《汽车理论与性能评价》课件 项目4汽车操纵稳定性评价-任务2试验及评价汽车瞬态稳定性

任务4.2试验及评价汽车瞬态稳定性《汽车理论与性能评价》一、学习目标知识目标1.查阅及使用GB/T6323-2014

;2.能够搭建汽车瞬态稳定性试验场景

;3.能够实施汽车瞬态稳定性试验

;4.能够使用QC480-1999评价汽车瞬态稳定性；

5.能够撰写汽车瞬态稳定性报告。能力目标1.能够说出汽车瞬态响应评价指标

;2.能够解释汽车瞬态响应评价指标的含义

;

3.能够理解横摆角速度频率响应特性

;4.能够指出横摆角速度评定汽车操纵稳定性的参数；

5.能够描述汽车瞬态稳定性试验方法

;6.能够说出汽车瞬态稳定性评价标准。

试验及评价汽车瞬态稳定性

《汽车理论与性能评价》一、学习目标素质目标1.鉴于汽车瞬态响应试验的复杂性，树立学生的操作安全意识:2.汽车瞬态响应试验的结果评价以某国产品牌汽车为例进行分析，增强学生的民族自豪

感与自信心。

试验及评价汽车瞬态稳定性

《汽车理论与性能评价》二、任务描述某公司乘用车需要对其开发的样车进行操纵系统瞬态稳定性检测及评价，作为

汽车性能检测评价人员，请查找相关标准，

明确瞬态稳定性评价指标及评价方法。试验及评价汽车瞬态稳定性《汽车理论与性能评价》三、查阅标准，明确瞬态稳定性检测项目参考资料4-2-1

转向瞬态响应试验测量参数试验及评价汽车瞬态稳定性《汽车理论与性能评价》三、查阅标准，明确瞬态稳定性检测项目1.汽车瞬态转向特性汽车的操纵稳定性除了与稳态转向特性有关外，还与汽车的瞬态转向特性有关。常用汽

车对转向盘突然转动或加力后的瞬态响应来表征汽车的瞬态转向特性。图4-2-1给出了汽车

等速行驶时，驾驶人突然将转向盘转过一定角度δsw0

并维持此转角不变(转向盘转角阶跃输

入)时的汽车瞬态横摆角速度响应曲线。试验及评价汽车瞬态稳定性《汽车理论与性能评价》试验及评价汽车瞬态稳定性三、查阅标准，明确瞬态稳定性检测项目图4-2-1

转向盘角阶跃输入下的汽车瞬态响应《汽车理论与性能评价》三、查阅标准，明确瞬态稳定性检测项目1.汽车瞬态转向特性可以看出，给汽车转向盘转角阶跃输入后，

汽车经过一个过渡过程后达到稳态横摆角速

度wr0

。此过渡过程即为汽车的瞬态响应。通常用瞬态响应中的几个参数来表征响应品质的

好坏这些参数包括下面几项

:(1)反应时间T反应时间是指角阶跃输入后，横摆角速度第一次达到稳定值所需的时间，也有取达到0.9

wr0

或0.63wr0

值所需的时间。T值小些较好。试验及评价汽车瞬态稳定性《汽车理论与性能评价》三、查阅标准，明确瞬态稳定性检测项目(2)峰值反应时间

ε通常用达到第一次峰值wr1

，时所需的时间

ε作为评价汽车瞬态横摆角速度响应反应快

慢的参数，称为峰值反应时间。由于打转向盘的起始时间难以准确确定，而且开始转动及

停止转动转向盘前，转向盘转角变化速率较大，所以反应时间与峰值反应时间只是一个相

互比较的参考性数据。(3)超调量最大横摆角速度wr1

，常大于稳态横摆角速度值wr0

，

wr0

/

wr1

×100%称为超调量，它表

示汽车执行指令误差的大小。超调量越小越好。超调量小可使横摆角速度波动较快衰减。试验及评价汽车瞬态稳定性《汽车理论与性能评价》三、查阅标准，明确瞬态稳定性检测项目(4)横摆角速度wr波动在汽车瞬态响应中，横摆角速度wr的固有频率w在wr0

,值上下波动。波动频率w决定于

汽车动力学系统的结构参数，它也是表征汽车操纵稳定性的一个重要参数。(5)稳定时间σ横摆角速度达到稳态值的95%～105%时的时间称为稳定时间。它表示进入稳态响应所经

历的时间。稳定时间越短越好。试验及评价汽车瞬态稳定性《汽车理论与性能评价》三、查阅标准，明确瞬态稳定性检测项目2.横摆角速度频率响应特性一个线性系统，如输入为一正弦函数，达到稳定状态时的输出亦为具有相同频率的正弦函数，但两者幅值不同，

