转向盘中间位置操纵稳定性试验评价指标分析
汽车操纵稳定性试验文档
间与汽车质心侧偏角的乘积。汽车质心侧偏角可由瞬态回转试验
求得。
• 2．评价指标
•
在我国《汽车操纵稳定性试验方法》标准中规定了7项评价
指标，由于测量方法的不完善及个别指标在某些汽车上不存在等 原因，故在《汽车操纵稳定性指标极限值与评价方法》标准中仅
• 2．评价指标 •
我国转向回正试验的评价指标是横摆角速度总方差及残留横
摆角速度。
• 转向轻便性试验
•
转向轻便性试验用来测定操舵力的大小，常见的操舵力试验 有低速大转向角试验、中转速小转向角试验、高速转弯操舵力试
图11.14 回正试验几种过程曲线
• • •
(2)稳定时间：稳定时间由松开转向盘的时刻起，至汽车横摆 角速度到新稳态时为止转向盘输入； (3)残留横摆角速度：汽车横摆角速度新稳态值与零线之差即
为残留横摆角速度；
(4)自然频率：由于系统是多自由度的，横摆角速度并不是一 个严格的等圆周运动，相邻振幅的比值也不等于常数(图11.15)。
•
随着车速的不断提高，汽车操纵稳定性对汽车行车安全性的
影响越来越大，成为汽车的重要性能之一。操纵稳定性不好的汽 车可表现为“高速发飘”、“响应迟钝”、“丧失路感”和“丧
失控制”等。
•
我国《汽车操纵稳定性试验方法》标准和《汽车操纵稳定性
指标限值与评价方法》中规定汽车操纵稳定性试验包括：稳态回
转试验、转向瞬态响应试验、转向瞬态转向试验、转向回正性试 验、转向轻便性试验、蛇形试验等。 • 常用的汽车操纵稳定性试验仪器有： 、汽车横摆角速度、车身侧倾角及纵倾角等； • 2）光束水准车轮定位仪：测车轮外倾角、主销内倾角、主销外倾 角、车轮前束、车轮最大转角及转角差； • 3）车辆动态测试仪：测汽车横摆角速度、车身侧倾角及纵倾角、 汽车横向加速度与纵向加速度等运动参数；
操纵稳定性评价指标
转向盘转角阶跃输入试验下的汽车操纵稳定性评价参数很多，这里仅用几个最常用的参数来评价汽车的操纵稳定性：
1) 横摆角速度的稳态值
0r (deg/ s )：汽车到达稳态回转时绕质心垂直轴转动的角速度。
2) 侧向加速度的稳态值
20( / )ya m s ：汽车到达稳态回转时指向汽车横轴方向的加速度。
3) 横摆角速度的峰值
maxr (deg/ s )：汽车在过渡过程中横摆角速度的最大值。
4) 侧向加速度的峰值
2max( / )ya m s ：汽车在过渡过程中侧向加速度的最大值。
5) 横摆角速度的响应时间
τ( s):转向盘阶跃输入后，横摆角速度第一次到达90%的稳态值时的时间。
汽车操纵稳定性分析与评价指标
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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
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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
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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
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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
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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
汽车操纵稳定性试验解析
汽车操纵稳定性试验解析！汽车的操稳性不仅影响到汽车驾驶的操纵方面，而且也是决定汽车安全行驶的一个主要性能；为了保证安全行驶，汽车的操稳性受到汽车设计者很大的重视，成为现代汽车的重要使用性能之一，如何试验并评价汽车的操稳性显得极其重要。
汽车操控稳定性分为两个方面：1、操控性: 指汽车能够确切的响应驾驶员转向指令的能力；2、稳定性:指汽车受到外界扰动（路面扰动或阵风扰动）后恢复原来运动状态的能力。
一、常用试验仪器1、陀螺仪：用于汽车运动状态下测动态参数，如汽车行进方位角，汽车横摆角速度，车身侧倾角及纵倾角等；2、光束水准车轮定位仪：测车轮外倾角，主销内倾角，主销外倾角，车轮前束，车轮最大转角及转角差；3、车辆动态测试仪：测汽车横摆角速度，车身侧倾角及纵倾角，汽车横向加速度与纵向加速度等运动参数；4、力矩及转角仪：测转向盘转角或力矩；5、五轮仪和磁带机等。
