汽车操纵稳定性试验解析！
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汽车操纵稳定性试验解析！
汽车的操稳性不仅影响到汽车驾驶的操纵方面，而且也是决定汽车安全行驶的一个主要性能；为了保证安全行驶，汽车的操稳性受到汽车设计者很大的重视，成为现代汽车的重要使用性能之一，如何试验并评价汽车的操稳性显得极其重要。汽车操控稳定性分为两个方面：1、操控性:& 指汽车能够确切的响应驾驶员转向指令的能力；2、稳定性:指汽车受到外界扰动（路面扰动或阵风扰动）后恢复原来运动状态的能力。一、常用试验仪器1、陀螺仪：用于汽车运动状态下测动态参数，如汽车行进方位角，汽车横摆角速度，车身侧倾角及纵倾角等；2、光束水准车轮定位仪：测车轮外倾角，主销内倾角，主销外倾角，车轮前束，车轮最大转角及转角差；3、车辆动态测试仪：测汽车横摆角速度，车身侧倾角及纵倾角，汽车横向加速度与纵向加速度等运动参数；4、力矩及转角仪：测转向盘转角或力矩；5、五轮仪和磁带机等。二、试验分类三、稳态回转试验01试验步骤1、在试验场上，用明显的颜色画出半径为15m或20m的圆周；2、接通仪器电源，使之加热到正常工作温度；3、试验开始前，汽车应以侧向加速度为3m/s2的相应车速沿画定的圆周行驶500m以使轮胎升温。4、以最低稳定速度沿所画圆周行驶，待安装于汽车纵向对称面上的车速传感器在半圈内都能对准地面所画的圆周时，固定转向盘不动，停车并开始记录，记下各变量的零线，然后，汽车起步，缓缓连续而均匀地加速（纵向加速度不超过0·25m/s2），直至汽车的侧向加速度达到6·5m/s2为止，记录整个过程。5、试验按向左转和右转两个方向进行，每个方向试验三次。每次试验开始时车身应处于正中央。02评价条件1、中性转向点侧向加速度值An：前后桥侧偏角之差与侧向加速度关系曲线上斜率为零的点的侧向加速度值，越大越好；2、不足转向度：按前后桥侧偏角之差与侧向加速度关系曲线上侧向加速度2m/s2点的平均值计算，越小越好；3、车厢侧倾度K：按车厢侧倾角与侧向加速度 关系曲线上侧向加速度2m/s2点的平均斜率计算，越小越好。转向特性曲线图四、转向回正试验01试验步骤一）低速回正性能试验：1、在试验场地上用明显的颜色画出半径为 15m的圆周。2、试验前试验汽车沿半径为 15m的圆周、以侧向加速度达 3m/ s 2 的相应车速，行驶 500m，使轮胎升温。3、接通仪器电源，使其达到正常工作温度。4、试验汽车直线行驶，记录各测量变量零线，然后调整转向盘转角，使汽车沿半径为 15±1m的圆周行驶，调整车速，使侧向加速度达到 4±0.2m／ s 2, 固定转向盘转角，稳定车速并开始记录，待 3s 后，驾驶员突然松开转向盘并做一标记（建议用一微动开关和一个讯号通道同时记录） ， 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。5、对于侧向加速度达不到 4±0.2m/ s 2的汽车，按试验汽车所能达到的最高侧向加速度进行试验，应在试验报告中加以说明。试验按向左转与向右转两个方向进行，每个方向三次。二）高速回正性能试验：1、对于最高车速超过 100km／ h 的汽车，要进行本项试验。2、试验车速按被试汽车最高车速的 70％并四舍五入为 10 的整数倍。3、接通仪器电源，使其达到正常的工作温度。4、试验汽车沿试验路段以试验车速直线行驶，记录各测量变量的零线。随后驾驶员转动转向盘使侧向加速度达到 2±0.2m／ s2，待稳定并开始记录后，驾驶员突然松开转向盘并做一标记 （建议用一微动开关和一个讯号通道同时记录），至少记录松手后 4s 内的汽车运动过程。记录时间内油门开度保持不变。