整车操纵稳定性仿真分析

5.29
0.41
根据仿真结果分别拟合出平均转向盘转角、平均横摆角速度、平均车身侧倾角以及平均
侧向加速度与车速的关系图，如图 9～12 所示。根据拟合曲线可以得出基准车速下的平均横
摆角速度峰值 r 与平均转向盘转角峰值θ分别为 8.1°/s、147.6°。
图 9 平均侧向加速度峰值与车速的关系 图 10 平均车身侧倾角峰值与车速的关系
限值，(°/s)；r100 ——平均横摆角速度峰值的上限值，(°/s)；r ——基准车速（60km/h）
下，平均横摆角速度峰值的仿真值，(°/s)。
Nr
=
60
+
40 10-4
×（10-8.1）=72.7
（2）平均转向盘转角峰值θ的评价计分值，按式（2）计算：
Nθ
= 60 + 40 θ60 − θ100
（3）蛇行试验的综合评价计分值，按式（3）计算：
Ns
=
2Nr + 3
Nθ
式中： Ns ——蛇形试验的综合评价计分值。
Ns
=
2× 72.7 + 3
70.8
=72.1
（3）
表 3 蛇形仿真试验结果及评价 Tab. 3 simulation result and evaluation of Pylon course slalom test
2 ADAMS/Car 驱动控制文件的编写
在本章中利用 ADAMS/Car 模块进行整车操纵稳定性仿真试验时，涉及到一个很重要的 方面，那就是驾驶员控制文件(Driver Control File)。因为 ADAMS/Car 对整车性能仿真分析 所依据的试验标准不完全符合我国现行的国家标准，所以依据 ADAMS/Car 整车仿真分析中 的 DCF 文件驱动模式来编写符合我国国标整车操纵稳定性试验的驱动控制文件（Driver Control Files，缩写为 DCF）。该驱动控制文件实质上是以转向方式、离合状态、制动状态、 变速档位、油门开度五个变量作为驱动控制变量，并依据各变量的定义对其进行变量量值的 改变来实现整车操纵稳定性的试验。驾驶员控制文件的作用是描述驾驶员在试验分析中如何 操纵驱动汽车模型的，例如，驾驶员在何时驱动汽车，何时加速，何时停止仿真试验，何时 转弯等等，驾驶员控制文件还可以调用其它类型文件如驾驶员控制数据文件(Driver Control Data File)。总之，通过编制驾驶员控制文件可以实现更为复杂的仿真工况。驾驶员控制文件 主要包括以下结构：头文件块、单位量纲块、初始实验块以及操纵试验块。
图 7 侧向加速度变化曲线（50km/h） 图 8 侧向加速度变化曲线（70km/h） Fig. 7 curve of lateral acceleration(50km/h) Fig. 8 curve of lateral acceleration(70km/h)
蛇形试验车速 （km/h）
表 1 蛇形试验主要性能参数仿真结果 Tab. 1 characteristic parameters in Pylon course slalom test
项目
仿真结果
评价计分
平均横摆角速度峰值
8.1°/s
72.7
平均方向盘转角峰值
147.6°
70.8
蛇行试验综合评价
72.1
3.2 转向盘角阶跃输入仿真试验
所谓转向盘转角阶跃输入下的转向瞬态响应，即是指汽车在等速直线行驶时，急速转动 转向盘，然后维持其不变，即给汽车转向盘转角阶跃输入时的响应。一般汽车经过短暂时间 后便进入等速圆周行驶，在等速直线行驶和等速圆周行驶这两个稳态运动之间的过度过程便 是一种瞬态，相应的瞬态运动响应称为转向盘角阶跃输入下的瞬态响应。本项试验测定从转 向盘转角阶跃输入开始，到所测变量达到新的稳态值为止，这一段时间内汽车的瞬态响应过 程，与其他瞬态响应试验一起，共同评价汽车的动态特性。
Fig. 9 curve of lateral acceleration/ velocity
Fig. 10 curve of roll angle/ velocity
图 11 平均横摆角速度峰值与车速的关系 图 12 平均方向盘转角峰值与车速的关系
Fig. 11 curve of yaw velocity/ velocity
图 4 转向盘转角变化曲线（60km/h） Fig. 4 curve of steering angle(60km/h)
图 5 横摆角速度变化曲线（50km/h） Fig. 5 curve of yaw velocity(50km/h)
图 6 横摆角速度变化曲线（70km/h） Fig. 6 cruve of yaw velocity(70km/h)
(θ60
−θ)
（2）
式中： Nθ ——平均转向盘转角峰值的评价计分值；θ60 ——平均转向盘转角峰值的下
限值，(°) ；θ100 ——平均转向盘转角峰值的上限值，(°) ；θ ——基准车速（60km/h）
