. 汽車平順性和操作穩(wěn)定性實驗報告學(xué)院（系） 汽車學(xué)院 專 業(yè) 車輛工程（汽車） 學(xué)生姓名 同小車 學(xué)號 000001 同濟大學(xué)汽車學(xué)院實驗室2014年11月 1.轉(zhuǎn)向輕便性實驗實驗?zāi)康鸟{駛員通過操縱方向盤來控制汽車的行駛方向，操縱方向盤過重，會增加駕駛員的勞動強度，駕駛員容易疲勞；操縱方向盤過輕，駕駛員會失去路感，難以控制汽車的形式方向。操縱方向盤的輕重，是評價汽車操縱穩(wěn)定性的基本條件之一。轉(zhuǎn)向輕便性實驗的目的在于通過測量駕駛員操縱方向盤力的大小，與其他實驗儀器評價汽車操縱穩(wěn)定性的好處。實驗儀器設(shè)備參量方向盤轉(zhuǎn)矩方向盤轉(zhuǎn)角車速儀器測力方向盤測力方向盤GPS測速儀實驗條件試驗車：依維柯實驗場地與環(huán)境于圓形試車場，實驗時按照樁桶圈出的雙扭線，以10Km/h的車速行駛。雙扭線的極坐標(biāo)方程見下，形狀如下圖實驗當(dāng)天天氣晴好，無風(fēng)，氣溫20度在=0時，雙扭線頂點處的曲率半徑最小，相應(yīng)數(shù)值為Rmin=1/3d，雙扭線的最小曲率半徑應(yīng)按照實驗汽車的最小轉(zhuǎn)彎半徑乘以1,1倍，并圓整到比此乘積大的一個整數(shù)來確定。試驗中記錄轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)交及轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩，并按雙扭線路經(jīng)過每一周整理出轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩曲線。通常以轉(zhuǎn)向盤最大轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)向盤最大作用力以及轉(zhuǎn)向盤作用功等來評價轉(zhuǎn)向輕便性。轉(zhuǎn)向輕便型實驗數(shù)據(jù)記錄轉(zhuǎn)向盤最大作用力矩(Nm)轉(zhuǎn)向盤最大作用力(N)轉(zhuǎn)向盤右轉(zhuǎn)最大轉(zhuǎn)角()轉(zhuǎn)向盤左轉(zhuǎn)最大轉(zhuǎn)角()轉(zhuǎn)向盤作用功（J )轉(zhuǎn)向盤平均摩擦力矩(Nm)轉(zhuǎn)向盤平均摩擦力(N)平均車速(Km/h)第一周6.4931.6274-27744.710.0940.469.99第二周7.1634.9281-28447.720.0950.4610.03第三周6.3530.9283-28945.430.0920.4510.09均值6.6732.5279.3-28345.960.0940.4610.04方向盤轉(zhuǎn)角-轉(zhuǎn)矩曲線2. 蛇形試驗實驗?zāi)康谋卷椩囼炇前ㄜ囕v-駕駛員-環(huán)境在內(nèi)的閉路試驗的一種，用來綜合評價汽車行駛的穩(wěn)定性及乘坐的舒適性，與其他操縱試驗項目一起，共同評價汽車的操縱穩(wěn)定性。也可以用來考核汽車在接近側(cè)滑或側(cè)翻工況下的操縱性能，在若干汽車操縱穩(wěn)定性對比試驗時，作為主觀評價的一種感性試驗。實驗原理將試驗車輛以不同車速行駛于規(guī)定的蛇形試驗中，通過實驗儀器可以得到行駛時的車速，方向盤轉(zhuǎn)角，橫擺角速度，車身側(cè)傾角。試驗方法遵照GB/T 6323.1-94汽車操縱穩(wěn)定性試驗方法 蛇形試驗實驗儀器記錄下列測量變量所使用的儀器方向盤轉(zhuǎn)角：測力方向盤橫擺角速度：陀螺儀車身側(cè)傾角：陀螺儀汽車通過有效標(biāo)樁區(qū)的時間：秒表實驗數(shù)據(jù)記錄（1） 將實驗結(jié)果填入下表：車型：依維柯 實驗路面：平坦水泥路面（圓形試車場）標(biāo)樁間距：30m天氣：晴 溫度：30度 風(fēng)速：10m/s試驗次數(shù)通過時間(s)蛇形車速（km/h）參數(shù)1234平均12825 （）47.2-46.538.1-37.337.28 （）/s10.1-6.714.5-9.410.18 （）-1.92.1-2.02.42.122435 （）-42.1-40.241.7-40.941.23 （）/s11.8-9.812.5-9.710.95 （）-2.12.4-2.22.82.3532045 （）44.1-42.345.7-4343.78 （）/s13-12.413.5-12.512.85 （）-2.43.1-2.13.02.6541755 （）49.1-46.448.5-4446.95 （）/s16-14.516.3-14.915.43 （）-2.53.6-2.73.33.025 51264 （）50.1-47.952.4-4949.85 （）/s20.3-20.122-2020.6 （）-3.14.1-3.74.03.725依維柯?lián)Q懸架：蛇形橫擺角速度與車速關(guān)系 實驗數(shù)據(jù)的意義和結(jié)果分析由于前三張圖線可以大體看出，在蛇形試驗的條件下，車輛方向盤轉(zhuǎn)角與車速基本無關(guān)，一直維持在某個常數(shù)附近；汽車橫擺叫速度與汽車車速大致呈線性關(guān)系，車速越高，車輛橫擺叫速度越大；而車身側(cè)傾角與車速大致呈線性關(guān)系，車速越高時車身側(cè)傾角越大。由于蛇形繞樁試驗時擺放位置不變，故駕駛員在行駛時無論車速快慢，所需轉(zhuǎn)動方向盤的角度大致相同；而車速高時，車輛在較短的時間完成左右的穿梭，故r會隨著uc的增大而增大，在高速轉(zhuǎn)向時，uy也較大，故慢性力會導(dǎo)致側(cè)傾角也越大。本次試驗結(jié)果顯示橫擺角速度與車身側(cè)傾角呈線性關(guān)系。3. 汽車平順性試驗實驗?zāi)康?. 通過對汽車在隨機不平的路面上行駛時振動對乘員及貨物影響的測定，評價汽車的平順性；2. 通過對汽車行駛過單個凸塊時的沖擊對乘員及貨物影響的測定，評價汽車的平順性。實驗儀器與設(shè)備加速度傳感器，GPS測速儀，DASP速采系統(tǒng)實驗原理1. 隨機輸入：本試驗采用道路隨機輸入，及實際道路試驗。因試驗車為轎車，加速度傳感器安裝在左側(cè)前排和后排座椅上；若為客車，安裝在駕駛員座椅左側(cè)后軸上和最后排座椅上。其他類型汽車安裝在駕駛員座椅上，車廂地板中心及局車廂邊板、后板300mm處，安裝在座椅上的加速度傳感器應(yīng)能測三個方向的震動。傳感器應(yīng)與人體緊密接觸，并且在人體與座椅間放入一安裝傳感器的墊盤，試驗時，汽車在穩(wěn)速段要穩(wěn)住車速，然后以規(guī)定的車速勻速駛過試驗路段，在進(jìn)入試驗路段時啟動測試儀器，同時測量通過試驗路段的時間，計算平均車速。樣本記錄長度不短于3min，對于人體振動評價用加權(quán)加速度均方值，處理數(shù)據(jù)用三分之一倍頻法。2. 脈沖輸入：標(biāo)準(zhǔn)采用三角形的單凸塊作為脈沖輸入，其凸塊尺寸隨車重變化，可參照相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，加速度傳感器安裝位置同隨機輸入。將凸塊放置在試驗道路中央，并按汽車車輪距調(diào)整好兩個凸塊的距離，為保證汽車左右車輪同時駛過凸塊，應(yīng)將兩凸塊放在與汽車行駛方向垂直的一條線上。試驗時汽車以規(guī)定的車速勻速駛過凸塊，試驗車速為10KM/H,20KM/H,30KM/H40KM/H,50KM/H,60KM/H。在汽車駛過后且沖擊響應(yīng)消失后，停止記錄，每種車速的試驗次數(shù)不得少于八次。3. 車輛平順性試驗測試簡圖：加速度傳感器電荷放大器收集信號速采系統(tǒng)。4. 汽車穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)試驗試驗內(nèi)容測定汽車定方向盤轉(zhuǎn)角穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)時的汽車前進(jìn)車速、汽車橫擺角速度、繪制轉(zhuǎn)彎半徑比與側(cè)向加速度關(guān)系曲線、汽車前后軸側(cè)偏角速度差值與側(cè)向加速度的關(guān)系曲線，計算穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)的特征參數(shù)。試驗?zāi)康耐ㄟ^試驗掌握汽車穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)試驗的原理以及實驗方法，掌握儀器的使用方法以及試驗數(shù)據(jù)的處理方法。試驗條件試驗車輛依維柯 場地圓形試車場 試驗儀器陀螺儀、GPS測試儀、數(shù)據(jù)采集器試驗數(shù)據(jù)處理及結(jié)果表達(dá)1. 轉(zhuǎn)彎半徑比RiR0與側(cè)向加速度ay，關(guān)系曲線。根據(jù)記錄的橫擺角速度及汽車前進(jìn)車速，用下述公式計算各點的轉(zhuǎn)彎半徑及側(cè)向加速度。