侧倾角及转向力来评价汽车操纵稳定性课件

1、实验教学系列课件-汽车操纵稳定性测试实验重庆交通大学交通运输工程实验教学中心2010年11月 编制 第1页，共22页。本节主要内容：简介汽车操纵稳定性能方面理论知识，操纵稳定性能试验目的和要求，主要仪器设备及其工作原理，实验步骤。重点：基础理论、试验数据处理第2页，共22页。一、理论基础1、操纵稳定性定义：汽车的操纵稳定性是指在驾驶者不感到过分紧张、疲劳的情况下，汽车能够遵循驾驶者通过转向系统及转向车轮给定的行驶方向，且当遇到外界干扰时，汽车能抵抗干扰而保持稳定行驶的能力。评价方法：操纵性可用汽车实际运动参量和驾驶员要求的运动参量之间的接近程度和渐进过程时间的长短来评价。 操稳性测试第3页，共

2、22页。一、理论基础1、操纵稳定性定义：操稳性好的表现：(1) 根据道路、地形和交通情况的限制，汽车能够正确地按驾驶员通过操纵机构所给定的方向行驶。(2) 汽车在行驶过程中具有抵抗力图改变其行驶方向的各种干扰，并保持稳定性的适当能力。差的表现：速度达到一定值时发“飘”，转向迟钝，过多转向，丧失路感等方面。操稳性测试第4页，共22页。一、理论基础2汽车操纵稳定性的基本内容 ：(1) 方向盘角阶跃输入下进入的稳态响应表征汽车操纵稳定性的转向盘角位移输入的时域响应。 (2) 横摆角速度频率响应特性在转向盘正弦输入下，频率由0时，汽车横摆角速度与转向盘角的振幅比及相位差的变化曲线图形。(3) 回正性一

3、种转向盘输入下的时域响应。(4) 转向半径评价汽车机动灵活性的物理参量。 操稳性测试第5页，共22页。一、理论基础2汽车操纵稳定性的基本内容 ：(5) 转向轻便性它是评价转向盘轻便程度的特性。(6) 直线行驶性它反映了汽车在直线行驶时在外界侧向干扰输入下的时域响应。(7) 典型行驶工况性能它是指汽车通过某种模拟典型驾驶操作的通道的性能。 (8) 极限行驶能力它是指汽车处在正常行驶与异常危险运动之间的运动状态下的特性，表明了汽车安全的极限性能。 操稳性测试第6页，共22页。一、理论基础3 稳态响应与瞬态响应 1) 系统输入给转向盘一个角位移输入，称为角位移输入；给转向盘一个力矩输入，称为力矩输入

4、。 2) 输入种类 有阶跃输入、正弦输入、脉冲输入3种。操稳性测试第7页，共22页。一、理论基础3 稳态响应与瞬态响应 3) 时域响应(1) 稳态响应：系统输入为周期性或恒定性的，输出也是周期性或恒定性的，输入和输出之间相对稳定。(2) 瞬态响应：从转向至稳态响应的中间过程，即系统输入为周期性或恒定性而输出不是周期性或恒定性，两者不保持相对稳定。 操稳性测试第8页，共22页。一、理论基础3 稳态响应与瞬态响应 4) 稳态转向特性不足转向、中性转向、过多转向。操纵稳定性良好的汽车应具有适度的不足转向特性，一般的汽车不应该具有过多转向的特性。操稳性测试第9页，共22页。一、理论基础4操纵稳定性的评

5、价与试验方法 主观评价方法：让试验评价人员根据试验时自己的感觉来进行评价，即感觉评价。客观评价方法：通过仪器测出表征性能的物理量如横摆角速度、侧向加速度、侧倾角及转向力来评价汽车操纵稳定性，可用室内台架试验，测定并评价有关操纵稳定的性质，也可通过道路试验，计测汽车转弯和越线行驶的运动状态。 操稳性测试第10页，共22页。二、实验目的及要求 (1) 了解汽车操纵稳定性的含义及包含内容。(2) 测定横摆角加速度、侧向加速度、侧倾角和转向力或力矩等评价参数。(3) 了解通过蛇行试验来检验汽车随动性、收敛性、方向操纵轻便性、事故可避性等。(4) 熟悉实验步骤及各相关仪器的使用方法。三、实验所用的主要仪

6、器和设备 汽车操纵稳定性测试仪 操稳性测试第11页，共22页。四、实验设备的工作原理 汽车操纵稳定性测试仪组成：带水准仪传感器垂直陀螺仪显控器电源电缆连接电缆遮光罩操稳性测试第12页，共22页。五、实验方法和步骤 1场地布置在试验场地上按下图（图1.37）的形式布置桩标10根，桩标间距符合表1-7的规定。 操稳性测试第13页，共22页。五、实验方法和步骤 2试验基准车速操稳性测试车 型标桩间距/m基准车速/(km/h)轿车、小型客车及最大总质量2.5 t的载货汽车3065最大总质量2.5 t而6 t的载货汽车及中型客车50最大总质量6 t而15 t的货车及大型客车5060最大总质量15 t的载

7、货汽车及客车50第14页，共22页。五、实验方法和步骤 3测试仪器安装（略）4实验步骤(1) 实验汽车以近似基准车速1/2稳定车速直线行驶，在进入试验区段之前，记录各测量变量的零线。 (2) 蛇行进入试验路段，同时记录各测量变量的时间历程曲线（图1.38、图1.39、图1.40）及汽车通过有效标桩区的时间。操稳性测试第15页，共22页。五、实验方法和步骤 4实验步骤(3) 试验按自行规定的车速间隔，从高到低，每1个车速各进行1次，共10次(撞倒标桩的次数不计在内)。(4) 准确记录试验的各项有效数据。(5) 处理试验数据，并拟合画出平均横摆角速度与车速的关系图，平均转向盘角与车速的关系图，平均

8、车身侧倾角与车速的关系图和平均侧向加速度与车速的关系图。 操稳性测试第16页，共22页。4实验步骤(5) 处理试验数据 蛇行车速为式中，ua为第i次试验的蛇行速度(km/h)；L为标桩间距离(m)；N为有效标桩区起始至终了标桩数，N=6；为第i次试验通过有效标桩区的时间(s)。 五、实验方法和步骤 操稳性测试第17页，共22页。4实验步骤(5) 处理试验数据 平均转向盘角为 五、实验方法和步骤 操稳性测试转向盘转角变化过程 第18页，共22页。4实验步骤(5) 处理试验数据 平均横摆角速度为 五、实验方法和步骤 操稳性测试横摆角速度变化过程第19页，共22页。4实验步骤(5) 处理试验数据 平均车身侧倾角为五、实验方法和步骤 操稳性测试车身侧倾角变化过程第20页，共22页。4实验步骤(5) 处理试验数据 平均侧向加速