汽車操縱穩(wěn)定性實驗指導書

1、汽車操縱穩(wěn)定性實驗指導書課程編號：課程名稱：實驗一 汽車轉向輕便性實驗一、 實驗目的汽車的轉向輕便性和操縱穩(wěn)定性是現代汽車重要的使用性能，通過對實驗了解和掌握測試系統(tǒng)的安裝調試、基本實驗方法并學會數據處理和運用理論知識對汽車操縱穩(wěn)定性研究、評價。以培養(yǎng)學生解決實際工程問題的能力。二、實驗的主要內容了解測試系統(tǒng)的組成和測試原理，汽車轉向輕便性實驗的數據的實時采集和處理。測定汽車在低速大轉角時的轉向輕便性，與操縱穩(wěn)定性其他試驗項目一起，共同評價汽車的操縱穩(wěn)定性。 采集測量變量及參數方向盤轉角；方向盤力矩；方向盤直徑。三、實驗設備和工具1測量儀器汽車方向盤轉角力矩傳感器汽車操縱穩(wěn)定性數據采集和分析儀

2、2實驗車輛小型客車一輛3標明試驗路徑的標樁16個。四、實驗原理 測定汽車在道路上進行轉向行駛時，駕駛員作用在方向盤上的力矩和方向盤轉角的變化關系評價汽車的轉向操縱性能五、 驗方法和步驟1實驗準備試驗場地應為干燥、平坦而清潔的水泥或柏油路面。任意方向上的坡度不大于2。在試驗場地上，用明顯顏色畫出雙紐線路徑（圖1），雙紐線軌跡的極坐標方程為： 軌跡上任意點的曲率半徑r為：當=0時，雙紐線頂點的曲率半徑為最小值，即雙紉線的最小曲率半徑（m）應按試驗汽車的最小轉彎半徑（m）乘以 1.05倍，并圓整到比此乘積大的一個整數來確定。并據此畫出雙紐線，在雙紐線最寬處、頂點和中點（即結點）的路徑兩側共放置16個

3、標樁（圖1）。標樁與試驗路徑中心線的距離，按汽車的軸距確：定，當試驗汽車軸距大于2.5m時，為車寬一半加50cm，當試驗汽車軸距小于或等于2m時，為車寬一半加30cm。圖1 雙紐線路徑示意圖2試驗方法21接通儀器電源，使之預熱到正常工作溫度。22汽車以低速直線滑行，駕駛員松開方向盤，停車后，記錄方向盤中間位置及方向盤力矩零線。23駕駛員操縱方向盤使汽車沿雙紐線路徑行駛。車速為 10土1kmh。待車速穩(wěn)定后，開始記錄方向盤轉角及力矩，并記錄（或顯示）車速作為監(jiān)督參數，直到汽車繞雙紐線行駛滿三周。3數據處理31根據記錄的方向盤轉角及方向盤力矩，按雙紐線路徑每一周整理成圖2所示的m曲線，并計算以下參

4、數：311方向盤最大力矩，用下式計算： 式中： mmax方向盤最大力矩，nm； 312方向盤最大作用力，用下式計算： 式中： d試驗汽車原有方向盤的直徑，m； fmax方向盤最大作用力，n。313方向盤作用功 圖2 m曲線六、 實驗報告主要內容及要求將計算結果填入表1；參 數單 位數 值方向盤最大作用力矩nm方向盤最大作用力n方向盤作用功nm 根據測量數據繪制m曲線（參見圖2）七、 實驗注意事項 試驗時，輪胎氣壓必須符合規(guī)定。若規(guī)定氣壓小于245kpa時，允許偏差為4.9kpa若規(guī)定氣壓大于245kpa時，允許偏差為2。 在記錄時間內，保持車速穩(wěn)定及不準撞倒標樁。實驗二 穩(wěn)態(tài)回轉響應實驗一、

5、實驗目的測定汽車在方向盤一個轉角輸入時，汽車運動的穩(wěn)態(tài)響應過程。與操縱穩(wěn)定性其他試驗項目共同評價汽車的操縱穩(wěn)定性。二、 實驗的主要內容了解測試系統(tǒng)的組成和測試原理，汽車穩(wěn)態(tài)回轉響應實驗的數據的實時采集和處理。 采集測量變量及參數汽車側向加速度；汽車橫擺角速度；三、 實驗設備和工具1測量儀器電子陀羅儀汽車操縱穩(wěn)定性數據采集和分析儀2實驗車輛小型客車一輛四、 實驗原理采用固定方向盤轉角，連續(xù)加速的方法進行回轉行駛實驗，測定實驗過程中側向加速度與汽車繞自身z軸的轉動角速度，并計算汽車圓周行駛中的瞬態(tài)轉彎半徑，評價汽車的轉向特性。五、 實驗方法和步驟 在試驗場地上，用明顯顏色畫出半徑為 15m的圓周。

