整車操縱穩(wěn)定性仿真分析報(bào)告

1、簡式國際汽車設(shè)計(jì)（北京）有限公司 L11整車操縱穩(wěn)定性仿真分析報(bào)告（HB11A/HB12A） L11整車操縱穩(wěn)定性仿真分析報(bào)告（HB11A/HB12A）編 制（日期） 校 對（日期） 審 核（日期） 批 準(zhǔn)（日期） 簡式國際汽車設(shè)計(jì)（北京）有限公司L11整車操縱穩(wěn)定性仿真分析報(bào)告（HB11A/HB12A）1. 定半徑穩(wěn)態(tài)圓周試驗(yàn)1.1試驗(yàn)方法HB11A處于滿載狀態(tài)，沿半徑為40m的定半徑圓周進(jìn)行回轉(zhuǎn)運(yùn)動，開始以最低穩(wěn)定速度進(jìn)入圓周，找準(zhǔn)方向盤的位置，使汽車可以沿圓周進(jìn)行回轉(zhuǎn)運(yùn)動，開始記錄，然后緩慢連續(xù)而均勻地加速（縱向加速度不超過0.2 m/s2），加速的同時調(diào)整方向盤轉(zhuǎn)角以維持定半徑圓周運(yùn)動

2、，這個過程中車輛不應(yīng)超出車道0.5 m，直至不能維持穩(wěn)態(tài)定半徑圓周運(yùn)動條件時或受發(fā)動機(jī)功率限制所能達(dá)到的最大側(cè)向加速度為止。記錄整個過程，建議使用滿足試驗(yàn)條件的最高檔位。試驗(yàn)按向左轉(zhuǎn)和向右轉(zhuǎn)兩個方向進(jìn)行，每次試驗(yàn)開始時車身應(yīng)處于正中位置。1.2數(shù)據(jù)處理1.2.1不足轉(zhuǎn)向梯度“方向盤轉(zhuǎn)角側(cè)向加速度”擬合曲線線性部分的斜率，取側(cè)向加速度為0.25g時的曲線斜率。1.2.1.1左轉(zhuǎn)圖1 方向盤轉(zhuǎn)角側(cè)向加速度（左轉(zhuǎn)）從圖1 計(jì)算得到左轉(zhuǎn)不足轉(zhuǎn)向梯度為137º/g1.2.1.2右轉(zhuǎn)圖2 方向盤轉(zhuǎn)角側(cè)向加速度（右轉(zhuǎn)）右轉(zhuǎn)不足轉(zhuǎn)向梯度為134.5º/g，則HB11A平均不足轉(zhuǎn)向梯度為13

3、5.75º/g。1.2.2不足轉(zhuǎn)向梯度/轉(zhuǎn)向系角傳動比HB11A的角傳動比約為23.333，則不足轉(zhuǎn)向梯度/轉(zhuǎn)向系角傳動比為5.817º/g。1.2.3側(cè)偏角梯度“質(zhì)心側(cè)偏角側(cè)向加速度”擬合曲線線性部分的斜率，取側(cè)向加速度為0.25g時的曲線斜率。1.2.3.1左轉(zhuǎn)圖3 質(zhì)心側(cè)偏角側(cè)向加速度（左轉(zhuǎn)）左轉(zhuǎn)側(cè)偏角梯度為5.987º/g。1.2.3.2右轉(zhuǎn)圖4 質(zhì)心側(cè)偏角側(cè)向加速度（右轉(zhuǎn)）右轉(zhuǎn)側(cè)偏角梯度為5.987º/g，則HB11A平均側(cè)偏角梯度為5.987º/g。1.2.4側(cè)傾角梯度“車身側(cè)傾角側(cè)向加速度”擬合曲線線性部分的斜率，取側(cè)向加速度為0

