GM汽车操纵稳定性的评价
操纵稳定性
增大不平路面对转向盘的冲击。为了减小反冲，有时故意追求较低的转向器的逆效率，这种做法要以减小路感为代价。 （2） 稳态回转 影响稳态回转的因素：质量、轴距、重心、侧偏刚度、悬架等 D 转向总回正力矩主要由以下两部分组成： 一、来自轮胎的转弯侧向力 Y1 绕主销轴的回正力矩 M1 为： M1= Y1×（轮胎拖距 e+主销后倾拖距 l） Y1—— 车辆转弯时，轮胎与路面的摩擦力 e—— 车辆转弯时,接地部轮胎踏面中心线如图 1 变形，使变形硬要恢复到原来状态的橡胶的反作用力就是转弯侧向力 Y1。根据 接地面形状可推定转弯侧向力的着力点，处于从轮胎中心稍偏后的位置。此位置到轮胎中心的距离就是轮胎拖距。 l—— 当主销具有后倾角γ 时，主销轴线与路面交点 a 将位于车轮与路面接触点 b 的前面，如图 2 所示。当汽车直线行驶，若转向 轮偶然受到外力作用而稍有偏转，将使汽车的行驶方向偏离。这时由于汽车本身的离心力作用，在车轮与路面接触点 b 处， 路面对车轮作用着一个转弯侧向力 Y1。Y1 对车轮形成绕主销轴线作用的力矩 Y1l，其方向与车轮偏转方向相反，在此力矩 作用下，将使车轮恢复到原来中间位置，从而保证汽车能稳定的直线行驶。l 为该力矩的力臂。
正力矩。对这种回正力矩可分析如下：设车轮转过转角δ ，轮胎印迹中心由 A 点移至 B 点，横向水平移动量为： △y＝ρ （1－cosδ ） 设胎面的各向曲率相同，近似看成是以 A 点为圆心的球面，则车轮的升高量为： △h=△y sinβ ＇=ρ （1－cosδ ）sinβ ＇ 顾及ρ ＝Dy cosβ ＇,位能的增量为 △u＝Q △h= Q D(1－cosδ ) sinβ ＇cosβ ＇ 其中 Q 为轮荷。回正力矩是位能对δ 的导数，故得： TA= d(△u) QD ＝ 2 sin2β ＇sinδ dδ
汽车操纵稳定性分析与评价指标
35
重心[centre of gravity]
1、物体各部分所受重力的合力作用点。
2、规则而密度均匀物体的重心就是它的几何中心。
3、一个物体的各部分都要受到重力的作用。从效果 上看，我们可以认为各部分受到的重力作用集中 于一点，这一点叫做物体的重心。
4、物体的重心位置，质量均匀分布的物体，重心的 位置只跟物体的形状有关。例如，均匀球体的重 心在球心。
5、质量分布不均匀的物体，重心的位置除跟物体的 形状有关外，还跟物体内质量的分布有关。载重 汽车的重心随着装货多少和装载位置而变化。
汽车的操纵稳定性分析和评价指标
36
力矩 (torque)
➢ 物理学上指使物体转动的力乘以到转轴的距离。 ➢ 力对物体产生转动效应的量度 ➢ 力对物体产生转动作用的物理量。可分为力对轴
α
u
汽车的操纵稳定性分析和评价指标
12
3.FY－α曲线
FY k
k—侧偏刚度。
FY一定时希望侧 偏角越小越好，所 以 |k| 越大越好。
汽车的操纵稳定性分析和评价指标
13
二、轮胎结构、工作条件对侧偏特性的影响
轮胎的尺寸、型式和结构参数对侧偏刚度有显著影响。
大尺寸轮胎
大尺寸轮胎
子午线轮胎
侧偏刚度大
钢丝子午线轮胎
奔驰CLK跑车：前轮205/55R16，后轮225/50R16。
前205、后225的轮胎组合，使得前轮的侧偏刚度小于后轮，
有利于营造不足转向特性。
汽车的操纵稳定性分析和评价指标
52
四、转向操作轻便性
➢路试检测
等速圆周行驶，用转向力测试仪测试转向盘 外缘的最大切向力不得大于150N。
➢原地检测
汽车操纵稳定性的客观定量评价指标
第 30 卷 第1期 2000 年 1 月
吉林工业大学自然科学学报
Natural Science Journal of Jilin University of Technology
Vol. 30 No . 1
Jan. 2000
文章编号 :1002 2378 X ( 2000) 01 20001 206
111 多个试验的综合
任务性能的全面评价 J T 是由移线 、 蛇行 、 线路保持 、 越障及避让等个别任务评价指标 J n 决定的 , 即
