汽车舒适性综述一、影响汽车舒适性的主要因素1.1 汽车

一、影响汽车舒适性的主要因素

1.1 汽车上的振动

汽车上的振动主要包括由路面不平度引起的车身垂直方向振动、发动机不平衡往复惯性力产生的车身振动、转向轮受地面冲击和自身摇摆振动、传动系传动过程的扭转振动等。由于汽车的结构和使用工况十分复杂，如果不进行适当的简化，这些振动都是随机振动，通常用振动量(如位移、速度、加速度)的均方根值来衡量，并且按照频率进行加权计算。一般来说，对人体舒适性影响较大的振动主要是座椅、地板对人体的低频振动，其频率范围在1～80Hz左右。此外，转向盘、仪表板等部件的抖动也会对人体舒适性产生较大的影响。

1.2 噪声

噪声是NVH问题中最主要的部分，常用声压和声压级评价。汽车上的噪声主要包括车身壁板振动产生的噪声、空气冲击摩擦车身形成的噪声以及外界噪声源(如发动机、制动器等)传人的噪声。汽车噪声是城市环境主要的噪声源，必须严格控制。国家标准规定：汽车加速行驶时车外噪声要小于88dB，公共交通类汽车应小于77dB。车内噪声会影响乘员的语言交流，损害驾驶员的听力。

1.3 声振粗糙度

声振粗糙度指的是振动和噪声的品质，它并不是一个与振动、噪声相并列的物理概念，它描述的是人体对振动和噪声的主观感觉，不能直接用客观测量方法来度量。因为汽车的乘坐舒适性最终要表现为人体的感觉，所以声振粗糙度在NVH特性研究中占有十分重要的地位．这也是世界各大汽车公司坚持采用专家实际乘坐汽车的方式来最终评价汽车NVH特性的缘故。

由于声振粗糙度描述的是振动和噪声使人不舒适的感觉，因此有称之为不平顺性的。又因为它经常用来描述冲击激励(如道路的接缝或凸起)产生的使人极不舒适的瞬态响应，因此也有称之为冲击的。总的说来，声振粗糙度描述的是振动和噪声共同产生的使人感到极度疲劳的感觉。

二、汽车座椅舒适性研究

2.1 汽车轮椅的主要设计

（1）设计出一般人体适合的座椅尺寸。现代人类在人种方面存在一定的差异，不同人种的身高体重、主要身体结构有着一定的区别，因此，一般的汽车生产商在设计欧洲车辆座椅和亚洲车辆座椅的时候，需要针对不同人体特征设计有针对性的座椅尺寸，从而满足不同身高体重人体的需要，假设将设计给欧洲人的座椅安装在销售给中国的车辆上，这样将大大降低驾驶或者是乘坐的舒适性，降低整体的安全性。因此在尺寸方面需要尤为注意舒适性的要求。

（2）可调节功能是座椅舒适性的一个主要参数特征。座椅具有可调节性能十分重要，因为不同状态下，人们在驾驶或者乘坐车辆的过程中需要有专业性较强的调节功能，这一功能可以进一步保障其主要的舒适性，在停止状态下，驾驶者在车辆中可以将座椅调节到最低的状态，以便自己更好的休息，在驾驶过程中由于身高存在差异，也需要进一步调节座椅的位置，进而使得驾驶更加具有舒适性能。因此，调节性能也是一种主要的座椅性能指标。

（3）基本坐姿需要符合人体力学要求。由于人们在驾驶或者乘坐车辆过程中，需要长期坐在车中，与座椅的接触时间最长，因此，在设计座椅的基本靠背的位置和形状的时候，需要充分考虑现代人体脊椎等方面的受力情况，在设计座椅的过程中需要涉及其人体的力学要求。只有满足了这一要求，人们在驾驶过程中的舒适性将充分体现出来。

2.2 主要评价标准

在以前，座椅的设计是否合理舒适主要是依靠人为的主要感知，现在将人体的这些感知具体的细化、量化成为一系列的评价标准，建立起专业性的评价体系。这种评价体系需要做到更多的是科学合理，在指标的设计中除了定性之外，更需要的是定量的分析，同时这些指标在实际情况下的得到需要更加方便。笔者在进行车辆座椅舒适性评价体系的分析中，将其分解成三个不同等级的指标因子，主要分解的依据就是这些指标的具体化、量化程度。例如，主要的一级指标因子就是座椅静止状态下的舒适性能，二级的指标因子就是尺寸数据、可调节性能等等，三级的指标因子主要就是一些具体的指标，需要在量化和细化程度上有较好的把握。同时这些评价系统建立的主要依据就是一系列的国家标准和行业标准，另外，还有一些关于座椅方面的重要文献资料等等。

