《汽車?yán)碚摚ǖ?版）》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

《汽車?yán)碚摗穼?shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

車輛工程系

車輛與交通實(shí)驗(yàn)室

河南科技大學(xué)車輛與交通工程學(xué)院

2016年09月

1

目錄

實(shí)驗(yàn)一汽車動(dòng)力性實(shí)驗(yàn)...........................................1

實(shí)驗(yàn)二汽車制動(dòng)性實(shí)驗(yàn)...........................................7

實(shí)驗(yàn)三汽車燃料經(jīng)濟(jì)性實(shí)驗(yàn)........................................10

9:當(dāng)金yqy^^彳二j^^^^不爭〔3令????????????................................................I?

實(shí)驗(yàn)五懸掛系統(tǒng)固有頻率和阻尼比測定實(shí)驗(yàn).........................27

實(shí)驗(yàn)六汽車平順性隨機(jī)輸入行駛實(shí)驗(yàn)...............................33

2

實(shí)驗(yàn)一汽車動(dòng)力性實(shí)驗(yàn)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.通過本實(shí)驗(yàn)加深對(duì)汽車動(dòng)力性評(píng)價(jià)指標(biāo)的理解。

2.掌握汽車的滑行阻力的測定。

3.熟悉CTM-2002A/B汽車拖拉機(jī)綜合測試儀的使用方法。

4.掌握實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法。

二、實(shí)驗(yàn)原理及方法

1.滑行實(shí)驗(yàn)

汽車滑行時(shí)的行駛方程式：

duT

F+F≈dm--------r

fwatr

式中：M-滾動(dòng)阻力，幾=號(hào)好一空氣阻力，Q-空氣阻力系數(shù)，對(duì)

于本實(shí)驗(yàn)車CD=O.31,A一迎風(fēng)面積，A=2.2√,Z一滑行平均速度。5一旋轉(zhuǎn)

質(zhì)量換算系數(shù)，5=l?05,S-整車總質(zhì)量，m=1450kg,竺一滑行減速度，，

dt

一摩擦轉(zhuǎn)矩，Tr=0.05Ffr,「一車輪半徑。

根據(jù)通過實(shí)驗(yàn)測得"一f曲線，計(jì)算平均滑行減速度多（根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式）。

at

最后通過計(jì)算得到汽車滾動(dòng)阻力

CQAU

)/1.05

21.15

滾動(dòng)阻力系數(shù)：f=FJmg。

2.連續(xù)檔加速實(shí)驗(yàn)

根據(jù)汽車的整車行駛方程式

m4

at

汽車處于不同檔位時(shí)、不同，因此汽車處于變加速行駛，通過實(shí)驗(yàn)測得曲線

得到汽車的加速時(shí)間。

3

3.實(shí)驗(yàn)前，選擇并布置好實(shí)驗(yàn)路段，以不短于加速行程的兩倍為宜。在路

段兩端各豎兩根標(biāo)桿作為標(biāo)志。

4.滑行實(shí)驗(yàn)時(shí)，汽車先以略高于預(yù)置車速行駛，在接近試驗(yàn)路段時(shí)摘檔滑

行，試驗(yàn)人員發(fā)出實(shí)驗(yàn)信號(hào)，當(dāng)汽車車速達(dá)到預(yù)置車速時(shí)，自動(dòng)記錄汽車在加速

過程中的時(shí)間、行程和速度的關(guān)系。

以同樣的方法在相反方向做第二次試驗(yàn)。

5.原地起步加速實(shí)驗(yàn)時(shí)，將車停于試驗(yàn)路段起點(diǎn)，試驗(yàn)人員發(fā)出信號(hào)，駕

駛員迅速掛檔，并踩下加速踏板。當(dāng)汽車車速達(dá)到預(yù)置車速時(shí)，自動(dòng)記錄汽車在

加速過程中的時(shí)間、行程和速度的關(guān)系。

三、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備

1.實(shí)驗(yàn)車—五菱之光.

2.CTM-2002A/B汽車拖拉機(jī)綜合測試儀。

3.OES-Il非接觸速度傳感器。

四、實(shí)驗(yàn)步驟

（一）滑行試驗(yàn)

1.初始階段：開機(jī)或按復(fù)位按扭。

2.擇工況：按滑行鍵。

3.預(yù)置數(shù)據(jù)：按B鍵，最高位LED顯示b,然后按二位數(shù)字鍵，表示滑行

速度由最低位二位顯示滑行初始值。如果鍵入數(shù)字有錯(cuò)，可重新按B鍵再鍵入正

確的數(shù)字。例如需要從15km∕h初始滑行，則先按B鍵，再按1和5兩個(gè)數(shù)字鍵。

按C鍵，最高位LED顯示C,然后按兩位數(shù)字鍵，表示采樣速度間隔，由最

低兩位LED顯示采樣速度間隔值。如果鍵入數(shù)字有錯(cuò)，可重新按C鍵，再鍵入正

確的數(shù)字。例如希望速度每變化3km/h,得到一組相應(yīng)的距離值，則先按C鍵,

再按數(shù)字0和3兩個(gè)數(shù)字鍵。順便指出，本機(jī)最小采樣速度間隔為Ikm/h。

4.準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)：按執(zhí)行鍵，奏完輸入音樂，LED顯示汽車速度，當(dāng)汽車實(shí)測速

度等于預(yù)置初速時(shí)，儀器發(fā)出節(jié)奏蜂鳴聲，表示測試條件已具備，可待實(shí)際車速

略大于預(yù)置初速后，摘擋進(jìn)行滑行。

5.試驗(yàn)過程：按執(zhí)行鍵，計(jì)算機(jī)對(duì)汽車速度進(jìn)行監(jiān)視，當(dāng)汽車速度降低至

預(yù)置初速時(shí)，測試過程開始。顯示器顯示即時(shí)速度值。最低位LED顯示U。如果

4

測試過程中欲監(jiān)視其它參數(shù)的變化情況，可用鍵盤改變顯示內(nèi)容。按B鍵，顯示

器顯示距離值，單位為m,最低位LED顯示d；按C鍵顯示時(shí)間值，單位為秒，

最低位LED顯示；按D鍵顯示滑行減速度，單位為，最低位LED顯示A,次低位

LED顯示“一”說明為減速度；按A鍵從新顯示速度值，單位為，最低位LED顯

示U。

如果測試過程中出現(xiàn)故障，試驗(yàn)不能正常工作，可按停止鍵，中止測試后再

按作廢鍵轉(zhuǎn)回步驟2,但步驟3可以省略，重新進(jìn)行試驗(yàn)。

6.打印階段：當(dāng)滑行結(jié)束，計(jì)算機(jī)自動(dòng)對(duì)測試數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并打印計(jì)算

結(jié)果。

打印滑行速度一滑行距離，滑行速度一滑行時(shí)間的變化情況。按曲線鍵計(jì)算

機(jī)自動(dòng)打印V-S曲線和V-t曲線。

（二）汽車連續(xù)擋加速實(shí)驗(yàn)