5、试验按向左转与向右转两个方向进行，每个方向三次。02评价条件1、本项试验，按松开转向盘 ( 方向盘 )3s 时的残留横摆角速度绝对值 △r 及横摆角速度总方差 Er，两项指标进行评价计分。2、两个值都是越小越好。 要求快速能恢复到稳态值， 而且横摆角速度不能有太大的跳动。五、转向轻便性试验01试验步骤1、按双纽线路线图的规定，画好双纽线路径并放置好标桩。2、接通仪器电源，使之预热到正常工作温度。3、试验前驾驶员可操纵汽车沿双纽线路径行驶若干周， 熟悉路径和相应操作。 随后，使汽车沿双纽线中点“ 0”处的切线方向作直线滑行，并停车于“ 0”点处，停车后注意观察车轮是否处于直行位置， 否则应转动转向盘进行调整。 然后双手松开转向盘， 记录转向盘中间位置和作用力矩的零线。4、试验时，驾驶员操纵转向盘，使汽车以 10± 2km/h 的车速沿双纽线路径行驶，待车速稳定后， 开始记录转向盘转角和作用力矩， 并记录行驶车速作为监督参数。 汽车沿双纽线绕行一周至记录起始位置，即完成一次试验，全部试验应进行三次。在测量记录过程中，驾驶员应保持车速稳定和平稳地转动转向盘， 不应同时松开双手， 并且在行驶中不准撞倒标桩。02评价条件本项试验按转向盘平均操舵力 Fs、与转向盘最大操舵力 Fm 。两项指标进行评价计分。两个数值越小越好！六、转向瞬态响应（阶跃输入）01试验步骤1、试验车速按被试汽车最高车速的 70％并四舍五入为 10 的整数倍确定。2、试验前，以试验车速行驶 10km，使轮胎升温。3、接通仪器电源，使之达到正常工作温度。在停车状态下记录车速零线。4、试验中转向盘转角的预选位置（输入角），按稳态侧向加速度值 1-3 m/ s2&确定，从侧向加速度为 1m/s2做起，每间隔 0.5 m/ s2进行一次试验。5、汽车以试验车速直线行驶，先按输入方向轻轻靠紧转向盘，消除转向盘自由行程并开始记录各测量变量的零线，经过0.2-0.5s，以尽快的速度（起跃时间不大于0.2s 或起跃速度不低于200°/s 转动转向盘， 使其达到预先选好的位置并固定数秒钟（待所测变量过渡到新稳态值），停止记录。记录过程中保持车速不变。6、试验按向左转与向右转两个方向进行。可以两个方向交替进行，也可以连续进行一个方向，然后再进行另一个方向。02评价条件本项试验，按侧向加速度值为 2 m/ s2&时的汽车横摆角速度响应时间 T 进行评价计分。该值越小越好！七、转向瞬态响应（脉冲输入）01试验步骤1、试验车速按试验汽车最高车速 70％并四舍五入为 10 的整数倍。2、试验前以试验车速行驶 10km，使轮胎升温。3、接通仪器电源，使之达到正常工作温度。4、汽车以试验车速直线行驶，使其横摆角速度为 0±0.5 （°）／ s。作一标记，记下转向盘中间位置（直线行驶位置） 。然后给转向盘一个三角脉冲转角输入（见下图）。试验时向左（或向右）转动转向盘，并迅速转回原处（允许及时修正）保持不动，记录全部过程，直至汽车回复到直线行驶位置。转向盘转角输入脉宽为 0.3 ～ 0.5s ，其最大转角应使本试验过渡过程中最大侧向加速度为 4 m/ s 2。转动转向盘时应尽量使其转角的超调量达到最小。记录时间内，保持油门开度不变。5、试验至少按左、右方向转动转向盘（转角脉冲输入）各三次。每次输入的时间间隔不得少于 5s。02评价条件本项试验按谐振频率 f 、谐振峰水平 D和相位滞后角 a 三项指标，进行评价计分。 F 越大越好， D越小越好，相位滞后角越小越好。八、蛇行试验01汽车类型02试验步骤1、在试验场地上按上图及表的规定，布置标桩 10 根。2、接通仪器电源，使之预热到正常工作温度。3、试验驾驶员应具有较丰富的驾驶经验。在正式实验前，按下图所示路线，练习五个往返。