第十七講汽車操縱穩(wěn)定性試驗(yàn)

1、汽車操縱穩(wěn)定性試驗(yàn) 同濟(jì)大學(xué)汽車實(shí)驗(yàn)室同濟(jì)大學(xué)汽車實(shí)驗(yàn)室 周周 鋐鋐同濟(jì)大學(xué)汽車實(shí)驗(yàn)室同濟(jì)大學(xué)汽車實(shí)驗(yàn)室操縱穩(wěn)定性試驗(yàn)v評(píng)價(jià)操縱穩(wěn)定性特點(diǎn)：評(píng)價(jià)操縱穩(wěn)定性特點(diǎn)： 綜合人綜合人汽車汽車環(huán)境，進(jìn)行研究。環(huán)境，進(jìn)行研究。v具體代表性的試驗(yàn)有以下三種：具體代表性的試驗(yàn)有以下三種： 室內(nèi)臺(tái)架試驗(yàn)室內(nèi)臺(tái)架試驗(yàn)測(cè)定有關(guān)操縱穩(wěn)定性的基本參量測(cè)定有關(guān)操縱穩(wěn)定性的基本參量（重心位置、慣性矩、車輪定位）；（重心位置、慣性矩、車輪定位）； 道路試驗(yàn)道路試驗(yàn)轉(zhuǎn)向特性、蛇行穿桿試驗(yàn)、側(cè)風(fēng)試驗(yàn)等；轉(zhuǎn)向特性、蛇行穿桿試驗(yàn)、側(cè)風(fēng)試驗(yàn)等； 主觀感覺(jué)評(píng)價(jià)試驗(yàn)主觀感覺(jué)評(píng)價(jià)試驗(yàn)如操縱輕便性等。如操縱輕便性等。 同濟(jì)大學(xué)汽車實(shí)驗(yàn)室同濟(jì)大

2、學(xué)汽車實(shí)驗(yàn)室操縱穩(wěn)定性試驗(yàn)v蛇形試驗(yàn)v轉(zhuǎn)向瞬態(tài)響應(yīng)試驗(yàn)（方向盤(pán)轉(zhuǎn)角階躍輸入）v轉(zhuǎn)向瞬態(tài)響應(yīng)試驗(yàn)（方向盤(pán)轉(zhuǎn)角脈沖輸入）v轉(zhuǎn)向回正性能試驗(yàn)(低速回正、高速回正)v轉(zhuǎn)向輕便性試驗(yàn)v穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)試驗(yàn)同濟(jì)大學(xué)汽車實(shí)驗(yàn)室同濟(jì)大學(xué)汽車實(shí)驗(yàn)室基本參量測(cè)定同濟(jì)大學(xué)汽車實(shí)驗(yàn)室同濟(jì)大學(xué)汽車實(shí)驗(yàn)室基本參量測(cè)定同濟(jì)大學(xué)汽車實(shí)驗(yàn)室同濟(jì)大學(xué)汽車實(shí)驗(yàn)室基本參量測(cè)定2. 2. 慣性矩測(cè)定慣性矩測(cè)定 方法：用兩根鋼絲繩將汽方法：用兩根鋼絲繩將汽車吊起，測(cè)定其回轉(zhuǎn)擺動(dòng)車吊起，測(cè)定其回轉(zhuǎn)擺動(dòng)周期周期T,T,算出慣性矩。具體算出慣性矩。具體如下如下 圍繞圍繞z z軸的慣性矩軸的慣性矩 圍繞圍繞x x軸的慣性矩軸的慣性矩 圍繞圍繞y y軸的