4、.25g時的曲線斜率。1.2.4.1左轉(zhuǎn)圖5 車身側(cè)傾角側(cè)向加速度（左轉(zhuǎn)）左轉(zhuǎn)側(cè)傾角梯度為8.995º/g。1.2.4.2右轉(zhuǎn)圖6 車身側(cè)傾角側(cè)向加速度（右轉(zhuǎn)）右轉(zhuǎn)側(cè)傾角梯度為8.94º/g，則HB11A平均側(cè)傾角梯度為8.967º/g。2. 方向盤轉(zhuǎn)角階躍輸入試驗(yàn)2.1試驗(yàn)方法HB11A處于滿載狀態(tài)，以70/的車速穩(wěn)定直線行駛，開始記錄數(shù)據(jù)，以盡可能快的速度(階躍時間為0.4s)轉(zhuǎn)動方向盤，達(dá)到預(yù)定的轉(zhuǎn)角，保持方向盤轉(zhuǎn)角不變直至汽車恢復(fù)穩(wěn)定狀態(tài)，試驗(yàn)過程中油門踏板開度應(yīng)盡可能保持不變。方向盤轉(zhuǎn)角初始值是10°，每次增加5°，直到車輛達(dá)到附著極

5、限，試驗(yàn)分為向左、向右兩個方向進(jìn)行。2.2數(shù)據(jù)處理2.2.1橫擺角速度方向盤轉(zhuǎn)角滯后時間橫擺角速度達(dá)到50%穩(wěn)態(tài)值時相對于方向盤轉(zhuǎn)角達(dá)到50%階躍值時的滯后時間。2.2.1.1穩(wěn)態(tài)側(cè)向加速度為0.3g時圖7 0.3g時橫擺角速度方向盤轉(zhuǎn)角滯后時間左轉(zhuǎn)時，橫擺角速度方向盤轉(zhuǎn)角滯后時間為0.0308s右轉(zhuǎn)時，橫擺角速度方向盤轉(zhuǎn)角滯后時間為0.0312sHB11A橫擺角速度方向盤轉(zhuǎn)角平均滯后時間為0.031s2.2.1.2穩(wěn)態(tài)側(cè)向加速度為0.4g時圖8 0.4g時橫擺角速度方向盤轉(zhuǎn)角滯后時間左轉(zhuǎn)時，橫擺角速度方向盤轉(zhuǎn)角滯后時間為0.0326s；右轉(zhuǎn)時，橫擺角速度方向盤轉(zhuǎn)角滯后時間為0.0331s；H

6、B11A橫擺角速度方向盤轉(zhuǎn)角平均滯后時間為0.03285s。2.2.2側(cè)向加速度方向盤轉(zhuǎn)角滯后時間側(cè)向加速度達(dá)到50%穩(wěn)態(tài)值時相對于方向盤轉(zhuǎn)角達(dá)到50%階躍值時的滯后時間。2.2.2.1穩(wěn)態(tài)側(cè)向加速度為0.3g時圖9 0.3g時側(cè)向加速度方向盤轉(zhuǎn)角滯后時間左轉(zhuǎn)時，側(cè)向加速度方向盤轉(zhuǎn)角滯后時間為0.1127s；右轉(zhuǎn)時，側(cè)向加速度方向盤轉(zhuǎn)角滯后時間為0.1137s；HB11A側(cè)向加速度方向盤轉(zhuǎn)角平均滯后時間為0.1132s。2.2.2.2穩(wěn)態(tài)側(cè)向加速度為0.4g時圖10 0.4g時側(cè)向加速度方向盤轉(zhuǎn)角滯后時間左轉(zhuǎn)時，側(cè)向加速度方向盤轉(zhuǎn)角滯后時間為0.1397s；右轉(zhuǎn)時，側(cè)向加速度方向盤轉(zhuǎn)角滯后時間

7、為0.1408s；HB11A側(cè)向加速度方向盤轉(zhuǎn)角平均滯后時間為0.14025s。2.2.3側(cè)傾角方向盤轉(zhuǎn)角滯后時間車身側(cè)傾角達(dá)到50%穩(wěn)態(tài)值時相對于方向盤轉(zhuǎn)角達(dá)到50%階躍值時的滯后時間。2.2.3.1穩(wěn)態(tài)側(cè)向加速度為0.3g時圖11 0.3g側(cè)傾角方向盤轉(zhuǎn)角滯后時間左轉(zhuǎn)時，側(cè)傾角方向盤轉(zhuǎn)角滯后時間為0.1733s；右轉(zhuǎn)時，側(cè)傾角方向盤轉(zhuǎn)角滯后時間為0.1741s；HB11A側(cè)傾角方向盤轉(zhuǎn)角平均滯后時間為0.1737s。2.2.3.2穩(wěn)態(tài)側(cè)向加速度為0.4g時圖12 0.4g側(cè)傾角方向盤轉(zhuǎn)角滯后時間左轉(zhuǎn)時，側(cè)傾角方向盤轉(zhuǎn)角滯后時間為0.1773s；右轉(zhuǎn)時，側(cè)傾角方向盤轉(zhuǎn)角滯后時間為0.1779

