第十七讲汽车操纵稳定性试验

1、汽车操纵稳定性试验 同济大学汽车实验室同济大学汽车实验室 周周 鋐鋐同济大学汽车实验室同济大学汽车实验室操纵稳定性试验v评价操纵稳定性特点：评价操纵稳定性特点： 综合人综合人汽车汽车环境，进行研究。环境，进行研究。v具体代表性的试验有以下三种：具体代表性的试验有以下三种： 室内台架试验室内台架试验测定有关操纵稳定性的基本参量测定有关操纵稳定性的基本参量（重心位置、惯性矩、车轮定位）；（重心位置、惯性矩、车轮定位）； 道路试验道路试验转向特性、蛇行穿杆试验、侧风试验等；转向特性、蛇行穿杆试验、侧风试验等； 主观感觉评价试验主观感觉评价试验如操纵轻便性等。如操纵轻便性等。 同济大学汽车实验室同济大

2、学汽车实验室操纵稳定性试验v蛇形试验v转向瞬态响应试验（方向盘转角阶跃输入）v转向瞬态响应试验（方向盘转角脉冲输入）v转向回正性能试验(低速回正、高速回正)v转向轻便性试验v稳态回转试验同济大学汽车实验室同济大学汽车实验室基本参量测定同济大学汽车实验室同济大学汽车实验室基本参量测定同济大学汽车实验室同济大学汽车实验室基本参量测定2. 2. 惯性矩测定惯性矩测定 方法：用两根钢丝绳将汽方法：用两根钢丝绳将汽车吊起，测定其回转摆动车吊起，测定其回转摆动周期周期T,T,算出惯性矩。具体算出惯性矩。具体如下如下 围绕围绕z z轴的惯性矩轴的惯性矩 围绕围绕x x轴的惯性矩轴的惯性矩 围绕围绕y y轴的

3、惯性矩轴的惯性矩hWrrTJz22124hWghTJx)4(22hWghTJy)4(22同济大学汽车实验室同济大学汽车实验室整车转动惯量测量同济大学汽车实验室同济大学汽车实验室整车转动惯量测量v测量参数测量参数v整车的重心;v整车的重心高度;v整车绕x轴转动惯量;v整车绕y轴转动惯量;v整车绕z轴转动惯量.同济大学汽车实验室同济大学汽车实验室基本参量测定3. 3. 悬架参数测定悬架参数测定 悬架刚度用轮胎位置上的弹性常数表示。用轮胎位置上的弹性常数表示。 方法：向汽车车身加载，测出轮胎反力与相对于车身的方法：向汽车车身加载，测出轮胎反力与相对于车身的位移。（为避免引起俯仰振动，需注意前后轴的悬

4、架刚度位移。（为避免引起俯仰振动，需注意前后轴的悬架刚度比要适当）。比要适当）。 侧倾刚度 方法：车身固定，保持左右轮负荷之和恒定的条件下，方法：车身固定，保持左右轮负荷之和恒定的条件下，使左右轮交互上下移动，由左右轮负荷变化算出侧倾扭矩，使左右轮交互上下移动，由左右轮负荷变化算出侧倾扭矩，由左右轮位移求得侧倾角，两者之比为侧倾刚度。由左右轮位移求得侧倾角，两者之比为侧倾刚度。 车轮定位测定车轮外倾角、前束、主销后倾角、测定车轮外倾角、前束、主销后倾角、轮距等轮距等 方法：使用专门的车轮定位仪。方法：使用专门的车轮定位仪。 车轮定位参数影响转向特性、越线响应特性、直线行驶车轮定位参数影响转向特

5、性、越线响应特性、直线行驶特性（自动回正）和方向盘操纵力。特性（自动回正）和方向盘操纵力。同济大学汽车实验室同济大学汽车实验室基本参量测定4. 转向系参数测定转向系参数测定 总传动比和转向几何特性。总传动比和转向几何特性。 方法：将转向轮置于车轮定位仪测量盘上，转动方向方法：将转向轮置于车轮定位仪测量盘上，转动方向 盘，同时记录方向盘转角、左右车轮转角。盘，同时记录方向盘转角、左右车轮转角。 转向系刚性特性转向系刚性特性方向盘至轮胎间整个系统的扭转方向盘至轮胎间整个系统的扭转刚度。刚度。 方法：将转向轮固定，测量方向盘转角与扭矩的关系。方法：将转向轮固定，测量方向盘转角与扭矩的关系。 通常刚性