二、试验分类三、稳态回转试验01试验步骤1、在试验场上，用明显的颜色画出半径为15m或20m的圆周；2、接通仪器电源，使之加热到正常工作温度；3、试验开始前，汽车应以侧向加速度为3m/s2的相应车速沿画定的圆周行驶500m以使轮胎升温。
4、以最低稳定速度沿所画圆周行驶，待安装于汽车纵向对称面上的车速传感器在半圈内都能对准地面所画的圆周时，固定转向盘不动，停车并开始记录，记下各变量的零线，然后，汽车起步，缓缓连续而均匀地加速（纵向加速度不超过0·25m/s2），直至汽车的侧向加速度达到6·5m/s2为止，记录整个过程。
5、试验按向左转和右转两个方向进行，每个方向试验三次。
每次试验开始时车身应处于正中央。
02评价条件1、中性转向点侧向加速度值An：前后桥侧偏角之差与侧向加速度关系曲线上斜率为零的点的侧向加速度值，越大越好；2、不足转向度：按前后桥侧偏角之差与侧向加速度关系曲线上侧向加速度2m/s2点的平均值计算，越小越好；3、车厢侧倾度K：按车厢侧倾角与侧向加速度关系曲线上侧向加速度2m/s2点的平均斜率计算，越小越好。
对汽车操纵稳定性现行评价指标的分析与建议
蚓４蛇行试验不恿 表２为国内两种外形尺寸和轴距稍有差别的
轿车进行蛇行试验时。按照现行标准进行评分及评 价的结果。根据表２数据，如果只看ｒ和ｐ值大小及 相对应的评分值．可得出的评价结果是１号样车的 操纵稳定性比２号样车好，但感觉评价结果是２号 样车要比１号样车好。正是由于外形尺寸和轴距的 差异才导致量化评价和感觉评价的截然不同，所以
３．…一一样样车车ｌ２
图６操纵稳定性评价雷达效果图
６结束语
汽车是多种品质水平的矛盾体。为了提高整车 的动力性而必然会损害到经济性，操纵稳定性品质 的提高必然会受到行驶平顺性品质水平的牵制；在 操纵稳定性方面不足转向度的加大会提高其转向稳 定性，但同时会使转向力加大，导致转向轻便性品质 水平的降低。同时，汽车也是多种品质水平的平衡 体，需要最大限度地拓宽各种品质水平的平衡空间。 为了达到这个目的。必须充分了解和科学分析各种 性能品质水平及其影响因素。本文所阐述的目的是 为了能够最大限度地拓宽该项品质水平的平衡空 间，从而全面提高整车的品质水平。
图４为蛇行试验示意图。蛇行评价指标的峰值 ｒ和口越小说明该车绕桩时的操纵性及安全稳定性 越好。但这两个评价指标反映的不是纯操纵稳定 性，其大小与整车的外形尺寸和轴距等有直接关 系，外形尺寸越大、轴距越长，绕过同样桩距标桩所 必需的ｒ值和目值越大（假定转向系统传动比相 同），评价结果越差。因此，ｒ和秽只能在外形尺寸和 轴距相同的两辆样车之间才具有可比性，才能进行 量化评价。
ｋ／（ｏ）·（ｍ·ｓ’２）．１ Ｏ．４８６ ０．５３６ １００ １００
转向 回正
△ｒ／ｒａｄ·ｓ一１ Ｅ．／ｓ
０．０８２ ０．０１２ ０．３９２ ０．２７４
６．４ ８７．８
８６．４ １０３．４
４７．１
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。
中间位置转向试验和评价指标
中间位置转向操纵稳定性的参数灵敏度分析和改进中间位置指的是车辆高速行驶时在直线行使位置附近，方向盘转动范围不太大，转动速度缓慢，侧向加速度较小时的一个区域，这个操纵区域称为中间位置（on-center）。
统计结果显示，车辆在高速行驶时，驾驶员绝大多数操纵行为发生在方向盘转动范围不太大，侧向加速度较小的一个区域内，需要急打方向的紧急情况相对较少，在高速公路上尤其如此。
在评估车辆高速行驶的操纵性能时，中间位置的路感是一个非常重要的问题，汽车的很多高速操纵稳定性能指标，例如经常评价的车辆是否发飘的问题就需要在这个区域内进行评估。
另外，转向系统的非线性特性在转向过程中起着非常重要的作用，尤其是在中间位置。
因此，在研究路感各影响因素的同时，重点需要研究干摩擦、液压助力等非线性特性的影响。
评价采用的客观评价指标，主要是那些与主观性评价相关性好的中间位置操纵稳定性客观评价指标。
1 中间位置操纵稳定性的客观评价方法可以通过侧向加速度、方向盘力矩和方向盘转角三者之间的相互关系对整车的操稳进行评价。
方向盘力矩VS侧向加速度从图中提取出五个评价指标：1）方向盘力矩为0时的车辆侧向加速度方向盘力矩为0时的汽车侧向加速度表征了汽车的回正性能。
为了理解这个指标的意义，可以设想汽车在移线运动中方向盘最后要回到直线行驶的位置之前，若松开方向盘，车辆并不会回到直线行驶的位置而会“卡住”在某处。
