中間位置轉(zhuǎn)向試驗(yàn)和評(píng)價(jià)指標(biāo)

1、中間位置轉(zhuǎn)向操縱穩(wěn)定性的參數(shù)靈敏度分析和改進(jìn)中間位置指的是車輛高速行駛時(shí)在直線行使位置附近，方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)范圍不太大，轉(zhuǎn)動(dòng)速度緩慢，側(cè)向加速度較小時(shí)的一個(gè)區(qū)域，這個(gè)操縱區(qū)域稱為中間位置（on-center）。統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，車輛在高速行駛時(shí)，駕駛員絕大多數(shù)操縱行為發(fā)生在方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)范圍不太大，側(cè)向加速度較小的一個(gè)區(qū)域內(nèi)，需要急打方向的緊急情況相對(duì)較少，在高速公路上尤其如此。在評(píng)估車輛高速行駛的操縱性能時(shí)，中間位置的路感是一個(gè)非常重要的問題，汽車的很多高速操縱穩(wěn)定性能指標(biāo)，例如經(jīng)常評(píng)價(jià)的車輛是否發(fā)飄的問題就需要在這個(gè)區(qū)域內(nèi)進(jìn)行評(píng)估。另外，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非線性特性在轉(zhuǎn)向過程中起著非常重要的作用，尤其是在中間位

2、置。因此，在研究路感各影響因素的同時(shí)，重點(diǎn)需要研究干摩擦、液壓助力等非線性特性的影響。評(píng)價(jià)采用的客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)，主要是那些與主觀性評(píng)價(jià)相關(guān)性好的中間位置操縱穩(wěn)定性客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)。1 中間位置操縱穩(wěn)定性的客觀評(píng)價(jià)方法可以通過側(cè)向加速度、方向盤力矩和方向盤轉(zhuǎn)角三者之間的相互關(guān)系對(duì)整車的操穩(wěn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。方向盤力矩VS側(cè)向加速度從圖中提取出五個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)：1）方向盤力矩為0時(shí)的車輛側(cè)向加速度方向盤力矩為0時(shí)的汽車側(cè)向加速度表征了汽車的回正性能。為了理解這個(gè)指標(biāo)的意義，可以設(shè)想汽車在移線運(yùn)動(dòng)中方向盤最后要回到直線行駛的位置之前，若松開方向盤，車輛并不會(huì)回到直線行駛的位置而會(huì)“卡住”在某處。顯然，此時(shí)方向盤力矩為

3、0，但汽車仍在做大半徑的曲線運(yùn)動(dòng)，仍有一定的側(cè)向加速度，此加速度越小表明汽車的回正性能越好。2）側(cè)向加速度為0g時(shí)的方向盤力矩 側(cè)向加速度為0g時(shí)的方向盤力矩主要反映轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的干摩擦。3）側(cè)向加速度為0g時(shí)方向盤力矩梯度側(cè)向加速度為0g時(shí)的方向盤力矩梯度就是方向盤力矩隨側(cè)向加速度的變化率，表征了車輛在直線行駛時(shí)的“路感”，它主要受到主銷幾何參數(shù)和總傳動(dòng)比的影響。在裝有動(dòng)力轉(zhuǎn)向的車輛上，轉(zhuǎn)向機(jī)閥中扭力桿的剛度、轉(zhuǎn)閥的設(shè)計(jì)及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)摩擦都會(huì)對(duì)其產(chǎn)生影響。4）側(cè)向加速度為0.1g處的方向盤力矩側(cè)向加速度為0.1g的方向盤力矩值代表了方向盤非線性力的大小。5）側(cè)向加速度為0.1g處方向盤力矩梯度0.1

4、g處方向盤力矩梯度代表車輛的非線性路感，反映的是車輛駛離直線行駛位置時(shí)的“路感”。動(dòng)力轉(zhuǎn)向的車輛在0.1g時(shí)的力矩和力矩梯度比機(jī)械轉(zhuǎn)向器要小很多，因此路感比機(jī)械轉(zhuǎn)向差。一些車輛中間位置轉(zhuǎn)向試驗(yàn)客觀指標(biāo)的評(píng)價(jià)值車型大型中型緊湊緊湊運(yùn)動(dòng)型中型中型運(yùn)動(dòng)型產(chǎn)地美國(guó)美國(guó)美國(guó)美國(guó)美國(guó)其它其它其它驅(qū)動(dòng)軸后軸前軸前軸前軸后軸后軸前軸后軸轉(zhuǎn)向系動(dòng)力動(dòng)力動(dòng)力手動(dòng)動(dòng)力動(dòng)力動(dòng)力手動(dòng)方向盤力矩為0時(shí)的側(cè)向加速度/g-0.110-0.055-0.063-0.038-0.054-0.071-0.045-0.1090g處的方向盤力矩/（）1.290.810.780.960.951.570.901.900g處的方向盤力矩梯度/