JT =
βJ ∑
n
n
( 1)
式中 βn 是与车辆特性有关的参数 , 由车辆的种类决定 。
收稿日期 :1999 206 218 基金项目 :国家教育部博士学科点基金资助项目 ( 97018504) ; 国家自然科学基金资助项目 ( 59975041) 作者简介 :宗长富 ( 1962 - ) , 男 , 山东成武人 , 吉林工业大学讲师 , 工学博士 © 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
汽车操纵稳定性概述
汽车操纵稳定性概述汽车的操纵稳定性是指车辆在加速、刹车、转弯等操作时，保持良好的稳定性和可控性的能力。
这一特性对驾驶员来说非常重要，因为它直接关系到行车的安全和舒适性。
汽车的操纵稳定性受到多个因素的影响，包括悬挂系统、制动系统、转向系统等。
本文将从这些方面对汽车操纵稳定性进行概述。
首先，悬挂系统对汽车的操纵稳定性起到了关键作用。
悬挂系统主要由弹簧、减振器和稳定杆等组成。
弹簧和减振器能够减缓车辆在通过不平路面时产生的颠簸感，提高悬挂系统的工作效率。
稳定杆可以减少车辆转向时的侧倾，提高车辆的稳定性。
因此，一个良好的悬挂系统对车辆的操纵稳定性起到了至关重要的作用。
其次，制动系统对操纵稳定性也有很大的影响。
制动系统主要由刹车盘、刹车片和刹车油等构成。
当驾驶员需要紧急刹车时，一个良好的制动系统可以迅速减速并能够保持车辆的稳定性。
如果制动系统工作不正常，可能会导致车辆在刹车时出现抱死现象，从而失去了对车辆的控制。
在操纵稳定性方面，转向系统也起到了重要的作用。
转向系统主要由转向机构、转向齿轮和转向轴等构成。
一个良好的转向系统可以提供准确而稳定的转向操作，驾驶员可以更容易地控制车辆的前进方向。
在紧急转弯时，一个稳定的转向系统可以避免车辆失控或侧翻的风险。
此外，轮胎也对汽车的操纵稳定性起到了至关重要的作用。
好的轮胎可以提供良好的抓地力和操控性能，这对车辆的操纵稳定性起到了重要作用。
如果轮胎的磨损过度或者胎压不正确，都可能导致车辆在行驶过程中失去稳定性。
除了这些因素之外，车辆的重心位置也会对操纵稳定性产生影响。
低重心的车辆相对于高重心的车辆在行驶中更加稳定。
因此，现代的汽车设计会尽量将重心降低，以提高车辆的操纵稳定性。
总结起来，汽车的操纵稳定性是一个复杂的系统工程，受到多个因素的影响。
悬挂系统、制动系统、转向系统以及轮胎等都对汽车的操纵稳定性起到了至关重要的作用。
为了提高操纵稳定性，驾驶员应该保持良好的驾驶技巧，同时定期检查和维护车辆的关键部件，以确保其正常工作。
汽车操纵稳定性主观评价试验方法和术语
汽车操纵稳定性主观评价试验方法和术语解释力的建立试验路面：平直路面。
驾驶方式：车速在20km/h到最高车速80%间变换，从中间位置开始向左或向右转动方向盘，侧向加速度不超过0.4g。
评价内容：转向力开始建立的感觉以及随车速的变化。
驻车/低速转向力试验路面：沥青或水泥路面。
驾驶方式：停车，发动机启动，均匀的转动方向盘至左右极限位置，手刹松开；低速转向车速10km/h左右。
评价内容：转向力的大小及是否存在周期或非周期性的波动。
力的水平试验路面：中等半径的沥青或水泥弯道。
驾驶方式：以不同的车速通过同一个弯道，弯道中保持方向盘转角不变。
评价内容：转向力的大小及随通过车速的变化。
转向力线性试验路面：平直路面。
驾驶方式：分别以40km/h、80km/h、120km/h的速度行驶，向左或向右转动方向盘，侧向加速度不超过0.6g。
评价内容：转向力的变化是否是逐渐增长的，不应有突然的变大或变小情况。
回正能力试验路面：平直路面。
驾驶方式：车速在20km/h到最高车速80%间变换，向左或向右转动方向盘，达到中高侧向加速度。
评价内容：方向盘回到中间位置的表现，不应过快或过慢，超调量应小且振荡应快速衰减。
KICK BACK试验路面：中等半径沥青或水泥弯道，弯道中有碎石或小坑等。
驾驶方式：在弯道内加速使侧向加速度增大到中高g。
