@第三章 整车试验(3.4 平顺性、3.5 操稳性).ppt

第三章汽车整车性能试验 3 1汽车动力性试验 3 2汽车燃油经济性试验 3 3汽车制动性试验 3 4汽车平顺性试验 3 5汽车操纵稳定性试验 3 4汽车平顺性试验 3 4 1汽车的平顺性 3 4 2测试仪器 设备 3 4 3平顺性试验方法 3 4汽车平顺性试验 3 4 1汽车的平顺性 1 平顺性试验目的用于评价汽车因振动而使乘客感到不舒适或疲劳程度的试验 2 平顺性试验对象 路面 汽车 人 系统 输入是路面的不平度 经过车轮 悬架及坐垫等弹性元件滤波后传到人体 由人的生理 心理等复杂因素综合产生系统的输出 人对振动的响应 3 4 1汽车的平顺性 3 平顺性试验分类一般分为评价性试验和改进性试验两种 评价性试验是对新生产出来的汽车进行试验 并用相应的评价指标进行评价 汽车新产品定型中的平顺性试验即是一种评价性试验 改进性试验是根据前次的试验结果 对不理想的平顺性指标查找原因 进行结构改进 达到再试验再提高的目的 3 4 1汽车的平顺性 4 汽车平顺性评价性试验主观感觉评价 依靠试验人员乘坐的主观感觉进行试验评价 同时也包括通过测定有关人体生理学 心理学变化的情况进行分析的内容 客观物理量评价 首先测定振动位移 速度 加速度等物理量 然后根据测定结果进行评价 并在评价过程中 对测取的物理量按与人的感觉有关的标准进行平顺性指标运算 3 4 1汽车的平顺性 3 4汽车平顺性试验 3 4 1汽车的平顺性 3 4 2测试仪器 设备 3 4 3平顺性试验方法 3 4汽车平顺性试验 汽车平顺性试验要采集各种振动与冲击信号 特别是大量随机振动信号 然后以计算机为主体 配以采样 模 数转换以及各种软硬件的数据处理 滤波 放大 整形等 进行平顺性评价指标分析计算 频谱分析 频率响应函数的处理 平顺性测试仪器分为 道路试验检测设备 台架试验检测设备 3 4 2测试仪器 设备 道路试验检测设备加速度传感器 电荷放大器 电压放大器 信号处理系统 台架试验检测设备电子液压振动试验台 3 4 2测试仪器 设备 常用 电容式和压电式 压电式加速度计 3 4 2测试仪器 设备 工作原理 基于压电晶体的压电效应 某些晶体在一定方向上受力变形时内部会产生极化现象 在其两个表面上产生符号相反的电荷 当外力去除后 又重新恢复到不带电状态 这种现象称为 压电效应 具有 压电效应 的晶体称为压电晶体 常用压电晶体有石英 压电陶瓷等 a 中央安装压缩型b 环形剪切型S 弹簧 M 质量块B 基座 P 压电元件 安装方法 测量座垫上的加速度时 要把传感器安装在一个半刚性的垫盘内 3 4 2测试仪器 设备 加速度计在汽车坐垫上的安装 3 4 2测试仪器 设备 电子液压振动试验台 数据处理系统 数据处理系统引进快速傅里叶变换 采用相应的软件 快速 精确的进行自谱 互谱 传递函数 相干函数和概率统计等各种数据处理 记录的模拟信号 模拟 数字转换i 1 2 N 2 快速傅里叶变换K 1 2 N 2 计算自功率谱 频率加权 均方根值计算 3 4 2测试仪器 设备 方波信号的时域和频域的描述 3 4汽车平顺性试验 3 4 1汽车的平顺性 3 4 2测试仪器 设备 3 4 3平顺性试验方法 3 4汽车平顺性试验 1 悬挂系统固有频率和阻尼比的测定 将汽车前轮和后轮分别从一定高度抛下 梯形凸块 高度60 120mm 相当于对被测悬架施加一个初始干扰 使其产生自由衰减 同时记录车身和车轮自由衰减的时间历程 再根据记录曲线分析其固有频率和阻尼比 3 4 3平顺性试验方法 在实际随机输入的路面上或在电液振动台上 给车轮输入0 5 30Hz范围的振动 记录车轴 车身 座垫上各测点的振动响应 由数据统计分析仪处理得到悬架 座垫各环节的频率响应函数 2 汽车振动系统频率响应函数的测定 频响函数是以频率为自变量的函数 当频率一定时 频响函数的模等于输出幅值 输入幅值 意味着某频率下 单位输入所引起的输出响应大小 通过它可以了解系统在受到不同频率输入时 系统输出的特性 包括幅值和相位 