5、8.816.513.027.518.525.120.620.60.1g方向盤力矩1.902.191.833.942.273.462.434.090.1g處的方向盤力矩梯度4.24.7 6.615.98.412.47.920.3方向盤轉(zhuǎn)角VS側(cè)向加速度從圖中提取的評(píng)價(jià)指標(biāo)：轉(zhuǎn)向靈敏度、最小轉(zhuǎn)向靈敏度和轉(zhuǎn)向遲滯。1）轉(zhuǎn)向靈敏度側(cè)向加速度為0.1g時(shí)曲線斜率的倒數(shù)反映的是轉(zhuǎn)向靈敏度。單位g/。2）最小轉(zhuǎn)向靈敏度圖上側(cè)向加速度0g-0.1g之間的曲線上最大斜率處，其值的倒數(shù)為最小轉(zhuǎn)向靈敏度，這個(gè)靈敏度通常比0.1g的轉(zhuǎn)向靈敏度低很多，主要原因在于非線性的轉(zhuǎn)向柔性，在中間位置轉(zhuǎn)向系比較高的轉(zhuǎn)向柔性和橫擺

6、沖擊會(huì)減小最小轉(zhuǎn)向靈敏度。3）轉(zhuǎn)向靈敏度比轉(zhuǎn)向靈敏度與最小轉(zhuǎn)向靈敏度的比值。因?yàn)樵谀撤N程度上最小轉(zhuǎn)向靈敏度也與0.1g處的轉(zhuǎn)向靈敏度成比例的變化，因此可以將二轉(zhuǎn)向靈敏度進(jìn)行比較，可以排除由轉(zhuǎn)向柔性對(duì)系統(tǒng)分析的干擾，通用公司后來定義此比值為“線性度”。此項(xiàng)指標(biāo)也可作為車輛易于駕駛程度的評(píng)價(jià)指標(biāo)，線性度越高，說明車輛響應(yīng)變化率與輸入變化率的比例化程度越高，車輛也就越容易駕駛，這一點(diǎn)對(duì)新司機(jī)而言尤顯重要。4）轉(zhuǎn)向遲滯轉(zhuǎn)向遲滯等于側(cè)向加速度在正負(fù)0.1g之間的曲線所包圍的面積再除以0.2g。其他評(píng)價(jià)指標(biāo)郭孔輝在此基礎(chǔ)上提出的三個(gè)新評(píng)價(jià)指標(biāo)：平均轉(zhuǎn)向靈敏度 將整個(gè)中心區(qū)操縱性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行線性回歸，其直線

7、斜率的倒數(shù)除以100定義為平均轉(zhuǎn)向靈敏度。他的大小介于0.1g轉(zhuǎn)向靈敏度與最小靈敏度之間，因?yàn)轳{駛員對(duì)車輛感覺有滯后，特別對(duì)新手來說對(duì)細(xì)微處不能很好的感覺，更多感覺到的是中心區(qū)平均靈敏度，因此，用此指標(biāo)能反映大多數(shù)司機(jī)的情況。平均靈敏度方差 定義實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與回歸后支線的方差為平均靈敏度方差，由于靜摩擦、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)柔性等原因造成了非線性，因此，此項(xiàng)指標(biāo)也是對(duì)總體非線性程度的評(píng)價(jià)。方差越小，說明這些影響非線性的因素越小，反之越大。如果說0.1g是靈敏度及最小靈敏度是對(duì)代表性點(diǎn)處細(xì)節(jié)的評(píng)價(jià)，則郭孔輝的這兩個(gè)指標(biāo)是對(duì)整個(gè)中心轉(zhuǎn)向區(qū)的綜合評(píng)價(jià)。線性回歸的相關(guān)系數(shù) 定義為靈敏度線性化系數(shù)評(píng)價(jià)指標(biāo)，越接近1越好