评价内容：中高g下方向盘是否有回敲的感觉，以及回敲感的强烈程度。
中间位置力感觉试验路面：平直路面。
驾驶方式：分别以40km/h、80km/h、120km/h的速度行驶，左右转动方向盘，转角不超过±10°。
评价内容：中间位置的转向力感觉。
转向间隙试验路面：平直路面驾驶方式：分别以40km/h、80km/h、120km/h的速度行驶，以小角度左右转动方向盘。
评价内容：感觉中间位置左右无响应的角度范围，此范围应越小越好。
直线行驶能力试验路面：平直路面。
驾驶方式：分别以40km/h、80km/h、120km/h的速度沿直线行驶，松开方向盘，并进行加速和制动，观察车辆是否跑偏。
车载测试中的车辆行驶稳定性评估方法
车载测试中的车辆行驶稳定性评估方法随着汽车行业的快速发展和消费者对车辆行驶稳定性的要求日益增强，车辆行驶稳定性评估方法在车辆研发和生产过程中扮演着至关重要的角色。
本文将介绍车载测试中常用的车辆行驶稳定性评估方法，包括操控稳定性测试、制动稳定性测试和悬挂系统测试。
操控稳定性测试是评估车辆在不同行驶状态下的操控性能和稳定性的重要手段。
其中，车辆悬挂系统的性能对操控稳定性有着至关重要的影响。
在测试中，可以采用路面减振器、异形减速带等不同的测试设备，模拟车辆在不同路况下的行驶状态。
同时，通过测试车辆在急转弯、紧急制动等情况下的稳定性表现，评估车辆操控性能的好坏。
此外，还可以使用传感器和数据采集系统来记录车辆的姿态数据，进一步分析车辆的操控性能。
制动稳定性测试是评估车辆在制动情况下的稳定性能力的重要测试项目。
在测试中，可以通过制动距离、制动力分布等参数来评估车辆的制动性能。
制动距离是指车辆从达到制动要求的速度到完全停止所需的距离。
通过在不同路况下进行制动测试，可以评估车辆在不同路况下的制动表现，并对车辆的制动系统进行验证和优化。
此外，还可以使用车载测功机等设备，对车辆的制动力分布进行测试和分析，以进一步改善车辆的制动稳定性。
悬挂系统测试对于车辆的行驶稳定性评估也具有重要的意义。
悬挂系统是车辆的重要组成部分，对车辆的行驶稳定性起着重要的影响。
在测试中，可以通过采用激振设备或者人工激振法，对车辆的悬挂系统进行激振测试，获得不同频率下的悬振特性曲线。
通过分析曲线，可以评估车辆在不同路况下的悬振特性，判断悬挂系统的合理性和稳定性。
同时，还可以通过悬挂系统的减振器行程测试、定位力测试等手段，进一步评估车辆悬挂系统的性能。
综上所述，车载测试中的车辆行驶稳定性评估方法包括操控稳定性测试、制动稳定性测试和悬挂系统测试。
这些测试方法可以有效评估车辆在不同行驶状态下的操控性能和稳定性，为车辆的设计和优化提供依据。
在车辆研发和生产过程中，科学有效的行驶稳定性评估方法对于提升车辆品质、提高行驶安全性具有重要意义。
影响农用汽车操纵稳定性的因素及评价方法
影响农用汽车操纵稳定性的因素及评价方法农用汽车操纵稳定性是指农用汽车在行驶过程中能够稳定地保持车辆的平衡、方向稳定以及转向响应灵敏等特性。
影响农用汽车操纵稳定性的因素包括车辆自身结构、悬挂系统、轮胎、防滚架及车辆负荷等。
评价农用汽车操纵稳定性的方法主要有测试和理论分析两种。
农用汽车的自身结构会直接影响操纵稳定性。
车身刚度越高，悬挂系统的调节性越好，车辆的操纵稳定性就越好。
车辆的重心位置也是影响操纵稳定性的一个重要因素，重心越低，车辆的侧翻风险就越小。
悬挂系统是影响农用汽车操纵稳定性的重要因素之一。
合理的悬挂系统能够减少车身的纵向和横向加速度，提高车辆的行驶稳定性。
一些现代农用汽车配备了双悬挂系统，可以根据不同的工况自动调节悬挂系统的刚度，从而提高车辆在不同路况下的操纵稳定性。
轮胎的选择和状态也会对农用汽车的操纵稳定性产生影响。
轮胎的类型、胎压和磨损程度都会影响车辆的抓地力和转向稳定性。
合适的轮胎选择和定期的轮胎保养是保持农用汽车操纵稳定性的关键。
防滚架的设计也会对农用汽车的操纵稳定性产生一定影响。
合理设计的防滚架可以避免车辆在紧急转向或急剧变道时的侧翻风险，从而提高操纵稳定性。
车辆负荷也是影响农用汽车操纵稳定性的因素之一。
