整车操纵稳定性仿真分析报告分析解析

L11 整车操纵稳定性仿真分析报告 HB11A HB12A 编 制 日期 校 对 日期 审 核 日期 批 准 日期 简式国际汽车设计 北京 有限公司简式国际汽车设计 北京 有限公司 简式国际汽车设计 北京 有限公司 L11 整车操纵稳定性仿真分析报告 HB11A HB12A 1 L11L11 整车操纵稳定性仿真分析报告 整车操纵稳定性仿真分析报告 HB11A HB12AHB11A HB12A 1 定半径稳态圆周试验定半径稳态圆周试验 1 11 1 试验方法试验方法 HB11A 处于满载状态 沿半径为 40m 的定半径圆周进行回转运动 开始 以最低稳定速度进入圆周 找准方向盘的位置 使汽车可以沿圆周进行回转运 动 开始记录 然后缓慢连续而均匀地加速 纵向加速度不超过 0 2 m s2 加 速的同时调整方向盘转角以维持定半径圆周运动 这个过程中车辆不应超出车 道 0 5 m 直至不能维持稳态定半径圆周运动条件时或受发动机功率限制所能达 到的最大侧向加速度为止 记录整个过程 建议使用满足试验条件的最高档位 试验按向左转和向右转两个方向进行 每次试验开始时车身应处于正中位置 1 2 数据处理数据处理 1 2 11 2 1 不足转向梯度不足转向梯度 方向盘转角 侧向加速度 拟合曲线线性部分的斜率 取侧向加速度为 0 25g 时的曲线斜率 1 2 1 11 2 1 1 左转左转 图 1 方向盘转角 侧向加速度 左转 从图 1 计算得到左转不足转向梯度为 137 g 简式国际汽车设计 北京 有限公司 L11 整车操纵稳定性仿真分析报告 HB11A HB12A 2 1 2 1 21 2 1 2 右转右转 图 2 方向盘转角 侧向加速度 右转 右转不足转向梯度为 134 5 g 则 HB11A 平均不足转向梯度为 135 75 g 1 2 21 2 2 不足转向梯度不足转向梯度 转向系角传动比转向系角传动比 HB11A 的角传动比约为 23 333 则不足转向梯度 转向系角传动比为 5 817 g 1 2 31 2 3 侧偏角梯度侧偏角梯度 质心侧偏角 侧向加速度 拟合曲线线性部分的斜率 取侧向加速度为 0 25g 时的曲线斜率 1 2 3 1 左转 图 3 质心侧偏角 侧向加速度 左转 左转侧偏角梯度为 5 987 g 简式国际汽车设计 北京 有限公司 L11 整车操纵稳定性仿真分析报告 HB11A HB12A 3 1 2 3 21 2 3 2 右转右转 图 4 质心侧偏角 侧向加速度 右转 右转侧偏角梯度为 5 987 g 则 HB11A 平均侧偏角梯度为 5 987 g 1 2 4 侧倾角梯度侧倾角梯度 车身侧倾角 侧向加速度 拟合曲线线性部分的斜率 取侧向加速度为 0 25g 时的曲线斜率 1 2 4 1 左转 图 5 车身侧倾角 侧向加速度 左转 左转侧倾角梯度为 8 995 g 简式国际汽车设计 北京 有限公司 L11 整车操纵稳定性仿真分析报告 HB11A HB12A 4 1 2 4 2 右转右转 图 6 车身侧倾角 侧向加速度 右转 右转侧倾角梯度为 8 94 g 则 HB11A 平均侧倾角梯度为 8 967 g 2 方向盘转角阶跃输入试验方向盘转角阶跃输入试验 2 1 试验方法试验方法 HB11A 处于满载状态 以 70 的车速稳定直线行驶 开始记录数据 以尽可能快的速度 阶跃时间为 0 4s 转动方向盘 达到预定的转角 保持方向盘 转角不变直至汽车恢复稳定状态 试验过程中油门踏板开度应尽可能保持不变 方向盘转角初始值是 10 每次增加 5 直到车辆达到附着极限 试验分为 向左 向右两个方向进行 2 2 数据处理数据处理 2 2 1 横摆角速度横摆角速度 方向盘转角滞后时间方向盘转角滞后时间 横摆角速度达到 50 稳态值时相对于方向盘转角达到 50 阶跃值时的滞后时间 2 2 1 1 稳态侧向加速度为 0 3g 时 简式国际汽车设计 北京 有限公司 L11 整车操纵稳定性仿真分析报告 HB11A HB12A 5 图 7 0 3g 时横摆角速度 方向盘转角滞后时间 左转时 横摆角速度 方向盘转角滞后时间为 0 0308s 右转时 横摆角速度 方向盘转角滞后时间为 0 0312s HB11A 横摆角速度 方向盘转角平均滞后时间为 0 031s 2 2 1 2 稳态侧向加速度为 0 4g 时 图 8 0 4g 时横摆角速度 