整车操纵稳定性仿真分析报告分析解析.docx

1、整车操纵稳定性仿真分析报告分析解析 L11整车操纵稳定性仿真分析报告（HB11A/HB12A）编 制（日期） 校 对（日期） 审 核（日期） 批 准（日期） 简式国际汽车设计（北京）有限公司L11整车操纵稳定性仿真分析报告（HB11A/HB12A）1. 定半径稳态圆周试验试验方法HB11A处于满载状态，沿半径为40m的定半径圆周进行回转运动，开始以最低稳定速度进入圆周，找准方向盘的位置，使汽车可以沿圆周进行回转运动，开始记录，然后缓慢连续而均匀地加速（纵向加速度不超过 m/s2），加速的同时调整方向盘转角以维持定半径圆周运动，这个过程中车辆不应超出车道 m，直至不能维持稳态定半径圆周运动条件时

2、或受发动机功率限制所能达到的最大侧向加速度为止。记录整个过程，建议使用满足试验条件的最高档位。试验按向左转和向右转两个方向进行，每次试验开始时车身应处于正中位置。数据处理“方向盘转角侧向加速度”拟合曲线线性部分的斜率，取侧向加速度为时的曲线斜率。图1 方向盘转角侧向加速度（左转）从图1 计算得到左转不足转向梯度为137o/g图2 方向盘转角侧向加速度（右转）右转不足转向梯度为g，则HB11A平均不足转向梯度为g。HB11A的角传动比约为，则不足转向梯度/转向系角传动比为g。“质心侧偏角侧向加速度”拟合曲线线性部分的斜率，取侧向加速度为时的曲线斜率。图3 质心侧偏角侧向加速度（左转）左转侧偏角梯

3、度为g。图4 质心侧偏角侧向加速度（右转）右转侧偏角梯度为g，则HB11A平均侧偏角梯度为g。“车身侧倾角侧向加速度”拟合曲线线性部分的斜率，取侧向加速度为时的曲线斜率。图5 车身侧倾角侧向加速度（左转）左转侧倾角梯度为g。图6 车身侧倾角侧向加速度（右转）右转侧倾角梯度为g，则HB11A平均侧倾角梯度为g。2. 方向盘转角阶跃输入试验试验方法HB11A处于满载状态，以70/的车速稳定直线行驶，开始记录数据，以尽可能快的速度(阶跃时间为转动方向盘，达到预定的转角，保持方向盘转角不变直至汽车恢复稳定状态，试验过程中油门踏板开度应尽可能保持不变。方向盘转角初始值是10，每次增加5，直到车辆达到附着

4、极限，试验分为向左、向右两个方向进行。数据处理方向盘转角滞后时间横摆角速度达到50%稳态值时相对于方向盘转角达到50%阶跃值时的滞后时间。图7 时横摆角速度方向盘转角滞后时间左转时，横摆角速度方向盘转角滞后时间为右转时，横摆角速度方向盘转角滞后时间为HB11A横摆角速度方向盘转角平均滞后时间为图8 时横摆角速度方向盘转角滞后时间左转时，横摆角速度方向盘转角滞后时间为；右转时，横摆角速度方向盘转角滞后时间为；HB11A横摆角速度方向盘转角平均滞后时间为。方向盘转角滞后时间侧向加速度达到50%稳态值时相对于方向盘转角达到50%阶跃值时的滞后时间。图9 时侧向加速度方向盘转角滞后时间左转时，侧向加速

5、度方向盘转角滞后时间为；右转时，侧向加速度方向盘转角滞后时间为；HB11A侧向加速度方向盘转角平均滞后时间为。图10 时侧向加速度方向盘转角滞后时间左转时，侧向加速度方向盘转角滞后时间为；右转时，侧向加速度方向盘转角滞后时间为；HB11A侧向加速度方向盘转角平均滞后时间为。方向盘转角滞后时间车身侧倾角达到50%稳态值时相对于方向盘转角达到50%阶跃值时的滞后时间。图11 侧倾角方向盘转角滞后时间左转时，侧倾角方向盘转角滞后时间为；右转时，侧倾角方向盘转角滞后时间为；HB11A侧倾角方向盘转角平均滞后时间为。图12 侧倾角方向盘转角滞后时间左转时，侧倾角方向盘转角滞后时间为；右转时，侧倾角方向盘