6、1接通儀器電源，使之預熱到正常工作溫度。2試驗開始之前，駕駛員操縱汽車以最低穩(wěn)定速度滑所畫圓周行駛，待汽車后部中點能對準地面所畫圓周時，固定方向盤不動，停車并開始記錄，記下各變量的零點。3汽車起步，緩緩連續(xù)而均勻地加速（縱向加速度不能超過0.25ms2），直至汽車的側向加速度達到4ms2（或受發(fā)動機功率限制而所能達到的最大側向加速度、或汽車出現不穩(wěn)定狀態(tài)）為止、記錄整個過程。 4試驗按向左轉和向右轉兩個方向進行，每個方向試驗三次。六、 實驗報告主要內容及要求試驗數據處理及結果表達1轉彎半徑比 r； r。與側向加速度 a關系曲線根據記錄的橫擺角速度及汽車側向加速度，用下式計算各點的轉彎半徑；ri

7、 = i / i2式中：i第i點的側向加速度，ms2； i弟i點的橫擺角速度， 弧度s； ri第i點轉彎半徑，m； 進而算出各點的轉彎半徑比rir。（r。為初始半徑，m）填入表1中。 根據計算結果，在圖1繪出rr。一a曲線。根據rr。一a曲線判定汽車的轉向特性。表1參 數側向加速度 ms20.51.01.52.02.53.03.54.0轉彎半徑 m轉彎半徑比圖1 轉向特性曲線七、 實驗注意事項 試驗汽車所用輪胎和輪輞型式及尺寸，必須符合規(guī)定。如試驗時使用新輪胎，試驗前輪胎至少應經過200km正常行駛的磨合。如試驗時使用舊輪胎，試驗終了時，殘留花紋的高度應不小于0.15cm。 試驗時輪胎氣壓必須

8、符合廠方規(guī)定。若規(guī)定氣壓小于245kpa時，允許偏差為45kpa；若規(guī)定氣壓大于245kpa時，允許偏差為2。 試驗場地應為干燥，平坦而清潔的水泥或柏油路面，任意方向上的坡度不大于 2。試驗時風速不大于3ms。 實驗三 轉向回正性能實驗一、 實驗目的通過實際測量汽車從圓周運動狀態(tài)自動回到直線行駛狀態(tài)時，汽車的各項相關參數分析和評價汽車從曲線行駛自行回復到直線行駛的能力。二、 實驗的主要內容通過實際道路運行實驗，采集實驗參數并用專用信號處理儀或專用軟件在通用電子計算機上計算和處理實驗數據，對汽車的回正性能作出客觀評價。三、 實驗設備和工具1測量儀器汽車方向盤轉角力矩傳感器汽車操縱穩(wěn)定性數據采集和

9、分析儀2實驗車輛小型客車一輛四、 實驗原理本項實驗是汽車方向盤力輸人的一個基本實驗，當汽車作圓周運動時，由于轉向輪有主銷內傾角的作用，汽車應有從曲線行駛自行回復到直線行駛的過渡能力，其性能的優(yōu)劣與轉向系統(tǒng)的設計有密切的關系。通過汽車回正的過度過程分析操縱穩(wěn)定性其他試驗項目一起，共同評價汽車操縱穩(wěn)定性。五、 實驗方法和步驟試驗方法 1在試驗場地上用明顯的顏色畫出半徑為15m的圓周。 2接通儀器電源，使儀器達到正常工作溫度。3駕駛汽車沿半徑為15m的圓周行駛，調整車速使側向加速度達到 4m/s2之后的側向加速度后，穩(wěn)定住車速并開始記錄，待穩(wěn)定3s后，駕駛員突然放開方向盤，記錄松手后3s的汽車運動過

10、程。4在由試驗得到的方向盤轉角時間歷程曲線上（如圖1所示），以松開方向盤的時刻定為時間坐標（橫坐標）的原點。計算如下評價指標：41穩(wěn)定時間（回正時間）及殘留橫擺角速度；42橫擺角速度超調量；43自然頻率f44相對阻尼系數六、 實驗報告主要內容及要求1評價指標的計算11穩(wěn)定時間（回正時間）及殘留橫擺角速度 從時間坐標原點開始，到汽車橫擺角速度達到某一數值（包括零值）并保持不變止，這一段時間定為穩(wěn)定時間（回正時間），到達穩(wěn)定時刻的橫擺角速度則稱為殘留橫擺角速度。穩(wěn)定時間（回正時間）用下式計算：式中：t穩(wěn)定時間（回正時間），s； t1，t2，t3分別為第1、2、3次試驗的穩(wěn)定時間（回正時間），s。殘