準(zhǔn)備工作：對(duì)于手動(dòng)檔汽車，做連續(xù)擋加速實(shí)驗(yàn)時(shí)，先把腳踏板開關(guān)妥善的

固定在離合踏板上，另一端接在插座上。

1.初始階段：開機(jī)或按復(fù)位按扭，奏開始曲，顯示GoOd字樣。

2.選擇工況：按加速鍵，奏開始音樂。

3.預(yù)置數(shù)據(jù)：按A鍵，最高位LED顯示A,然后按二位數(shù)字鍵，表示加速末

速度，由最低位二位顯示加速末速值。如果鍵入數(shù)字有錯(cuò)，可重新按A鍵再鍵入

正確的數(shù)字。

按B鍵，最高位LED顯示b,然后按兩位數(shù)字鍵，表示加速初速度。由最低

位二位顯示初速度值。如果鍵入數(shù)字有錯(cuò)，可重新按B鍵，再鍵入正確的數(shù)字。

按C鍵，最高位LED顯示C,然后按二位數(shù)字鍵，表示采樣速度間隔值，由

最低兩位顯示采樣速度間隔值。如果鍵入數(shù)字有錯(cuò)，可重新按C鍵，再鍵入正確

的數(shù)字。例如希望速度每變化5km/h,得到一組相應(yīng)的距離和時(shí)間值，則先按C

鍵，再按數(shù)字0和5兩個(gè)數(shù)字鍵。

4.準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)：按執(zhí)行鍵，奏完輸入音樂，LED顯示汽車速度，當(dāng)汽車實(shí)測

速度等于預(yù)置初速時(shí),儀器發(fā)出節(jié)奏蜂鳴聲，表示測試條件己具備,做加速準(zhǔn)備。

5.試驗(yàn)過程：按執(zhí)行鍵，加速開始，計(jì)算機(jī)對(duì)汽車速度進(jìn)行監(jiān)視，測試過

程開始。顯示器顯示即時(shí)速度值，最低位LED顯示U。如果測試過程中欲監(jiān)視其

5

它參數(shù)的變化情況，可用鍵盤改變顯示內(nèi)容。按B鍵，顯示器顯示距離值；按C

鍵，顯示時(shí)間值；按D鍵顯示加速度值；按A鍵從新顯示速度值。

如果測試過程中出現(xiàn)故障，試驗(yàn)不能正常工作，可按停止鍵，中止測試后再

按作廢鍵轉(zhuǎn)回步驟2,但步驟3可以省略，重新進(jìn)行試驗(yàn)。

6.打印階段：當(dāng)計(jì)算機(jī)監(jiān)測實(shí)際車速達(dá)到預(yù)置末速度時(shí)，計(jì)算機(jī)自動(dòng)對(duì)測

試數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并打印計(jì)算結(jié)果。打印速度一加速距離，速度一加速時(shí)間的變

化情況。按曲線鍵計(jì)算機(jī)自動(dòng)打印V-S曲線和V-t曲線。

五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求

1.實(shí)驗(yàn)報(bào)告由個(gè)人獨(dú)立完成，每人一份。報(bào)告要用實(shí)驗(yàn)報(bào)告紙，裝釘整齊，

并后附原始記錄。報(bào)告應(yīng)字跡整齊，數(shù)據(jù)、曲線等符合要求。

2.實(shí)驗(yàn)報(bào)告應(yīng)包括以下幾個(gè)部分

(1)封面(包括：實(shí)驗(yàn)名稱、班號(hào)、姓名及學(xué)號(hào)、同組同學(xué)姓名、實(shí)驗(yàn)日期、

報(bào)告完成日期)

(2)實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?/p>

(3)實(shí)驗(yàn)原理及方法(不包括實(shí)驗(yàn)步驟)。

(4)實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備。

(5)實(shí)驗(yàn)紀(jì)錄、數(shù)據(jù)處理及分析。

3.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理包括：

(1)繪制速度一滑行時(shí)間曲線，速度一滑行距離曲線。

(2)計(jì)算平均滑行減速度、汽車滾動(dòng)阻力和滾動(dòng)阻力系數(shù)。

六、思考題

1汽車加速行駛時(shí)，行駛阻力有哪些？

2手動(dòng)檔和自動(dòng)檔汽車在加速性能上有何不同？

6

實(shí)驗(yàn)二制動(dòng)性實(shí)驗(yàn)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.通過本實(shí)驗(yàn)掌握汽車制動(dòng)性的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

2.掌握汽車的制動(dòng)距離和制動(dòng)減速度的測定。

3.熟悉用CTM-2002A/B儀器的使用方法。

4.掌握實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法。

二、實(shí)驗(yàn)原理及方法

1.汽車的制動(dòng)距離是指駕駛員從操縱制動(dòng)踏板開始到汽車完全停止為止所

駛過的距離。

2.汽車制動(dòng)性實(shí)驗(yàn)主要測試汽車制動(dòng)距離、制動(dòng)減速度、制動(dòng)時(shí)間。

3.制動(dòng)加速度，-制動(dòng)初速度，-制動(dòng)時(shí)間。

4.制動(dòng)過程主要包括制動(dòng)器起作用階段和持續(xù)制動(dòng)階段。制動(dòng)減速度、制

動(dòng)時(shí)間的關(guān)系如下圖所示。

5.本試驗(yàn)要求汽車在選定的道路上以一定的初速度（15km/h）開始緊急制動(dòng)

（使車輪“抱死”）o

6.汽車以略高于預(yù)置車速接近試驗(yàn)路段，試驗(yàn)人員發(fā)出信號(hào)，駕駛員踩下

制動(dòng)踏板。當(dāng)汽車車速達(dá)到預(yù)置車速時(shí)，自動(dòng)記錄汽車在加速過程中的時(shí)間、行

程和速度的關(guān)系。

7.使汽車朝相反方向穩(wěn)定行駛，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)。

8.在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生必須注意扶緊座椅，以免跌傷或碰壞儀器。實(shí)

驗(yàn)時(shí)，應(yīng)精神集中，操縱儀器要準(zhǔn)確無誤。

三、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備

1.實(shí)驗(yàn)車—五菱之光。

7

2.CTM-2002A/B汽拖綜合測試儀。

3.OES-II非接觸速度傳感器。

四、實(shí)驗(yàn)步驟

準(zhǔn)備工作：先把腳踏板開關(guān)，妥善的固定在制動(dòng)踏板上，另一端接在制動(dòng)插

座上。

1.初始階段：開機(jī)或按復(fù)位按扭，奏開始曲，顯示Good字樣。

2.選擇工況：按制動(dòng)鍵，奏開始音樂。

3.預(yù)置數(shù)據(jù)：按B鍵，最高位LED顯示b,然后按二位數(shù)字鍵，表示制動(dòng)速

度，由最低位二位顯示制動(dòng)初速值。如果鍵入數(shù)字有錯(cuò)，可重新按B鍵再鍵入正

確的數(shù)字。例如從20km/h制動(dòng)，則先按B鍵，再按數(shù)字鍵2和數(shù)字0兩個(gè)數(shù)字

鍵。

按C鍵，最高位LED顯示C,然后按二位數(shù)字鍵，表示采樣時(shí)間間隔值。如

果鍵入數(shù)字有錯(cuò),可重新按C鍵,再鍵入正確的數(shù)字。例如希望速度每變化5km∕h,

得到一組相應(yīng)的距離和時(shí)間值，則先按C鍵，再按數(shù)字0和5兩個(gè)數(shù)字鍵。

4.準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)：按執(zhí)行鍵，奏完輸入音樂，LED顯示汽車速度，當(dāng)汽車實(shí)測速

