 试 车 辆  E 11 Ql 4 Gl平 头 载 货车  E 18 D Q1 1G6 4平 头 载 货 车 

E 02 Q1 9 F长 头 载 货 车  E 00 Q1 3 T5轻 型 载 货 车  EQ1 3 N 双 排 座 轻 型 载 货 车  00
1    5

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《 车 科技 } 汽  

C 0 0轻 型 载 货 车  A1 2

z  l

b  

V  b

y  .

z  f

图 5 载货 车—— 主 要 振 动 轴 向 出理 的 频 攻 统 计 直 方 图  

5  

1  o

1   5

2   0

频率 H  z

图 6 频 率 计权 后 的 自功 率 谱 

( 接第 2 下 3页)  

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19 g 7年 第 {期 ( 第 1 9期 ) 总 3  

边 热 影 响 区 的 裂 纹 扩 展 规 律 速 率 比 靠 近 

2 盂广  .   吉贾安 东. 接结 构强 度 和断裂. 焊 机械 工 
业 出 版 社 ,  6 18. 9  

Q2 5钢一 边热 影 响 区的 裂纹扩 展速 率稍 慢  3


些 

3 董仕 节 , 一心. 匡 EQ1 7KA 城 市 客 车 底 盘 焊  10
接 结 构 的 研 究 ( 题 验 收 报 告 ) 湖 北 汽 车 工 业 学  课 . 院 ,9 6 19 .  

( ) 劳 裂 纹 在 焊 缝 , 影 响 区 , 直 焊  4疲 热 垂 缝 方 向 , 材 中 的 扩 展 速 率 各 不 相 同 , 要 受  母 主 组织和焊接 残余应力 的影 响 。  

4 史耀 武 . 接 断 裂 力 学 . 安 交 通 大 学 出 版 杜 ,   焊 西  
1 99l   _

5 周 振 丰 主编. 接 冶皇 学. 械 工 业 出 版杜 , 焊 机  

参考 文献 
1 GB 4 7 8 , 接 接 头 疲 劳 裂 纹 扩 展 速 率 试 验    94- 8焊 方{ 国 家标 准 局 , 9 8 去: 1 8 

1 95    9 .

收 稿 日期 l9   O — 2  97 2 6

( 接第 1 上   ) 6页  

6 结 论 
新 草 案 的 舒 适 性 评 价 法 的 评 定 结 果 能  较 好 地 反 映 人 对 振 动 的感 觉 。 车 上 的 人 体  汽
表 5 总 秉 坐 值 与 人 的 主观 感 觉 问 的 关 系 
总 乘 坐 值 ,m/ ) ( s   
<035   l  0 3 5 06     l~   3

本文 推 荐 了国 内汽 车 的 人 体振 动 舒 适  性 的 评价等 级及 其对 应 的总乘 坐 值 限值 , 用 
该 限 值 评 价 汽 车 的 平 顺 性 时 , 统 计 出 各 类  需 汽 车 的 常 用 车 速 , 后 以 常 用 车 速 下 的 测 量  然
值进 行评 定 。  

^ 的 主观 感 觉 
没 有 不舒 适  几 乎 无 不 舒适 

参 考 文献 
1 IO2 3 / — 18 . 体 承 受 全 身 振 动 的 评 价    s 611 95^
— —

第一部分 : 般要求. 一  

2 Io2 3 /   S 6 1 CD 一 1 9 . ie t  h   a u to   9 2 Gud   o t e Ev la in
0   ma   p s r   o W h k— B d   b a in. fHu n Ex o u e t   o o y Vi r to  

振 动应采 用 舒 适 性 评价 法 中 的总 乘 坐值 指 
标 评 价 。 响 人 体 振 动 舒 适 性 的 主 要 振 动 轴  影
向 有 X,Y¨Z 、 ”Xh Z f 6个 。  Z 共  

3 赵 六 奇 , 锋 . 照 国 际 标 准 I o2 3 刘 参 s 6 1的 新 草  案 修 订 汽 车 平 顺 性 的 评 价 方 法 . 车 工 程 。  3   汽 i9 。 9
() 6 
4 Grfi    .Ev l a i n o   b a in wi   —   l nM J f a u t   fVi r t   t Re  o o h s e tt   u n Re p n e p c   o H ma   s o s .S AEE8 O 4 . 6 0 7 

新 草 案 的 舒 适 性 评 价 法 , 旧 标 准 的 总  与 加权 值评价 法 的评价 结果 有较 大 差异 。  

收 稿 日期 :9 7 0   2  l 9  3 7

( 接第 1 上 9页)  

率 高 , 造 周 期 较 短 , 在 国 内 很 多 改 装 厂  制 现 都 采用 了类似 结构 。   随 着 我 国 经 济 的 发 展 , 会 对 厢 式 载 货  社 汽 车 的 需 求 不 断 增 加 。 由于 各 种 新 材 料 、 新  工 艺 、 方 法 的 出 现 , 式 车 的 生 产 方 式 也  新 厢 在 不 断 变 化 。 根 据 本 单 位 的 特 点 . 择 适 当  选 的 结 构 形 式 , 发 展 厢 式 车 的 生 产 显 得 尤 其  对
重要 。  
收 稿 日期 : 9 7 0 船  l9  5

5 结 束 语 
在 国 内 我 厂 较 早 进 行 厢 式 车 的 开 发 和  试 验 , 人 了 大 量 的 人 力 和 物 力 。 经 过 多 年  投 的试 制 和 改 进 , 确 定 了 目前 这 种 结 构 。 用  才 户 意 见 表 明 , 厂 的 厢 式 车 质 量 好 , 形 美  我 外 观 , 优 良 的 密 封 性 能 。 长 期 的 生 产 实 践 也  有 证明, 这  构 通 用 性 强 , 装 灵 活 , 产 效  改 生

2  3


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