稳态回转试验

汽车稳态转向特性对汽车的操纵稳定性有非常重要的影响。汽车的稳态转向特性分为3种类型，即不足转向、中性转向和过度转向。其中：不足转向是指在转向盘保持一定转角的情况下，缓慢加速或以不同车速等速行驶时，随着车速的增加，汽车的转弯半径随之增大；中性转向是指在上述情况下，汽车的转弯半径保持不变；过度转向是指在上述情况下，汽车的转弯半径越来越小。

本项试验是测定汽车在转向盘有转角输入且汽车达到稳定行驶的情况下，汽车运动的稳态响应。这种试验适用于轿车、客车、载货汽车及越野车。

1.测量数据

（1）必测数据：汽车前进车速；汽车横摆角速度；车身侧倾角。

（2）希望测量数据：侧向加速度；汽车纵向加速度；汽车侧向加速度。

2.试验仪器设备

（1）试验仪器设备须经计量检定，在有效期内使用，并在使用前进行调整，以确保功能正常，符合精度要求。

（2）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）各测量用仪器，其测量范围及最大误差应满足表7－18的要求。

表7－18 测量仪器测量范围及最大误差

3.试验条件

试验条件见本单元项目一中所述的 “一般试验条件”。

4.试验方法

（1）在试验场地上，用明显颜色笔画出半径为15m或20m的圆周。

（2）接通仪器电源，使之预热到正常工作温度。

（3）试验开始之前，汽车应以加速度为3m／s2的相应车速沿画定的圆周行驶500m，以使轮胎升温。

（4）驾驶员操纵汽车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。

（5）汽车起步，缓慢连续而均匀加速（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（或受发动机功率限制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。

（6）汽车按向左转和向右转两个方向进行，每个方向试验三次，每次试验开始时车身应处于正中位置。

5.试验数据处理

1）转弯半径比Ri／R0与侧向加速度ay关系曲线

（1）点的转弯半径Ri及侧向加速度ai。

根据记录的横摆角速度γi及汽车前进车速vi，用式（7－17）和式（7－18）计算：

式中，i＝1，2，3，…，n，n为采样点数；

vi——i时刻的车速值（m／s）；

γi——i时刻的汽车横摆角速度的瞬时值（rad／s）；

Ri——i时刻的汽车横摆瞬时回转半径（m）；

ayi——i时刻汽车横摆角速度（m／s2）。

（2）初始圆周半径R0。

定转向盘转角连续加速时R0为初始半径（R0＝15m）。

定转向盘转角逐级加速时，汽车以最低的速度维持等速圆周行驶，测定车速v0及横摆角速度γ0。由于车速很低，离心力很小，轮胎侧偏角可忽略不计，故初始圆周半径R0可用式（7－19）计算：

据此绘制汽车转弯半径比Ri／R与侧身加速度ay的关系曲线。

2）汽车前后轴侧偏角差值（δ1－δ2）—侧向加速度ay关系曲线

（1）当汽车以极低的速度转向行驶时，作用于汽车上的横向力很小，此时汽车的侧偏角几乎为零，转向轮转角与汽车回转半径近似存在以下关系 （见图7－19）：

式中，α——转向轮转角 （rad）；

L——汽车轴距 （m）；

R——汽车后轿中点回转半径 （m）。

将式 （7－20）改写为

α称阿克曼转角，是转向特性的判别重要参数。

（2）当试验车速提高后，由于侧向力的增大，左、右轮胎负荷的转移，转向系与悬架系运动干涉的加剧，悬架举升效应的增强以及车轮外倾等综合作用结果，使汽车的回转中心已不在图7－19中的O点而移至图7－20中的O′点，此时汽车回转半径的计算公式变为

式中，Ri——汽车某瞬时的回转半径（m）；

δ1——某瞬时前桥综合侧偏角（rad）；

δ2——某瞬时后桥综合侧偏角（rad）。

图7－19 转向轮转角与汽车回转半径的近似关系

图7－20 转向轮转角与汽车回转半径的近似关系

汽车稳态回转时，则：

式中，δ1，δ2——前后轴侧偏角（°）；

L——汽车轴距 （m）。

根据计算结果，可绘出汽车前后轴侧偏角差值（δ1－δ2）－侧向加速度ay曲线。

6.转向特性的判别

1）中性转向

当车速一定而改变横向加速度时，若名义转向角的斜率等于阿克曼转角的斜率，则该汽车的转向特性为中性转向特性。在试验中，若汽车的回转半径不随车速的改变而变化或者转向盘转角不随侧向加速度的增大而增大，则被试汽车的转向特性为中性转向特性。

2）不足转向

当车速一定而改变横向加速度时，若名义转向角的斜率大于阿克曼转角的斜率，则该汽车的转向特性为不足转向特性。在试验中，若汽车的回转半径随车速的升高而增大或者转向盘转角随侧向加速度的增大而增大，则被试汽车的转向特性为不足转向特性。

3）过度转向

当车速一定而改变横向加速度时，若名义转向角的斜率小于阿克曼转角的斜率，则该汽车的转向特性为不足转向特性。在试验中，若汽车的回转半径随车速的升高而减小或者转向盘转角随侧向加速度的增大而减小，则被试汽车的转向特性为过度转向特性。