度等于預(yù)置初速時(shí)，儀器發(fā)出節(jié)奏蜂鳴聲，表示測試條件己具備，可待實(shí)際車速

略大于預(yù)置初速后，做制動(dòng)準(zhǔn)備。

5.試驗(yàn)過程：按執(zhí)行鍵，表示制動(dòng)準(zhǔn)備就緒，司機(jī)監(jiān)測車速等于預(yù)置車速

時(shí)，迅速踩制動(dòng)踏板，測試過程自動(dòng)開始。顯示器顯示即時(shí)速度值。最低位LED

顯示U。如果測試過程中欲監(jiān)視其它參數(shù)的變化情況，可用鍵盤改變顯示內(nèi)容。

按B鍵，顯示器顯示距離值，按C鍵顯示時(shí)間值；按D鍵顯示減速度值；按A

鍵從新顯示速度值。

如果測試過程中出現(xiàn)故障，試驗(yàn)不能正常工作，可按停止鍵，中止測試后再

按作廢鍵轉(zhuǎn)回步驟2,但步驟3可以省略，重新進(jìn)行試驗(yàn)。

6.打印階段：當(dāng)制動(dòng)結(jié)束，計(jì)算機(jī)自動(dòng)對(duì)測試數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并打印計(jì)算

結(jié)果。

打印制動(dòng)速度一制動(dòng)距離、制動(dòng)速度一制動(dòng)時(shí)間的變化情況。按曲線鍵計(jì)算

機(jī)自動(dòng)打印V-S曲線和V-t曲線。

五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求

8

1.實(shí)驗(yàn)報(bào)告由個(gè)人獨(dú)立完成，每人一份。報(bào)告要用實(shí)驗(yàn)報(bào)告紙，裝釘整齊，

并后附原始記錄。報(bào)告應(yīng)字跡整齊，數(shù)據(jù)、曲線等符合要求。簡述實(shí)驗(yàn)?zāi)康募霸?/p>

理。

2.實(shí)驗(yàn)報(bào)告應(yīng)包括以下幾個(gè)部分

(1)封面(包括：實(shí)驗(yàn)名稱、班號(hào)、姓名及學(xué)號(hào)、同組同學(xué)姓名、實(shí)驗(yàn)日期、

報(bào)告完成日期)

(2)實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?/p>

(3)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容(不要求具體步驟)及原理。

(4)實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備。

(5)實(shí)驗(yàn)紀(jì)錄、數(shù)據(jù)處理及分析。

3.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理包括：

(1)繪制速度—制動(dòng)時(shí)間曲線，速度一制動(dòng)距離曲線。

(2)計(jì)算制動(dòng)減速度

六、思考題

1影響汽車制動(dòng)距離的因素有哪些？

2產(chǎn)生制動(dòng)側(cè)滑的原因有哪些？

9

實(shí)驗(yàn)三汽車燃料經(jīng)濟(jì)性實(shí)驗(yàn)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.通過本實(shí)驗(yàn)掌握汽車燃料經(jīng)濟(jì)性的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

2.熟悉CTM-2002A/B汽車拖拉機(jī)綜合測試儀的使用方法。

3.掌握實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法。

二、實(shí)驗(yàn)原理及方法

汽車運(yùn)行工況可分為勻速、加速、減速和怠速等幾種，實(shí)際運(yùn)行時(shí)，往往是

上述幾種工況的組合，并以此決定了汽車的油耗。所以，各國根據(jù)不同車型車輛

的常用工況，制定了不同的試驗(yàn)循環(huán)，既使得試驗(yàn)結(jié)果比較接近于實(shí)際情況，又

可縮短試驗(yàn)周期。

多工況燃料消耗量試驗(yàn)的方法就是將不同車型的車輛嚴(yán)格依據(jù)各自的試驗(yàn)

循環(huán)進(jìn)行燃料消耗測定。

汽車盡量用高檔進(jìn)行試驗(yàn)，當(dāng)高檔位達(dá)不到工況要求，超出規(guī)定偏差時(shí)，應(yīng)

降低一檔進(jìn)行，當(dāng)車輛進(jìn)入可使用高檔行駛的等速行駛段和減速行駛段時(shí)，再換

入高檔進(jìn)行試驗(yàn)。換檔應(yīng)迅速、平穩(wěn)。

減速行駛中，應(yīng)完全放松加速踏板，離合器仍結(jié)合。當(dāng)試驗(yàn)車速降至IOkm/h

時(shí)，分離離合器，必要時(shí)，減速工況允許使用車輛的制動(dòng)器。

試驗(yàn)車輛在多工況的終速度的偏差為正負(fù)3km∕h,其他各工況速度偏差為

1.5km∕ho在各種行駛工況改變過程中允許車速的偏差大于規(guī)定值，但在任何條

件下超過車速偏差的時(shí)間不大于1s,即時(shí)間偏差為正負(fù)Is

每次循環(huán)試驗(yàn)后，應(yīng)記錄通過循環(huán)試驗(yàn)的燃料消耗量和通過的時(shí)間。當(dāng)按各

試驗(yàn)循環(huán)完成一次試驗(yàn)后，車輛應(yīng)迅速掉頭，重復(fù)試驗(yàn)，試驗(yàn)往返各進(jìn)行兩次,

取四次試驗(yàn)結(jié)果的算術(shù)平均值為多工況燃料消耗量試驗(yàn)的測定值。

試驗(yàn)測試路段長度為500m,汽車用常用檔位，等速行駛，通過50Om的測試

路段，測量通過該路段的時(shí)間及燃料消耗量。

試驗(yàn)車速從20km/h（最小穩(wěn)定車速高于20km/h時(shí)，從30km/h）開始，以每

隔IOkm/h均勻選取車速，直至最高車速的90%,至少測定5個(gè)試驗(yàn)車速，同一

車速往返各進(jìn)行二次。

10

以試驗(yàn)車速為橫坐標(biāo)，燃料消耗量為縱坐標(biāo)，繪制等速燃料消耗量散點(diǎn)圖，

根據(jù)散點(diǎn)圖繪制等速燃料消耗量的特性曲線。

三、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備

1.實(shí)驗(yàn)車--五菱之光。

2.CTM-2002A/B汽車拖拉機(jī)綜合測試儀。

四、實(shí)驗(yàn)步驟

1.試驗(yàn)準(zhǔn)備

(1)將測試系統(tǒng)接好，測試儀器調(diào)試好，能夠正常工作和測試數(shù)據(jù)精度在

規(guī)定范圍內(nèi)。

2.實(shí)驗(yàn)過程

根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康模_設(shè)置測試參數(shù)。按開始鍵進(jìn)入主測試菜單。在主測試菜

單，光標(biāo)鍵選擇等速油耗,按開始鍵進(jìn)入該項(xiàng)目。此時(shí)屏幕右上側(cè)顯示即時(shí)車速。

右下側(cè)圖形區(qū)顯示即時(shí)速度曲線。左下側(cè)文本區(qū)顯示0,表示第0次測試。當(dāng)實(shí)

測速度等于測試初速時(shí)，儀器發(fā)出嘀的一聲報(bào)警聲，表示測試條件已具備，可待

實(shí)測車速穩(wěn)定在測試初速后，按開始鍵開始進(jìn)行測試。此時(shí)屏幕左上側(cè)開始顯示

測試距離和測試時(shí)間。系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)車速進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)實(shí)測車速和測試初速偏差大

