汽车操纵稳定性实验指导书

汽车操纵稳定性实验指导书

课程编号：

课程名称：

实验一汽车转向轻便性实验

一、实验目的

汽车的转向轻便性和操纵稳定性是现代汽车重要的使用性能，通过对实验了解和掌握测试系统的安装调试、基本实验方法并学会数据处理和运用理论知识对汽车操纵稳定性研究、评价。以培养学生解决实际工程问题的能力。

二、实验的主要内容

了解测试系统的组成和测试原理，汽车转向轻便性实验的数据的实时采集和处理。测定汽车在低速大转角时的转向轻便性，与操纵稳定性其他试验项目一起，共同评价汽车的操纵稳定性。

采集测量变量及参数

方向盘转角；

方向盘力矩；

方向盘直径。

三、实验设备和工具

1．测量仪器

汽车方向盘转角——力矩传感器

汽车操纵稳定性数据采集和分析仪

2．实验车辆

小型客车一辆

3．标明试验路径的标桩16个。

四、实验原理

测定汽车在道路上进行转向行驶时，驾驶员作用在方向盘上的力矩和方向盘转角的变化关系评价汽车的转向操纵性能

五、验方法和步骤

1．实验准备

试验场地应为干燥、平坦而清洁的水泥或柏油路面。任意方向上的坡度不大于2％。在试验场地上，用明显颜色画出双纽线路径（图1），双纽线轨迹的极坐标方程为：

轨迹上任意点的曲率半径R为：

当Ψ=0°时，双纽线顶点的曲率半径为最小值，即

双纫线的最小曲率半径（m）应按试验汽车的最小转弯半径（m）乘以 1.05倍，并圆整到比此乘积大的一个整数来确定。并据此画出双纽线，在双纽线最宽处、顶点和中点（即结点）的路径两侧共放置16个标桩（图1）。标桩与试验路径中心线的距离，按汽车的轴距确：定，当试验汽车轴距大于2.5m时，为车宽一半加50cm，当试验汽车轴距小于或等于2m时，为车宽一半加30cm。

图1 双纽线路径示意图

2．试验方法

2．1接通仪器电源，使之预热到正常工作温度。

2．2汽车以低速直线滑行，驾驶员松开方向盘，停车后，记录方向盘中间位置及方向盘力矩零线。

2．3驾驶员操纵方向盘使汽车沿双纽线路径行驶。车速为10土1km／h。待车速稳定后，开始记录方向盘转角及力矩，并记录（或显示）车速作为监督参数，直到汽车绕双纽线行驶满三周。

3．数据处理

3．1根据记录的方向盘转角及方向盘力矩，按双纽线路径每一周整理成图2所示的M—θ曲线，并计算以下参数：

3．1．1方向盘最大力矩，用下式计算：

式中：Mmax——方向盘最大力矩，N·m；

3．1．2方向盘最大作用力，用下式计算：

式中：D——试验汽车原有方向盘的直径，m；

Fmax——方向盘最大作用力，N。

3．1．3方向盘作用功

图2 M—θ曲线

六、实验报告主要内容及要求

根据测量数据绘制M—θ曲线（参见图2）

七、实验注意事项

试验时，轮胎气压必须符合规定。若规定气压小于245kPa时，允许偏差为±4.9KPa若规定气压大于245kPa时，允许偏差为±2％。

在记录时间内，保持车速稳定及不准撞倒标桩。

实验二稳态回转响应实验

一、实验目的

测定汽车在方向盘一个转角输入时，汽车运动的稳态响应过程。与操纵稳定性其他试验项目共同评价汽车的操纵稳定性。

二、实验的主要内容

了解测试系统的组成和测试原理，汽车稳态回转响应实验的数据的实时采集和处理。

采集测量变量及参数

汽车側向加速度；

汽车横摆角速度；

三、实验设备和工具

1．测量仪器

电子陀罗仪

汽车操纵稳定性数据采集和分析仪

2．实验车辆

小型客车一辆

四、实验原理

采用固定方向盘转角，连续加速的方法进行回转行驶实验，测定实验过程中侧向加速度与汽车绕自身Z轴的转动角速度，并计算汽车圆周行驶中的瞬态转弯半径，评价汽车的转向特性。

五、实验方法和步骤

在试验场地上，用明显颜色画出半径为15m的圆周。

1．接通仪器电源，使之预热到正常工作温度。

2．试验开始之前，驾驶员操纵汽车以最低稳定速度滑所画圆周行驶，待汽车后部中点能对准地面所画圆周时，固定方向盘不动，停车并开始记录，记下各变量的零点。

3．汽车起步，缓缓连续而均匀地加速（纵向加速度不能超过0.25m／s2），直至汽车的侧向加速度达到4m／s2（或受发动机功率限制而所能达到的最大侧向加速度、或汽车出现不稳定状态）为止、记录整个过程。

4．试验按向左转和向右转两个方向进行，每个方向试验三次。

六、实验报告主要内容及要求

试验数据处理及结果表达

1．转弯半径比R；／R。与侧向加速度a关系曲线

根据记录的横摆角速度及汽车侧向加速度，用下式计算各点的转弯半径；

Ri = аi / γi2

式中：аi——第i点的侧向加速度，m／s2；

γi——弟i点的横摆角速度，弧度／s；

Ri——第i点转弯半径，m；

进而算出各点的转弯半径比Ri／R。（R。为初始半径，m）填入表1中。

根据计算结果，在图1绘出R／R。一a曲线。

根据R／R。一a曲线判定汽车的转向特性。

表1

图1 转向特性曲线

七、实验注意事项

试验汽车所用轮胎和轮辋型式及尺寸，必须符合规定。如试验时使用新轮胎，试验前轮胎至少应经过200km正常行驶的磨合。如试验时使用旧轮胎，试验终了时，残留花纹的高度应不小于0.15cm。

试验时轮胎气压必须符合厂方规定。若规定气压小于245kPa时，允许偏差为±4．5kPa；若规定气压大于245kPa时，允许偏差为±2％。

试验场地应为干燥，平坦而清洁的水泥或柏油路面，任意方向上的坡度不大于2％。试验时风速不大于3m／s。

实验三转向回正性能实验

一、实验目的

通过实际测量汽车从圆周运动状态自动回到直线行驶状态时，汽车的各项相关参数分析和评价汽车从曲线行驶自行回复到直线行驶的能力。

二、实验的主要内容

通过实际道路运行实验，采集实验参数并用专用信号处理仪或专用软件在通用电子计算机上计算和处理实验数据，对汽车的回正性能作出客观评价。

三、实验设备和工具

1．测量仪器

汽车方向盘转角——力矩传感器

汽车操纵稳定性数据采集和分析仪

2．实验车辆

小型客车一辆

四、实验原理