汽车性能集成开发实战手册
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4.3.1 操纵稳定性开发案例

1.最小转向灵敏度

最小转向灵敏度是转向盘在中心区域转向的响应灵敏度,表征不同车速下侧向加速度与转向盘转角的比例关系,单位为g/100°。一般关注60km/h和100km/h车速,0.1g侧向加速度时的最小转向灵敏度。如图4-35和图4-36所示。

图4-35 最小转向灵敏度(60km/h)

图4-36 最小转向灵敏度(100km/h)

2.侧倾梯度

侧倾梯度是指在稳态状态下,1g的侧向加速度时车身的侧倾角度,表征侧倾角和侧向加速度的关系,单位为(°)/g。整车开发指标一般关注在0.18g侧向加速度时的侧倾梯度。图4-37所示为不同车型侧倾梯度,轿车和SUV一般为4°/g,MPV由于质心较高且考虑到舒适性,一般在5°/g左右。

图4-37 侧倾梯度

3.前轴不足转向度

前轴不足转向度表示车辆前轴在受到侧向力时,侧偏角度和侧向加速度的关系,主要由轮胎和悬架的弹性变形引起,单位是(°)/g。一般关注0.18g侧向加速度下的前轴不足转向度,然后换算得到1个g的侧向加速度的前轴侧偏角度。图4-38所示为不同车型的前轴不足转向度。

4.后轴不足转向度

同前轴类似,该参数反映后轴受到侧向力后的弹性转向。图4-39所示为不同车型的后轴不足转向度。

图4-38 前轴不足转向度

图4-39 后轴不足转向度

5.整车不足转向度

前、后轴不足转向度的差值就是整车的不足转向度,反映的是车辆在受到一个g的侧向加速度时,整车的侧偏角。正值为不足转向,意味着车辆实际的转角没有达到理论转角,也就是转向不足,表现为车辆轨迹半径逐渐增大,速度不变的情况下,侧向加速度降低,车辆趋于稳定,因此商品车一般都设计有一定量的不足转向度。反之为过度转向,半径越来越小,侧向加速度不断增加,当超过轮胎和地面的附着极限时,车辆就会打滑失控。不足转向和过度转向的中间则是中性转向。图4-40所示为转向特性示意图,图4-41所示为不同车型不足转向度,可以看出大部分轿车和SUV在1.5°/g~2.5°/g之间,MPV车在3°/g左右。

图4-40 转向特性示意图

图4-41 不同车型不足转向度

6.转向盘转矩

转向盘转矩是反映车辆在操作过程中转向盘手感建立的指标和线性度。在开发过程中一般关注0g侧向加速度,车速为60km/h和100km/h时的转向盘转矩(单位为N·m),以及0.1g侧向加速度时转向盘转矩梯度和0g侧向加速度时转向盘转矩梯度的比值。

图4-42和图4-43所示分别为车速为60km/h和100km/h,转向盘经过中间位置时的转矩,该参数越小,表示转向盘经过中间区域越轻盈,越过中间区域之后的力矩随增感会越容易实现。图4-44和图4-45所示分别是车速为60km/h和100km/h,侧向加速度为0.1g和0g时,转向盘转矩梯度的比值,表征的是线性度,比值越大,线性度越高,转向盘手感预期效果越好。

图4-42 转向力矩(0g,60km/h)

图4-43 转向力矩(0g,100km/h)

图4-44 线性关系比(0.1g/0g,60km/h)

图4-45 线性关系比(0.1g/0g,100km/h)

7.最大侧向加速度

最大侧向加速度测量的是车辆稳态时的极限抓地能力,与车辆轮胎、悬架性能息息相关。反映车辆过弯能力,图4-46所示为部分车型的测试结果,可以看出最大侧向加速度基本在0.6g~0.8g之间。数值越大,说明车辆能提供的最大侧向加速度越大,其过弯能力越强。

图4-46 稳态最大侧向加速度

8.静态转向力

静态转向力是反映车辆静止时原地转向力大小和线性度的指标。图4-47~图4-49所示分别为车辆在0°、180°、360°时的静态转向力测试结果。

图4-47 0°静态转向力

图4-48 180°静态转向力

图4-49 360°静态转向力

9.最小转弯半径或直径

顾名思义,最小转弯半径或直径是车辆转弯时轨迹的最小半径或直径,其越小表明车辆的机动性越好,图4-50所示为部分车辆测试结果,一般小型车的最小转弯直径在11m左右,轴距大的车辆在12.5m左右。

图4-50 最小转弯直径

10.转向传动比

转向传动比是转向盘转角与轮胎转角的比值。图4-51所示为不同车辆转向传动比的测量结果,一般在14~18之间。比值越小,表明输入越直接,车辆响应越灵敏。

图4-51 转向传动比