整车操纵稳定性仿真报告Word下载.docx
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/g,则HB11A平均侧偏角梯度为5.987º
1.2.4侧倾角梯度
“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0.25g时的曲线斜率。
1.2.4.1左转
图5车身侧倾角——侧向加速度(左转)
左转侧倾角梯度为8.995º
1.2.4.2右转
图6车身侧倾角—侧向加速度(右转)
右转侧倾角梯度为8.94º
/g,则HB11A平均侧倾角梯度为8.967º
2.方向盘转角阶跃输入试验
2.1试验方法
HB11A处于满载状态,以70km/h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0.4s)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°
,直到车辆达到附着极限,试验分为向左、向右两个方向进行。
2.2数据处理
2.2.1横摆角速度—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。
2.2.1.1稳态侧向加速度为0.3g时
图70.3g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0.0308s
右转时,横摆角速度——方向盘转角滞后时间为0.0312s
HB11A横摆角速度——方向盘转角平均滞后时间为0.031s
2.2.1.2稳态侧向加速度为0.4g时
图80.4g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0.0326s;
右转时,横摆角速度——方向盘转角滞后时间为0.0331s;
HB11A横摆角速度——方向盘转角平均滞后时间为0.03285s。
2.2.2侧向加速度——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。
2.2.2.1稳态侧向加速度为0.3g时
图90.3g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0.1127s;
右转时,侧向加速度——方向盘转角滞后时间为0.1137s;
HB11A侧向加速度——方向盘转角平均滞后时间为0.1132s。
2.2.2.2稳态侧向加速度为0.4g时
图100.4g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0.1397s;
右转时,侧向加速度——方向盘转角滞后时间为0.1408s;
HB11A侧向加速度——方向盘转角平均滞后时间为0.14025s。
2.2.3侧倾角——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。
2.2.3.1稳态侧向加速度为0.3g时
图110.3g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0.1733s;
右转时,侧倾角——方向盘转角滞后时间为0.1741s;
HB11A侧倾角——方向盘转角平均滞后时间为0.1737s。
2.2.3.2稳态侧向加速度为0.4g时
图120.4g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0.1773s;
右转时,侧倾角——方向盘转角滞后时间为0.1779s;
HB11A侧倾角——方向盘转角平均滞后时间为0.1776s。
2.2.4侧偏角——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。
2.2.4.1稳态侧向加速度为0.3g时
图130.3g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0.1408s;
右转时,侧偏角——方向盘转角滞后时间为0.1411s;
HB11A侧偏角——方向盘转角平均滞后时间为0.14095s。
2.2.4.2稳态侧向加速度为0.4g时
图140.3g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0.1698s;
右转时,侧偏角——方向盘转角滞后时间为0.1702s;
HB11A侧偏角——方向盘转角平均滞后时间为0.17s。
3.转向回正性能试验
3.1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4±
0.2m/s2,固定转向盘转角,稳定车速并开始记录,驾驶员突然松开转向盘,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。
3.2数据处理
3.2.1车辆轨迹
图15车辆轨迹
3.2.2侧向加速度时间历程
图16侧向加速度时间历程
3.3.3车速及油门开度时间历程
图17车速及油门开度时间历程
3.3.4横摆角速度评价
图18横摆角速度变化曲线
3.3.4.1残留横摆角速度
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0.4011º
/s;
右转时,残留横摆角速度为0.4363º
HB11A平均残留横摆角速度为0.4187º
/s。
3.3.4.2横摆角速度超调量
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55.813%;
右转时,横摆角速度超调量为55.759%。
HB11A平均横摆角速度超调量为55.786%。
3.3.4.3横摆角速度自然频率
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0.7719Hz;
右转时,横摆角速度自然频率为0.7447Hz;
HB11A平均横摆角速度自然频率为0.7583Hz。
3.3.4.4横摆角速度相对阻尼系数
衰减率
式中:
——横摆角速度响应历程曲线的第一个峰峰值,(º
可得相对阻尼系数
左转时,横摆角速度相对阻尼系数为0.1992;
右转时,横摆角速度相对阻尼系数为0.1961;
HB11A平均横摆角速度相对阻尼系数为0.1976。
3.3.4.5横摆角速度总方差
——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
——横摆角速度响应初始值,(º
n——采样点数
Δt——采样时间间隔,s
左转时,横摆角速度总方差为0.4722s;
右转时,横摆角速度总方差为0.473s;
HB11A平均横摆角速度总方差为0.4726s。
4.中间位置转向试验
4.1试验方法
HB11A处于满载状态,以70km/h的固定车速直线稳定行驶,以0.2Hz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0.25g,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。
4.2数据处理
4.2.1侧向加速度—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0.0036g/º
最小转向灵敏度:
侧向加速度在±
0.1g范围内内的曲线最小瞬间斜率,为0.0036g/º
。
侧向加速度为0.1g时的转向灵敏度:
远离转向中心侧向加速度为0.1g时的曲线斜率,为0.0038g/º
转向线性度:
最小转向灵敏度与侧向加速度0.1g时的转向灵敏度的比值,为0.9474。
转向迟滞:
在侧向加速度为±
0.1g范围内的曲线区域面积,为3.166º
·
g
方向盘平均转角静态区:
转向迟滞除以0.2g,为15.83º
。
4.2.2横摆角速度——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:
20%范围内的曲线平均斜率,为0.11/s。
5.扫频试验
5.1试验方法
HB11A处于满载状态,以70km/h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0.2Hz到4Hz连续变化,转向幅度使侧向加速度峰值达到0.25g,试验过程中油门开度保持不变。
5.2数据处理
5.2.1侧向加速度v—方向盘转角
图21侧向加速度v—方向盘转角
初始增益为0.0034g/º
,最小增益频率为2.9053Hz。
5.2.2横摆角速度—方向盘转角
图22横摆角速度—方向盘转角
初始增益为0.09571/s,最大增益频率为1.4893Hz,放大率为2.3762
5.2.3侧偏角—方向盘转角
图23侧偏角—方向盘转角
初始增益为0.0088,最大增益频率为1.3428Hz,放大率为2.6818。
5.2.4侧倾角—侧向加速度
图24侧倾角—侧向加速度
初始增益为8.673º
6.平顺性脉冲输入试验
6.1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,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。
6.2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:
驾驶员
座椅
底部
地板
货箱
中心
货箱地板
距前边板、
左边板各300mm处
右边板各300mm处
距后边板、
10km/H
0.0024
0.0031
1.99
1.4704
1.4891
5.2347
5.2178
20km/H
0.0019
0.0029
3.2371
1.0887
1.1008
7.3223
7.3081
30km/H
0.0015
0.0033
3.4393
1.0787
1.0943
7.6851
7.6707
40km/H
0.0011
0.0034
3.4563
1.0789
1.0953
8.008
7.9916
50km/H
0.0009
2.9689
0.9226
0.9368
6.8746
6.8604
60km/H
0.0007
0.0026
2.7578
0.8042
0.817
6.3326
6.3198
7.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
135.75º
不足转向梯度/转向系角传动比
5.817º
侧偏角梯度
5.987º
侧倾角梯度
8.967º
方向盘转角阶跃输入试验
横摆角速度——方向盘转角时滞(0.3g)
0.031s
横摆角速度——方向盘转角时滞(0.4g)
0.03285s
侧向加速度——方向盘转角时滞(0.3g)
0.1132s
侧向加速度——方向盘转角时滞(0.4g)
0.14025s
侧倾角——方向盘转角时滞(0.3g)
0.1737s
侧倾角——方向盘转角时滞(0.4g)
0.1776s
侧偏角——方向盘转角时滞(0.3g)
0.14095s
侧偏角——方向盘转角时滞(0.4g)
0.17s
转向回正性能试验
残留横摆角速度
0.4187º
/s
横摆角速度超调量
55.786%
横摆角速度自然频率
0.7583Hz
横摆角速度相对阻尼系数
0.1976
横摆角速度总方差
0.4726s
中间位置转向试验
转向灵敏度
0.0036g/º
最小转向灵敏度
侧向加速度为0.1g时的转向灵敏度
0.0038g/º
转向线性度
0.9474
转向迟滞
3.166º
方向盘平均转角静态区
15.83º
横摆角速度响应系数
0.11/s
扫频试验
侧向加速度初始增益
0.0034g/º
侧向加速度最小增益频率
2.9053Hz
横摆角速度初始增益
0.09571/s
横摆角速度最大增益频率
1.4893Hz
横摆角速度放大率
2.3762
侧偏角初始增益
0.0088
侧偏角最大增益频率
1.3428Hz
侧偏角放大率
2.6818
初始增益为
8.673º
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。
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