转向回正性能试验

转向回正性能反映的是汽车转向机构所表现出的恢复直线行驶的能力。这种试验方法是对转向系统施加一个大小不变的力后，突然松掉，观察汽车的运动特性。回正力矩的产生来源于轮胎的侧偏现象和主销定位角，汽车转向回正性能又与其行驶速度相关，当一般车速不高时，转向回正性较好；但当车速足够高时，则会出现转向回正性不稳定现象。因此，转向回正试验一般分为高、低两种车速来做。

1.测量变量

需要测量的变量有汽车前进车速、侧向加速度和横摆角速度等。

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，从而确保功能正常，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）仪器测量范围及最大误差应满足表7－23的要求。

表7－23 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的 “一般试验条件”。

4.试验方法

1）低速回正性能试验方法

（1）在试验场地上，用明显颜色的笔画出半径为15m的圆周。

（2）试验前，汽车沿半径为15m的圆周，以加速度为3m／s2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）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±1）m的圆周行驶；调整车速，使侧向加速度达到（4±0.2）m／s2；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作一标记，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）试验按向左转和向右转两个方向进行，每个方向各进行三次。

2）高速回正性能试验

（1）对于最高车速超过100km／h的汽车，要进行高速回正性能试验。

（2）试验车速按被试汽车最高车速的70％确定，并四舍五入为10的整数倍。

（3）接通仪器电源，使其达到正常工作温度。

（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±0.2）m／s2，待稳定并开始记录后，驾驶员突然松开转向盘并作一标记，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）试验按向左转和向右转两个方向进行，每个方向各进行三次。

5.试验注意事项

（1）每次试验必须记录横摆角速度零线，否则试验数据无法进行处理。

（2）应记录整个过渡过程，不可间断。

（3）试验中应注意安全，特别是高速转向回正性试验，一定要在稳态回转试验之后，且确认被试汽车在侧向加速度为3m／s2时不出现过度转向的前提下，方可进行试验。

（4）参加试验的人员应佩戴必要的安全防护用品。

6.试验数据处理

汽车回正试验横摆角速度记录的时间历程，可能会出现如图7－23所示曲线的六种情况。

图7－23 转向回正横摆角速度记录曲线

出现上述情况，与转向系内干摩擦和黏性阻尼以及车轮机械特性和主销定位角所形成的回正力矩大小有关。曲线6显然是因为转向系内干摩擦较大而系统回正力矩又很小而造成的，也就是说转向根本不回正。曲线5则是因为转向系内干摩擦过小，汽车横摆角速度出现周期性发散现象，但这种现象只有在高速回正的情况下才有可能发生。出现曲线6和5现象均属汽车回正性能不合格，不必进行数据处理。正常情况下，试验记录的横摆角速度时间历程为曲线1～4中的某一种。

横摆角速度时间历程曲线分两大类：收敛型与发散型。对于发散型，不进行数据处理；对于收敛型，按向左转和向右转分别确定以下指标。

1）时间坐标原点

在微动开关时间历程曲线上，松开转向盘时微动开关所作的标记。

2）稳定时间

从时间坐标原点开始，至横摆角速度达到新稳态值 （包括零值）为止的一段时间间隔。

其均值按式 （7－36）确定：

式中，t——稳定时间均值 （s）；

ti——第i次试验的稳定时间（s）。

3）残留横摆角速度

在横摆角速度时间历程曲线上，松开转向盘3s时刻的横摆角速度值 （包括零值）。按式 （7－37）确定：

式中，Δγ——残留横摆角速度均值 （°／s）；

Δγi——第i次试验的残留横摆角速度值（°／s）。

4）横摆角速度超调量

在横摆角速度时间历程曲线上，横摆角速度响应第一个峰值超过新稳态值的部分与初始值之比，如图7－24所示。横摆角速度超调量用式 （7－38）计算：

式中，σ——横摆角速度超调量；

γ1——横摆角速度响应第一个峰值超过稳态值的部分（1／s）；

γ0——横摆角速度响应的稳态值（1／s）。

图7－24 横摆角速度超调量

横摆角速度超调量均值的确定：

式中，σ——横摆角速度超调量均值 （％）；

σi——第i次试验的横摆角速度超调量（％）。

5）横摆角速度总方差

第i次试验横摆角速度总方差按式 （7－39）确定：

式中，E——回正试验时横摆角速度响应总方差 （s）；

γi——横摆角速度瞬时值（1／s）；

γ0——横摆角速度稳定值（1／s）；

n——采样点数，一般nΔt＝4s；

Δt——采样时间间隔 （s）（一般Δt不大于0.2s）。