3、慣性矩軸的慣性矩hWrrTJz22124hWghTJx)4(22hWghTJy)4(22同濟(jì)大學(xué)汽車實(shí)驗(yàn)室同濟(jì)大學(xué)汽車實(shí)驗(yàn)室整車轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)量同濟(jì)大學(xué)汽車實(shí)驗(yàn)室同濟(jì)大學(xué)汽車實(shí)驗(yàn)室整車轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)量v測(cè)量參數(shù)測(cè)量參數(shù)v整車的重心;v整車的重心高度;v整車?yán)@x軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量;v整車?yán)@y軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量;v整車?yán)@z軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量.同濟(jì)大學(xué)汽車實(shí)驗(yàn)室同濟(jì)大學(xué)汽車實(shí)驗(yàn)室基本參量測(cè)定3. 3. 懸架參數(shù)測(cè)定懸架參數(shù)測(cè)定 懸架剛度用輪胎位置上的彈性常數(shù)表示。用輪胎位置上的彈性常數(shù)表示。 方法：向汽車車身加載，測(cè)出輪胎反力與相對(duì)于車身的方法：向汽車車身加載，測(cè)出輪胎反力與相對(duì)于車身的位移。（為避免引起俯仰振動(dòng)，需注意前后軸的懸

4、架剛度位移。（為避免引起俯仰振動(dòng)，需注意前后軸的懸架剛度比要適當(dāng)）。比要適當(dāng)）。 側(cè)傾剛度 方法：車身固定，保持左右輪負(fù)荷之和恒定的條件下，方法：車身固定，保持左右輪負(fù)荷之和恒定的條件下，使左右輪交互上下移動(dòng)，由左右輪負(fù)荷變化算出側(cè)傾扭矩，使左右輪交互上下移動(dòng)，由左右輪負(fù)荷變化算出側(cè)傾扭矩，由左右輪位移求得側(cè)傾角，兩者之比為側(cè)傾剛度。由左右輪位移求得側(cè)傾角，兩者之比為側(cè)傾剛度。 車輪定位測(cè)定車輪外傾角、前束、主銷后傾角、測(cè)定車輪外傾角、前束、主銷后傾角、輪距等輪距等 方法：使用專門的車輪定位儀。方法：使用專門的車輪定位儀。 車輪定位參數(shù)影響轉(zhuǎn)向特性、越線響應(yīng)特性、直線行駛車輪定位參數(shù)影響轉(zhuǎn)向特

5、性、越線響應(yīng)特性、直線行駛特性（自動(dòng)回正）和方向盤(pán)操縱力。特性（自動(dòng)回正）和方向盤(pán)操縱力。同濟(jì)大學(xué)汽車實(shí)驗(yàn)室同濟(jì)大學(xué)汽車實(shí)驗(yàn)室基本參量測(cè)定4. 轉(zhuǎn)向系參數(shù)測(cè)定轉(zhuǎn)向系參數(shù)測(cè)定 總傳動(dòng)比和轉(zhuǎn)向幾何特性?？倐鲃?dòng)比和轉(zhuǎn)向幾何特性。 方法：將轉(zhuǎn)向輪置于車輪定位儀測(cè)量盤(pán)上，轉(zhuǎn)動(dòng)方向方法：將轉(zhuǎn)向輪置于車輪定位儀測(cè)量盤(pán)上，轉(zhuǎn)動(dòng)方向 盤(pán)，同時(shí)記錄方向盤(pán)轉(zhuǎn)角、左右車輪轉(zhuǎn)角。盤(pán)，同時(shí)記錄方向盤(pán)轉(zhuǎn)角、左右車輪轉(zhuǎn)角。 轉(zhuǎn)向系剛性特性轉(zhuǎn)向系剛性特性方向盤(pán)至輪胎間整個(gè)系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)方向盤(pán)至輪胎間整個(gè)系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)剛度。剛度。 方法：將轉(zhuǎn)向輪固定，測(cè)量方向盤(pán)轉(zhuǎn)角與扭矩的關(guān)系。方法：將轉(zhuǎn)向輪固定，測(cè)量方向盤(pán)轉(zhuǎn)角與扭矩的關(guān)系。 通常剛性