8、，這與線性度指標(biāo)類似。2.3方向盤力矩對(duì)方向盤轉(zhuǎn)角有兩個(gè)評(píng)價(jià)參數(shù)由方向盤力矩對(duì)轉(zhuǎn)角特性關(guān)系圖中導(dǎo)出，它們是0度轉(zhuǎn)角時(shí)方向盤力矩及0度轉(zhuǎn)角時(shí)方向盤力矩梯度，即常提到的轉(zhuǎn)向的“剛度”，這個(gè)術(shù)語可能來自于此參數(shù)的單位（如：每單位角位移變化引起的力矩變化）。然而，這個(gè)參數(shù)并不是通常意義上的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)剛度。這些特性更接近需要精確控制操作（如閉環(huán)控制）的“感覺”，而在正常公路行駛時(shí)的轉(zhuǎn)向開環(huán)控制意義不大。2.3.1.平均方向盤力矩梯度將數(shù)據(jù)進(jìn)行線性回歸，其直線斜率定義為平均方向盤力矩梯度。因?yàn)轳{駛員對(duì)車輛感覺有滯后，特別對(duì)新手來說對(duì)細(xì)微處不能很好感覺，更多感覺到的是一種平均程度，它是中心區(qū)轉(zhuǎn)向時(shí)“路感”的平

9、均度量。用此指標(biāo)能反映大多數(shù)司機(jī)的情況。2.3.2.平均方向盤力矩梯度方差實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與回歸后直線的方差為平均方向盤力矩梯度方差。由于靜摩擦、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)柔性特別是動(dòng)力轉(zhuǎn)向助力等原因造成了系統(tǒng)非線性，因此，此項(xiàng)指標(biāo)也是對(duì)總體非線性程度的評(píng)價(jià)。方差越小，說明這些影響非線性的因素較小，反之就越大。2.3.3.線性回歸的相關(guān)系數(shù)線性回歸的相關(guān)系數(shù)定義為“方向盤力矩梯度線性化系數(shù)”評(píng)價(jià)指標(biāo)，越接近1越好，這與線性度指標(biāo)類似。另外，日本豐田公司的Akira Higuchi 和Hideki Sakai經(jīng)過多次試驗(yàn)，采用多個(gè)駕駛員，研究中心區(qū)操縱穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)方法。根據(jù)中心區(qū)操縱穩(wěn)定性的主觀評(píng)價(jià)與客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)的相關(guān)性

10、，分別從三個(gè)方面得出了以下結(jié)論14： 2.4方向盤力矩特性方向盤力矩特性即方向盤力矩對(duì)側(cè)向加速度特性。力矩梯度以及力矩梯度的線性度是表示了方向盤的力矩特性的兩個(gè)穩(wěn)態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)。力矩梯度是指中心區(qū)側(cè)向加速度對(duì)方向盤力矩的變化率dy/dT，因此，力矩梯度越小，側(cè)向加速度引起的力矩越大。力矩梯度的線性度，是指中心區(qū)力矩梯度與非中心區(qū)力矩梯度之比。實(shí)驗(yàn)表明，力矩梯度的線性度越小，駕駛員的主觀評(píng)價(jià)越高。2.5平面運(yùn)動(dòng)特性平面運(yùn)動(dòng)特性即側(cè)向加速度對(duì)方向盤轉(zhuǎn)角特性，側(cè)向加速度增益即為汽車在非中心區(qū)側(cè)向加速度對(duì)方向盤轉(zhuǎn)角之比，側(cè)向加速度增益的線性度是指中心區(qū)側(cè)向加速度增益與非中心區(qū)側(cè)向加速度增益之比。此值越大，

11、表明線性度越好，主觀感覺就越好。2.6側(cè)傾運(yùn)動(dòng)特性側(cè)傾運(yùn)動(dòng)特性即側(cè)傾角對(duì)側(cè)向加速度特性，側(cè)傾率表示側(cè)向加速度值較小時(shí)的范圍內(nèi)的側(cè)傾角對(duì)側(cè)向加速度的變化率，試驗(yàn)表明，此值越小，主觀評(píng)價(jià)越高。側(cè)傾角延遲時(shí)間與主觀評(píng)價(jià)的相關(guān)性不大。綜合以上兩種評(píng)價(jià)方法，本文擬采用其中與主觀評(píng)價(jià)相關(guān)性較好的參數(shù)作為本章的客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)，具體指標(biāo)是方向盤力矩對(duì)側(cè)向加速度特性下的方向盤力矩為0時(shí)的汽車側(cè)向加速度，0g時(shí)的方向盤力矩，0.1g時(shí)的方向盤力矩，0g時(shí)的方向盤力矩梯度 ，0.1g時(shí)的方向盤力矩梯度五個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)和方向盤轉(zhuǎn)角對(duì)側(cè)向加速度特性下轉(zhuǎn)向靈敏度，最小轉(zhuǎn)向靈敏度，0.1g下的轉(zhuǎn)向靈敏度三個(gè)客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)來對(duì)中心區(qū)