随机输入试验应按照GB T4970 2009 汽车平顺性试验方法 进行 试验采用测点处的加权加速度均方根值来评价 3 随机输入路面上的平顺性试验 试验车速 40km h vmax 每隔10km h或20km h选取一种车速为试验车速 加速度传感器安装位置 M类 驾驶员及同侧最后排座椅椅垫上方 座椅靠背 脚部地板上 N类 驾驶员座椅椅垫上方 座椅靠背 脚部地板 车厢地板中心以及与驾驶员同侧距车厢边板 车厢后板各300mm处的车厢地板上 3 4 3平顺性试验方法 4 汽车驶过凸块脉冲输入平顺性试验GB T4970 2009 汽车行驶时偶尔会遇到凸块和凹坑 尽管遇到概率不多 但过大的冲击会严重影响平顺性 试验车速 10 20 30 40 50 60km h试验方法 将两个凸块放在与汽车行驶方向垂直的直线上 并按汽车轮距调整好两个凸块间的距离 汽车以规定车速匀速驶过凸块 当汽车前轮接近凸块时开始记录 待汽车驶过凸块且冲击响应消失后 停止记录 评价指标 座垫上和座椅底部地板加速度的最大响应值 试验应采用三角形凸块 h 40mm 厚度B按需要而定 但必须大于轮宽 根据试验条件不同也可用其他高度的凸块或减速带 3 4 3平顺性试验方法 第三章汽车整车性能试验 3 1汽车动力性试验 3 2汽车燃油经济性试验 3 3汽车制动性试验 3 4汽车平顺性试验 3 5汽车操纵稳定性试验 TUTE 汽车与交通学院 3 5汽车操纵稳定性试验3 5 1汽车的操纵稳定性3 5 2测试仪器 设备3 5 3操纵稳定性试验方法 3 5汽车操纵稳定性试验 TUTE 汽车与交通学院 1 定义汽车的操纵稳定性是指在驾驶者不感到过分紧张 疲劳的情况下 汽车能够遵循驾驶者通过转向系统及转向车轮给定的行驶方向 且当遇到外界干扰时 汽车能抵抗干扰而保持稳定行驶的能力 2 操纵稳定性不好的具体表现 飘 汽车自己改变方向 升力或转向系 轮胎 悬架等问题 反应迟钝 转向反映慢 传动比太大 晃 左右摇摆 行驶方向难于稳定 丧失路感 操纵稳定性不好的汽车在高速或急剧转向时会丧失路感 导致驾驶员判断的困难 失控 某些工况下汽车不能控制方向 制动时无法转向 甩尾 侧滑 侧翻 3 5 1汽车的操纵稳定性 TUTE 汽车与交通学院 3 操稳性评价方法 操纵性可用汽车实际运动状态和驾驶员期望的运动状态之间的接近程度和渐进过程时间的长短来评价 可分为 主观评价 感觉评价让试验评价人员根据试验时自己的感觉进行评价 并按照规定的项目和评分办法进行评分 客观评价 仪器测试通过测试仪器测出表征性能的物理量 如 横摆角速度 侧向加速度 侧倾角 转向力等来评价操纵稳定性 通常使用稳态转向特性 瞬态转向特性 回正性 转向轻便性等试验进行评价 3 5 1汽车的操纵稳定性 TUTE 汽车与交通学院 开路系统试验 汽车自身特性 采用客观评价试验 方向盘角阶跃 角脉冲 力脉冲输入 转向回正能力等 3 5 1汽车的操纵稳定性 所谓开路 就是在固定输入下 驾驶员不对汽车的运动状态进行反馈修正 TUTE 汽车与交通学院 闭路系统试验 人 汽车 环境 同时采用客观评价和主观评价 蛇形试验 移线试验 3 5 1汽车的操纵稳定性 在汽车行驶过程中 驾驶员根据需要操纵转向盘使汽车做转向运动 路面的凹凸不平 侧风 偏载等干扰因素会影响汽车的行驶 驾驶员则根据道路 交通等情况 通过眼 手及身体感知的汽车运动状况 输出参数 经过头脑的分析 判断 反馈 后 修正其对转向盘的操纵 如此不断地反复循环 使汽车能稳定行驶 汽车运动状态的反馈 4 车辆稳态响应与瞬态响应特性汽车的时域响应可分为不随时间变化的稳态响应和随时间变化的瞬态响应 1 稳态响应转向工况不随时间而变的行驶状况 即没有外界扰动 车速恒定 转向盘固定不变 汽车的输出运动达到稳定平衡状态 一般可用稳定性因数k 前后轮侧偏角绝对值之差 1 2 转弯半径比值R R0 静态储备系数S M来描述汽车的稳态特性 3 5 1汽车的操纵稳定性 稳态转向特性类型若 1 2 则R R0 称汽车具有中性转向特性 若 1 2 则R R0 称汽车具有不足转向特性 若 