6、高（大），轉(zhuǎn)向響應(yīng)快，手感好，剛性低，易通常剛性高（大），轉(zhuǎn)向響應(yīng)快，手感好，剛性低，易引起不足轉(zhuǎn)向。引起不足轉(zhuǎn)向。 同濟(jì)大學(xué)汽車實(shí)驗(yàn)室同濟(jì)大學(xué)汽車實(shí)驗(yàn)室操縱穩(wěn)定性道路試驗(yàn) 1. 1. 直行穩(wěn)定性試驗(yàn) a a直線行駛試驗(yàn) 方法一：固定方向盤(pán)，以一定的車速行駛一定距離，方法一：固定方向盤(pán)，以一定的車速行駛一定距離，測(cè)其行駛路線偏差量。測(cè)其行駛路線偏差量。 方法二：以一定車速行駛沿直線行駛，統(tǒng)計(jì)駕駛員方方法二：以一定車速行駛沿直線行駛，統(tǒng)計(jì)駕駛員方向盤(pán)上累積校正量。向盤(pán)上累積校正量。 b b側(cè)風(fēng)穩(wěn)定試驗(yàn) 方法方法: : 在測(cè)試路段一側(cè)安放側(cè)風(fēng)鼓風(fēng)設(shè)備，建立穩(wěn)態(tài)側(cè)在測(cè)試路段一側(cè)安放側(cè)風(fēng)鼓風(fēng)設(shè)備，建立

7、穩(wěn)態(tài)側(cè)風(fēng)，并且側(cè)風(fēng)可調(diào)其強(qiáng)弱。汽車方向盤(pán)固定，以規(guī)定的車風(fēng)，并且側(cè)風(fēng)可調(diào)其強(qiáng)弱。汽車方向盤(pán)固定，以規(guī)定的車速在側(cè)風(fēng)設(shè)備旁駛過(guò)。速在側(cè)風(fēng)設(shè)備旁駛過(guò)。同濟(jì)大學(xué)汽車實(shí)驗(yàn)室同濟(jì)大學(xué)汽車實(shí)驗(yàn)室操縱穩(wěn)定性道路試驗(yàn) 測(cè)量參數(shù)測(cè)量參數(shù): : 方向盤(pán)轉(zhuǎn)角；橫向加速度；橫擺角速度；行駛速度；方向盤(pán)轉(zhuǎn)角；橫向加速度；橫擺角速度；行駛速度；路線偏離量（一定距離后）。路線偏離量（一定距離后）。 注意注意： 測(cè)量應(yīng)包括前測(cè)量應(yīng)包括前20m20m至后至后50m50m范圍內(nèi)的全過(guò)程。范圍內(nèi)的全過(guò)程。 評(píng)價(jià)準(zhǔn)則評(píng)價(jià)準(zhǔn)則: : 橫擺速度和橫向加速度的時(shí)間里程；橫擺速度和橫向加速度的時(shí)間里程； 進(jìn)入風(fēng)段時(shí)的橫擺加速度；進(jìn)入風(fēng)段時(shí)的

8、橫擺加速度；（該值對(duì)駕駛員感覺(jué)特別敏感）（該值對(duì)駕駛員感覺(jué)特別敏感） 橫擺速度的最大值和穩(wěn)態(tài)值；橫擺速度的最大值和穩(wěn)態(tài)值； 直線行駛偏差量質(zhì)心標(biāo)記法直線行駛偏差量質(zhì)心標(biāo)記法. .（適用于對(duì)比試驗(yàn)，數(shù)據(jù)較離散）（適用于對(duì)比試驗(yàn)，數(shù)據(jù)較離散）同濟(jì)大學(xué)汽車實(shí)驗(yàn)室同濟(jì)大學(xué)汽車實(shí)驗(yàn)室操縱穩(wěn)定性道路試驗(yàn) c c通過(guò)凸塊試驗(yàn)（路面不平感受性試驗(yàn)） 方法：地面上設(shè)置專門的凸塊，汽車方向盤(pán)固定，以方法：地面上設(shè)置專門的凸塊，汽車方向盤(pán)固定，以一定的車速駛過(guò)凸塊，測(cè)定行駛路線偏離量。一定的車速駛過(guò)凸塊，測(cè)定行駛路線偏離量。例：例：ESVESV（美國(guó)的實(shí)驗(yàn)安全車輛）（美國(guó)的實(shí)驗(yàn)安全車輛） 規(guī)定：凸塊半徑規(guī)定：凸塊半