12、操縱穩(wěn)定性的參數(shù)靈敏度進(jìn)行分析14。3 中心區(qū)操縱穩(wěn)定性的參數(shù)靈敏度分析3.1 仿真工況及參數(shù)運(yùn)用第二章所建立的動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的汽車操縱穩(wěn)定性仿真模型，進(jìn)行動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)不同參數(shù)特性的計(jì)算機(jī)仿真，分別從轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的角傳動(dòng)比、阻尼、干摩擦、車輪定位參數(shù)以及液壓助力幾個(gè)方面進(jìn)行。采用中心區(qū)操縱穩(wěn)定性仿真實(shí)驗(yàn)，過程如下：在車輛加速到100km/h后，駕駛員隨后輸入一個(gè)連續(xù)正弦轉(zhuǎn)向。轉(zhuǎn)向頻率為0.2Hz，轉(zhuǎn)向輸入要足夠大，使側(cè)向加速度峰值大約為0.25g。仿真實(shí)驗(yàn)車的原車參數(shù)如下表所示。表3-2 仿真實(shí)驗(yàn)轎車的整車以及轉(zhuǎn)向系參數(shù)序號(hào)名稱符號(hào)參數(shù)值量綱1整車質(zhì)量13602整車?yán)@z軸慣量1992.53方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)

13、慣量0.0694轉(zhuǎn)向前輪繞主銷轉(zhuǎn)動(dòng)慣量0.825齒條質(zhì)量2.576軸距2.5487整車質(zhì)心至前后軸距離1.063/14858前輪有效側(cè)偏剛度系數(shù)74371.531929后輪有效側(cè)偏剛度系數(shù)78618.2035613轉(zhuǎn)向器線角傳動(dòng)比0.0087716714轉(zhuǎn)向器至前輪傳動(dòng)比0.1438816715齒條助力活塞面積7.06858E-416轉(zhuǎn)向器小齒輪節(jié)圓半徑0.0087717轉(zhuǎn)向柱粘性阻尼系數(shù)0.12418轉(zhuǎn)向主銷粘性阻尼系數(shù)394/219轉(zhuǎn)向器粘性阻尼系數(shù)220020前輪回正力臂0.06821轉(zhuǎn)向器正向傳動(dòng)效率1.0無22轉(zhuǎn)向器逆向傳動(dòng)效率0.92無23助力系統(tǒng)效率1.0無24轉(zhuǎn)向系統(tǒng)齒條干摩擦

14、150N25轉(zhuǎn)向主銷干摩擦60N.M26摩擦松弛角0.01無27主銷后傾角1.8028主銷內(nèi)傾角13.125如圖36所示為本程序的仿真結(jié)果的實(shí)驗(yàn)參數(shù)的時(shí)間歷程圖，本章將取其中的一個(gè)正弦作為我們分析的數(shù)據(jù)，詳細(xì)介紹各個(gè)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)各參數(shù)對(duì)中心區(qū)操縱穩(wěn)定性的影響。圖3-3方向盤力矩隨時(shí)間變化歷程圖 圖3-4方向盤轉(zhuǎn)角隨時(shí)間變化歷程圖圖3-5橫擺角速度隨時(shí)間歷程圖圖3-6側(cè)向加速度隨時(shí)間歷程圖3.2 參數(shù)靈敏度分析1.轉(zhuǎn)向系統(tǒng)轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比對(duì)中心區(qū)操縱穩(wěn)定性的影響1）轉(zhuǎn)向器齒輪半徑在車輛工業(yè)中，通常將齒輪比定義為方向盤轉(zhuǎn)角與前輪轉(zhuǎn)角之比值；觀察低速下之轉(zhuǎn)向行為可以發(fā)現(xiàn)，齒輪比的降低可以減少方向盤轉(zhuǎn)至左、右死

15、點(diǎn)之圈數(shù)，對(duì)于駕駛員在停車或大角度回轉(zhuǎn)時(shí)，可以提高其操控上的便利性，然而相對(duì)于高速下之轉(zhuǎn)向特性，車輛轉(zhuǎn)向反映過于靈敏（即齒輪比太?。┓炊菀自斐晌ｋU(xiǎn)，因此車輛轉(zhuǎn)向系之齒輪比的變化為影響駕駛員行為的關(guān)鍵因素16。圖3-7方向盤力矩對(duì)側(cè)向加速度特性圖3-8方向盤轉(zhuǎn)角對(duì)側(cè)向加速度特性由圖3-7和3-8可以看出，當(dāng)齒條半徑由STEER_GR = 0.00877減小到STEER_GR = 0.0066時(shí)，齒條半徑減少24.7%，方向盤力矩減少41.8%，側(cè)向加速度減少29.4%，由方向盤力矩對(duì)側(cè)向加速度特性圖看出，力矩為0時(shí)的側(cè)向加速度由-0.078g變?yōu)?0.068g，此值越小表示汽車的回正性越好。0