方向盘转角滞后时间 左转时 横摆角速度 方向盘转角滞后时间为 0 0326s 右转时 横摆角速度 方向盘转角滞后时间为 0 0331s HB11A 横摆角速度 方向盘转角平均滞后时间为 0 03285s 2 2 22 2 2 侧向加速度侧向加速度 方向盘转角滞后时间方向盘转角滞后时间 侧向加速度达到 50 稳态值时相对于方向盘转角达到 50 阶跃值时的滞后时间 2 2 2 1 稳态侧向加速度为 0 3g 时 简式国际汽车设计 北京 有限公司 L11 整车操纵稳定性仿真分析报告 HB11A HB12A 6 图 9 0 3g 时侧向加速度 方向盘转角滞后时间 左转时 侧向加速度 方向盘转角滞后时间为 0 1127s 右转时 侧向加速度 方向盘转角滞后时间为 0 1137s HB11A 侧向加速度 方向盘转角平均滞后时间为 0 1132s 2 2 2 2 稳态侧向加速度为 0 4g 时 图 10 0 4g 时侧向加速度 方向盘转角滞后时间 左转时 侧向加速度 方向盘转角滞后时间为 0 1397s 右转时 侧向加速度 方向盘转角滞后时间为 0 1408s HB11A 侧向加速度 方向盘转角平均滞后时间为 0 14025s 2 2 3 侧倾角侧倾角 方向盘转角滞后时间方向盘转角滞后时间 车身侧倾角达到 50 稳态值时相对于方向盘转角达到 50 阶跃值时的滞后时间 简式国际汽车设计 北京 有限公司 L11 整车操纵稳定性仿真分析报告 HB11A HB12A 7 2 2 3 1 稳态侧向加速度为 0 3g 时 图 11 0 3g 侧倾角 方向盘转角滞后时间 左转时 侧倾角 方向盘转角滞后时间为 0 1733s 右转时 侧倾角 方向盘转角滞后时间为 0 1741s HB11A 侧倾角 方向盘转角平均滞后时间为 0 1737s 2 2 3 2 稳态侧向加速度为 0 4g 时 图 12 0 4g 侧倾角 方向盘转角滞后时间 左转时 侧倾角 方向盘转角滞后时间为 0 1773s 右转时 侧倾角 方向盘转角滞后时间为 0 1779s HB11A 侧倾角 方向盘转角平均滞后时间为 0 1776s 2 2 4 侧偏角侧偏角 方向盘转角滞后时间方向盘转角滞后时间 质心侧偏角达到 50 稳态值时相对于方向盘转角达到 50 阶跃值时的滞后时间 简式国际汽车设计 北京 有限公司 L11 整车操纵稳定性仿真分析报告 HB11A HB12A 8 2 2 4 1 稳态侧向加速度为 0 3g 时 图 13 0 3g 侧偏角 方向盘转角滞后时间 左转时 侧偏角 方向盘转角滞后时间为 0 1408s 右转时 侧偏角 方向盘转角滞后时间为 0 1411s HB11A 侧偏角 方向盘转角平均滞后时间为 0 14095s 2 2 4 2 稳态侧向加速度为 0 4g 时 图 14 0 3g 侧偏角 方向盘转角滞后时间 左转时 侧偏角 方向盘转角滞后时间为 0 1698s 右转时 侧偏角 方向盘转角滞后时间为 0 1702s HB11A 侧偏角 方向盘转角平均滞后时间为 0 17s 3 转向回正性能试验转向回正性能试验 3 1 试验方法试验方法 HB11A 处于满载状态 沿半径为 20m 的圆周行驶 调整车速 使侧向加 简式国际汽车设计 北京 有限公司 L11 整车操纵稳定性仿真分析报告 HB11A HB12A 9 速度达到 4 0 2m s2 固定转向盘转角 稳定车速并开始记录 驾驶员突然松 开转向盘 至少记录松手后 4s 的汽车运动过程 记录时间内油门开度保持不变 试验按向左转与向右转两个方向进行 每个方向三次 3 2 数据处理数据处理 3 2 1 车辆轨迹车辆轨迹 图 15 车辆轨迹 3 2 23 2 2 侧向加速度时间历程侧向加速度时间历程 图 16 侧向加速度时间历程 简式国际汽车设计 北京 有限公司 L11 整车操纵稳定性仿真分析报告 HB11A HB12A 10 3 3 3 车速及油门开度时间历程车速及油门开度时间历程 图 17 车速及油门开度时间历程 3 3 43 3 4 横摆角速度评价横摆角速度评价 图 18 横摆角速度变化曲线 3 3 4 13 3 4 1 残留横摆角速度残留横摆角速度 松开方向盘 3s 时刻的横摆角速度值 包括 0 值 左转时 残留横摆角速度为 0 4011 s 右转时 残留横摆角速度为 0 4363 s HB11A 平均残留横摆角速度为 0 4187 s 3 3 4 23 3 4 