于3km/h時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警聲。提示用戶控制車速。系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)行駛距離進(jìn)行監(jiān)

控，當(dāng)行駛距離達(dá)到測試距離時(shí)，測試過程自動(dòng)結(jié)束。屏幕左下側(cè)文本區(qū)顯示測

試結(jié)果。測試結(jié)果依次為：測試距離、測試時(shí)間、平均速度、百公里油耗、小時(shí)

耗油量。如需對(duì)測試結(jié)果進(jìn)行打印可以按Fl鍵，進(jìn)行打印。按F2鍵，可以將測

試結(jié)果由RS232標(biāo)準(zhǔn)串口發(fā)出去。按結(jié)束鍵，則返回主測試菜單。

五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求

1.實(shí)驗(yàn)報(bào)告由個(gè)人獨(dú)立完成，每人一份。報(bào)告要用實(shí)驗(yàn)報(bào)告紙，裝釘整齊，

并后附原始記錄。報(bào)告應(yīng)字跡整齊，數(shù)據(jù)、曲線等符合要求。簡述實(shí)驗(yàn)?zāi)康募霸?/p>

理。

2.實(shí)驗(yàn)報(bào)告應(yīng)包括以下幾個(gè)部分：

(1)封面(包括：實(shí)驗(yàn)名稱、班號(hào)、姓名及學(xué)號(hào)、同組同學(xué)姓名、實(shí)驗(yàn)日期、

報(bào)告完成日期)

11

(2)實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?/p>

(3)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容(不要求具體步驟)及原理。

(4)實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備。

(5)實(shí)驗(yàn)紀(jì)錄、數(shù)據(jù)處理及分析。

3.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理包括：

⑴繪制等速油耗曲線。

六、思考題

1.影響油耗的因素，在自己日常行車中可以采取哪些措施達(dá)到節(jié)油效果？

12

實(shí)驗(yàn)四汽車操縱穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)

汽車操縱穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)主要包括：轉(zhuǎn)向輕便性實(shí)驗(yàn)、轉(zhuǎn)向回正性能實(shí)驗(yàn)、穩(wěn)態(tài)

回轉(zhuǎn)響應(yīng)實(shí)驗(yàn)、轉(zhuǎn)向瞬態(tài)響應(yīng)實(shí)驗(yàn)等四個(gè)實(shí)驗(yàn),其中轉(zhuǎn)向瞬態(tài)響應(yīng)實(shí)驗(yàn)比較危險(xiǎn),

為安全起見，可以不做，可通過計(jì)算仿真演示。

實(shí)驗(yàn)(一)汽車轉(zhuǎn)向輕便性實(shí)驗(yàn)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

汽車的轉(zhuǎn)向輕便性和操縱穩(wěn)定性是現(xiàn)代汽車重要的使用性能，通過對(duì)實(shí)驗(yàn)了

解和掌握測試系統(tǒng)的安裝調(diào)試、基本實(shí)驗(yàn)方法并學(xué)會(huì)數(shù)據(jù)處理和運(yùn)用理論知識(shí)對(duì)

汽車操縱穩(wěn)定性研究、評(píng)價(jià)。以培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際工程問題的能力。

二、實(shí)驗(yàn)的主要內(nèi)容

了解測試系統(tǒng)的組成和測試原理，汽車轉(zhuǎn)向輕便性實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和

處理。測定汽車在低速大轉(zhuǎn)角時(shí)的轉(zhuǎn)向輕便性，與操縱穩(wěn)定性其他試驗(yàn)項(xiàng)目一起,

共同評(píng)價(jià)汽車的操縱穩(wěn)定性。

采集測量變量及參數(shù)

(1)方向盤轉(zhuǎn)角；

(2)方向盤力矩；

(3)方向盤直徑。

三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和工具

1?測量儀器

汽車方向盤轉(zhuǎn)角---力矩傳感器。

汽車操縱穩(wěn)定性數(shù)據(jù)采集和分析儀。

2.實(shí)驗(yàn)車輛-一五菱之光。

3.標(biāo)明試驗(yàn)路徑的標(biāo)樁16個(gè)。

四、實(shí)驗(yàn)原理

測定汽車在道路上進(jìn)行轉(zhuǎn)向行駛時(shí)，駕駛員作用在方向盤上的力矩和方向盤

轉(zhuǎn)角的變化關(guān)系評(píng)價(jià)汽車的轉(zhuǎn)向操縱性能

13

五、驗(yàn)方法和步驟

1.實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

試驗(yàn)場地應(yīng)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(yàn)場地上，用明顯顏色畫出雙紐線路徑（見圖4.1）,雙紐線軌跡的

極坐標(biāo)方程為：

/=djcos2ψ

軌跡上任意點(diǎn)的曲率半徑R為：

R=J

3Λ∕COS2〃

當(dāng)沙=0時(shí)，雙紐線頂點(diǎn)的曲率半徑為最小值，即：

（in=d∕3

雙紉線的最小曲率半徑（m）應(yīng)按試驗(yàn)汽車的最小轉(zhuǎn)彎半徑（m）乘以1.05

倍，并圓整到比此乘積大的一個(gè)整數(shù)來確定。并據(jù)此畫出雙紐線，在雙紐線最寬

處、頂點(diǎn)和中點(diǎn)（即結(jié)點(diǎn)）的路徑兩側(cè)共放置16個(gè)標(biāo)樁（見圖4-1）。標(biāo)樁與試

驗(yàn)路徑中心線的距離，按汽車的軸距確：定，當(dāng)試驗(yàn)汽車軸距大于2.5m時(shí)，為

車寬一半加50cm,當(dāng)試驗(yàn)汽車軸距小于或等于2m時(shí)，為車寬一半加30cm。

圖4-1雙紐線路徑示意圖

2.試驗(yàn)方法

（1）接通儀器電源，使之預(yù)熱到正常工作溫度。

（2）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。

14

(3)駕駛員操縱方向盤使汽車沿雙紐線路徑行駛。車速為10±lkm∕ho待

車速穩(wěn)定后，開始記錄方向盤轉(zhuǎn)角及力矩，并記錄(或顯示)車速作為監(jiān)督參數(shù)，

直到汽車?yán)@雙紐線行駛滿三周。

3.數(shù)據(jù)處理

(1)根據(jù)記錄的方向盤轉(zhuǎn)角及方向盤力矩，按雙紐線路徑每一周整理成如圖

4-2所示的M-B曲線，并計(jì)算以下參數(shù)：

1)方向盤最大力矩，用下式計(jì)算：

一IMnwj+1MmaX2卜1MmaX3|

I/max-3

式中：MmaX---方向盤最大力矩，Nm；

2)方向盤最大作用力，用下式計(jì)算：

_2Λ∕max

max—D

式中：D一一試驗(yàn)汽車原有方向盤的直徑，m；

FmaX...方向盤最大作用力，N0

3)方向盤作用功

叫=「：門△陷(6)即

*"max1

20

Io

六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告主要內(nèi)容及要求

15

將計(jì)算結(jié)果填入表4-1:

表4-1方向盤輸入?yún)?shù)計(jì)算結(jié)果

參數(shù)單位數(shù)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(jù)測量數(shù)據(jù)繪制M-Θ曲線（參見圖4-2）

七、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)