16、g時(shí)的方向盤力矩由0.97減小到0.87；0.1g時(shí)的力矩2.201減小到1.71, 0g時(shí)的力矩梯度為減小，0.1g時(shí)的力矩梯度減小。由方向盤轉(zhuǎn)角對(duì)側(cè)向加速度特性圖看出，0.1g處的轉(zhuǎn)向靈敏由0.0189減小為 0.0127。2）齒條位移到右前輪轉(zhuǎn)角傳動(dòng)比由圖3-9和3-10中曲線表明:當(dāng)齒條位移到右前輪轉(zhuǎn)角傳動(dòng)比IL1， IL2由 IL1 = 0.1454867 ，IL2 = 0.1454867 分別減小為 IL1 = 0.1054867， IL2 = 0.1054867時(shí)，角傳動(dòng)比減小40%，方向盤力矩增大了27%，側(cè)向加速度增大了38%。從方向盤力矩對(duì)側(cè)向加速度特性圖中可以看出：力矩為

17、0時(shí)的側(cè)向加速度由-0.078g變?yōu)?0.071g，此值越小表示汽車的回正性越好。0g時(shí)的方向盤力矩由0.97減小到0.85；0.1g時(shí)的力矩2.201減小到2.01, 0g時(shí)的力矩梯度為11.9,沒有發(fā)生變化。 0.1g時(shí)的力矩梯度變化不大。從方向盤轉(zhuǎn)角對(duì)側(cè)向加速度的特性圖上看出：0.1g處的轉(zhuǎn)向靈敏度由0.0189增為0.02487。圖3-9方向盤力矩對(duì)側(cè)向加速度特性圖3-10方向盤轉(zhuǎn)角對(duì)側(cè)向加速度特性轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比對(duì)中心區(qū)操縱穩(wěn)定性影響較大，它不僅影響操縱穩(wěn)定的路感，而且對(duì)轉(zhuǎn)向的靈敏度影響也有很大影響。減小或增大傳動(dòng)比，可以增加或降低汽車轉(zhuǎn)向靈敏度。低速時(shí)，為了降低駕駛員的轉(zhuǎn)向負(fù)擔(dān)

18、，可以采用小傳動(dòng)比，增加汽車的轉(zhuǎn)向靈敏度；高速時(shí)，為了不至于使汽車對(duì)轉(zhuǎn)向輸入太敏感，增加駕駛員的精神負(fù)擔(dān)，可采用較大傳動(dòng)比，降低汽車的轉(zhuǎn)向靈敏度。在助力特性不變的條件下，減小或增大傳動(dòng)比，可以增加或降低方向盤力矩。高速可適當(dāng)減小傳動(dòng)比，以增加高速路感。以上分析表明，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)成可變傳動(dòng)比，既可以改善汽車轉(zhuǎn)向靈敏度，又可以提高高速時(shí)汽車路感。因此，汽車電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是理想的汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，是未來的發(fā)展趨勢(shì)。 2.轉(zhuǎn)向系統(tǒng)阻尼對(duì)中心區(qū)操縱穩(wěn)定性的影響1）轉(zhuǎn)向器阻尼對(duì)中心區(qū)操縱穩(wěn)定性的影響圖3-11方向盤力矩對(duì)側(cè)向加速度性圖3-12方向盤轉(zhuǎn)角對(duì)側(cè)向加速度性圖3-11和3-12中曲線表明，當(dāng)轉(zhuǎn)向器阻尼由

19、H_GR = 2200增大到H_GR = 4400時(shí)，轉(zhuǎn)向器阻尼增大100%，方向盤力矩和側(cè)向加速度均沒有明顯的變化。方向盤力矩梯度及其線性度，最小轉(zhuǎn)向靈敏度均變化不大，因此轉(zhuǎn)向器阻尼在此變化范圍內(nèi)對(duì)中心區(qū)的操縱穩(wěn)定性的影響不大。2）主銷轉(zhuǎn)動(dòng)阻尼對(duì)中心區(qū)操縱穩(wěn)定性的影響圖3-13和3-14中曲線表明，當(dāng)主銷轉(zhuǎn)動(dòng)阻尼由H_KP = 197增大到 H_KP = 394時(shí)，主銷轉(zhuǎn)動(dòng)阻尼增大了100%，方向盤力矩減小了5.5%，側(cè)向加速度減小了4.5%。從方向盤力矩對(duì)側(cè)向加速度特性圖中可以看出：力矩為0時(shí)的側(cè)向加速度由-0.078g減小到-0.071g，此值越小表示汽車的回正性越好。從方向盤力矩對(duì)側(cè)向