11、留橫擺角速度由下式計算： 式中：r殘留橫擺角速度，s； r1、r2、r3分別為第1、2、3次試驗的殘留橫擺角速度，s。12橫擺角速度超調量 橫擺角速度超調量是橫擺角速度響應第一個峰值超過穩(wěn)態(tài)值的部分與穩(wěn)態(tài)值之比，（見圖a1）用下式計算： 式中：橫擺角速度超調量，； rl橫擺角速度響應的第一個峰值超過穩(wěn)態(tài)值的部分，s；r0橫擺角速度響應的穩(wěn)態(tài)值，s。13橫擺角速度自然頻率由下式計算：式中： j 0橫擺角速度響應自然頻率， hz； ai橫擺角速度響應曲線的波峰（見圖a1）； ti橫擺角速度響應曲線兩相鄰波峰的時間，s； n橫擺角速度響應曲線的波峰個數。圖a1 橫擺角速度時間歷程14相對阻尼系數可先

12、求得衰減率d后，再求得相對阻尼系數。式中：d衰減率：ai第一個波峰值（見圖a1）。 式中：相對阻尼系數。2將實驗結果填入表1參 數左 轉右 轉穩(wěn)定時間 s殘留橫擺角速度 s；橫擺角速度超調量 %橫擺角速度自然頻率 hz相對阻尼系數七、 實驗注意事項1儀器量程及精度應符合需要。2包括傳感器及記錄儀器在內的整個測量系統(tǒng)頻帶寬度為03 hz。3必須測量的變量：汽車前進速度；方向盤轉角；汽車橫擺角速度。4試驗條件a. 試驗汽車應是裝備齊全的汽車。試驗前對前輪定位參數、轉向系、懸架系進行檢查。并按規(guī)定緊固和潤滑。b.試驗場地應為干燥、平坦而清潔的水泥或柏油路面。任意方向上測量的坡度不大于2。c. 風速不

13、大于3ms。d. 試驗車速為60kmh。實驗四 汽車轉向瞬態(tài)響應實驗一、 實驗目的了解和掌握汽車轉向瞬態(tài)響應實驗的基本原理和實驗方法，通過實驗數據的處理和計算培養(yǎng)運用理論知識解決汽車轉向系統(tǒng)設計過程遇到的實際工程問題能力。二、 實驗的主要內容測定從方向盤轉角脈沖輸人開始，到所測變量達到新穩(wěn)態(tài)值為止，這一段時間內汽車的瞬態(tài)響應過程，用數據處理專用軟件在通用計算機上進行實驗數據分析與計算。三、 實驗設備和工具測量儀器1汽車方向盤轉角力矩傳感器2汽車操縱穩(wěn)定性數據采集和分析儀四、 實驗原理在汽車直線行駛時，通過對方向盤輸入轉角脈沖以模擬汽車在受到外力時自動維持直線行駛的能力。測定從方向盤開始，到所測

14、變量達到新穩(wěn)態(tài)值為止，這一段時間內汽車的瞬態(tài)響應過程，評價汽車的動態(tài)特性。五、 實驗方法和步驟1試驗前以試驗車速行駛10km，使輪胎升溫。2接通儀器電源，使之預熱到正常工作溫度。3汽車以試驗車速直線行駛，使其橫擺角速度為零，作一標記，記下方向盤中間位置（直線行駛位置）。然后給方向盤一個三角脈沖轉角輸人（見圖1）。試驗可向左（或向右）轉動方向盤，并迅速轉回原處保持不動，記錄全部過程，直至汽車回復到直線行駛位置。方向盤轉角輸人脈寬為0.30.6秒，其最大轉角應使本次試驗過渡過程中最大側向加速度為23 m/s2。記錄時間內，保持車速不變。圖1 方向盤轉角輸入示意4試驗數據處理與結果表達在專門的信號處理設備或用數據處理專用軟件在通用計算機上進行幅頻特性與相頻特性的分析可以。六、 實驗報告主要內容及要求結果表達1根據試驗數據處理結果的平均值， 向左與向右轉分別繪制出汽車的幅頻相頻特性圖，如圖 2所示（圖 2橫坐標為對數坐標，亦可采用線性坐標），橫坐標值應為0 3 hz。2計算結果填人表1。 / s-1 ()圖2 幅頻相頻特性表1 實驗數據參 數頻率 （hz）0.51.01.5