合理控制车辆的装载量能够使车辆保持平衡，减少操纵稳定性的影响。
测试方法通过在特定路况下对农用汽车进行操纵稳定性测试，如直线行驶、主动避障测试、急转弯测试等。
通过对车辆的加速度、侧倾角、刹车距离等参数的测量和分析，可以评价车辆的操纵稳定性。
理论分析方法主要是通过建立数学模型来评价农用汽车操纵稳定性。
通过对车辆的动力学方程进行建立和求解，可以得到车辆的运动状态和稳定性特征，进而评价其操纵稳定性。
汽车的操纵稳定性评价
当 tg
1
, 则v max , 任意车速不侧滑。
c、侧滑在翻倾之前的条件
为了保证安全，应使侧滑在翻倾之前，则必须 vφmax < vαmax ，即先产生侧滑的条件：
gR( B 2hg tg ) 2hg Btg
gR( tg ) 1 tg
B 整理 : ,即为横向侧滑发生在侧翻之前 2hg 的条件。
目录
5.1 汽车操纵稳定性研究的 主要内容 5.2 汽车极限行驶稳定性 5.3 轮胎的侧偏特性 5.4 汽车的转向特性 5.5 汽车转向轮的振动 5.6 转向轮的稳定效应
5.1 汽车操纵稳定性研究的主要内容
操纵性：汽车能够确切地响应驾 驶员转向指令的能力。 稳定性：汽车行驶中具有抵抗改 变行驶方向的各种干扰并 保持稳定行驶的能力。
1、极限行驶稳定性 横向倾翻的最大坡度；横向倾翻的最大 车速；纵向行驶稳定性。 2、直线行驶性能 抗侧风和路面不平度的稳定性。 3、转向轻便性 原地转向轻便性(静态) 行驶转向轻便性(动态) 4、转向灵敏性 时域响应：稳态响应、瞬态响应； 频域响应：振幅比(增益)、相位比。
5.2 汽车极限行驶稳定性 汽车在坡道尤其是横坡上丧失稳定性的 表现为汽车的翻倾和滑移：
横摆角速度ωr 垂直速度w
侧倾角速度ωp
俯仰角速度ωq
x
图5－2 车辆坐标系与汽车的主要运动形式
y
侧向速度v：质心速度沿Y 轴的分量； 俯仰角速度ωq(pitch velocity)：质心绕Y轴旋转 角速度； 垂直速度v：质心速度沿Z 轴的分量； 横摆角速度ωr(yaw velocity)：质心绕Z轴旋转角 速度。
下汽车产生的横摆角速度，即绕转向中 心旋转角速度的响应值，因此稳态横摆
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4、On-center Handling Test
• 2、方向盘扭矩和侧 向加速度关系曲线： • 测向加速度为0，方 向盘力矩梯度（中间 位置的路感） • manual steering • 均值：18Nm/g • 范围：10～28Nm/g
4、On-center Handling Test
• 2、方向盘扭矩和侧 向加速度关系曲线： • 转向力矩线性度（非 中间位置的路感） • 0g扭矩梯度 • 0.1扭矩梯度 • power steering • 均值：43% • 范围：6～121%
汽车操纵稳定性的评价
• GM的试验介绍(试验结果) • 4、On-center Handling Test • 方法：v=100Km/h,方向盘转角的变化周期是5秒，方向 盘转角的大小是能产生0.2g的侧向加速度（峰值） • 测量：方向盘转角；转向力矩，车速，横摆角速度。 • MIRA 要求仪器精度： • 加速度计： 0.005g 量程 ±2g • 横摆角速度： 0.05°/s 量程 ± 10°/s • 方向盘力矩： 0.1Nm 量程± 10Nm • 方向盘转角： 0.05° 量程± 50°
汽车操纵稳定性的评价
• GM的试验介绍(试验结果) • 2、Frequency Response Test • v=100Km/h and 140Km/h
汽车操纵稳定性的评价
• 在具有三条行车道的直路上，方向盘的输 入为正，从0到最大频率，或窄带伪随机。 • 测量量： steering Weel angle ,roll angle,yaw velocity, lateral acceleration
汽车操纵稳定性的评价
