【技研】汽车操稳分析方法的学习笔记

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汽车技研

汽车操稳分析方法的学习笔记

开始今天的学习，这个方面的知识其实大家肯定都比较熟悉了，但是我觉得每次看一遍都会有一定的收获，特别是对刚刚毕业的刚刚从事的动态属性开发工程师来说。同时CAE分析软件的应用也越来越普及了，但是可能会把最基本的逻辑原理给淡忘了，也想提醒各位，经典的东西需要多看一看。

数学模型

线性二自由度汽车动力学模型——把模型中的轮胎侧偏刚度变为综合了各种侧偏效应的车轮的当量侧偏刚度（等效侧偏刚度），就可以把悬挂的KC特性一起来考虑了

主要评价指标

系统固有特性参数：横摆振动固有频率，相对阻尼系数和系统的时间常数Tz
稳态特征的参数：不足转向度a1-a2，转向灵敏度和汽车质心侧偏角
时域下反映横摆运动瞬态响应参数：峰值反应时间和横摆角速度超调量
频域下反映横摆运动瞬态响应参数：固有频率，幅值比和相位差
综合参数：汽车因数TB

侧偏柔度（Cornering Compliance）

这个是用来表明线性范围内汽车前、后轮侧偏角的大小。是根据小侧向加速度下的侧偏角与侧向加速度的比值，单位为°/g，以符号D表示。侧偏柔度主要有以下各个方面组成；

侧向力引起的轮胎的弹性侧偏角，Da
外倾角引起的侧偏角，Db
侧向力变形外倾引起的侧偏角，Dc
轮胎回正力矩引起的前、后轮侧偏力的变化而产生的侧偏角Dd
侧倾转向系数De
侧向力转向系数Df
回正力矩转向系数Dg

前后侧偏柔度:

D1=Da1+Db1+Dc1+Dd1+De1+Df1+Dg1
D2=Da2+Db2+Dc2+Dd2+De1+Df2+Dg2

其中，红色部分来源于轮胎的侧偏柔度、蓝色部分来源于悬挂变形引起的等效侧偏柔度，当然红色部分的最终结果和前后轴载分配以及侧倾过程中的重量转移系数有关。

小轿车结构参数统计值：

侧倾转向xi系数deg/deg:0.1 to 0.125;
侧倾外倾系数deg/deg:0.6 to 1.1;
前侧向力转向系数deg/N:(2.75 to 4.71)E-06
后侧向力转向系数deg/N:(-1.57 to 1.18)E-06
前侧向力外倾系数rad/N:(3.318 to 9.806)E-06
前侧向力外倾系数radN:(11.76 to 4.31)E-06
回正力矩变形转向系数rad/Nm:(0 to 0.516)E-06
轮胎后倾拖距m:-.0.028 to 0.04

不足转向度：U=D1-D2
稳定性因数：K=U/(57.3*g*L)

指标的计算：

前轮角阶跃输入下的瞬态响应

固有频率

阻尼比

反应时间到达稳态值的时间

到达第一个峰值的反应时间

汽车操稳参数匹配规律

轴距，转动惯量在可能范围内不会有明显的影响。
后轴侧偏柔度D2是影响汽车操稳最重要的参数，必须尽量降低D2

不足转向度 U>0, 统计值U = 1.5° to 4°
不足转向度 U=(0.4-0.6)|D2|,统计值 D2=3.5° to 7 °

提高轮胎侧偏刚度是降低D2的最要的途径，近30年轮胎侧偏刚度迅速提高，有些运动性的后驱车后轮胎的规格型号也要匹配的比前轮更大
转向轮回正侧偏柔度不是主要调节因素
利用后轮侧倾外倾、侧倾转向效果比前轮效果好（例如：L=2.5m b=1.256m）

以上参考，汽车理论第二版教材，以及网络资料

以下，我们重点聊一聊悬挂的KC特性试验中的一个比较有意思的参数

Static Roll Weight Transfer Coefficient (SRWTC)

为什么要聊这个参数那，因为这儿参数非常重要，这个参数包含的信息量是比较大的，综合性比较强，它涉及到侧倾刚度、侧倾中心高度、前后轴载荷综合作用效果

Kinematic Roll Centre运动学侧倾中心高度

这个参数大家都非常清楚了，不是想说它的重要性，而是想说它测试的结果我们怎么看：上图：

bounce test

roll test

如果了解的话，就会发现问题，为什么上下两个图下面部分（后悬）差别怎么这么大（在横坐标为零时纵坐标质心高度的比较）而上半部分（前悬）基本一样？

这里就是要说的对于独立悬挂来说，侧倾中心两个计算结果差异不大，对于非独立悬挂来说就大相径庭，原因其实比较明显，侧倾中心计算是需要利用轮心上下跳动时轮心横向位移的变化率来计算侧倾中心高度的，而非独立悬挂在做bounce运动时不会有横向移动（即便是有也是不准确的，例如五连杆的悬挂有横向推力杆，会有横向的位移，但计算结果还是不对的），需要利用roll test里面的计算结果。大家可以好好仔细看一下就会发现问题。