显然，此时方向盘力矩为0，但汽车仍在做大半径的曲线运动，仍有一定的侧向加速度，此加速度越小表明汽车的回正性能越好。
2）侧向加速度为0g时的方向盘力矩侧向加速度为0g时的方向盘力矩主要反映转向系统的干摩擦。
3）侧向加速度为0g时方向盘力矩梯度侧向加速度为0g时的方向盘力矩梯度就是方向盘力矩随侧向加速度的变化率，表征了车辆在直线行驶时的“路感”，它主要受到主销几何参数和总传动比的影响。
在装有动力转向的车辆上，转向机阀中扭力杆的刚度、转阀的设计及转向系统摩擦都会对其产生影响。
操纵稳定性试验总结
操纵稳定性试验总结1 . 稳态回转试验测量的量：横摆角速度AngleRateDown，前进车速speed 侧倾角Angroll 汽车重心的侧偏角纵向的加速度侧向加速度试验方法：半径为15或20米的圆，缓慢而均匀的加速，直至侧向加速度达到6.5m/s2.记录整个过程，左右方向各三次。
实验开始时车身处于正中位置。
考核指标：转弯半径比特性、前后轴侧偏角差值特性、侧倾角特性（侧倾角大小）。
不足转向度U：U按前、后桥侧偏角差值与侧向加速度关系曲线上侧向加速度值为2m／s2处的平均斜率的一半计算。
车身侧倾刚度：拟合A y—（α1-α2）曲线，微分，取侧向加速等于2时的值。
.2. 转向轻便性：测量的量：转向盘作用力矩Torque、转向盘转角angel、前进车速speedforward、转向盘半径。
试验方法：驾驶员操纵转向盘，以10km/h的车速匀速沿双纽线绕8字行驶，车速稳定后开始记录方向盘转角和力矩。
汽车沿双纽线绕行一周为一次，全部试验进行三次。
考核指标：转向盘的最大作用力、力矩；转向盘（左、右）的最大转角、转向盘作用功、转向盘平均摩擦力、力矩；3. 转向回正性能测量的量：前进车速speedforward、横摆角速度AngrateDown （yaw）、侧向加速度Accellateral 试验方法：一定要使用转向盘转角开关，触发switch低速回正性能试验：在半径15米的圆上，调整车速使侧向加速度达到4m/s2，误差0.2m/s2；稳定车速开始记录，三秒后突然松开方向盘，至少记录松开后4S的汽车运动过程。
高速回正性能试验：驾驶车速为最高车速的70%，侧向加速度为2m/s2.其他同上。
试验左转、右转各三次考核指标：稳定时间、残留横摆角速度、横摆角速度超调量、横摆角速度自然频率、相对阻尼系数、横摆角速度总方差。
评分标准：按松开转向盘后3S时的残留横摆角速度绝对值Δr及横摆角速度总方差Er两项指标进行评价。
4. 脉冲测量的量：汽车前进车速speedforward、转向盘转角Angle、侧向加速度Accellateral、横摆角速度AngRatedown试验方法：以100km/h的车速直线行驶使其横摆角速度为0，然后给转向盘一个三角脉冲输入，试验时向左（或向右）转动转向盘，并迅速转会原处保持不动，记录全部过程，直至汽车回到直线行驶位置。
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转向盘力矩为零处的横坐标迟滞区
该指标描述了转向盘作用力矩为零时，即回正力矩与转向系统摩擦力矩相等时，转向盘转角的大小，该指标类似于回正性能试验中的“残留转向盘转角”。反映了转向盘转角相对于转向盘力矩的滞后，属于“滞后”特性范畴。
转向盘中间位置操纵稳定性评价指标
迟滞回线
评价指标
指标描述
反应问题
转向盘力矩与转角关系曲线
平均转向刚度
转向盘转标描述了车辆系统在中心区范围内，转向盘力矩关于转向盘转角的平均增益，很大程度上反映了车辆在中心区范围内的转向盘作用力水平，受助力特性影响较大，对驾驶员高速行驶时操纵车辆的体力负担具有一定的影响，属力矩的“灵敏度”特性范畴。
转向盘中间位置转向刚度
转向盘转角为零处的斜率
该指标描述了车辆系统在直线行驶位置时，转向盘力矩关于转向盘转角的增益，反映了车辆驶离直线行驶状态初始时刻的转向盘力矩增益。将该指标与“平均转向刚度”相联系，对于描述车辆高速行驶时，在驶离中心区过程中转向力感觉具有较大意义。该指标属力矩的“灵敏度”特性范畴。
转向摩擦力矩
转向盘转角为零处的纵坐标迟滞区
该指标描述了由转向系统机械结构摩擦引起的转向盘力矩相对于转向盘转角的超前，很大程度上反映了高速行驶状态下转向系统及轮胎的摩擦力水平，由于中心区工况下轮胎受到的侧向力较小，因此“转向摩擦力矩”对转向盘力矩水平有较大的影响。该指标属于“滞后”特性范畴。转向系统的摩擦主要来自于车轮绕主销的摩擦、球头销处的摩擦、转向器机械结构中的摩擦和万向节的摩擦。