1 2 则R R0 称汽车具有过多转向特性 3 5 1汽车的操纵稳定性 2 瞬态响应在等速直线行驶与等速圆周行驶这两个稳态运动之间的过渡过程便是一种瞬态 相应的瞬态运动响应称为方向盘角阶跃输入下的瞬态响应 汽车的瞬态响应具有如下特点 时间上的滞后 执行上的误差 横摆角速度的波动 进入稳态所经历的时间 3 5 1汽车的操纵稳定性 TUTE 汽车与交通学院 3 5汽车操纵稳定性试验3 5 1汽车的操纵稳定性3 5 2测试仪器 设备3 5 3操纵稳定性试验方法 3 5汽车操纵稳定性试验 TUTE 汽车与交通学院 五轮仪 测定车速 测力转向盘 测转向盘转矩与转角加速度计 测定侧向加速度2DOF角速度陀螺仪 测定汽车横摆角速度3DOF航向陀螺仪 测定航向角3DOF垂直陀螺仪 测车厢倾斜角 3 5 2试验仪器与设备 汽车操纵稳定性试验一般在试验场进行 试验时使用的仪器设备有 记录仪器一般用多线振子示波器或磁带记录仪 3 5 2试验仪器与设备 3 5 2试验仪器与设备 TUTE 汽车与交通学院 角速度陀螺仪 3 5 2试验仪器与设备 TUTE 汽车与交通学院 垂直陀螺仪 3 5 2试验仪器与设备 航向陀螺仪 微型陀螺测量系统结合了三个方向角速率陀螺仪 三向加速度计 三轴磁强计 混合运算器 16bit模数转换 微控制器等 通过创新性的算法 无论在静态和动态都能给出精确的方向和姿态 3 5 2试验仪器与设备 测力方向盘 3 5 2试验仪器与设备 TUTE 汽车与交通学院 3 5汽车操纵稳定性试验3 5 1汽车的操纵稳定性3 5 2测试仪器 设备3 5 3操纵稳定性试验方法 3 5汽车操纵稳定性试验 TUTE 汽车与交通学院 主要试验内容稳态转向特性试验瞬态转向特性试验转向轻便性试验转向回正性试验蛇形试验移线试验 3 5 3操纵稳定性试验方法 主要依据标准GB T6323 1 94汽车操纵稳定性试验方法 蛇行试验 GB T6323 2 94汽车操纵稳定性试验方法 瞬态 角阶跃 GB T6323 3 94汽车操纵稳定性试验方法 瞬态 角脉冲 GB T6323 4 94汽车操纵稳定性试验方法 转向回正性能试验 GB T6323 5 94汽车操纵稳定性试验方法 转向轻便性试验 GB T6323 6 94汽车操纵稳定性试验方法 稳态回转试验 3 5 3操纵稳定性试验方法 TUTE 汽车与交通学院 试验条件按照试验标准要求装备齐全测量并调整车轮定位参数检查 调整和紧固汽车转向系统 悬架系统 并按规定润滑若使用新轮胎 试验前至少经过200km正常行驶的磨合 若使用旧轮胎 其残留花纹高度不小于1 5mm 轮胎气压满足厂家规定车辆处于最大总质量 客 货质量分布符合要求试验场地应干燥 平坦 清洁 用混凝土或沥青铺装的路面 任意方向的坡度不大于2 风速 5m s 大气温度 0 40 范围内 3 5 3操纵稳定性试验方法 TUTE 汽车与交通学院 1 稳态转向试验GB T6323 6 94用于测定汽车在转向盘固定转角输入下达到稳定行驶状态时汽车的稳态横摆响应 稳态转向特性试验有定转向盘转角连续加速法 定转弯半径法测量变量 1 必须测量变量 横摆角速度 前进车速 车身侧倾角 2 希望测量变量 质心侧偏角 纵向加速度 侧向加速度 3 5 3操纵稳定性试验方法 TUTE 汽车与交通学院 定转向盘转角连续加速试验方法 1 画出半径为15m或20m的圆周 2 试验开始之前 汽车应沿画定的圆周行驶500m以使轮胎升温 3 驾驶员操纵汽车以最低稳定车速沿圆周起步行驶 固定转向盘不动 缓慢连续而均匀地加速 纵向加速度不超过0 25m s2 直至汽车侧向加速度达到6 5m s2 或汽车出现不稳定状态 为止 4 试验按向左和向右转两个方向进行 每个方向试验三次 每次试验开始时车身应处于正中位置 3 5 3操纵稳定性试验方法 TUTE 汽车与交通学院 定转弯半径试验方法 1 在试验场地上 画出半径30m的圆弧路径 路径两侧沿圆弧中心线每隔5m放置标桩 两侧标桩至圆弧中心线的距离为1 2车宽加b 2 调整转向盘转角 汽车以最低稳定车速沿圆弧行驶 