6、高（大），转向响应快，手感好，刚性低，易通常刚性高（大），转向响应快，手感好，刚性低，易引起不足转向。引起不足转向。 同济大学汽车实验室同济大学汽车实验室操纵稳定性道路试验 1. 1. 直行稳定性试验 a a直线行驶试验 方法一：固定方向盘，以一定的车速行驶一定距离，方法一：固定方向盘，以一定的车速行驶一定距离，测其行驶路线偏差量。测其行驶路线偏差量。 方法二：以一定车速行驶沿直线行驶，统计驾驶员方方法二：以一定车速行驶沿直线行驶，统计驾驶员方向盘上累积校正量。向盘上累积校正量。 b b侧风稳定试验 方法方法: : 在测试路段一侧安放侧风鼓风设备，建立稳态侧在测试路段一侧安放侧风鼓风设备，建立

7、稳态侧风，并且侧风可调其强弱。汽车方向盘固定，以规定的车风，并且侧风可调其强弱。汽车方向盘固定，以规定的车速在侧风设备旁驶过。速在侧风设备旁驶过。同济大学汽车实验室同济大学汽车实验室操纵稳定性道路试验 测量参数测量参数: : 方向盘转角；横向加速度；横摆角速度；行驶速度；方向盘转角；横向加速度；横摆角速度；行驶速度；路线偏离量（一定距离后）。路线偏离量（一定距离后）。 注意注意： 测量应包括前测量应包括前20m20m至后至后50m50m范围内的全过程。范围内的全过程。 评价准则评价准则: : 横摆速度和横向加速度的时间里程；横摆速度和横向加速度的时间里程； 进入风段时的横摆加速度；进入风段时的

8、横摆加速度；（该值对驾驶员感觉特别敏感）（该值对驾驶员感觉特别敏感） 横摆速度的最大值和稳态值；横摆速度的最大值和稳态值； 直线行驶偏差量质心标记法直线行驶偏差量质心标记法. .（适用于对比试验，数据较离散）（适用于对比试验，数据较离散）同济大学汽车实验室同济大学汽车实验室操纵稳定性道路试验 c c通过凸块试验（路面不平感受性试验） 方法：地面上设置专门的凸块，汽车方向盘固定，以方法：地面上设置专门的凸块，汽车方向盘固定，以一定的车速驶过凸块，测定行驶路线偏离量。一定的车速驶过凸块，测定行驶路线偏离量。例：例：ESVESV（美国的实验安全车辆）（美国的实验安全车辆） 规定：凸块半径规定：凸块半

9、径r=25mm, r=25mm, 驶入角驶入角3030，2S2S后偏差后偏差30cm30cm同济大学汽车实验室同济大学汽车实验室操纵稳定性道路试验 2. 2. 转弯性能试验 a a稳态横摆响应试验（稳态圆周行驶试验） 目的目的: :主要用于定量测定不足转向、中性转向或过多主要用于定量测定不足转向、中性转向或过多 转向。转向。 测量参数测量参数: : 横摆角速度；横向加速度；纵向车速；方横摆角速度；横向加速度；纵向车速；方 向盘转角（与力矩）向盘转角（与力矩） ；侧倾角；质心侧偏角。；侧倾角；质心侧偏角。 试验方法：试验方法： 圆周半径恒定，分级提高车速，作匀速圆周行驶圆周半径恒定，分级提高车速

10、，作匀速圆周行驶DIN/ISO4138DIN/ISO4138， 方向盘转角恒定，分级提高车速作匀速行驶，显然方向盘转角恒定，分级提高车速作匀速行驶，显然R R会改变。会改变。 横向加速度恒定，分级提高车速，作匀速行驶，调整方向盘转横向加速度恒定，分级提高车速，作匀速行驶，调整方向盘转角角ESVESV。同济大学汽车实验室同济大学汽车实验室操纵稳定性道路试验 b. b. 不足，过度转向判别试验 方法：方法： 首先让汽车以最低速沿给定的首先让汽车以最低速沿给定的R R圆周上作匀速运行。圆周上作匀速运行。 然后固定方向盘，连续地慢慢增加车速，测定然后固定方向盘，连续地慢慢增加车速，测定V V， （横摆