6、转角滞后时间为；HB11A侧倾角方向盘转角平均滞后时间为。方向盘转角滞后时间质心侧偏角达到50%稳态值时相对于方向盘转角达到50%阶跃值时的滞后时间。图13 侧偏角方向盘转角滞后时间左转时，侧偏角方向盘转角滞后时间为；右转时，侧偏角方向盘转角滞后时间为；HB11A侧偏角方向盘转角平均滞后时间为。图14 侧偏角方向盘转角滞后时间左转时，侧偏角方向盘转角滞后时间为；右转时，侧偏角方向盘转角滞后时间为；HB11A侧偏角方向盘转角平均滞后时间为。3. 转向回正性能试验试验方法HB11A处于满载状态，沿半径为20m的圆周行驶，调整车速，使侧向加速度达到4s2，固定转向盘转角，稳定车速并开始记录，驾驶员突

7、然松开转向盘，至少记录松手后4s的汽车运动过程。记录时间内油门开度保持不变。试验按向左转与向右转两个方向进行，每个方向三次。数据处理图15 车辆轨迹侧向加速度时间历程图16 侧向加速度时间历程图17 车速及油门开度时间历程图 18 横摆角速度变化曲线松开方向盘3s时刻的横摆角速度值(包括0值)。左转时，残留横摆角速度为s；右转时，残留横摆角速度为s；HB11A平均残留横摆角速度为s。横摆角速度响应第一个峰值超过新稳态值的部分与初始值之比。左转时，横摆角速度超调量为%；右转时，横摆角速度超调量为%。HB11A平均横摆角速度超调量为%。式中： 横摆角速度自然频率，Hz 横摆角速度响应时间历程曲线的

8、峰峰值，（o）/s 横摆角速度响应时间历程曲线上两相邻波峰的时间间隔，s n 横摆角速度响应时间历程曲线的波峰数左转时，横摆角速度自然频率为；右转时，横摆角速度自然频率为；HB11A平均横摆角速度自然频率为。 衰减率 式中：横摆角速度响应历程曲线的第一个峰峰值，（o）/s 可得相对阻尼系数左转时，横摆角速度相对阻尼系数为；右转时，横摆角速度相对阻尼系数为；HB11A平均横摆角速度相对阻尼系数为。式中：横摆角速度总方差，s 横摆角速度响应时间历程曲线瞬时值，（o）/s 横摆角速度响应初始值，（o）/s n 采样点数 t采样时间间隔，s左转时，横摆角速度总方差为；右转时，横摆角速度总方差为；HB1

9、1A平均横摆角速度总方差为。4.中间位置转向试验试验方法HB11A处于满载状态，以70/的固定车速直线稳定行驶，以的频率进行连续的正弦曲线方向盘转角输入，产生的最大侧向加速度为，正弦输入以外的过程中要始终保持方向盘转角不变，试验过程中，转向角最大幅度和方向盘中心位置的角速度应尽可能稳定。此外，油门踏板位置变化应保持最小，与车速限值要求保持一致。数据处理方向盘转角图19 侧向加速度方向盘转角转向灵敏度：方向盘最大转角的20%范围内的曲线平均斜率，为o最小转向灵敏度： 侧向加速度在范围内内的曲线最小瞬间斜率，为o。侧向加速度为时的转向灵敏度：远离转向中心侧向加速度为时的曲线斜率，为o。转向线性度：

10、最小转向灵敏度与侧向加速度时的转向灵敏度的比值，为。转向迟滞：在侧向加速度为范围内的曲线区域面积，为g方向盘平均转角静态区：转向迟滞除以，为 。方向盘转角图20 横摆角速度方向盘转角横摆角速度响应系数：方向盘最大转角的20%范围内的曲线平均斜率，为 1/s。5.扫频试验试验方法HB11A处于满载状态，以70/车速稳定直线行驶，开始记录数据，给方向盘转角正弦扫描输入，频率范围从到4Hz连续变化，转向幅度使侧向加速度峰值达到，试验过程中油门开度保持不变。数据处理方向盘转角图21 侧向加速度v方向盘转角初始增益为o，最小增益频率为。方向盘转角图22 横摆角速度方向盘转角初始增益为 1/s，最大增益频