20、加速度特性圖看出：0g時(shí)的方向盤力矩，0.1g時(shí)的力矩, 0g時(shí)的力矩梯度，0.1g時(shí)的力矩梯度，基本沒有發(fā)生變化。從方向盤轉(zhuǎn)角對(duì)側(cè)向加速度的特性圖上看出：0.1g處的轉(zhuǎn)向靈敏度增大，最小轉(zhuǎn)向靈敏度基本不變。和0.1g處的方向盤轉(zhuǎn)角均明顯增大，0g處的方向盤轉(zhuǎn)角由1.567增大到5.092，0.1g處的方向盤轉(zhuǎn)角由7.57增大到10.186。圖3-13方向盤力矩對(duì)側(cè)向加速度特性圖3-14方向盤轉(zhuǎn)角對(duì)側(cè)向加速度特性阻尼對(duì)中心區(qū)操縱穩(wěn)定性影響不大。由于車速較高，方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)范圍不大，且轉(zhuǎn)動(dòng)比較緩慢，所以阻尼對(duì)中心區(qū)的操縱穩(wěn)定性作用較小。但阻尼過小，會(huì)影響汽車的撒手穩(wěn)定性。圖中仿真曲線也表明了這一點(diǎn)。

21、3.轉(zhuǎn)向系干摩擦對(duì)中心區(qū)操縱穩(wěn)定性的影響在轉(zhuǎn)向過程中，轉(zhuǎn)向系各零部件之間存在一定的摩擦，這種摩擦稱為轉(zhuǎn)向系的干摩擦，且干摩擦總是與部件的運(yùn)動(dòng)速度方向相反。干摩擦與轉(zhuǎn)向輪的回正力矩共同形成方向盤操舵力矩，而駕駛員“路感”則是對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)向輪回正力矩部分，這樣，如果干摩擦太大，則會(huì)影響駕駛員的“路感”信息，從這個(gè)角度來說，干摩擦應(yīng)越小越好，但另一方面，如果逆?zhèn)鬟f的干摩擦太小，也會(huì)增大不平路面對(duì)方向盤的沖擊。1）轉(zhuǎn)向器干摩擦對(duì)中心區(qū)操縱穩(wěn)定性的影響圖3-15方向盤力矩對(duì)側(cè)向加速度特性圖3-16方向盤轉(zhuǎn)角對(duì)側(cè)向加速度特性由圖3-15和3-16中可以看出，當(dāng)轉(zhuǎn)向器干摩擦由FRIC_G0 = 150.0減小到F

22、RIC_G0 = 50.0N時(shí)，轉(zhuǎn)向器干摩擦減小了66.7%，方向盤力矩減小了26.5%，側(cè)向加速度僅減小4%，從方向盤力矩對(duì)側(cè)向加速度的特性圖可以看出，0g時(shí)的方向盤力矩明顯減小， 0.1g處的方向盤力矩也明顯減少,減少0.87N。因此，可以說，轉(zhuǎn)向器干摩擦的變化對(duì)方向盤力矩影響較大，而對(duì)側(cè)向加速度的影響不大。2）轉(zhuǎn)向主銷干摩擦對(duì)中心區(qū)操縱穩(wěn)定性的影響由圖3-17和3-18可以看出，當(dāng)車輪轉(zhuǎn)向主銷干摩擦由FRIC_C0 = 60.0N.M減小FRIC_C0 = 20.0N.M時(shí)，車輪轉(zhuǎn)向主銷干摩擦減小66.7%，方向盤力矩減小11.8%，側(cè)向加速度減小6%。從方向盤力矩對(duì)側(cè)向加速度特性圖可以

23、看出：0g時(shí)的方向盤力矩，0.1g時(shí)的力矩, 0g時(shí)的力矩梯度，0.1g時(shí)的力矩梯度，基本沒有發(fā)生變化。從方向盤轉(zhuǎn)角對(duì)側(cè)向加速度的特性圖上看出：0g和0.1g處方向盤轉(zhuǎn)角增大，轉(zhuǎn)向靈敏度減小。 圖3-17方向盤力矩對(duì)側(cè)向加速度特性圖3-18方向盤轉(zhuǎn)角對(duì)側(cè)向加速度特性干摩擦對(duì)中心區(qū)操縱穩(wěn)定性影響較大。轉(zhuǎn)向器干摩擦和主銷干摩擦對(duì)高速汽車中心區(qū)路感都有較大影響。其中齒條干摩擦對(duì)方向盤力矩影響較大，但對(duì)側(cè)向加速的幾乎沒什么影響，而主銷處的干摩擦對(duì)方向盤力矩和側(cè)向加速度均有影響，且影響較大。減小齒條的干摩擦，可減小方向盤力矩，而側(cè)向加速度轉(zhuǎn)向靈敏度不受任何影響，主銷干摩擦對(duì)方向盤力矩和側(cè)向加速度影響較大

