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1、综述汽车稳态转向特性试验法及评价参数浅议四川工业学院罗弟亚? !#%?。(/! 。如果 汽车处 于 正常行驶状态,向心 加速度 一般不超过。5一5,轮胎侧偏角不大于一? #,故可解出理论表达式享一;十3.如果转 向系的角传动比不变在转向盘转角不大的情况下,这种假设是合理 的,则有古 一 ?;,占。一夕。? 十入.比较、 两式可以看出,两者完全一样,通常可以不 加区别。一般来讲,对理论分析,采用前轮转角比较方便对实际试验,则采用转向盘转角更容易测定。图所示为占?占。的关 系曲线。一;、3套5侧叫户5,勺式中回转半径,汽车轴距,稳定性因数,。的定圆周行驶,测定此时的转 向盘转角氏夕。称作转 向盘初
2、始转角,然后汽车分别以不同的车速沿半径。作等速行驶,直至达到试验所要求的向心加速度时为止。试验中测定出不同车速时的转 向盘转 角和向心加速度等运动参数,最后整理出夕加。关系曲线。这种定半径法试验,相 当于 式中的为常数,即一。,因?。一占。为极低速时的前轮初始转角,所以可以得到 定半径法的一一图如以为横坐标来表示弋 式的关系,则占?占。呈直线,如 图所示。在向心加速度不超过。5一5的范 围内,实际试验结果也具有这种线性关系。5祝侧尸勺5 图5定转向盘转角匀速法按这一方法进行 试验 时,汽车仍然先以极低速沿半径为。的圆周行驶,以此确 定相应的转向盘转角夕。然后 汽车分别以不同车速作等速行驶,试验
3、过 程中一直保持转 向盘汽车技术转角。不变,测 定各车速时的横摆角速度#和向心加速度等运动参数,用? #求出回转半径。试验结果一般用?。一的关系曲线来表示,参见图。因转向盘保持不动,所以前轮转角为一定值。在 式中,令占一占。,而超。又为极低速时的初始圆半径。,因此可以得到定转角匀速法的表达式誊一; 3八.。之外具有 ?。_或夕?。;时,为特性?。;或夕?。;时,为。的大小一经确定后,在试验过程中就一直保持不变,因此该法操作简单,易 于掌握,试验受人为因素影响小,试验重复性相应也较好。但此法也有缺点,一是需要有较大的试验场地二是如因场地受 限而缩小初始圆半径时,又难以试验到较高车速。我 们知道,
4、现代汽车一般均具有 特性,如果试验要求达到较高的车速,?。的值可能变得很大。图。一. 的5。; 难以成立,从一一而可 能影 响试验准确性。这一 点对一些大型车辆来说显得尤为突 出。因此,希望我国的汽车稳态特性试验能 尽早 冲出。一; ?。与 向心 加速度的关系曲线来表示试验结果。此法 虽然比较直观,但试验结果却受初始圆半径。的影响。图为同一辆车以不 同。进行试 验所 得?。一产产一?1关系曲线。我们知道,对同一辆车来说,其转向特性应是一 定 的,但如 图 所 示,由于。的不同 而 使试验结 果 相 差很大,这 自然给特性的评价带来不便。因此,有必要对初始圆半径。的大小 作合理的统一规定。但即使
5、汽车技术对。作了规定,实际中仍 然可能碰 到一些问题。一是有时需要对不 同车辆的稳态转向特性进行对比,但这些车辆已有的?。一关系却可能是在不 同的。条件下得出的,这使得对比难以进行二是有时限于场地条件, 难以满足规定要求,或者场地虽能满足要求,但由于各种因素的影响,使试验时实际的 与规定的有较大出入。为解决这一 问题,下面介绍一种换算曲线的方法。一产的关系为曲线。由此类推,可得不 同 时的其它对应 曲线。曲级55; 5叹叹曲级; 5 侧盆。;。条件下试验时,在向心加速度相同的时点,尽管此时回转半径不 同,但稳定性因数的值却是相同 的,这就给我们提供了一个换算依据。基于稳定性因数的上述性质,用向
6、心加速度一产1为变量改写。;一.1产在式 中,。为参数,对 应 不 同 的。,可以得到一条相 应 的?。一产曲线。例如,设5 。; 。; 年第;期“沪七 扁族,一一下争一一,台图声由此可见,不论以怎样的初始圆半径。进行试验,只要通过试验求得了值,那么就可以由 式计算出在 另 一。条件下 的?。一产关系。这样,可将不同。时的试验结果通过 式换算到一个统一的。之 上。这就是换算曲线的方法。换算所用初始圆半径。的大小,可视所需的比较基准而任意选择。图、图; 和 图(就是采用这种换算方法的一个实例。在此例 中,试验车为日本本田公司 年型 ? ?轿车,两次试验的初始圆半径分别为.和;5!。图是两次试验的