在设计车辆座椅的舒适性评价标准的时候，需要在充分考虑到所有的指标因子的前提下，利用相应的试验、计算等方式寻找出相应各种指标因子之间的关系，试验主要是对一些性能指标进行实际的测量，得到第一手的资料。例如对于人们坐姿状态的试验，可以将长期处在驾驶条件下的驾驶者进行肌肉肌张力、心电图等生理指标的试验比较，得到相应的数据，为以后的评价体系建设提供数据支持。另外还有的就是设计相应的调查量表，分析现代人们最为关心的车辆座椅舒适性能的主要指标，例如现在很多汽车生产企业设计出各种类型的座椅舒适性问卷量表，让驾驶者在驾驶车辆之后，对其座椅的各种舒适性能进行评价，这种评价的分差就是各个影响座椅舒适性能指标的相互关系，分差较大的指标之间在重要性方面的差距就是就较大的，分差较小的指标之间在重要性方面的差异也就较小，在设计评价标准的时候，需要充分考虑这种指标之间在座椅舒适性的重要程度方面存在的不同，按照轻重缓急，依次排列，它们在整体评价体系中的分值比例也可以依据对用户的调查量表进行分配。

三、汽车舒适性评价

3.1 汽车舒适性评价的研究历史

1948年，Janeway提出承受振动的人体舒适性评价标准，并给出了计算评价指标J 值的计算公式；1957年，德国学者Dikman 提出了K系数法；1961年，D.E.Goldman 等人在试验和总结前人经验的基础上，提出人体在承受低频（0～100Hz）级振动时，可简化为具有刚度、阻尼、质量的集中系统；1968 年，Pradko等人提出了吸收功率（AP）法；1972年，德国米奇克提出用座椅垂直加速度的均方根值和整车纵向加速度的均方根值评价汽车的平顺性。20世纪60年代，国际标准化组织开始着手制定“人体承受全身振动的评价指南”，并于1974 年颁布了ISO2631—1974（E）国际标准，经过几次的补充和修订，成为国际标准ISO2631/1-1985。

我国在这方面研究工作起步较晚。20 世纪80 年代初，长春汽车研究所、清华大学等单位首先采用了ISO2631 国际标准进行了汽车道路行驶平顺性的研究；1982 年的“汽车悬架系统固有频率和相对阻尼系数的测量方法”、1985年制定的“ 汽车平顺性随机输人行驶试验方法”和“汽车平顺性单脉冲输人行驶试验方法”,以及近几年的“客车平顺性评价指标及限值”等，初步构成了我国较为完善的汽车平顺性评价方法体系。

3.2 国际标准ISO2631

国际标准ISO2631 明确给出了振动频率、振动强度、振动方向以及暴露时间对人体的感觉的影响；提出了用1/3 倍频带分别评价方法和总加权值评价方法来计算评价指标。ISO2631 标准对汽车行驶平顺性的评价具有很大的指导意义，但同时也存在着一些不足之处。

（1）舒适界限的规定与实际情况有不符之处。该界限表明：坐着的人在承受4Hz 垂直振动时，均方根值为0.89m/s2 的振动在1min内会产生不可接受的不舒适感，这与试验结果是不相符的。

（2）暴露时间延长产生工效逐渐降低的假设缺乏试验依据。Bostrom Research lab 的试验证明：振动对工效的影响在开始振动时几乎立即显现，并在90min 内保持不变。

（3）日本的北原索根据试验结果指出：ISO2631标准由于没有考虑相位的影响而欠妥。因此，国际标准化组织从1984 年开始着手准备对ISO2631 进行全面修订。

3.3 新的国际标准ISO/DIS2631-1

1994年8月，国际标准化组织颁布了新的国际标准ISO/DIS2631-1-《机械振动和冲击—人承受全身振动地评价》。新标准规定：在评价振动时，先计算各自由度上总的加权均方根值；再计算各输入点的振动加速度均方根；然后计算人体承受的总加速度均方根值；最后用总的振动加速度均方根值与人的主观感觉来判断乘员舒适性。

新标准基本上克服了原标准的缺点，在试验基础上给出了极为详细的频率加权函数、轴加权系数以及明确的舒适性界限；同时，还保留了大家熟悉的加速度均方根值作为评价指标，使用起来方便、直观，是至今为止最为完善的评价方法。

参考文献

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