11、率为，放大率为方向盘转角图23 侧偏角方向盘转角初始增益为，最大增益频率为，放大率为。侧向加速度图24 侧倾角侧向加速度初始增益为g。6.平顺性脉冲输入试验试验方法采用如图25所示三角形状的凸块作为脉冲输入，将凸块放置在试验道路(干燥平整长直的水泥路面或者沥青路面)中间，并按汽车轮距调整好两个凸块间的距离，为保证汽车左右车轮同时驶过凸块，应将两凸块放在与汽车行驶方向垂直的一条线上。图25 三角形状的凸块示意图图25中：h 80mm；B 按需要而定，但必须大于轮宽。HB11A处于满载状态，分别以10、20、30、40、50、60的实验车速直线匀速驶过凸块，在汽车通过凸块前50m应稳住车速和方向盘

12、，并启用测速装置测量车速。当汽车前轮接近凸块时开始记录，待汽车驶过凸块并冲击响应消失后，停止记录。数据处理各测点在不同车速下的最大垂直加速度的绝对值如表1所示：表1不同车速下的最大垂直加速度加速度单位：g驾驶员座椅驾驶员底部地板货箱地板中心货箱地板距前边板、左边板各300mm处货箱地板距前边板、右边板各300mm处货箱地板距后边板、左边板各300mm处货箱地板距后边板、右边板各300mm处10km/H20km/H30km/H40km/H50km/H60km/H7.仿真试验结果汇总表2仿真试验结果汇总表定半径稳态圆周试验不足转向梯度g不足转向梯度/转向系角传动比g侧偏角梯度g侧倾角梯度g方向盘转

13、角阶跃输入试验横摆角速度方向盘转角时滞横摆角速度方向盘转角时滞侧向加速度方向盘转角时滞侧向加速度方向盘转角时滞侧倾角方向盘转角时滞侧倾角方向盘转角时滞侧偏角方向盘转角时滞侧偏角方向盘转角时滞转向回正性能试验残留横摆角速度s横摆角速度超调量%横摆角速度自然频率横摆角速度相对阻尼系数横摆角速度总方差中间位置转向试验转向灵敏度o最小转向灵敏度o侧向加速度为时的转向灵敏度o转向线性度转向迟滞g方向盘平均转角静态区横摆角速度响应系数 1/s扫频试验侧向加速度初始增益o侧向加速度最小增益频率横摆角速度初始增益 1/s横摆角速度最大增益频率横摆角速度放大率侧偏角初始增益侧偏角最大增益频率侧偏角放大率初始增益

14、为g平顺性脉冲输入试验结果曲线拟合(1) 驾驶员座椅处最大垂直加速度的绝对值车速图26 驾驶员座椅处最大垂直加速度车速(2) 驾驶员底部地板处最大垂直加速度的绝对值车速图27 驾驶员底部地板处最大垂直加速度车速(3) 货箱地板中心处最大垂直加速度的绝对值车速图28 货箱地板中心处最大垂直加速度车速(4) 货箱地板距前边板、左边板各300mm处最大垂直加速度的绝对值车速图29货箱地板距前边板、左边板各300mm处最大垂直加速度车速(5) 货箱地板距前边板、右边板各300mm处最大垂直加速度的绝对值车速图30 货箱地板距前边板、左边板各300mm处最大垂直加速度车速(6) 货箱地板距后边板、左边板

15、各300mm处最大垂直加速度的绝对值车速图31 货箱地板距后边板、左边板各300mm处最大垂直加速度车速(7) 货箱地板距后边板、右边板各300mm处最大垂直加速度的绝对值车速图32 货箱地板距后边板、右边板各300mm处最大垂直加速度车速8.结论本仿真模型中，轮胎、衬套等对操纵稳定性和平顺性有重要影响的参数未能获取，只能以较接近的经验数据代替；后桥板簧仅复现了主副簧刚度，并未考虑片间摩擦；整车转动惯量无法应用SAE经验公式估算，只能人为按数量级近似。从初步仿真结果看，HB11A稳态特性中的侧偏角梯度和侧倾角梯度较大，瞬态反应较灵敏(实车试验时驾驶员难以像仿真试验中那么快速的转动方向盘，故瞬态反应会响应延迟)，中间位置转向时线性度较好、迟滞较小，转向回正性能较差，频响特性的放大率较大，货箱后部的平顺性较差。