試驗(yàn)時(shí)，輪胎氣壓必須符合規(guī)定。若規(guī)定氣壓小于245kPa時(shí)，允許偏差為

±4.9KPa若規(guī)定氣壓大于245kPa時(shí)，允許偏差為±2%。

在記錄時(shí)間內(nèi)，保持車速穩(wěn)定及不準(zhǔn)撞倒標(biāo)樁。

實(shí)驗(yàn)（二）穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)響應(yīng)實(shí)驗(yàn)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

測定汽車在方向盤一個(gè)轉(zhuǎn)角輸入時(shí)，汽車運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)過程與操縱穩(wěn)定性

其他試驗(yàn)項(xiàng)目共同評(píng)價(jià)汽車的操縱穩(wěn)定性。

二、實(shí)驗(yàn)的主要內(nèi)容

1.了解測試系統(tǒng)的組成和測試原理，汽車穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)響應(yīng)實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)

采集和處理。

2.采集測量變量及參數(shù)。

3.汽車根U向加速度。

4.汽車橫擺角速度。

三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和工具

1.測量儀器

電子陀羅儀。

汽車操縱穩(wěn)定性數(shù)據(jù)采集和分析儀。

2.實(shí)驗(yàn)車輛一-五菱之光。

16

四、實(shí)驗(yàn)原理

采用固定方向盤轉(zhuǎn)角，連續(xù)加速的方法進(jìn)行回轉(zhuǎn)行駛實(shí)驗(yàn)，測定實(shí)驗(yàn)過程中

側(cè)向加速度與汽車?yán)@自身Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度，并計(jì)算汽車圓周行駛中的瞬態(tài)轉(zhuǎn)彎

半徑，評(píng)價(jià)汽車的轉(zhuǎn)向特性。

五、實(shí)驗(yàn)方法和步驟

在試驗(yàn)場地上，用明顯顏色畫出半徑為15m的圓周。

1.接通儀器電源，使之預(yù)熱到正常工作溫度。

2.試驗(yàn)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(diǎn)能對(duì)準(zhǔn)地面所畫圓周時(shí)"，固定方向盤不動(dòng)，停車并開始記錄，記下各

變量的零點(diǎn)。

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0.25m/s2）,

直至汽車的側(cè)向加速度達(dá)到4m/S2（或受發(fā)動(dòng)機(jī)功率限制而所能達(dá)到的最大側(cè)

向加速度、或汽車出現(xiàn)不

穩(wěn)定狀態(tài)）為止、記錄整個(gè)過程。

4.試驗(yàn)按向左轉(zhuǎn)和向右轉(zhuǎn)兩個(gè)方向進(jìn)行，每個(gè)方向試驗(yàn)三次。

六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告主要內(nèi)容及要求

試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及結(jié)果表達(dá)

1.轉(zhuǎn)彎半徑比R,/%與側(cè)向加速度。關(guān)系曲線

根據(jù)記錄的橫擺角速度及汽車側(cè)向加速度，用下式計(jì)算各點(diǎn)的轉(zhuǎn)彎半徑；

R,=??

匕

式中：生一一第i點(diǎn)的側(cè)向加速度，m/s2；

4一一弟i點(diǎn)的橫擺角速度，弧度/S；

R,一一第i點(diǎn)轉(zhuǎn)彎半徑，m:

進(jìn)而算出各點(diǎn)的轉(zhuǎn)彎半徑比凡/&（RO為初始半徑，m）填入表4-2中。

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，在圖4-3繪出K/%-"曲線，根據(jù)R,/%-a曲線判定汽車

17

的轉(zhuǎn)向特性。

表4-2轉(zhuǎn)彎半徑比

側(cè)向加速度m∕s2

參數(shù)

0.51.01.52.02.53.03.54.0

轉(zhuǎn)彎半徑m

轉(zhuǎn)彎半徑比

2.0-

1.5-

K/&I。

0.5-

0M^^^^^^^^^L^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^KJ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^K^^^^^^^J

1.02.03.04.0

-0.5?KmK）

-1.0?

圖4-3轉(zhuǎn)向特性曲線

七、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)

試驗(yàn)汽車所用輪胎和輪輜型式及尺寸，必須符合規(guī)定。如試驗(yàn)時(shí)使用新輪胎,

試驗(yàn)前輪胎至少應(yīng)經(jīng)過200km正常行駛的磨合。如試驗(yàn)時(shí)使用舊輪胎，試驗(yàn)終

了時(shí)，殘留花紋的高度應(yīng)不小于0.15cm。

試驗(yàn)時(shí)輪胎氣壓必須符合廠方規(guī)定。若規(guī)定氣壓小于245kPa時(shí)，允許偏差

為±4?5kPa;若規(guī)定氣壓大于245kPa時(shí)，允許偏差為±2%。

試驗(yàn)場地應(yīng)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(yàn)時(shí)風(fēng)速不大于3m/so

實(shí)驗(yàn)（三）轉(zhuǎn)向回正性能實(shí)驗(yàn)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

通過實(shí)際測量汽車從圓周運(yùn)動(dòng)狀態(tài)自動(dòng)回到直線行駛狀態(tài)時(shí)，汽車的各項(xiàng)相

18

關(guān)參數(shù)分析和評(píng)價(jià)汽車從曲線行駛自行回復(fù)到直線行駛的能力。

二、實(shí)驗(yàn)的主要內(nèi)容

通過實(shí)際道路運(yùn)行實(shí)驗(yàn)，采集實(shí)驗(yàn)參數(shù)并用專用信號(hào)處理儀或?qū)Ｓ密浖谕?/p>

用電子計(jì)算機(jī)上計(jì)算和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)汽車的回正性能作出客觀評(píng)價(jià)。

三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和工具

L測量儀器

汽車方向盤轉(zhuǎn)角一一力矩傳感器

汽車操縱穩(wěn)定性數(shù)據(jù)采集和分析儀

2.實(shí)驗(yàn)車輛一-五菱之光。

四、實(shí)驗(yàn)原理

本項(xiàng)實(shí)驗(yàn)是汽車方向盤力輸人的一個(gè)基本實(shí)驗(yàn)，當(dāng)汽車作圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于

轉(zhuǎn)向輪有主銷內(nèi)傾角的作用，汽車應(yīng)有從曲線行駛自行回復(fù)到直線行駛的過渡能

力，其性能的優(yōu)劣與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有密切的關(guān)系。通過汽車回正的過度過程分

析操縱穩(wěn)定性其他試驗(yàn)項(xiàng)目一起，共同評(píng)價(jià)汽車操縱穩(wěn)定性。

五、實(shí)驗(yàn)方法和步驟

1.在試驗(yàn)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(dá)到正常工作溫度。

3.駕駛汽車沿半徑為15m的圓周行駛，調(diào)整車速使側(cè)向加速度達(dá)到4m∕s2

之后的俱IJ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(yùn)動(dòng)過程。

4.在由試驗(yàn)得到的方向盤轉(zhuǎn)角時(shí)間歷程曲線上(如圖4-4所示)，以松開方

向盤的時(shí)刻定為時(shí)間坐標(biāo)(橫坐標(biāo))的原點(diǎn)。計(jì)算如下評(píng)價(jià)指標(biāo)：

(1)穩(wěn)定時(shí)間(回正時(shí)間)及殘留橫擺角速度；

(2)橫擺角速度超調(diào)量；

(3)自然頻率/

(4)相對(duì)阻尼系數(shù)