• GM的试验介绍(试验结果) • 2、Frequency Response Test 评价指标： • lateral accelaration bandwidth • The average value: 0.97Hz • 范围：0.66~1.32Hz
汽车操纵稳定性的评价
• GM的试验介绍(试验结果) • 2、Frequency Response Test 评价指标： • Yaw velocity bandwidth • 均值：2.8Hz • 范围：2.1~3.5Hz
4、On-center Handling Test
• Minimum steering sensitivity 即斜率 • steering sensitivity at 0.1 g • ratio of minimum steering sensitivity to steering sensitivity at 0.1g quantifies steering system compliant feel • steering hysteresis 阴影面积÷0.2g
•
4、On-center Handling Test
• 评价指标： • 1、Steering wheel angle versus lateral accelaration characteristics • 2、Steering wheel torque versus lateral accelaration characteristics • 3、Steering work gradient versus lateral accelaration characteristics
汽车操纵稳定性的评价
• • • • • • • 三）、GM的试验介绍 1、Control Response Test 2、Frequency Response Test 3、Maximum Lateral Accelaration Test 4、On-center Handling Test 5、Lift-Dive Test 6、Center of Gravity Test
汽车操纵稳定性的评价
• GM的试验介绍(试验结果) • 1、Control Response Test 评价指标： • 侧倾梯度（roll gain(DEG/g) ：它表示一 个g 的侧向加速度车身产 生的侧倾角。 • 均值：6.4 °/g • 范围：1.5 ° ~11.3 °/g
汽车操纵稳定性的评价
汽车操纵稳定性的评价 • GM的试验介绍 (试验结果) • 5、Lift-Dive Test (俯仰试验） • 加速：间隔0.1g; 制动：间隔0.2g • 评价方法： • 加速பைடு நூலகம்仰角 • 均值：3.2°/g • 范围： • 1.3~5.2°/g
汽车操纵稳定性的评价
• GM的试验介绍(试 验结果) • 5、Lift-Dive Test (俯仰试验） • 加速：间隔0.1g;制 动：间隔0.2g • 评价方法： • 制动点头角： • 均值：2.0°/g • 范围： • 0.9~3.9°/g
汽车操纵稳定性的评价
• GM的试验介绍 • 试验对象：1980－1988年的车型，55％ (53%)是GM的，18％(20%)是日本的，20 ％(21%)是欧洲的，7％(6%)是美国其他 公司的。
• GM的试验介绍(试验结果) • 1、Control Response Test • 方法：step steer test (SAE xj266) V=100Km/h,steering Wheel angle increasing magnitude=2.5-10°共30次 • 检测量：forward velocity, steering Wheel angle ,roll angle,yaw velocity,fore-aft acceleration,lateral acceleration • 评价指标：
汽车操纵稳定性的评价
• GM的试验介绍(试验结果) • 2、Frequency Response Test 评价指标： • 横摆角速度与侧向加速 度的相位差（在f=0.2Hz) • 均值：17° • 范围：8.9 °~24.9 °