相位也要发生变化。输出、输入幅值比是频率f的函数，

记为A(f)

,

称为幅频特性。相位差也是f的函数，记为Φ(f)，称为相频特性。两者统称为频率特性。在汽车操纵稳定性中，常以前轮转角δ或转向盘转角δsw为输入，汽车摆角速度wr，为输

出的汽车横摆角速度频率响应特性来表征汽车的运动特性。试验及评价汽车瞬态稳定性《汽车理论与性能评价》三、查阅标准，明确瞬态稳定性检测项目2.横摆角速度频率响应特性二自由度汽车模型的横摆角速度幅频特性和相频特性可由其运动微分方程的傅里叶变换

和富氏变换求得如下，具体推导计算过程参见相关文献。幅频特性函数为

4-2-1相频特性函数为

=

arctan

4-2-2试验及评价汽车瞬态稳定性《汽车理论与性能评价》三、查阅标准，明确瞬态稳定性检测项目2.横摆角速度频率响应特性图4-2-2是某品牌轿车的横摆角速度频率响应特性。图中横坐标为输入频率的对数值，试验及评价汽车瞬态稳定性图4-2-2

某品牌轿车的横摆角速度频率响应特性《汽车理论与性能评价》增益以dB表示。三、查阅标准，明确瞬态稳定性检测项目3.幅频特性幅频特性反映了驾驶员以不同频率输入指令时，汽车执行驾驶员指令失真的程度。幅频

特性的曲线在低频区接近于一水平线，随着频率的增高，

幅值比增加，

至某一频率fr时幅值

比达到最大值，此时系统处于共振状态。频率再增高，幅值比逐渐减小。相频特性反映了

汽车横摆角速度wr,滞后于转向盘转角的失真程度。从操纵稳定性出发，希望幅频特性曲线

能平些、共振频率高点、通频带宽些，以保证不同工况下类失真度较小，都有满意的操纵

性能；同时希望相位差小些，以保证有快速灵活的反应。试验及评价汽车瞬态稳定性《汽车理论与性能评价》三、查阅标准，明确瞬态稳定性检测项目3.幅频特性有人用横摆角速度频率特性上的五个参数来评定汽车操纵稳定性，见图4-2-3，它们是

:(1)频率为零时的幅值比，即稳态增益(图中以a表示)。(2)共振峰频率fr

，fr值越高，操纵稳定性越好。(3)共振时的增幅比b/a，增幅比b/a应小些。(4)f=0.1Hz时的相位滞后角∠φf

=0.1

，它代表缓慢转动转向盘时响应的快慢，这个数值

应接近于零。(5)∠φf

=0.6

时的相位滞后角，它代表较快速度转动转向盘时响应的快慢其数值应当小些。试验及评价汽车瞬态稳定性《汽车理论与性能评价》试验及评价汽车瞬态稳定性三、查阅标准，明确瞬态稳定性检测项目图4-2-3

评价横摆角速度频率特性的五个参数《汽车理论与性能评价》三、查阅标准，明确瞬态稳定性检测项目3.幅频特性日本汽车研究所采用的评价参数与此相仿，

只是它主要研究轿车，轿车的共振频率高，所以它取1Hz时的相位差作为评价参数。日本汽车研究所根据多辆汽车试验结果给出的数据

为1979～1980年汽车的共振频率平均值为1.16Hz，1987年汽车的共振频率平均值为1.16Hz。

振频率处的增幅由2.51dB降低到2.41dB。相位滞后角大体没有变化，约为26

°~29

°。试验及评价汽车瞬态稳定性《汽车理论与性能评价》四、搭建瞬态稳定性能试验场景请查阅GB6323-2014中试验条件和汽车瞬态稳定性试验以及GB/T12534-1990汽车道路

试验方法通则，准备试验车辆、试验场地、设备调试。详细内容参考项目四任务4.1.2.试验及评价汽车瞬态稳定性《汽车理论与性能评价》五、实施瞬态回转试验转向瞬态响应试验的目的是测定车辆的瞬态响应特性。用时域和频域的特征值和特征

函数表示车辆瞬态响应的特性，评价汽车的动态特性。常用的转向瞬态响应试验方法有两种:转向盘转角阶跃输入试验方法和转向盘转角脉试验及评价汽车瞬态稳定性转向盘转角阶跃输入试验方法转向盘转角脉冲输入试验方法冲输入试验方法。参考资料4-2-2

参考资料4-2-3《汽车理论与性能评价》五、实施瞬态回转试验视频

汽车瞬态转向特性虚拟仿真试验

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