19

圖4-4方向盤回正轉(zhuǎn)角時(shí)間歷程曲線

六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告主要內(nèi)容及要求

1.評(píng)價(jià)指標(biāo)的計(jì)算

（1）穩(wěn)定時(shí)間（回正時(shí)間）及殘留橫擺角速度

從時(shí)間坐標(biāo)原點(diǎn)開始，到汽車橫擺角速度達(dá)到某一數(shù)值（包括零值）并保持

不變止，這一段時(shí)間定為穩(wěn)定時(shí)間（回正時(shí)間），到達(dá)穩(wěn)定時(shí)刻的橫擺角速度則

稱為殘留橫擺角速度。

穩(wěn)定時(shí)間（回正時(shí)間）用下式計(jì)算：

/=§（%+q+/）

式中：t...穩(wěn)定時(shí)間（回正時(shí)間），S;

g%%一一分別為第1、2、3次試驗(yàn)的穩(wěn)定時(shí)間（回正時(shí)間），s。

殘留橫擺角速度由下式計(jì)算：

"=*4+M+M)

式中：N殘留橫擺角速度，。/s；

△4,△公△4——分別為第1、2、3次試驗(yàn)的殘留橫擺角速度，%。

（2）橫擺角速度超調(diào)量

橫擺角速度超調(diào)量是橫擺角速度響應(yīng)第一個(gè)峰值超過穩(wěn)態(tài)值的部分與穩(wěn)態(tài)

值之比，（見圖4-5）用下式計(jì)算：

b='xlOO%

20

式中：σ—橫擺角速度超調(diào)量，%；

/一一橫擺角速度響應(yīng)的第一個(gè)峰值超過穩(wěn)態(tài)值的部分，%；

rn——橫擺角速度響應(yīng)的穩(wěn)態(tài)值，%。

（3）橫擺角速度自然頻率由下式計(jì)算：

第i次試驗(yàn)橫擺角速度自然頻率幾按下式確定:

式中：幾一第i次試驗(yàn)橫擺角速度自然頻率，Hz；

A"-橫擺角速度響應(yīng)時(shí)間歷程曲線的峰峰值（見圖4-5）,%；

△"一橫擺角速度響應(yīng)時(shí)間歷程曲線上，兩相鄰波峰的時(shí)間間隔（見圖

4-5）,s；

n一橫擺角速度響應(yīng)時(shí)間歷程曲線的波峰數(shù)。

橫擺角速度自然頻率均值按下式確定：

式中：e,一橫擺角速度自然頻率均值，Hzo

圖4-5橫擺角速度時(shí)間歷程

（4）相對(duì)阻尼系數(shù)可先求得衰減率0后，再求得相對(duì)阻尼系數(shù)。

21

∑a

∕=1

式中：D...衰減率：

Aj一—第一個(gè)波峰值(見圖A1)。

^ln(l-Z),.)J+

式中：4一第i次試驗(yàn)相對(duì)阻尼系數(shù)

相對(duì)阻尼系數(shù)均值按下式確定:

13

4=w∑4

D/=I

2.將實(shí)驗(yàn)結(jié)果填入表4-3

表4-3轉(zhuǎn)向回正實(shí)驗(yàn)結(jié)果

參數(shù)左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)

穩(wěn)定時(shí)間S

殘留橫擺角速度"s；

橫擺角速度超調(diào)量%

橫擺角速度自然頻率Hz

相對(duì)阻尼系數(shù)

七、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)

1?儀器量程及精度應(yīng)符合需要。

2.包括傳感器及記錄儀器在內(nèi)的整個(gè)測量系統(tǒng)頻帶寬度為O?3Hz。

3.必須測量的變量：汽車前進(jìn)速度；方向盤轉(zhuǎn)角；汽車橫擺角速度。

4.試驗(yàn)條件

a.試驗(yàn)汽車應(yīng)是裝備齊全的汽車。試驗(yàn)前對(duì)前輪定位參數(shù)、轉(zhuǎn)向系、懸架

系進(jìn)行檢查。并按規(guī)定緊固和潤滑。

b?試驗(yàn)場地應(yīng)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

22

度不大于2%。

c.風(fēng)速不大于3m/So

d.試驗(yàn)車速為60km/h。

實(shí)驗(yàn)（四）汽車轉(zhuǎn)向瞬態(tài)響應(yīng)實(shí)驗(yàn)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

了解和掌握汽車轉(zhuǎn)向瞬態(tài)響應(yīng)實(shí)驗(yàn)的基本原理和實(shí)驗(yàn)方法，通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的

處理和計(jì)算，培養(yǎng)運(yùn)用理論知識(shí)解決汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程遇到的實(shí)際工程問題

能力。

二、實(shí)驗(yàn)的主要內(nèi)容

測定從方向盤轉(zhuǎn)角脈沖輸人開始，到所測變量達(dá)到新穩(wěn)態(tài)值為止，這一段時(shí)

間內(nèi)汽車的瞬態(tài)響應(yīng)過程，用數(shù)據(jù)處理專用軟件在通用計(jì)算機(jī)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分

析與計(jì)算。

三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和工具

測量儀器

1.汽車方向盤轉(zhuǎn)角一一力矩傳感器。

2.汽車操縱穩(wěn)定性數(shù)據(jù)采集和分析儀。

四、實(shí)驗(yàn)原理

在汽車直線行駛時(shí)，通過對(duì)方向盤輸入轉(zhuǎn)角脈沖以模擬汽車在受到外力時(shí)自

動(dòng)維持直線行駛的能力。測定從方向盤開始，到所測變量達(dá)到新穩(wěn)態(tài)值為止，這

一段時(shí)間內(nèi)汽車的瞬態(tài)響應(yīng)過程，評(píng)價(jià)汽車的動(dòng)態(tài)特性。

五、實(shí)驗(yàn)方法和步驟

1.試驗(yàn)前以試驗(yàn)車速行駛IOkm,使輪胎升溫。

2.接通儀器電源，使之預(yù)熱到正常工作溫度。

23

3.汽車以試驗(yàn)車速直線行駛，使其橫擺角速度為零，作一標(biāo)記，記下方向

盤中間位置(直線行駛位置)。然后給方向盤一個(gè)三角脈沖轉(zhuǎn)角輸入(見圖4-6)。

試驗(yàn)可向左(或向右)轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤，并迅速轉(zhuǎn)回原處保持不動(dòng)，記錄全部過程，

直至汽車回復(fù)到直線行駛位置。方向盤轉(zhuǎn)角輸人脈寬為0.3?0.5秒，其最大轉(zhuǎn)角

應(yīng)使本次試驗(yàn)過渡過程中最大側(cè)向加速度為2?3m/s2o記錄時(shí)間內(nèi)，保持車速

不變。

圖4-6方向盤轉(zhuǎn)角輸入示意圖

4.試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與結(jié)果表達(dá)

在專門的信號(hào)處理設(shè)備或用數(shù)據(jù)處理專用軟件在通用計(jì)算機(jī)上進(jìn)行幅頻特

性與相頻特性的分析可以得到：

fr(^)cos(?ω0i)dz—J[r(i)sin(?ω0^)dz

G(加Q=聲----------------相..............