下，平均转向盘转角峰值的仿真值， (°) 。
Nθ
=
60
+
40 180-60
×（180-147.6）=70.8
图 1 “蛇行”工况试验路线 Fig. 1 running tracks in Pylon course slalom test
图 2 侧向加速度变化曲线（60km/h） Fig. 2 curve of lateral acceleration(60km/h)
图 3 横摆角速度响应变化曲线（60km/h） Fig. 3 curve of yaw velocity(60km/h)
图 13 方向盘转角变化曲线(80km/h) Fig. 13 curve of steering angle in steering wheel step input test
图 14 横摆角速度变化曲线(80km/h) Fig. 14 curve of yaw velocity in steering wheel step input test
Fig. 12 curve of steering angle/ velocity
车型
指标
客车和货车 6t﹤最大总质量≤15t
表 2 蛇形试验评价指标参数方法 Tab. 2 parameters of the evaluation target in Pylon course slalom test
整车操纵稳定性仿真分析*
王亚南 周瑾 李辉 雷龙
（郑州日产技术中心试验评价部,河南 郑州 ，450001）
【摘要】通过 ADAMS/CAR 驱动控制文件的编写对整车操纵稳定性进行方针和分析。主要仿真了蛇形、转向 盘角阶跃输入、转向盘脉冲输入实验、稳态回转、转向轻便性实验和转向回正仿真实验。 【关键词】：操纵稳定性、ADAMS/CAR、仿真实验、转向
标桩间距 (m)
基准车速 (km/h)
r60
(°/s)
r100
(°/s)
50
60
10.0
4.0
θ 60
(°)
180.0
θ100
(°)
60.0
（1）平均横摆角速度峰值 r 的评价计分值，按式（1）计算：
Nr
=
60 +
40 r60 − r100
(r60
− r)
（1）
式中： Nr ——平均横摆角速度峰值的评价计分值； r60 ——平均横摆角速度峰值的下
1 前言
由于汽车使用条件以及汽车系统本身的复杂性，国内外的研究手段、试验的评价方法很 难有统一的标准。为了定制统一的汽车操纵稳定性试验方法标准，上世纪 70 年代国际化组 织 ISO TC/SC9 汽车操纵稳定性委员会起草制定了相关的 ISO 标准，随后又根据实际的需要 对其中的标准进行了修订。我国从本国实际情况出发，于 1986 年制定并发行了第一套汽车 操纵稳定性试验标准，即 GB6323－86《汽车操纵稳定性试验方法》。1991 年我国制定了关 于汽车操纵稳定性的第二项国家标准 GB/T13047-91《汽车操纵稳定性指标限值与评价方 法》，这是在前者基础上发展起来的。国家标准包括 6 项试验，目的在于从不同角度反映汽 车在运行过程中的稳态响应和瞬态响应，便于综合评价汽车的操纵稳定性。这 6 项试验内容 包括：蛇形试验、转向盘转角阶跃输入转向瞬态响应试验、转向盘转向脉冲输入转向瞬态响 应试验、转向回正试验、转向轻便性试验、稳态回转试验。本章主要进了蛇形试验、转向盘 转角阶跃输入转向瞬态响应试验、转向盘转向脉冲输入转向瞬态响应试验、转向回正试验、 转向轻便性试验、稳态回转试验。随着对汽车操纵稳定性方法和评价方法标准也进了修订和 完善，现阶段主要根据 GB/T6323-94 和 QC/T480-1999 来进行汽车操纵稳定性的试验和评价。
Simulation And Analysis For Vehicle Steering Stability
Wang Ya-nan Li hui Lei Long
（ZNTC Test And Evaluation Department，Zheng Zhou He Nan province ，450001） Abstrcat：Simulation and analysis for vehicle steering stability through writing the ADAMS/CAR driving control documents.Main simulation serpentine, steering wheel Angle step inputs, steering wheel input pulses, steady turning, light turning and turned to back. Keywords: Steady Turning, ADAMS/CAR、Simulation And Analysis, Turning