11、角速度）（横摆角速度） 变化曲线，算出各瞬时变化曲线，算出各瞬时R R与与a ay y( (横向加速度）横向加速度） 得出得出R/RR/R0 0随随a ay y变化曲线，或由轨迹变化状况作出判断。变化曲线，或由轨迹变化状况作出判断。 ( (在国家标准中规定在国家标准中规定R R0 0=15m=15m，一般要求有适当的不足转，一般要求有适当的不足转向。向。) ) yaV VR 同济大学汽车实验室同济大学汽车实验室操纵稳定性道路试验同济大学汽车实验室同济大学汽车实验室操纵稳定性道路试验同济大学汽车实验室同济大学汽车实验室操纵稳定性道路试验同济大学汽车实验室同济大学汽车实验室操纵稳定性道路试验 3

12、3回正能力试验（ESV） 试验方法：试验方法：（以（以ESVESV规定例）规定例） 汽车以汽车以40Km/h40Km/h和和80Km/h80Km/h作等速圆周行驶。作等速圆周行驶。 圆的半径大小要使汽车侧向圆的半径大小要使汽车侧向a ay y=0.4g(=0.4g( 0.2g) 0.2g)。 达到稳态后，突然完全松开方向盘，汽车将以圆周行达到稳态后，突然完全松开方向盘，汽车将以圆周行 驶恢复到直线行驶。驶恢复到直线行驶。 评价方法：评价方法： 汽车横摆角速度随时间变化曲线应落在规定的区域内；汽车横摆角速度随时间变化曲线应落在规定的区域内；松开方向盘松开方向盘2 2秒后，秒后，80Km/h80K

13、m/h时时 4 4/s/s， 40Km/h40Km/h时，时， 。 0同济大学汽车实验室同济大学汽车实验室操纵稳定性道路试验同济大学汽车实验室同济大学汽车实验室操纵稳定性道路试验同济大学汽车实验室同济大学汽车实验室操纵稳定性道路试验 4转向操纵力试验 a静态转向操纵力试验静态转向操纵力试验 反映停车、入库时的操纵力情况反映停车、入库时的操纵力情况 b低速转向操纵力试验低速转向操纵力试验 用双纽线进行转向轻便性试验用双纽线进行转向轻便性试验 c. 蛇形穿杆试验蛇形穿杆试验同济大学汽车实验室同济大学汽车实验室操纵稳定性道路试验同济大学汽车实验室同济大学汽车实验室操纵稳定性道路试验同济大学汽车实验室

14、同济大学汽车实验室操纵稳定性道路试验同济大学汽车实验室同济大学汽车实验室操纵稳定性道路试验同济大学汽车实验室同济大学汽车实验室操纵稳定性道路试验同济大学汽车实验室同济大学汽车实验室操纵稳定性道路试验同济大学汽车实验室同济大学汽车实验室操纵稳定性试验仪器1陀螺仪 陀螺效应 当陀螺转子高速转动时，如果未受外力矩作当陀螺转子高速转动时，如果未受外力矩作用，其转子轴不会在空间改变方向的现象称之为用，其转子轴不会在空间改变方向的现象称之为陀螺效应。陀螺效应。 陀螺仪的基本特性 陀螺仪为一个安放在内外框架上高速旋转转陀螺仪为一个安放在内外框架上高速旋转转速约速约2400024000转转/ /分分30000

15、30000转转/ /分的转子。见图。分的转子。见图。 此种装置有两个基本特性：定向性、进动性此种装置有两个基本特性：定向性、进动性 。同济大学汽车实验室同济大学汽车实验室操纵稳定性试验仪器定向性定向性除非受到外力的作用，转子轴线方向将保持不变除非受到外力的作用，转子轴线方向将保持不变 进动性进动性如转子不转，当一个重物挂在内框架上，在重力如转子不转，当一个重物挂在内框架上，在重力 作用下内框架将沿着挂重物的方向翻转。在转子作用下内框架将沿着挂重物的方向翻转。在转子 高速自转时，内框架不再翻转，而外框架绕自己高速自转时，内框架不再翻转，而外框架绕自己 的转动轴线发生转动。的转动轴线发生转动。同济大学汽车实验室同济大学汽车实验室操纵稳定性试验仪器 陀螺仪在操纵稳定性中的应用同济大学汽车实验室同济大学汽车实验室操纵稳定性试验仪器同济大学汽车实验室同济大学汽车实验室操纵稳定性试验仪器同济大学汽车实验室同济大学汽车实验室操纵稳定性试验仪器同济大学汽车实验室同济大学汽车实验室操纵稳定性试验仪器2测力方向盘 测力方向盘可用于汽车测力方向盘可用于汽车方向盘参数的测量，见图。方向盘参数的测量，见图。其原理为