24、，減小主銷處的干摩擦可減小方向盤力矩，但同時(shí)也減小了轉(zhuǎn)向靈敏度。減小干摩擦，有助于駕駛員感受到真實(shí)的地面回正力矩和側(cè)向力，增加高速路感。4.車輪定位參數(shù)對(duì)中心區(qū)操縱穩(wěn)定性的影響1）主銷后傾角主銷后傾角與前移量對(duì)操縱穩(wěn)定性的影響主要是通過“后傾拖距”表現(xiàn)出來的。由于后傾拖距的存在，使地面?zhèn)认蛄?gòu)成了的回正力矩，一方面該力矩由桿系和轉(zhuǎn)向器傳到方向盤，使駕駛員感到輪胎接地面的側(cè)向力，這是轉(zhuǎn)向輪的角反饋。后傾拖距在汽車操縱穩(wěn)定性中所起的作用就是增加了力矩反饋和角反饋。由圖3-19和3-20中曲線表明，當(dāng)主銷靜平衡時(shí)的后傾角由THETA_STATIC(1) = 0.0314 ，THETA_STATIC(

25、2) = 0.0314159261減小THETA_STATIC(1) =0.015709,THETA_STATIC(2) =0.015709時(shí) ；主銷靜平衡時(shí)的后傾角減小50%，方向盤力矩減小了17.2%，而側(cè)向加速度沒有明顯的改變。方向盤力矩為0時(shí)的側(cè)向加速度由-0.078g變?yōu)?0.104g，0g時(shí)的力矩沒有改變， 0.1g時(shí)的力矩由力矩2.201減小為1.97， 0.1g時(shí)的力矩梯度減小，變?yōu)?.87，0g時(shí)的力矩梯度變化不大。圖3-19方向盤力矩對(duì)側(cè)向加速度特性圖3-20方向盤轉(zhuǎn)角對(duì)側(cè)向加速度特性2）主銷內(nèi)傾角主銷后傾角與前輪偏距所造成的回正力矩是與前輪偏距所造成的回正力矩與汽車側(cè)向力

26、成正比的，而在一定的前輪轉(zhuǎn)角下，是與車速的平方成正比的。車速越高，回正力矩越大。而當(dāng)車速很低時(shí)，很小，主銷后傾角與前輪距就幾乎不產(chǎn)生回正作用。因此，為了保證低速行駛時(shí)得回正作用就需要設(shè)置主銷內(nèi)傾角。圖3-21方向盤力矩對(duì)側(cè)向加速度特性圖3-22方向盤轉(zhuǎn)角對(duì)側(cè)向加速度特性圖3-21和3-22中曲線表明，當(dāng)主銷靜態(tài)時(shí)的內(nèi)傾角由PHI_STATIC(1) = - 0.22907，PHI_STATIC(2) = 0.22907（） ；減小到PHI_STATIC(1) = - 0.0894，PHI_STATIC(2) = 0.0894時(shí)，主銷靜態(tài)時(shí)的內(nèi)傾角減小了38%，而方向盤力矩和側(cè)向加速度均沒有明顯

27、的變化。因此可以說，主銷內(nèi)傾角對(duì)中心區(qū)的操縱穩(wěn)定性影響不大。由于主銷內(nèi)傾角的存在，當(dāng)前輪轉(zhuǎn)向時(shí)，將使車身有抬高的傾向，這種系統(tǒng)位能的提高也會(huì)產(chǎn)生前輪的回正力矩。而后傾拖距造成的回正力矩是與側(cè)向力成正比的，或者說是與離心加速度成正比的。而由主銷內(nèi)傾所造成的回正力矩卻與側(cè)向力無關(guān)。因?yàn)殡x心加速度為，在一定時(shí)，它與車速的平方成正比。也就是說，由于后傾拖距造成的回正力矩是與車速的平方成正比的，在低速時(shí)，該回正力矩很??；在高速時(shí)則較大，但由于主銷內(nèi)傾造成的回正力矩與車速無關(guān)。即在低速時(shí)具有與高速時(shí)一樣的回正力矩。在高速行駛時(shí)，主銷后傾造成的回正力矩要比內(nèi)傾角造成的前輪回正力矩大得多，在低速行駛時(shí)，前輪的