4、试验汽车以近似基准车速二分之一的稳定车速直线行驶，在进入试验区段之前，记录各测量变量的零线，然后蛇行通过试验路段，同时记录各测量变量的时间历程曲线及通过有效标桩区的时间。5、提高车速（车速间隔自行选择） ，重复 6.4 条的过程，共进行 10 次（撞倒标桩的次数不计在内） 。最高车速不超过 80km/h。03评价条件1、本项试验， 按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 0 进行评价计分。两个值都是越小越好！2、评价时，横摆角速度峰值比方向盘转角的加权重。九、中间位置转向试验01试验步骤1、本项试验为在平直道路上进行的开环试验， 试验的初始状态为等速直线行驶， 试验标准车速为 100km/h，也可以以 100km/h 车速为基准，提高或降低试验车速（车速间隔为20km/h）；2、本项试验要求转向盘输入为振荡型转角输入， 首选输入形式为正弦波， 也可以采用其它输入 （如三角形波输入）。转向盘输入频率的基准值为 0.2Hz ，频率偏差不应超过± 10%。输入转角的幅值应足以使车辆的侧向加速度峰值达到基准值，允许的峰值偏差为± 10% 。为获取侧向加速度 1m/s2时良好的试验数据，并保证车辆及其子系统运行范围超出迟滞区，侧向加速度峰值的基准值就 2 m/s2。当然也可以采用较小的值或不超过 4 m/s2的其它值。02评价条件可以通过侧向加速度、方向盘力矩和方向盘转角的相互关系对整车的操稳进行评价。十、操纵稳定性试验标准1、GB/T 6323.1 －1994 汽车操纵稳定性试验方法 蛇行试验2、GB/T 6323.2 －1994 汽车操纵稳定性试验方法 转向瞬态响应试验 (转向盘转角阶跃输入 )3、GB/T 6323.3 －1994 汽车操纵稳定性试验方法 转向瞬态响应试验 (转向盘转角脉冲输入 )4、GB/T 6323.4 －1994 汽车操纵稳定性试验方法 转向回正性能试验5、GB/T 6323.5 －1994 汽车操纵稳定性试验方法 转向轻便性试验6、GB/T 6323.6 －1994 汽车操纵稳定性试验方法 稳态回转试验7、GB/T 6323.12 汽车操纵稳定性试验方法 转向盘中间位置操纵稳定性试验8、QC/T 480-1999 汽车操纵稳定性指标限值与评价方法9、GB/T 12549 汽车操纵稳定性术语及其定义汽车的操稳性是汽车的重要性能之一，不少汽车存在着“高速发飘”问题—在高速时司机往往感到难以控制汽车的行驶方向。但有的汽车尽管车速很高，司机对汽车行驶却操纵自如；一般的汽车，行驶车速越高，操稳性的问题越突出，实际上有些载重车等在较低车速下（如40kph左右）也会因为方向失控而造成安全事故；因此需要设计合理试验进行不断调校来满足不管高速还是较低车速下都能有较好的操稳性！
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汽车操纵稳定性试验方法 转向瞬态响应试验（转向盘转角阶跃输入）
1 主题内容与适用范围
　　本标准规定了汽车操纵稳定性试验方法中的转向瞬态响应试验方法（转向盘转角阶跃输入）。
　　本标准适用于轿车、客车、货车及越野汽车，其他类型汽车可参照执行。
　　2 引用标准
　　GB/T 12534 汽车道路试验方法通则
　　GB/T 12549 汽车操纵稳定性术语及其定义
　　3 测量变量和仪器设备
　　3．1 测量变量
　　a． 汽车前进速度；
　　b． 转向盘转角；
　　c． 横摆角速度；
　　d． 车身侧倾角；
　　e． 侧向加速度；
　　f． 汽车重心侧偏角。
　　3．2 试验仪器设备
　　3．2．1 试验仪器设备应符合GB/T 1条规定。