8、s；HB11A側(cè)傾角方向盤轉(zhuǎn)角平均滯后時間為0.1776s。2.2.4側(cè)偏角方向盤轉(zhuǎn)角滯后時間質(zhì)心側(cè)偏角達(dá)到50%穩(wěn)態(tài)值時相對于方向盤轉(zhuǎn)角達(dá)到50%階躍值時的滯后時間。2.2.4.1穩(wěn)態(tài)側(cè)向加速度為0.3g時圖13 0.3g側(cè)偏角方向盤轉(zhuǎn)角滯后時間左轉(zhuǎn)時，側(cè)偏角方向盤轉(zhuǎn)角滯后時間為0.1408s；右轉(zhuǎn)時，側(cè)偏角方向盤轉(zhuǎn)角滯后時間為0.1411s；HB11A側(cè)偏角方向盤轉(zhuǎn)角平均滯后時間為0.14095s。2.2.4.2穩(wěn)態(tài)側(cè)向加速度為0.4g時圖14 0.3g側(cè)偏角方向盤轉(zhuǎn)角滯后時間左轉(zhuǎn)時，側(cè)偏角方向盤轉(zhuǎn)角滯后時間為0.1698s；右轉(zhuǎn)時，側(cè)偏角方向盤轉(zhuǎn)角滯后時間為0.1702s；HB11A側(cè)偏

9、角方向盤轉(zhuǎn)角平均滯后時間為0.17s。3. 轉(zhuǎn)向回正性能試驗(yàn)3.1試驗(yàn)方法HB11A處于滿載狀態(tài)，沿半徑為20m的圓周行駛，調(diào)整車速，使側(cè)向加速度達(dá)到4±0.2ms2，固定轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角，穩(wěn)定車速并開始記錄，駕駛員突然松開轉(zhuǎn)向盤，至少記錄松手后4s的汽車運(yùn)動過程。記錄時間內(nèi)油門開度保持不變。試驗(yàn)按向左轉(zhuǎn)與向右轉(zhuǎn)兩個方向進(jìn)行，每個方向三次。3.2數(shù)據(jù)處理3.2.1車輛軌跡圖15 車輛軌跡3.2.2側(cè)向加速度時間歷程圖16 側(cè)向加速度時間歷程3.3.3車速及油門開度時間歷程圖17 車速及油門開度時間歷程3.3.4橫擺角速度評價(jià)圖 18 橫擺角速度變化曲線3.3.4.1殘留橫擺角速度松開方向盤

10、3s時刻的橫擺角速度值(包括0值)。左轉(zhuǎn)時，殘留橫擺角速度為0.4011º/s；右轉(zhuǎn)時，殘留橫擺角速度為0.4363º/s；HB11A平均殘留橫擺角速度為0.4187º/s。3.3.4.2橫擺角速度超調(diào)量橫擺角速度響應(yīng)第一個峰值超過新穩(wěn)態(tài)值的部分與初始值之比。左轉(zhuǎn)時，橫擺角速度超調(diào)量為55.813%；右轉(zhuǎn)時，橫擺角速度超調(diào)量為55.759%。HB11A平均橫擺角速度超調(diào)量為55.786%。3.3.4.3橫擺角速度自然頻率式中：橫擺角速度自然頻率，Hz 橫擺角速度響應(yīng)時間歷程曲線的峰峰值，（º）/s 橫擺角速度響應(yīng)時間歷程曲線上兩相鄰波峰的時間間隔，s n

11、 橫擺角速度響應(yīng)時間歷程曲線的波峰數(shù)左轉(zhuǎn)時，橫擺角速度自然頻率為0.7719Hz；右轉(zhuǎn)時，橫擺角速度自然頻率為0.7447Hz；HB11A平均橫擺角速度自然頻率為0.7583Hz。3.3.4.4橫擺角速度相對阻尼系數(shù)衰減率式中：橫擺角速度響應(yīng)歷程曲線的第一個峰峰值，（º）/s可得相對阻尼系數(shù)左轉(zhuǎn)時，橫擺角速度相對阻尼系數(shù)為0.1992；右轉(zhuǎn)時，橫擺角速度相對阻尼系數(shù)為0.1961；HB11A平均橫擺角速度相對阻尼系數(shù)為0.1976。3.3.4.5橫擺角速度總方差式中：橫擺角速度總方差，s 橫擺角速度響應(yīng)時間歷程曲線瞬時值，（º）/s 橫擺角速度響應(yīng)初始值，（º）/