2 横摆角速度超调量横摆角速度超调量 横摆角速度响应第一个峰值超过新稳态值的部分与初始值之比 左转时 横摆角速度超调量为 55 813 右转时 横摆角速度超调量为 55 759 HB11A 平均横摆角速度超调量为 55 786 3 3 4 33 3 4 3 横摆角速度自然频率横摆角速度自然频率 简式国际汽车设计 北京 有限公司 L11 整车操纵稳定性仿真分析报告 HB11A HB12A 11 j n j j n j j tA A f 1 1 0 2 式中 横摆角速度自然频率 Hz 0 f 横摆角速度响应时间历程曲线的峰峰值 s j A 横摆角速度响应时间历程曲线上两相邻波峰的时间间隔 s j t n 横摆角速度响应时间历程曲线的波峰数 左转时 横摆角速度自然频率为 0 7719Hz 右转时 横摆角速度自然频率为 0 7447Hz HB11A 平均横摆角速度自然频率为 0 7583Hz 3 3 4 43 3 4 4 横摆角速度相对阻尼系数横摆角速度相对阻尼系数 衰减率 n j j A A D 1 1 式中 横摆角速度响应历程曲线的第一个峰峰值 s 1 A 可得相对阻尼系数 1 1ln 1 2 D 左转时 横摆角速度相对阻尼系数为 0 1992 右转时 横摆角速度相对阻尼系数为 0 1961 HB11A 平均横摆角速度相对阻尼系数为 0 1976 3 3 4 53 3 4 5 横摆角速度总方差横摆角速度总方差 n j j r t r r E 0 2 0 5 0 式中 横摆角速度总方差 s r E 横摆角速度响应时间历程曲线瞬时值 s i r 横摆角速度响应初始值 s 0 r 简式国际汽车设计 北京 有限公司 L11 整车操纵稳定性仿真分析报告 HB11A HB12A 12 n 采样点数 t 采样时间间隔 s 左转时 横摆角速度总方差为 0 4722s 右转时 横摆角速度总方差为 0 473s HB11A 平均横摆角速度总方差为 0 4726s 4 4 中间位置转向试验中间位置转向试验 4 14 1 试验方法试验方法 HB11A 处于满载状态 以 70 的固定车速直线稳定行驶 以 0 2Hz 的频率进行连续的正弦曲线方向盘转角输入 产生的最大侧向加速度为 0 25g 正弦输入以外的过程中要始终保持方向盘转角不变 试验过程中 转向角最大 幅度和方向盘中心位置的角速度应尽可能稳定 此外 油门踏板位置变化应保 持最小 与车速限值要求保持一致 4 24 2 数据处理数据处理 4 2 14 2 1 侧向加速度侧向加速度 方向盘转角方向盘转角 图 19 侧向加速度 方向盘转角 转向灵敏度 方向盘最大转角的 20 范围内的曲线平均斜率 为 0 0036g 最小转向灵敏度 侧向加速度在 0 1g 范围内内的曲线最小瞬间斜率 为 0 0036g 侧向加速度为 0 1g 时的转向灵敏度 远离转向中心侧向加速度为 0 1g 时的 简式国际汽车设计 北京 有限公司 L11 整车操纵稳定性仿真分析报告 HB11A HB12A 13 曲线斜率 为 0 0038g 转向线性度 最小转向灵敏度与侧向加速度 0 1g 时的转向灵敏度的比值 为 0 9474 转向迟滞 在侧向加速度为 0 1g 范围内的曲线区域面积 为 3 166 g 方向盘平均转角静态区 转向迟滞除以 0 2g 为 15 83 4 2 24 2 2 横摆角速度横摆角速度 方向盘转角方向盘转角 图 20 横摆角速度 方向盘转角 横摆角速度响应系数 方向盘最大转角的 20 范围内的曲线平均斜率 为 0 1 1 s 5 5 扫频试验扫频试验 5 15 1 试验方法试验方法 HB11A 处于满载状态 以 70 车速稳定直线行驶 开始记录数据 给方向盘转角正弦扫描输入 频率范围从 0 2Hz 到 4Hz 连续变化 转向幅度使 侧向加速度峰值达到 0 25g 试验过程中油门开度保持不变 简式国际汽车设计 北京 有限公司 L11 整车操纵稳定性仿真分析报告 HB11A HB12A 14 5 25 2 数据处理数据处理 5 2 15 2 1 侧向加速度侧向加速度 v v 方向盘转角方向盘转角 图 21 侧向加速度 v 方向盘转角 初始增益为 0 0034g 最小增益频率为 2 9053Hz 5 2 25 2 2 横摆角速度横摆角速度 方向盘转角方向盘转角 图 22 横摆角速度 方向盘转角 初始增益为 0 0957 1 s 最大增益频率为 1 4893Hz 