9、徑r=25mm, r=25mm, 駛?cè)虢邱側(cè)虢?030，2S2S后偏差后偏差30cm30cm同濟(jì)大學(xué)汽車實(shí)驗(yàn)室同濟(jì)大學(xué)汽車實(shí)驗(yàn)室操縱穩(wěn)定性道路試驗(yàn) 2. 2. 轉(zhuǎn)彎性能試驗(yàn) a a穩(wěn)態(tài)橫擺響應(yīng)試驗(yàn)（穩(wěn)態(tài)圓周行駛試驗(yàn)） 目的目的: :主要用于定量測(cè)定不足轉(zhuǎn)向、中性轉(zhuǎn)向或過(guò)多主要用于定量測(cè)定不足轉(zhuǎn)向、中性轉(zhuǎn)向或過(guò)多 轉(zhuǎn)向。轉(zhuǎn)向。 測(cè)量參數(shù)測(cè)量參數(shù): : 橫擺角速度；橫向加速度；縱向車速；方橫擺角速度；橫向加速度；縱向車速；方 向盤(pán)轉(zhuǎn)角（與力矩）向盤(pán)轉(zhuǎn)角（與力矩） ；側(cè)傾角；質(zhì)心側(cè)偏角。；側(cè)傾角；質(zhì)心側(cè)偏角。 試驗(yàn)方法：試驗(yàn)方法： 圓周半徑恒定，分級(jí)提高車速，作勻速圓周行駛圓周半徑恒定，分級(jí)提高車速

10、，作勻速圓周行駛DIN/ISO4138DIN/ISO4138， 方向盤(pán)轉(zhuǎn)角恒定，分級(jí)提高車速作勻速行駛，顯然方向盤(pán)轉(zhuǎn)角恒定，分級(jí)提高車速作勻速行駛，顯然R R會(huì)改變。會(huì)改變。 橫向加速度恒定，分級(jí)提高車速，作勻速行駛，調(diào)整方向盤(pán)轉(zhuǎn)橫向加速度恒定，分級(jí)提高車速，作勻速行駛，調(diào)整方向盤(pán)轉(zhuǎn)角角ESVESV。同濟(jì)大學(xué)汽車實(shí)驗(yàn)室同濟(jì)大學(xué)汽車實(shí)驗(yàn)室操縱穩(wěn)定性道路試驗(yàn) b. b. 不足，過(guò)度轉(zhuǎn)向判別試驗(yàn) 方法：方法： 首先讓汽車以最低速沿給定的首先讓汽車以最低速沿給定的R R圓周上作勻速運(yùn)行。圓周上作勻速運(yùn)行。 然后固定方向盤(pán)，連續(xù)地慢慢增加車速，測(cè)定然后固定方向盤(pán)，連續(xù)地慢慢增加車速，測(cè)定V V， （橫擺

11、角速度）（橫擺角速度） 變化曲線，算出各瞬時(shí)變化曲線，算出各瞬時(shí)R R與與a ay y( (橫向加速度）橫向加速度） 得出得出R/RR/R0 0隨隨a ay y變化曲線，或由軌跡變化狀況作出判斷。變化曲線，或由軌跡變化狀況作出判斷。 ( (在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定R R0 0=15m=15m，一般要求有適當(dāng)?shù)牟蛔戕D(zhuǎn)，一般要求有適當(dāng)?shù)牟蛔戕D(zhuǎn)向。向。) ) yaV VR 同濟(jì)大學(xué)汽車實(shí)驗(yàn)室同濟(jì)大學(xué)汽車實(shí)驗(yàn)室操縱穩(wěn)定性道路試驗(yàn)同濟(jì)大學(xué)汽車實(shí)驗(yàn)室同濟(jì)大學(xué)汽車實(shí)驗(yàn)室操縱穩(wěn)定性道路試驗(yàn)同濟(jì)大學(xué)汽車實(shí)驗(yàn)室同濟(jì)大學(xué)汽車實(shí)驗(yàn)室操縱穩(wěn)定性道路試驗(yàn)同濟(jì)大學(xué)汽車實(shí)驗(yàn)室同濟(jì)大學(xué)汽車實(shí)驗(yàn)室操縱穩(wěn)定性道路試驗(yàn) 3