(力紇

^swcosSOt)&—j5ιw(f)sin(^ω0r)di

六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告主要內(nèi)容及要求

1.根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理結(jié)果的平均值，向左與向右轉(zhuǎn)分別繪制出汽車的幅頻

相頻特性圖，如圖4-7所示(圖4-7橫坐標(biāo)為對(duì)數(shù)坐標(biāo)，亦可采用線性坐標(biāo))，

橫坐標(biāo)值應(yīng)為0?3Hz。

2.諧振頻率/為幅頻特性諧振峰所時(shí)應(yīng)的頻率，當(dāng)不存在明顯的諧振峰時(shí),

按70%橫擺角速度增益的通頻帶除以近計(jì)算/值。

3.諧振峰水平。按下式確定，

O=20Igd

24

式中：D——諧振峰水平，dB;

AP一—/=/〃處的橫擺角速度增益，1/S;

4——/=0處的橫擺角速度增益，1/so

4?計(jì)算結(jié)果填入表4-4。

rO

i

S

^

1.0

0.5

0.10.20.40.60.812

頻率"Hz

-20-

-40-

-60-

r

<-80-

?

^-100-

n

-120-

圖4-7幅頻特性和相頻特性

表4-4實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

頻率（HZ）

參數(shù)

0.51.01.52.02.53.0

幅比S-1

相位滯后。

備注

七、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)

25

1.儀器量程及精度應(yīng)符合需要。

2.包括傳感器及記錄儀器在內(nèi)的整個(gè)測量系統(tǒng)頻帶寬度不小于3HZo

3.必須測量的變量：汽車前進(jìn)速度；方向盤轉(zhuǎn)角；汽車橫擺角速度。

4.試驗(yàn)條件

a.試驗(yàn)汽車應(yīng)是裝備齊全的汽車。試驗(yàn)前對(duì)前輪定位參數(shù)、轉(zhuǎn)向系、懸架

系進(jìn)行檢查。并按規(guī)定緊固和潤滑。

b.試驗(yàn)場地應(yīng)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(fēng)速不大于3m/So

d.試驗(yàn)車速為60km/h。

26

實(shí)驗(yàn)五懸掛系統(tǒng)的固有頻率和阻尼比測定實(shí)驗(yàn)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

汽車車身部分（簧載質(zhì)量）的固有頻率和阻尼比以及車輪部份（非簧載質(zhì)量）

的固有頻率是分析懸掛系統(tǒng)振動(dòng)特性和對(duì)汽車平順性進(jìn)行研究、評(píng)價(jià)的基本數(shù)據(jù)。

也是車輛車輛專業(yè)學(xué)生必須掌握的基本技能。通過對(duì)汽車懸掛系統(tǒng)固有頻率和阻

尼比測定，使學(xué)生學(xué)會(huì)和掌握車輛振動(dòng)的基本試驗(yàn)方法，采集和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并

根據(jù)已學(xué)過的理論知識(shí)進(jìn)行深入分析，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際工程問題的能力。

二、實(shí)驗(yàn)的主要內(nèi)容

了解車輛振動(dòng)測試系統(tǒng)的組成和測試原理，汽車懸掛系統(tǒng)的固有頻率和阻尼

比測定方法和數(shù)據(jù)分析。

三.實(shí)驗(yàn)設(shè)備和工具

1.實(shí)驗(yàn)車輛—小型客車、載貨汽車或摩托車一輛

（1）試驗(yàn)應(yīng)在汽車滿載時(shí)進(jìn)行。試驗(yàn)前稱量汽車總質(zhì)量及前、后軸的質(zhì)量。

（2）懸架彈性元件、減振器和緩沖塊應(yīng)符合該車技術(shù)條件規(guī)定。根據(jù)需要

可拆下減振器和緩沖塊。

（3）輪胎花紋完好，輪胎氣壓符合技術(shù)條件所規(guī)定的數(shù)值。

2.測量儀器

（1）振動(dòng)加速度傳感器2只。

（2）數(shù)據(jù)采集和信號(hào)分析儀1臺(tái)。

a測量儀器的頻率范圍應(yīng)能滿足0.3?IOOHZ的要求。

b振動(dòng)傳感器裝在前、后軸和其上方車身或車架相應(yīng)的位置上，其質(zhì)量應(yīng)

不足以影響試驗(yàn)結(jié)果。

四、實(shí)驗(yàn)原理

可用各種不同的方法（滾下法、拋下法或拉下法）使汽車懸掛系統(tǒng)產(chǎn)生自由

衰減振動(dòng)，利用振動(dòng)測試系統(tǒng)采集各車輪自由衰減振動(dòng)的加速度時(shí)間歷程，分析

處理實(shí)測數(shù)據(jù)并分別得到該車輛各車輪和懸掛系統(tǒng)的固有頻率和相對(duì)阻尼系數(shù)，

并對(duì)車輛的懸掛系統(tǒng)的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)。

27

五、實(shí)驗(yàn)方法與步驟（滾下法）

（一）測量數(shù)據(jù)

1.用磁性底座將振動(dòng)加速度傳感器器分別安裝在被測車輪的車軸上方（懸

架彈性元件的下方）和該側(cè)車輪所對(duì)應(yīng)的車身底板（懸架彈性元件的上方）處,

檢查并確保傳感器安裝牢固可靠，見圖5-1所示。

電

電

荷

荷

放

放

大

計(jì)算機(jī)大

器

器

數(shù)據(jù)處理

-_______-

結(jié)果輸出信號(hào)采集器

圖5-1測試系統(tǒng)示意圖

2.開動(dòng)汽車，使測試端的車輪沿凸塊斜面滾至凸塊上（凸塊斷而如圖5-2

所示），其高度根據(jù)汽車類型與懸掛結(jié)構(gòu)可選取60、90、120mm,橫向?qū)挾纫?/p>

保證車輪全部置于塊凸上，在停車、掛空檔、發(fā)動(dòng)機(jī)熄火后，再將汽車車輪從

凸塊上推下，若同時(shí)測量的兩側(cè)車輪，滾下時(shí)應(yīng)保證左、右輪同時(shí)落地。

400

圖5-2滾下法用凸塊斷面示意圖

3.在汽車車輪從凸塊上落下前，啟動(dòng)測量儀器；記錄車身和車軸上自由衰

減振動(dòng)的時(shí)間歷程，記錄時(shí)間長度約3秒鐘，以保證衰減振動(dòng)曲線完整。

（二）數(shù)據(jù)處理

28

1.時(shí)間歷程法：由記錄得到的車身及車軸上自由衰減振動(dòng)曲線（見圖5-3）,

與時(shí)標(biāo)比較或在信號(hào)處理機(jī)上讀出時(shí)間間隔的值都可以得到車身部分振動(dòng)周期

T和車輪部分振動(dòng)周期了。然后按下式算出各部分的固有頻率。

/o=1∕T

ft=ι∕τ,

式中九——車身部分固有頻率（Hz）；

T一一車身部分振動(dòng)周期（S）；

3——車輪部分固有頻率（Hz）；

,

T一一車輪部分振動(dòng)周期（S）o

由車身部分振動(dòng)的半周期衰減率τ=4/4（4一一第二個(gè)峰至第三個(gè)峰的

最大幅值，4一一第三個(gè)峰至第四個(gè)峰的最大幅值），按下式求出阻尼比。

當(dāng)阻尼較小時(shí)（4-一第四個(gè)峰至第五個(gè)峰的最大幅值，沒有突然減?。?