放大率为 2 3762 简式国际汽车设计 北京 有限公司 L11 整车操纵稳定性仿真分析报告 HB11A HB12A 15 5 2 35 2 3 侧偏角侧偏角 方向盘转角方向盘转角 图 23 侧偏角 方向盘转角 初始增益为 0 0088 最大增益频率为 1 3428Hz 放大率为 2 6818 5 2 45 2 4 侧倾角侧倾角 侧向加速度侧向加速度 图 24 侧倾角 侧向加速度 初始增益为 8 673 g 简式国际汽车设计 北京 有限公司 L11 整车操纵稳定性仿真分析报告 HB11A HB12A 16 6 6 平顺性脉冲输入试验平顺性脉冲输入试验 6 16 1 试验方法试验方法 采用如图 25 所示三角形状的凸块作为脉冲输入 将凸块放置在试验道路 干燥平整长直的水泥路面或者沥青路面 中间 并按汽车轮距调整好两个凸块 间的距离 为保证汽车左右车轮同时驶过凸块 应将两凸块放在与汽车行驶方 向垂直的一条线上 图 25 三角形状的凸块示意图 图 25 中 h 80mm B 按需要而定 但必须大于轮宽 HB11A 处于满载状态 分别以 10 20 30 40 50 60的实验车速km h 直线匀速驶过凸块 在汽车通过凸块前 50m 应稳住车速和方向盘 并启用测速 装置测量车速 当汽车前轮接近凸块时开始记录 待汽车驶过凸块并冲击响应 消失后 停止记录 6 26 2 数据处理数据处理 各测点在不同车速下的最大垂直加速度的绝对值如表 1 所示 表 1 不同车速下的最大垂直加速度 加速度 单位 g 驾驶员 座椅 驾驶员 底部 地板 货箱 地板 中心 货箱地板 距前边板 左边板各 300mm 处 货箱地板 距前边板 右边板各 300mm 处 货箱地板 距后边板 左边板各 300mm 处 货箱地板 距后边板 右边板各 300mm 处 10km H0 00240 00311 991 47041 48915 23475 2178 20km H0 00190 00293 23711 08871 10087 32237 3081 30km H0 00150 00333 43931 07871 09437 68517 6707 40km H0 00110 00343 45631 07891 09538 0087 9916 50km H0 00090 00292 96890 92260 93686 87466 8604 60km H0 00070 00262 75780 80420 8176 33266 3198 简式国际汽车设计 北京 有限公司 L11 整车操纵稳定性仿真分析报告 HB11A HB12A 17 7 7 仿真试验结果汇总仿真试验结果汇总 表 2 仿真试验结果汇总表 不足转向梯度 135 75 g 不足转向梯度 转向系角传动比 5 817 g 侧偏角梯度 5 987 g 定半径稳态圆周试验 侧倾角梯度 8 967 g 横摆角速度 方向盘转角时滞 0 3g 0 031s 横摆角速度 方向盘转角时滞 0 4g 0 03285s 侧向加速度 方向盘转角时滞 0 3g 0 1132s 侧向加速度 方向盘转角时滞 0 4g 0 14025s 侧倾角 方向盘转角时滞 0 3g 0 1737s 侧倾角 方向盘转角时滞 0 4g 0 1776s 侧偏角 方向盘转角时滞 0 3g 0 14095s 方向盘转角阶跃输入试验 侧偏角 方向盘转角时滞 0 4g 0 17s 残留横摆角速度 0 4187 s 横摆角速度超调量55 786 横摆角速度自然频率0 7583Hz 横摆角速度相对阻尼系数0 1976 转向回正性能试验 横摆角速度总方差0 4726s 转向灵敏度 0 0036g 最小转向灵敏度 0 0036g 侧向加速度为 0 1g 时的转向灵敏度 0 0038g 转向线性度0 9474 转向迟滞 3 166 g 方向盘平均转角静态区 15 83 中间位置转向试验 横摆角速度响应系数0 1 1 s 侧向加速度初始增益 0 0034g 侧向加速度最小增益频率2 9053Hz扫频试验 横摆角速度初始增益0 0957 1 s 简式国际汽车设计 北京 有限公司 L11 整车操纵稳定性仿真分析报告 HB11A HB12A 18 横摆角速度最大增益频率1 4893Hz 横摆角速度放大率2 3762 侧偏角初始增益0 0088 侧偏角最大增益频率1 3428Hz 侧偏角放大率2 6818 初始增益为 8