Ri=Vi/i,ayi=Vi*i，i=1,2,3,，n式中：Vi第i點車速，m/si第i點橫擺角速度，rad/s Ri第i點轉(zhuǎn)彎半徑，m ayi第i點側(cè)向加速度，m/s/s n采樣點數(shù)進(jìn)而算出各點的轉(zhuǎn)彎半徑比（RiR0）（R0為初始半徑，m）。根據(jù)計算結(jié)果，繪出（RR0）ay曲線2. 汽車前后側(cè)偏角差值（1一2)與側(cè)向加速度ay關(guān)系曲線對于兩軸汽車，汽車穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)時，（1一2)用下式確定：1一2=360/2*L（1/R0-1/Ri）式中：1、2前后軸側(cè)偏角，0L汽車軸距，m(全順汽車：L=3.55m)Ri、R0、第各點轉(zhuǎn)彎半徑及初始半徑，m，根據(jù)計算結(jié)果，繪制（1一2）ay關(guān)系曲線。3. 不足轉(zhuǎn)向度u及不足轉(zhuǎn)向度評價記分值Nu。 1） 不足轉(zhuǎn)向度u按前后軸側(cè)偏角差值與側(cè)向加速度值為2m/s/s處的平均斜率計算。2）不足轉(zhuǎn)向度的評估記分值Nu：根據(jù)，GB/T13047汽車操縱穩(wěn)定性指標(biāo)與評價方法右轉(zhuǎn)彎左轉(zhuǎn)彎a = 6.11a = 6.17均值a = 6.14a = 6.01均值R/Ro1.041.051.040.980.96 0.97d1-d20.80.90.85-0.5-0.5-0.35()0.90.70.82.52.32.4R/Ro1.21.21.21.010.991d1-d23.22.62.90.1-0.2-0.05()3.13.13.14.84.74.75經(jīng)過計算，可得側(cè)向?qū)⑺俣炔蛔戕D(zhuǎn)向度車身側(cè)傾度左右左右左右3.655.81-0.170.741.20.4756.566.7529.597.560100六、轉(zhuǎn)向回正性能試驗1主題內(nèi)容與適用范圍本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了汽車操縱穩(wěn)定性試驗方法中的轉(zhuǎn)向回正性能試驗方法。本標(biāo)準(zhǔn)適用于轎車、客車、貨車及越野汽車，其他類型汽車可參照執(zhí)行。2引用標(biāo)準(zhǔn)GBT 12534汽車道路試驗方法通則GBT 12549汽車操縱穩(wěn)定性術(shù)語及其定義3測量變量和儀器設(shè)備31測量變量a汽車前進(jìn)速度；b橫擺角速度；c側(cè)向加速度。32試驗儀器設(shè)備321試驗儀器設(shè)備應(yīng)符合GBT 12534中3.5條規(guī)定。322各測量用儀器，其測量范圍及最大誤差滿足表1的要求。323包括傳感器及記錄儀器在內(nèi)的整個測量系統(tǒng)的頻帶寬度不小于3Hz。324各種傳感器按各自使用說明書進(jìn)行安裝。4試驗條件41試驗汽車411試驗汽車是按廠方規(guī)定裝備齊全的汽車。試驗前，測定車輪定位參數(shù)，對轉(zhuǎn)向系、懸架系進(jìn)行檢查、調(diào)整和緊固，按規(guī)定進(jìn)行潤滑。只有認(rèn)定試驗汽車已符合廠方規(guī)定的技術(shù)條件，方可進(jìn)行試驗。測定及檢查的有關(guān)參數(shù)的數(shù)值，記入附錄A（補充件）中。412試驗時若用新輪胎，試驗前至少應(yīng)經(jīng)過200km正常行駛的磨合；若用舊輪胎，試驗終了殘留花紋高度不小于1.5mm。輪胎氣壓應(yīng)符合GBT 12534中3.2條的規(guī)定。413試驗汽車在廠定最大總質(zhì)量（駕駛員，試驗員及測試儀器質(zhì)量，計入總質(zhì)量）狀態(tài)下進(jìn)行。貨車的裝載物（推薦用砂袋）均勻分布于貨箱內(nèi)；客車的裝載物（推薦用砂袋）分布于座椅和地板上，其比例應(yīng)符合GBT 12534中表1的規(guī)定。軸載質(zhì)量必須符合廠方規(guī)定。42試驗場地與環(huán)境a試驗場地為干燥、平坦而清潔的，用水泥混凝土或瀝青鋪裝的路面，任意方向的坡度不大于2；b風(fēng)速不大于5ms;c大氣溫度在040范圍內(nèi)。5試驗方法51低速回正性能試驗511在試驗場地上用明顯的顏色畫出半徑為15m的圓周。512試驗前試驗汽車沿半徑為15m的圓周、以側(cè)向加速度達(dá)3m/s2的相應(yīng)車速，行駛500m，使輪胎升溫。