28、回正力矩卻要比主銷后傾造成的回正力矩大得多，因此可以說，后傾拖距主要是在高速時(shí)起回正作用，而主銷內(nèi)傾主要在低速時(shí)起回正作用。兩者互相補(bǔ)充，使汽車在整個(gè)車速范圍內(nèi)都具有適當(dāng)?shù)幕卣饔?。圖中仿真曲線的變化也表明了主銷后傾角對(duì)方向盤力矩有影響，而主銷內(nèi)傾角對(duì)中心區(qū)操縱穩(wěn)定性影響不大。5. 液壓助力特性對(duì)中心區(qū)操縱穩(wěn)定性的影響圖3-23 液壓助力曲線如圖3-23所示，第二章的中的液壓助力曲線模型，不同的液壓助力曲線形式對(duì)中心區(qū)操縱穩(wěn)定性的影響不同，我們根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，改變助力曲線的形式，得到如圖所示的液壓助力曲線，經(jīng)過仿真得出如下結(jié)果： 擬合公式：第一條曲線擬和為：當(dāng)方向盤力矩大于零時(shí)， = -3775

29、.53，=1565.33，=0.55908 (3-1)當(dāng)方向盤力矩小于零時(shí)，= 3775.53，= -1565.33，= -0.55908 (3-2)第二條曲線的擬和公式為：當(dāng)方向盤力矩大于零時(shí)，= -3775.53，= 3000.33，= 0.55908 (3-3)當(dāng)方向盤力矩小于零時(shí)，= 3775.53，=-3000.33，= 0.55908 (3-4)第三條曲線的擬和為：當(dāng)方向盤力矩大于零時(shí)，= -3775.53，= 50.33，= 0.55908 (3-5)當(dāng)方向盤力矩小于零時(shí)，= 3775.53，= 5-0.33，= -0.55908 (3-6)1）第一種情況：正常情況下的液壓助力曲

30、線由圖3-24看出，當(dāng)液壓產(chǎn)生助力時(shí)，方向盤力矩明顯減小，而側(cè)向加速度不發(fā)生改變，由中心區(qū)操縱穩(wěn)定性的客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)可以看出，當(dāng)液壓助力起作用時(shí)，力矩梯度的線性度明顯減小，方向盤力矩為0時(shí)的側(cè)向加速度也沒有發(fā)生變化，所以，對(duì)回正性沒有什么影響。0g時(shí)的力矩沒有發(fā)生變化， 0.1g時(shí)的力矩減小為1.87， 0g時(shí)的力矩梯度不變，0.1g時(shí)的力矩梯度減小為8.2。圖3-24 正常情況下的液壓助力曲線2）第二種情況：液壓助力較大時(shí)的情況在圖3-25中所示的液壓曲線的作用下，方向盤力矩大大減小，側(cè)向加速度沒有明顯變化，此時(shí)的最小轉(zhuǎn)向靈敏度沒有發(fā)生明顯的變化。方向盤力矩對(duì)側(cè)向加速度的梯度及梯度的線性度減小

31、，線性度幾乎等于0，因此，此時(shí)的“路感”更差。圖3-25 液壓助力較大時(shí)的情況3）第三種情況：液壓助力較小時(shí)的情況在圖3-26所示的助力下，方向盤力矩和側(cè)向加速度均沒有明顯的變化，因此所起助力較小，所以對(duì)中心區(qū)的操縱穩(wěn)定性沒有什么改善。圖3-26 液壓助力較小時(shí)的情況液壓助力特性對(duì)中心區(qū)操縱穩(wěn)定性影響較大，當(dāng)液壓產(chǎn)生助力時(shí)，方向盤力矩明顯減小，而側(cè)向加速度不發(fā)生改變，力矩梯度的線性度明顯減小，路感變差。傳統(tǒng)的液壓助力的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由于助力特性一定，不隨車速而改變，如果增大液壓助力，雖然低速時(shí)轉(zhuǎn)向輕便，卻降低了高速時(shí)的路感，不利于駕駛員感知路面狀況。4中心區(qū)操縱穩(wěn)定性的改進(jìn)方法上節(jié)從轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的角傳動(dòng)比，阻尼，干摩擦，主銷定位以及液壓助力等五個(gè)方面，通過改變各參數(shù)值，對(duì)中心區(qū)操縱穩(wěn)定性的影響程度進(jìn)行了定量的分析，通過仿真，可以看出：對(duì)中心區(qū)操縱穩(wěn)定性影響較大的因素