　　3．2．2 各测量用仪器，其测量范围及最大误差满足表1的要求。
　　3．2．3 包括传感器及记录仪器在内的整个测量系统的频带宽度不小于3Hz。
　　3．2．4 各种传感器按各自使用说明书进行安装。
　　4 试验条件
　　4．1 试验汽车
　　4．1．1 试验汽车是按厂方规定装备齐全的汽车。试验前，测定车轮定位参数。对转向系、悬架系进行检查、调整和紧固，按规定进行润滑。只有认定试验汽车已符合厂方规定的技术条件，方可进行试验。测定及检查的有关参数的数值，记入附录A（补充件）中。
　　4．1．2 试验汽车转向盘自由行程在直线行驶时不得大于±10°，必要时应进行调整。
　　4．1．3 试验时若用新轮胎，试验前至少应经过200km正常行驶的磨合；若用旧轮胎，试验终了残留花纹高度不小于1.5mm。轮胎气压应符合GB/T 1条的规定。
　　4．1．4 试验汽车在厂定最大总质量（驾驶员、试验员及测试仪器的质量，计入总质量）和轻载两种状态下进行，货车的装载物（推荐用砂袋）均匀分布于货箱内；客车的装载物（推荐用砂袋）分布于座椅和地板上，其比例应符合GB/T 1.3条表1规定。轴载质量必须符合厂方规定。
　　注：轻载状态是指除了驾驶员、试验员及测试仪器外，无其他加载物的状态。对于承载能力小的汽车，如果轻载状态已超过最大总质量的70%，则不必进行轻载状态的试验。
　　4．2 试验场地与环境
　　a． 试验场地为干燥、平坦且清洁的，用水泥混凝土或沥青铺装的路面，任意方向的坡度不大于2%；
　　b． 风速不大于5m/s；
　　c． 大气温度在0~40℃范围内。
　　5 试验方法
　　5．1 试验车速按被试汽车最高车速的70%并四舍五入为10的整数倍确定。
　　5．2 试验前，以试验车速行驶10km，使轮胎升温。
　　5．3 接通仪器电源，使之达到正常工作温度。在停车状态下记录车速零线。
　　5．4 试验中转向盘转角的预选位置（输入角），按稳态侧向加速度值1~3m/s2确定，从侧向加速度为1m/s2做起，每间隔0.5m/s2进行一次试验。
　　5．5 汽车以试验车速直线行驶，先按输入方向轻轻靠紧转向盘，消除转向盘自由行驶并开始记录各测量变量的零线，经过0.2~0.5s，以尽快的速度（起跃时间不大于0.2s或起跃速度不低于200°/s）转动转向盘，使其达到预先选好的位置并固定数秒钟（待所测变量过渡到新稳态值），停止记录。记录过程中保持车速不变。
　　5．6 试验按向左转与向右转两个方向进行。可以两个方向交替进行，也可以连续进行一个方向，然后再进行另一个方向。
　　6 试验数据处理与结果表达
　　6．1 试验数据处理
　　各测量变量的稳态值，采用进入稳态后的均值。若汽车前进速度的变化率大于5%，或转向盘转角的变化超出平均值的10%，本次试验无效。
　　ayo——侧向加速度响应的稳态值，m/s2。
　　6．1．7 “汽车因素”TB，由横摆角速度峰值响应时间乘以汽车质心稳态侧偏角求得。
　　6．2 试验结果表达
　　6．2．1 将试验车速下，侧向加速度为2m/s2时的下列数据记入表2中：
　　a． 横摆角速度响应时间；
　　b． 横摆角速度峰值响应时间；
　　c． 横摆角速度超调量；
　　d． 侧向加速度响应时间；
　　e． 横摆角速度总方差；
　　f． 侧向加速度总方差；
　　g． “汽车因素”TB。
　　注：其中a为基本评价指标；b，c，d，e，f，g为争取获得的指标。
　　6．2．2 将不同侧向加速度下的试验数据，按以下曲线形式表达：
　　a． 以图2的形式，拟合画出横摆角速度响应时间与稳态侧向加速度的关系；
　　b． 以图3的形式，拟合画出侧向加速度稳态响应与转向盘转角的关系；