12、s n 采樣點(diǎn)數(shù) t采樣時間間隔，s左轉(zhuǎn)時，橫擺角速度總方差為0.4722s；右轉(zhuǎn)時，橫擺角速度總方差為0.473s；HB11A平均橫擺角速度總方差為0.4726s。4.中間位置轉(zhuǎn)向試驗(yàn)4.1試驗(yàn)方法HB11A處于滿載狀態(tài)，以70/的固定車速直線穩(wěn)定行駛，以0.2Hz的頻率進(jìn)行連續(xù)的正弦曲線方向盤轉(zhuǎn)角輸入，產(chǎn)生的最大側(cè)向加速度為0.25g，正弦輸入以外的過程中要始終保持方向盤轉(zhuǎn)角不變，試驗(yàn)過程中，轉(zhuǎn)向角最大幅度和方向盤中心位置的角速度應(yīng)盡可能穩(wěn)定。此外，油門踏板位置變化應(yīng)保持最小，與車速限值要求保持一致。4.2數(shù)據(jù)處理4.2.1側(cè)向加速度方向盤轉(zhuǎn)角圖19 側(cè)向加速度方向盤轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)向靈敏度：方向盤

13、最大轉(zhuǎn)角的±20%范圍內(nèi)的曲線平均斜率，為0.0036g/º最小轉(zhuǎn)向靈敏度： 側(cè)向加速度在±0.1g范圍內(nèi)內(nèi)的曲線最小瞬間斜率，為0.0036g/º。側(cè)向加速度為0.1g時的轉(zhuǎn)向靈敏度：遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)向中心側(cè)向加速度為0.1g時的曲線斜率，為0.0038g/º。轉(zhuǎn)向線性度：最小轉(zhuǎn)向靈敏度與側(cè)向加速度0.1g時的轉(zhuǎn)向靈敏度的比值，為0.9474。轉(zhuǎn)向遲滯：在側(cè)向加速度為±0.1g范圍內(nèi)的曲線區(qū)域面積，為3.166º·g方向盤平均轉(zhuǎn)角靜態(tài)區(qū)：轉(zhuǎn)向遲滯除以0.2g，為15.83º 。4.2.2橫擺角速度方向盤轉(zhuǎn)角圖20

14、 橫擺角速度方向盤轉(zhuǎn)角橫擺角速度響應(yīng)系數(shù)：方向盤最大轉(zhuǎn)角的±20%范圍內(nèi)的曲線平均斜率，為0.1 1/s。5.掃頻試驗(yàn)5.1試驗(yàn)方法HB11A處于滿載狀態(tài)，以70/車速穩(wěn)定直線行駛，開始記錄數(shù)據(jù)，給方向盤轉(zhuǎn)角正弦掃描輸入，頻率范圍從0.2Hz到4Hz連續(xù)變化，轉(zhuǎn)向幅度使側(cè)向加速度峰值達(dá)到0.25g，試驗(yàn)過程中油門開度保持不變。5.2數(shù)據(jù)處理5.2.1側(cè)向加速度v方向盤轉(zhuǎn)角圖21 側(cè)向加速度v方向盤轉(zhuǎn)角初始增益為0.0034g/º，最小增益頻率為2.9053Hz。5.2.2橫擺角速度方向盤轉(zhuǎn)角圖22 橫擺角速度方向盤轉(zhuǎn)角初始增益為0.0957 1/s，最大增益頻率為1.489

15、3Hz，放大率為2.37625.2.3側(cè)偏角方向盤轉(zhuǎn)角圖23 側(cè)偏角方向盤轉(zhuǎn)角初始增益為0.0088，最大增益頻率為1.3428Hz，放大率為2.6818。5.2.4側(cè)傾角側(cè)向加速度圖24 側(cè)傾角側(cè)向加速度初始增益為8.673º/g。6.平順性脈沖輸入試驗(yàn)6.1試驗(yàn)方法采用如圖25所示三角形狀的凸塊作為脈沖輸入，將凸塊放置在試驗(yàn)道路(干燥平整長直的水泥路面或者瀝青路面)中間，并按汽車輪距調(diào)整好兩個凸塊間的距離，為保證汽車左右車輪同時駛過凸塊，應(yīng)將兩凸塊放在與汽車行駛方向垂直的一條線上。圖25 三角形狀的凸塊示意圖圖25中：h 80mm；B 按需要而定，但必須大于輪寬。HB11A處于滿