12、3回正能力試驗(yàn)（ESV） 試驗(yàn)方法：試驗(yàn)方法：（以（以ESVESV規(guī)定例）規(guī)定例） 汽車以汽車以40Km/h40Km/h和和80Km/h80Km/h作等速圓周行駛。作等速圓周行駛。 圓的半徑大小要使汽車側(cè)向圓的半徑大小要使汽車側(cè)向a ay y=0.4g(=0.4g( 0.2g) 0.2g)。 達(dá)到穩(wěn)態(tài)后，突然完全松開(kāi)方向盤(pán)，汽車將以圓周行達(dá)到穩(wěn)態(tài)后，突然完全松開(kāi)方向盤(pán)，汽車將以圓周行 駛恢復(fù)到直線行駛。駛恢復(fù)到直線行駛。 評(píng)價(jià)方法：評(píng)價(jià)方法： 汽車橫擺角速度隨時(shí)間變化曲線應(yīng)落在規(guī)定的區(qū)域內(nèi)；汽車橫擺角速度隨時(shí)間變化曲線應(yīng)落在規(guī)定的區(qū)域內(nèi)；松開(kāi)方向盤(pán)松開(kāi)方向盤(pán)2 2秒后，秒后，80Km/h80K

13、m/h時(shí)時(shí) 4 4/s/s， 40Km/h40Km/h時(shí)，時(shí)， 。 0同濟(jì)大學(xué)汽車實(shí)驗(yàn)室同濟(jì)大學(xué)汽車實(shí)驗(yàn)室操縱穩(wěn)定性道路試驗(yàn)同濟(jì)大學(xué)汽車實(shí)驗(yàn)室同濟(jì)大學(xué)汽車實(shí)驗(yàn)室操縱穩(wěn)定性道路試驗(yàn)同濟(jì)大學(xué)汽車實(shí)驗(yàn)室同濟(jì)大學(xué)汽車實(shí)驗(yàn)室操縱穩(wěn)定性道路試驗(yàn) 4轉(zhuǎn)向操縱力試驗(yàn) a靜態(tài)轉(zhuǎn)向操縱力試驗(yàn)靜態(tài)轉(zhuǎn)向操縱力試驗(yàn) 反映停車、入庫(kù)時(shí)的操縱力情況反映停車、入庫(kù)時(shí)的操縱力情況 b低速轉(zhuǎn)向操縱力試驗(yàn)低速轉(zhuǎn)向操縱力試驗(yàn) 用雙紐線進(jìn)行轉(zhuǎn)向輕便性試驗(yàn)用雙紐線進(jìn)行轉(zhuǎn)向輕便性試驗(yàn) c. 蛇形穿桿試驗(yàn)蛇形穿桿試驗(yàn)同濟(jì)大學(xué)汽車實(shí)驗(yàn)室同濟(jì)大學(xué)汽車實(shí)驗(yàn)室操縱穩(wěn)定性道路試驗(yàn)同濟(jì)大學(xué)汽車實(shí)驗(yàn)室同濟(jì)大學(xué)汽車實(shí)驗(yàn)室操縱穩(wěn)定性道路試驗(yàn)同濟(jì)大學(xué)汽車實(shí)驗(yàn)室