　　c． 以图4的形式，拟合画出横摆角速度稳态响应与转向盘转角的关系；
　　d． 以图5的形式，拟合画出侧向加速度响应时间与稳态侧向加速度的关系；
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转向瞬态响应试验(转向盘转角阶跃输入)
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当下，汽车媒体的测评文章非常多。随便挑一辆车出来，在百度里搜索一下，就有成百上千条关于此车的测评等着你点击。这些测评文章主要涉及了主观评价和客观评价两部分。主观评价，咱们不必多说，试车记者的个人喜好加上大多数人的大众喜好。客观评价就要用上一些仪器，对加速与刹车、蛇形绕桩等项目进行量化考量。但是作为汽车主机厂的工程师和汽车质量监督检测机构来说，这显然是不够的。关于车辆的任何指标都要建立在可量化的基础之上。
因此国家标准显得尤为重要。在灿若繁星的国标中有一个标准名为《汽车操纵稳定性指标限值与评价方法》（QC/T 480一1999）的标准。新车品质评价就是根据这项标准确定了评价新车操稳性能的三项指标：稳态回转、转向盘转角阶跃输入和转向盘转角脉冲输入。除此以外，这个标准还涉及转向回正性能试验、转向轻便性试验和蛇行试验。因为目前的汽车产品在这三项的表现都达到了相当高的水准，不利于分数拉开，故未进行试验。由于国标中的语言和技术术语对于普通读者来说不太容易理解，所以，我们用非常易懂的语言大致描述一下这三项实验的实施过程。
稳态回转实验
这项实验主要测定汽车转向特性及车身的侧倾特性。在实验时，驾驶员首先驾车以最低稳定车速沿半径为15米的实验圆周行驶。此时，驾驶员调整方向盘转角，使得第五轮仪在大半个圆周都可对准绘定的圆周后，停车固定方向盘转角，以保持在整个实验中不变。接下来，开启测量记录仪器。驾驶员缓慢启动车辆，匀速加速，直至汽车的侧向加速度达到或超过6.5 m/s2。实验要在四种状态下进行：满载和空载；左转和右转两个方向进行。
转向盘转角阶跃输入实验
此实验和下面要介绍的转向盘转角脉冲输入实验都属于转向瞬态响应实验。实验时，车辆的行驶速度设定为最高车速的70%，如果不是10的整倍数，则四舍五入。例如，一辆最高车速为180公里的汽车，做实验时的车速就被设定为时速130公里。实验中转向盘转角按稳态侧向加速度值1至3 m/s2确定，从侧向加速度为1 m/s2做起，每间隔0.5 m/s2进行一次实验。
实验车辆直线行驶，先按输入方向轻轻靠近方向盘，以消除其自由行程。此时，开启设备，记录变量的零线。经过0.2至0.5s后，以尽快的速度转动方向盘（起跃时间不大于0.2秒，或速度不低于200°/ s2）。这时车辆迅速按方向盘转动方向急转。待所测变量过渡到新稳态值，停止记录。需要注明的是整个起跃过程车速保持不变。整个实验按左转与右转两个方向进行，可以交替进行，也可进行一侧，再进行另一侧的实验。
转向盘转角脉冲输入实验
车辆以试验车速行进，向左（或向右）转动方向盘，此时车辆产生相应的横摆输出，实验设备记录整个过程。实验结束后，对测量获得的信号进行相应的处理，以提取所需的指标。此外，实验规定方向盘转角输入脉宽为0.3秒至0.5秒。在实验过程中，保持车速不变。
第一期测评中，在主动安全的检测项目上，均分达到了满分240分中的188分。这说明目前的汽车产品在主动安全方面都已经达到了相当的水准。不过从另一方面来讲，制定此标准是在1999年，随着时间的推移，汽车产品的性能都有大幅提高。希望在不久的将来，国标也能向前发展，为汽车产品的技术性能提出更高的标准。
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