16、載狀態(tài)，分別以10、20、30、40、50、60的實(shí)驗(yàn)車速直線勻速駛過凸塊，在汽車通過凸塊前50m應(yīng)穩(wěn)住車速和方向盤，并啟用測速裝置測量車速。當(dāng)汽車前輪接近凸塊時開始記錄，待汽車駛過凸塊并沖擊響應(yīng)消失后，停止記錄。6.2數(shù)據(jù)處理各測點(diǎn)在不同車速下的最大垂直加速度的絕對值如表1所示：表1不同車速下的最大垂直加速度加速度單位：g駕駛員座椅駕駛員底部地板貨箱地板中心貨箱地板距前邊板、左邊板各300mm處貨箱地板距前邊板、右邊板各300mm處貨箱地板距后邊板、左邊板各300mm處貨箱地板距后邊板、右邊板各300mm處10km/H0.00240.00311.991.47041.48915.23475.2

17、17820km/H0.00190.00293.23711.08871.10087.32237.308130km/H0.00150.00333.43931.07871.09437.68517.670740km/H0.00110.00343.45631.07891.09538.0087.991650km/H0.00090.00292.96890.92260.93686.87466.860460km/H0.00070.00262.75780.80420.8176.33266.31987.仿真試驗(yàn)結(jié)果匯總表2仿真試驗(yàn)結(jié)果匯總表定半徑穩(wěn)態(tài)圓周試驗(yàn)不足轉(zhuǎn)向梯度135.75º/g不足轉(zhuǎn)向梯度/轉(zhuǎn)向

18、系角傳動比5.817º/g側(cè)偏角梯度5.987º/g側(cè)傾角梯度8.967º/g方向盤轉(zhuǎn)角階躍輸入試驗(yàn)橫擺角速度方向盤轉(zhuǎn)角時滯(0.3g)0.031s橫擺角速度方向盤轉(zhuǎn)角時滯(0.4g)0.03285s側(cè)向加速度方向盤轉(zhuǎn)角時滯(0.3g)0.1132s側(cè)向加速度方向盤轉(zhuǎn)角時滯(0.4g)0.14025s側(cè)傾角方向盤轉(zhuǎn)角時滯(0.3g)0.1737s側(cè)傾角方向盤轉(zhuǎn)角時滯(0.4g)0.1776s側(cè)偏角方向盤轉(zhuǎn)角時滯(0.3g)0.14095s側(cè)偏角方向盤轉(zhuǎn)角時滯(0.4g)0.17s轉(zhuǎn)向回正性能試驗(yàn)殘留橫擺角速度0.4187º/s橫擺角速度超調(diào)量55.786

19、%橫擺角速度自然頻率0.7583Hz橫擺角速度相對阻尼系數(shù)0.1976橫擺角速度總方差0.4726s中間位置轉(zhuǎn)向試驗(yàn)轉(zhuǎn)向靈敏度0.0036g/º最小轉(zhuǎn)向靈敏度0.0036g/º側(cè)向加速度為0.1g時的轉(zhuǎn)向靈敏度0.0038g/º轉(zhuǎn)向線性度0.9474轉(zhuǎn)向遲滯3.166º·g方向盤平均轉(zhuǎn)角靜態(tài)區(qū)15.83º橫擺角速度響應(yīng)系數(shù)0.1 1/s掃頻試驗(yàn)側(cè)向加速度初始增益0.0034g/º側(cè)向加速度最小增益頻率2.9053Hz橫擺角速度初始增益0.0957 1/s橫擺角速度最大增益頻率1.4893Hz橫擺角速度放大率2.3762側(cè)偏角初始增益0.0088側(cè)偏角最大增益頻率1.3428Hz側(cè)偏角放大率2.6818初始增益為8.673º/g平順性脈沖輸入試驗(yàn)結(jié)果曲線擬合(1