14、同濟(jì)大學(xué)汽車實(shí)驗(yàn)室操縱穩(wěn)定性道路試驗(yàn)同濟(jì)大學(xué)汽車實(shí)驗(yàn)室同濟(jì)大學(xué)汽車實(shí)驗(yàn)室操縱穩(wěn)定性道路試驗(yàn)同濟(jì)大學(xué)汽車實(shí)驗(yàn)室同濟(jì)大學(xué)汽車實(shí)驗(yàn)室操縱穩(wěn)定性道路試驗(yàn)同濟(jì)大學(xué)汽車實(shí)驗(yàn)室同濟(jì)大學(xué)汽車實(shí)驗(yàn)室操縱穩(wěn)定性道路試驗(yàn)同濟(jì)大學(xué)汽車實(shí)驗(yàn)室同濟(jì)大學(xué)汽車實(shí)驗(yàn)室操縱穩(wěn)定性試驗(yàn)儀器1陀螺儀 陀螺效應(yīng) 當(dāng)陀螺轉(zhuǎn)子高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，如果未受外力矩作當(dāng)陀螺轉(zhuǎn)子高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，如果未受外力矩作用，其轉(zhuǎn)子軸不會(huì)在空間改變方向的現(xiàn)象稱之為用，其轉(zhuǎn)子軸不會(huì)在空間改變方向的現(xiàn)象稱之為陀螺效應(yīng)。陀螺效應(yīng)。 陀螺儀的基本特性 陀螺儀為一個(gè)安放在內(nèi)外框架上高速旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)陀螺儀為一個(gè)安放在內(nèi)外框架上高速旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速約速約2400024000轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/ /分分30000

15、30000轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/ /分的轉(zhuǎn)子。見(jiàn)圖。分的轉(zhuǎn)子。見(jiàn)圖。 此種裝置有兩個(gè)基本特性：定向性、進(jìn)動(dòng)性此種裝置有兩個(gè)基本特性：定向性、進(jìn)動(dòng)性 。同濟(jì)大學(xué)汽車實(shí)驗(yàn)室同濟(jì)大學(xué)汽車實(shí)驗(yàn)室操縱穩(wěn)定性試驗(yàn)儀器定向性定向性除非受到外力的作用，轉(zhuǎn)子軸線方向?qū)⒈３植蛔兂鞘艿酵饬Φ淖饔?，轉(zhuǎn)子軸線方向?qū)⒈３植蛔?進(jìn)動(dòng)性進(jìn)動(dòng)性如轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)，當(dāng)一個(gè)重物掛在內(nèi)框架上，在重力如轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)，當(dāng)一個(gè)重物掛在內(nèi)框架上，在重力 作用下內(nèi)框架將沿著掛重物的方向翻轉(zhuǎn)。在轉(zhuǎn)子作用下內(nèi)框架將沿著掛重物的方向翻轉(zhuǎn)。在轉(zhuǎn)子 高速自轉(zhuǎn)時(shí)，內(nèi)框架不再翻轉(zhuǎn)，而外框架繞自己高速自轉(zhuǎn)時(shí)，內(nèi)框架不再翻轉(zhuǎn)，而外框架繞自己 的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。同濟(jì)大學(xué)汽車實(shí)驗(yàn)室同濟(jì)大學(xué)汽車實(shí)驗(yàn)室操縱穩(wěn)定性試驗(yàn)儀器 陀螺儀在操縱穩(wěn)定性中的應(yīng)用同濟(jì)大學(xué)汽車實(shí)驗(yàn)室同濟(jì)大學(xué)汽車實(shí)驗(yàn)室操縱穩(wěn)定性試驗(yàn)儀器同濟(jì)大學(xué)汽車實(shí)驗(yàn)室同濟(jì)大學(xué)汽車實(shí)驗(yàn)室操縱穩(wěn)定性試驗(yàn)儀器同濟(jì)大學(xué)汽車實(shí)驗(yàn)室同濟(jì)大學(xué)汽車實(shí)驗(yàn)室操縱穩(wěn)定性試驗(yàn)儀器同濟(jì)大學(xué)汽車實(shí)驗(yàn)室同濟(jì)大學(xué)汽車實(shí)驗(yàn)室操縱穩(wěn)定性試驗(yàn)儀器2測(cè)力方向盤(pán) 測(cè)力方向盤(pán)可用于汽車測(cè)力方向盤(pán)可用于汽車方向盤(pán)參數(shù)的測(cè)量，見(jiàn)圖。方向盤(pán)參數(shù)的測(cè)量，見(jiàn)圖。其原理為