7、?。一产曲线,图; 是以。一.的试验值为基准,对。一; 5!的试验值用 式进行换算后的结果比较。在图中,由于两次试验的初始圆半径。不 一样,试验图示结果也不相同。但从图; 中可以看到,通过换算,两次试验结果是非常相近的。图(是两次 试验 所得值的比较,同样可以看出,两者也是相当一致的。在具体运用这一方法时,应注 意几个问题。首先,值是根据试验 时的车速和横摆角速度#计算出回转半径后,按实际的。用?。更为明确。用?。作评价参数,? 随产的增大而 不断变化,往往容易造成 一种误解,认为汽车的转 向特性也在不断变化,而实际上汽车的稳态转 向特性在一 定范围内并不一定随产的变化而 一直变化。所以,对稳
8、态转 向特性,特别是其特性 的变化,?。是难以把握的,而0气却能清楚地 反映出来。此外,除了定转角法外,用 定半径法也可按与上述类似的方法求出值,并且 由于值不受初始圆半径。的影响,所以这就对试验方法和试验条件的要求都比较宽松。通过以上分析可以看出,用稳 定性因数来表示 汽车的稳态转向特性是适当的。除此之外,稳定性因数在瞬态分析和稳定性分析,以及其它有关操纵稳定性研究中也 经常用到,所以通过试验求得值很有必要。而我国现行汽车操纵稳定性试验 中对值没有提出要求,似是一 个不 足之处。5轮胎侧偏角与汽车侧偏角汽车作曲线运动时,为产生向心加速度,就需要有外力作用。如果忽略空气横向阻力,外力只能在轮胎
9、与地面之间产生。相应于此外力,前、后车轮将分别产生一侧偏角占,、古。由此可以认为车轮侧偏角是汽车本身对其曲线运动的一种侧 向效应。前、后车轮的侧偏角街 和占,以及它们之间具有的关系,是支配 汽车曲线运动的决定因素,它从本质上 反映 了汽车的转向特性。根据图;所示的几何关系可得日?!5. 9缺,、只?口、!#!%!。时,则为!特性。因而,可以根据占,和占0之 间的汽车技术代所示的几何关系以及 由其导出的、 两式,与是否还有除地面侧 向力之外的其它外力作用,以及侧 向力与侧偏角是否成线性关系是无关的,只要司;、/,就总是成立的。试验 时,如 果在测得回转 半径的同时,也测 出相应的汽车侧偏角夕,那
10、么就可通 过; 式算出 街 和民的具体值。如果忽略一些次要因素如横 向空气阻力,前、后桥车轮上的侧 向力,、,与 向心加速度有如下关系%,一哈。,#一啥; ;再考虑到】,入,一下二 ,; ,一务 一一了、勺进一步分析可知,占,一占#一曲线虽然反映了前、后轮胎侧偏角之间的关系,但它给 出的信息并不充分,因为从它 只给出了占,和民的差值,而占,和民本身的具体数值却不知道。这使试验结果的进一步应用受到很大局限。为 了 能求出 街 和占。的值,以往曾采用喷水的方法,在试验场地上分别留下前、后轴中 点的轨迹,然 后根据几何关系算得。按这种 喷 水方法 测 定 的占,和占,虽有精度高的优点,但要 测 出各
11、种速度下的占,和占,值,其试验作业量是相当大的。由于其效率太低以及不适合于采用计算机测试,故目前这种方法已极 少采用。作 为求得岛和占。值的 另 一种方法,是测 出 曲线运动时的汽车质心侧偏角尹。从 图;所示的几何关系可 得,一占。,一下于一户又; 年一下一 声 诬、;第;期这样,在求得了街 和民的基础上,通过; ;、; 式可以进一步得到前、后车轮的侧 偏特性侧偏刚度了和,同样包含 了多种因素的影响,相应称作等价侧偏刚度。车轮的侧偏特性是研究汽车操纵稳定性 的基础。在汽车的稳态转向特性试验中,通过比较简单的方法求得此特性,应是我们所期望的。特别是在目前,出于场地和安全等方面的原因,我国大部分汽
12、车定型试验规程中,对汽车的转向瞬态响应试验转向盘转角阶跃 输入试验和脉冲输入试验都未作要求。在这种情况下,通过稳态试验求得车轮的侧偏特性,再由计算机模拟分析瞬态特性、频率特性等,以全面把握汽车的转向特性,是一件有实际意义的事。要通过上 面所介绍的方法求得前、后轮侧偏角价 和占,以及等价侧偏刚度了、#,关键是先求得汽车侧偏角月。但由一般的稳 态回转试验求取月是一件颇为困难 的事,至少我国目前尚还如此。这一方面是 由于缺乏实用的仪器设备,另一方面是某些运动参数如的测量精度不够低产时更为显著,使计算夕的某些公式失去了实用意义,所以汽车侧偏 角在以往的稳态试验中往往无法测出。随着技术水平的发展,国外已
13、有了这类测试仪器,我国也已在 引进和开发这类仪器。五、结束语构成汽车操纵稳定性的因素很多,试验方法和评价参数相应也有多下转第?。产和一产关系曲线。如果试验时初始 圆半径与标准规定 相 差较大,则应再给出?。一产的换算曲线,以便于评价和相互对比。在有条件的情况 下,测出汽车侧偏角月也有实用意义。; 年第;期参考文献郭 孔辉5汽车操纵动力学5长春吉林科学技术出版社,; ;5安部 正人5操凝性5安定 性研 究内勤向七今后内裸题5自勤率技衔,; ,景山克三,景山一郎5自勤卓力学5理工少害,;5景山克三5安 定 性5操凝性 斌殷法 七于内的 简咫点5自勤奉技衔,; , 余志生5汽车理论5北 京机械工业出版社安部正人5奉七的速勤七制御5共立出版,; 5责任编辑路人原稿收到期为;年月5一 ;一