汽车操纵稳定性的评价
• GM的试验介绍(试验 结果) • 3、 Maximum Lateral Accelaration Test • 固定半径圆周试验， 6-8次，正向和反向都 要求。测量：速度和 角速度 a=v*w • 均值：0.77g • 范围：0.59~0.91g
汽车操纵稳定性的评价
• GM的试验介绍(试验结 果) • 1、Control Response Test评价指标： • 转向灵敏度（steering sensitivity) ：它是侧向 加速度与方向盘转角的 比值，以 a=0.15g 按线 性外推计算到100°。 • 均值：1.17g's/100 ° • 范围： • 0.59~2.17 g's/100°
汽车操纵稳定性的评价
• GM的试验介绍(试验结果) • 6、Center of Gravity Test • 均值：520mm;范围：437～589mm
汽车操纵稳定性的评价
• 四）、关于综合评价指标的讨论 •
汽车操纵稳定性的评价
• 总方差理论 • 指导思想：开环评价：快、稳、准；核心是准。 • 1、
4、On-center Handling Test
• 2、方向盘扭矩和侧向加速度关系曲线: • lateral acceleration at 0 Nm—returnability回正能力 • steering torque gradient at 0g=on center “ road feel” 直线行使时路感 • steering torque at 0g=friction feel转向系摩擦大小感 觉 • steering torque gradient at 0.1g=off center road feel • steering torque at 0.1g=steering effort
4、On-center Handling Test
• 3、转向功灵敏度曲 线： • • power steering • 均值：3.7g2/100Nm • 范围： • 1.3～8.5 g2/100Nm
4、On-center Handling Test
• 3、转向功灵敏度曲 线： • • manual steering • 均值：3.7g2/100Nm • 范围： • 1.3～8.5 g2/100Nm
• GM的试验介绍(试验 结果) • 1、Control Response Test评价指标： • 不足转向量） (understeer (DEG/g)) ： 它表示一个g 的侧向 加速度汽车的不足转 向量。 • 均值：3.2°/g • 范围：0.7~7.0 °/g
汽车操纵稳定性的评价
• GM的试验介绍(试验结果) • 1、Control Response Test 评价指标： • 侧向加速度响应时间 (lateral acc.response time(sec)) ：它是从方向盘 转角的50％开始到侧向加 速度达到90％止所需时间。 是按a=0.3g以线性外推计 算的。 • 均值： • 范围：
4、On-center Handling Test
• Minimum steering sensitivity • Power steering: • 均值：0.71g/100° • 范围： • 0.27~1.428g /100°
4、On-center Handling Test
• Minimum steering sensitivity • manual steering: • 均值：0..86g/100° • 范围： • 0.41~1.21g /100
汽车操纵稳定性的评价
• 五）、驾驶员－汽车闭环操纵系统－闭 环评价 • 驾驶员模型
汽车操纵稳定性的评价
• GM的试验介绍(试 验结果) • 2、Frequency Response Test 评价 指标： • 超调量：峰值对稳 态横摆角速度的比 值 • 均值：1.4 • 范围：1.1~2.1