513接通儀器電源，使其達(dá)到正常工作溫度。514試驗汽車直線行駛，記錄各測量變量零線，然后調(diào)整轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角，使汽車沿半徑為151m的圓周行駛，調(diào)整車速，使側(cè)向加速度達(dá)到40.2ms2,固定轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角，穩(wěn)定車速并開始記錄，待3s后，駕駛員突然松開轉(zhuǎn)向盤并做一標(biāo)記（建議用一微動開關(guān)和一個訊號通道同時記錄），至少記錄松手后4s的汽車運動過程。記錄時間內(nèi)油門開度保持不變。對于側(cè)向加速度達(dá)不到40.2m/s2的汽車，按試驗汽車所能達(dá)到的最高側(cè)向加速度進(jìn)行試驗，應(yīng)在試驗報告中（表2備注）加以說明。515試驗按向左轉(zhuǎn)與向右轉(zhuǎn)兩個方向進(jìn)行，每個方向三次。52高速回正性能試驗521對于最高車速超過100kmh的汽車，要進(jìn)行本項試驗。522試驗車速按被試汽車最高車速的70并四舍五入為10的整數(shù)倍。523接通儀器電源，使其達(dá)到正常的工作溫度。524試驗汽車沿試驗路段以試驗車速直線行駛，記錄各測量變量的零線。隨后駕駛員轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤使側(cè)向加速度達(dá)到20.2ms2，待穩(wěn)定并開始記錄后，駕駛員突然松開轉(zhuǎn)向盤并做一標(biāo)記（建議用一微動開關(guān)和一個訊號通道同時記錄），至少記錄松手后4s內(nèi)的汽車運動過程。記錄時間內(nèi)油門開度保持不變。525試驗按向左轉(zhuǎn)與向右轉(zhuǎn)兩個方向進(jìn)行，每個方向三次。6試驗數(shù)據(jù)處理與結(jié)果表達(dá)61試驗數(shù)據(jù)處理橫擺角速度時間歷程曲線分兩大類：收斂型（圖1中曲線14）與發(fā)散型（圖1中曲線5、6）。對于發(fā)散型，不進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；對于收斂型，按向左轉(zhuǎn)與向右轉(zhuǎn)分別確定下述指標(biāo)。611時間坐標(biāo)原點在微動開關(guān)時間歷程曲線上，松開轉(zhuǎn)向盤時微動開關(guān)所做的標(biāo)記。612穩(wěn)定時間從時間坐標(biāo)原點開始，至橫擺角速度達(dá)到新穩(wěn)態(tài)值（包括零值）為止的一段時間間隔。其均值按下式確定:613殘留橫擺角速度在橫擺角速度時間歷程曲線上，松開轉(zhuǎn)向盤3s時刻的橫擺角速度值（包括零值），按下式確定：614橫擺角速度超調(diào)量在橫擺角速度時間歷程曲線上，橫擺角速度響應(yīng)第一個峰值超過新穩(wěn)態(tài)值的部分與初始值之比（見圖2）。橫擺角速度超調(diào)量均值按下式確定：615橫擺角速度自然頻率616相對阻尼系數(shù)可先由公式（6）求得衰減率Di，后，再由公式（7）求得相對阻尼系數(shù)，或由圖4查得相對阻尼系數(shù)。相對阻尼系數(shù)按下式確定：相對阻尼系數(shù)均值按下式確定：617橫擺角速度總方差橫擺角速度總方差均值按下式確定：橫擺角速度總方差均值按下式確定：62試驗結(jié)果表達(dá)621以圖5、圖6的形式，分別繪出向左轉(zhuǎn)與向右轉(zhuǎn)各三次的橫擺角速度時間歷程曲線。低速與高速分別畫出。622將結(jié)果填入表中。123平均右轉(zhuǎn)穩(wěn)定時間t2.172.382.292.28殘留橫擺角速度5.887.555.606.34橫擺角速度超調(diào)量無無無無橫擺角速度總方差0.3480.380.310.34左轉(zhuǎn)穩(wěn)定時間t1.982.552.552.26殘留橫擺角速度-0.60-0.27-0.30-0.39橫擺角速度超調(diào)量無無無無橫擺角速度總方差0.260.230.260.25評價：當(dāng)Er=0.34時 可知Ne=80.57當(dāng)R=6.33時 可知NR=15.6 故右轉(zhuǎn)總評分NH=48.1當(dāng)Er=0.25時 可知Ne=80.57當(dāng)R=0.39時 可知NR=94.8故右轉(zhuǎn)總評分NH=90.25.