在达到稳定后 开始记录并保持油门和转向盘位置在3s内不动 之后停止记录 汽车通过试验路径时 如撞倒标桩 则试验无效 3 增加车速 但侧向加速度增量每次不大于0 5m s2 重复上述试验 直至做到侧向加速度达到6 5m s2 或受发动机功率限制 或汽车出现不稳定状态时的最大侧向加速度为止 3 5 3操纵稳定性试验方法 TUTE 汽车与交通学院 2 瞬态转向特性试验是指汽车在受到外界扰动下 达到稳定状态前所表现出来的特性 通常使用时域响应特性和频域响应特性来描述 瞬态转向特性试验有转向盘角阶跃试验和转向盘角脉冲试验两种 转向盘转角阶跃 时域转向盘转角脉冲 频域 3 5 3操纵稳定性试验方法 TUTE 汽车与交通学院 转向盘转角阶跃试验GB T6323 2 94 2 汽车直线行驶 先消除转向盘自由行程 经过0 2 0 5s后 尽快转动转向盘 使其达到预先选好的位置并固定数秒钟后 停止记录 3 试验按左 右两个方向交替进行 1 试验车速按被试汽车最高车速的70 并四舍五入为10的整数倍确定 转向盘需输入的转角大小 按稳态侧向加速度值1m s2 3m s2确定 从侧向加速度为1m s2做起 每间隔0 5m s2进行一次试验 3 5 3操纵稳定性试验方法 TUTE 汽车与交通学院 转向盘转角脉冲试验GB T6323 3 94 1 试验车速按试验汽车最高车速70 并四舍五入为10的整数倍 2 汽车以试验车速直线行驶 记下转向盘中间位置 直线行驶位置 然后给转向盘一个三角脉冲转角输入 即 试验时向左突然转动转向盘 并迅速转回原处 允许及时修正 保持不动 记录全部过程 直至汽车恢复到直线行驶位置 3 转向盘转角输入脉宽为0 3 0 5s 其最大转角应使试验过渡过程中最大侧向加速度为4m s2 4 试验至少左 右方向转动转向盘各三次 每次输入时间间隔不得少于5s 3 5 3操纵稳定性试验方法 TUTE 汽车与交通学院 3 转向轻便性试验GB T6323 5 94 试验场地为双纽线 双纽线轨迹按极坐标方程定义 双纽线的最小曲率半径 m 应按试验汽车前外轮的最小转弯半径 m 乘以1 1倍 并据此画出双纽线 在双纽线最宽处 顶点和中点 即结点 的路径两侧各放置两个标桩 共计放置16个标桩 标桩与试验路径中心线的距离为车宽一半加50cm 或按转弯通道圆宽二分之一加50cm 3 5 3操纵稳定性试验方法 转向轻便性试验步骤1 试验前驾驶员可操纵汽车沿双纽线路径行驶若干周 熟悉路径 2 随后 使汽车停车于 O 点处 停车后注意观察车轮是否处于直行位置 否则应转动转向盘进行调整 然后双手松开转向盘 记录转向盘中间位置和作用力矩的零线 3 试验时 驾驶员操纵转向盘 使汽车以10 2km h的车速沿双纽线路径行驶 待车速稳定后 开始记录转向盘转角和作用力矩 4 汽车沿双纽线绕行一周至记录起始位置 零线 即完成一次试验 3 全部试验进行三次 在行驶中不准撞倒标桩 3 5 3操纵稳定性试验方法 转向轻便性试验评价指标根据记录的转向盘转角和作用力矩 按双纽线路径每周整理成图示的M 曲线 或者直接采用计算机采样所得的上述参数 确定出汽车转向轻便性的各项参数 转向盘最大作用力矩均值转向盘最大作用力均值转向盘的作用功转向盘平均摩擦力矩和平均摩擦力转向盘平均摩擦力矩均值和平均摩擦力均值 3 5 3操纵稳定性试验方法 TUTE 汽车与交通学院 4 转向回正性能试验GB T6323 4 94转向回正性能试验用于确定汽车转向回正力 评价汽车由曲线运动自行恢复至直线行驶的能力 回正性能试验包括低速回正和高速回正试验 试验中测量汽车行车速度 转向盘转角 横摆角速度 侧向加速度 3 5 3操纵稳定性试验方法 转向回正性能试验评价指标 稳定时间残留横摆角速度横摆角速度超调量横摆角速度自然频率相对阻尼系数横摆角速度总方差 高速回正性能试验1 最高车速超过100km h汽车进行本项试验 试验车速按最高车速的70 并四舍五入为10的整数倍 2 汽车沿试验路段直线行驶 记录各测量变量的零线 随后驾驶员转动转向盘使侧向加速度达到2 0 2m