可用整周期衰減率7'=4/4,按下式求出阻尼比。

2.頻率分析法:用信號(hào)分析儀對(duì)車身與軸上自由衰減振動(dòng)的加速度信號(hào)Z（r）

和4"）進(jìn)行頻率分析。

對(duì)車身與車軸上加速度信號(hào)z（r）和自（/）進(jìn)行自譜處理，處理時(shí)用截止頻率

29

50HZ進(jìn)行低通濾波，采樣時(shí)間間隔At取20ms,頻率分辨率為Af=0.05Hz。

a.車身部分加速度均方根自譜Gz（/）（見圖3a）的峰值頻率即為車身部分

固有頻率人

b.車輪部分加速度均方根自譜G式/）（見圖5-4）的峰值頻率為車輪部分固

有頻率大。

圖5-4b車身部分加速度均方根自譜Gz（/）

車軸上加速度信號(hào)J⑺作為輸入，車身上加速度信號(hào)Z⑺作為輸出進(jìn)行頻率

響應(yīng)函數(shù)處理得到幅頻特性1Z∕g∣（見圖5-5）,處理時(shí)采樣時(shí)間間隔At取5ms,

幅頻特性的峰值頻率為車輪部分不運(yùn)動(dòng)時(shí)的車身部分的固有頻率/o',它比車身

部分的固有頻率/b略高一些。由幅領(lǐng)特性的峰值A(chǔ)P可以近似地求出阻尼比，其

計(jì)算公式如下：

30

注：以上兩種數(shù)據(jù)處理方法根據(jù)情況可選擇其中一種，井在報(bào)告中注明。

圖4幅頻特性

六、試驗(yàn)報(bào)告主要內(nèi)容及要求

試驗(yàn)報(bào)告應(yīng)含有下列內(nèi)容：

1.實(shí)驗(yàn)條件及實(shí)驗(yàn)對(duì)象

a.試驗(yàn)車輛

整車質(zhì)量________kgO

相應(yīng)軸載質(zhì)量前軸________kg；后軸—____kgo

最大總質(zhì)量_______kgo

相應(yīng)軸載質(zhì)量前軸________kg后軸—____kg。

懸架型式：

前軸后軸

輪胎型式和輪胎氣壓

前輪后輪

軸距

b.實(shí)驗(yàn)儀器

傳感器型號(hào)

處理分析儀器型號(hào)

c.實(shí)驗(yàn)條件

產(chǎn)生自由衰減振動(dòng)的方法

凸塊高度mm

31

2.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟

a.由自由衰減振動(dòng)曲線處理得到的結(jié)果

b.典型衰減振動(dòng)曲線和頻譜圖（參照?qǐng)D2、3、4）

3.實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論

七、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)

試驗(yàn)時(shí)，非測試端懸架一般不用因限制其振動(dòng)而卡死，但在汽車前、后端振

動(dòng)相互聯(lián)系較強(qiáng)時(shí)，非測試端懸架要卡死，并在報(bào)告中注明。

32

實(shí)驗(yàn)六汽車平順性隨機(jī)輸入行駛實(shí)驗(yàn)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

測定汽車在不同路面行駛時(shí)車身振動(dòng)的隨機(jī)信號(hào)，通過數(shù)據(jù)采集和分析；學(xué)

會(huì)和基本掌握使用汽車振動(dòng)測試系統(tǒng)測試和評(píng)價(jià)汽車振動(dòng)對(duì)乘員及貨物的影響，

評(píng)價(jià)汽車的平順性。

二、實(shí)驗(yàn)的主要內(nèi)容

測試系統(tǒng)的安裝標(biāo)定、采集和處理汽車在不同路面上以各種速度行駛時(shí)，座

椅和地板傳遞給人體的振動(dòng)頻率和振動(dòng)加速度幅值，分析計(jì)算車身振動(dòng)的固有頻

率和加權(quán)加速度均方根值、對(duì)實(shí)驗(yàn)車輛的行駛平順性作出客觀評(píng)價(jià)。

三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和工具

1.實(shí)驗(yàn)車輛

小型客車或小型載貨汽車一輛。

（1）試驗(yàn)應(yīng)在汽車滿載時(shí)進(jìn)行。試驗(yàn)前稱量汽車總質(zhì)量及前、后軸的質(zhì)量。

（2）輪胎花紋完好，輪胎氣壓符合技術(shù)條件所規(guī)定的數(shù)值。

2.測量儀器

振動(dòng)加速度傳感器2只。

數(shù)據(jù)采集和信號(hào)分析儀1臺(tái)。

（1）測量儀器的頻率范圍應(yīng)能滿足0.3?IooHZ的要求。

（2）振動(dòng)傳感器裝在前、后軸的上方車身地板和相應(yīng)的座墊表面，其質(zhì)量

應(yīng)不足以影響

四、實(shí)驗(yàn)原理

車輛在道路上行駛時(shí)，由于路面的凸凹不平通過車輪和懸架傳遞到車身并由

座墊傳遞到車上乘員。振動(dòng)的頻率和振幅直接影響到乘員的乘座舒適性和駕駛員

的工作效率，利用振動(dòng)測量系統(tǒng)采集和分析車輛懸架和座墊對(duì)振動(dòng)能量的吸收能

力評(píng)價(jià)車輛懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)是否合理。

五、實(shí)驗(yàn)方法和步驟

1.安裝和調(diào)試測量系統(tǒng)，正確選擇合適的采集參數(shù)。

33

2.駕駛車輛在二級(jí)以上的瀝青路面公路和三級(jí)以下砂石路面；分別以

40km/h、50km∕h.60km∕h及70km∕h車速勻速行駛。

3.分別采集車輛在不同路面以不同速度勻速行駛時(shí)，車身底板和相應(yīng)位置

乘員座墊上的隨機(jī)振動(dòng)加速度時(shí)間歷程，樣本記錄長度不小于3min,人一一椅

測量系統(tǒng)的信號(hào)頻率為0.1HZ-IOOHZO

4.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理

①使用信號(hào)分析軟件處理得到隨機(jī)振動(dòng)信號(hào)的等帶寬自功率譜密度函數(shù)

(或功率譜函數(shù))。

⑵按下式計(jì)算1/3倍頻程均方根值譜Oj,

式中：6一中心頻率為力的1/3倍頻程均方根譜值，m/s2,∕=1,2

20；

G-等帶寬的加速度自譜值，g2，i=l,2,……，461；

MJ一與人下限頻率相應(yīng)的等帶寬譜線標(biāo)號(hào);

Nj一與力上限頻率相應(yīng)的等帶寬譜線標(biāo)號(hào)。

⑶查表6-1和圖6-1得到"疲勞一一降低工效界限”小。

(4)將各值降低10分貝，即將"疲勞一降低工效界限”各值除以3.14就是

“降低舒適界限”，根據(jù)查“降低舒適界限”而得。

67ra

表6-1縱向振動(dòng)加速度的"疲勞一降低工效界限”值

加速度均方根值m∕s2

TFD

fj(Hz)

25mi16mi

24h16h8h4h2.5hIhImin

nn

0.280.420.63

1.001.061.402.363.554.255.60

050

34

0.250.370.56

1.250.951.262.123.153.755.00

050

0.220.330.50

1.600.851.121.902.803.354.50

450

0.200.300.45

2.000.751.001.702.503.004.00

000

0.180.260.40

2.500.670.901.502.242.653.55

050

0.160.230.33

3.1