操纵稳定性客观评价国标与ISO的对比分析

信息科学与工程技术 驱动调试向导中的诊断功能：可以显示出DriveClcQ总线的连接情况，可以述出DrivechQ总线连 接组件的类型、固件版本及拓扑比较等级。 四、优化调整 整个系统运行正常后，还应对相应的坐标轴的参数进行优化调整，如：速度、增益、加速度等，以使 系统进入最佳工作状态。在机床正常运行后，还应对机床机械部分，如各轴垂直度、反向间隙、传动系 统精度等进行测量调整，使机械系统达到最佳。当各部分的调整结束后，通过对机床机械精度的测量， 还需对数控机床的位控系统进行精度补偿，用激光干涉仪进行螺距误差补偿及反正间隙补偿，提高机床 的定位精度。 、 五、数据的备份 在系统调试完毕后进行数据备份是十分重要的，SINUMER．IK802Dsl提供了多种数据备份的方法。系 统数据可以在系统内部备份，可以将数据传到计算机上，也可以将数据备份到CF卡上，数据内部备份可 以通过[数据存储]软菜单键轻而易举地实现。SINUMERIK802Ds1配备了闪存和静态存储器(由高能电容 维持信息)。所有生效的数据均存储于静态存储器，当电容的能量耗尽后，静态存储器的数据将丢失。 内部数据备份是将所有生效的数据存储到闪存中。这样，当静态存储器的数据丢失后，系统通过自检会 自动将闪存内存储的数据复制到静态存储器中。数据的外部备份可通过RCS802将数据备份到个人计算机 的硬盘或软盘上。或者将数据备份到CF卡上。 参考文献 [1]SINUMERIK802Dsolutionline简明调试手册，西门子(中国)有限公司，2007版本。 [21SINUMERIK802DSO]Ut"iOla1ine功能说明手册，西门子(中国)有限公司，2006版本。 作者简介 王秀文，女，1974年3月7日生，1995年毕业于沈阳大学，大专，中捷机床有限责任公司电气设计员，助 工，主要研究方向：数控系统在机床上的应用。 操纵稳定性客观评价国标与ISO的对比 李言宝 (沈阳华晨金杯汽车有限公司研发中心试验处110141) 摘要：汽车的操纵稳定性评价分为主观评价和客观评价。这两种评价各有用处，都是不可获缺的。客观评 价方法本身所采用的评价指标，实际上均是由人们的长期实践或专门设置盼主观评价试验来检验、确定的。客观 评价中采用的物理量是否可以表征操纵稳定性，就取决于用这些物理量评价性能的结果与主观评价是否一致。熟 练得试验驾驶员在进行主观评价的时候，还能发现仪器所不能检验出来的现象。较为常见的是先由人的感觉发现 问题，然后用仪器来进行计测。但主观评价受平价者的影响比较大，不同的评价者会得出不同的结果。而且它毕 25 科学发展与社会责任 竟是一种定性的评价方法，要定量的给出汽车性能与汽车结构二者之间有何种联系的信息，指出改变汽车结构及 结构参数以提高性能的具体途径，客观评价是不可缺少的。可以说客观评价是最终改变车辆参数以获得良好性能 的关键环节，是不可获缺的。本文就结合公司MIRA合作进行的A5车的benchmarking中的操稳客观评价，对比分析 了客观操稳国标和Jso的特点，阐述了如何从试验结果结合以往经验判断车辆的操稳性能，并提出了试验发展的建 议。 关键词：操稳客观评价Benchnlarking 一、稳态回转试验(SteadyStateCircularTest) 对于客观操稳，MIRA_有自己的，但其实大部分是参考ISO制定的。如稳态回转采用的是固定转 向半径的方法。 稳态回转，经常采用的有两类试验方法，固定转向盘转角法和固定转向半径法两种。我们国标采用的 是固定转向盘转角法，即选好初始半径所需要的角度后(国标初始半径为15米)，固定方向盘转角均匀 加速到极限情况(车速不能再升高而出现甩尾，或轮胎发出尖叫声)。在这个试验中，不足转向，当然 是我们希望的，表现为圆越绕越大，过多转向反之。MIRA采用的是ISO4138-1982中的固定转向半径的 试验方法，即均匀加速，调整方向盘使车辆保持固定转向半径行驶，直至车辆达到不稳定状态为止。不 足转向表现为需要越来越多的增加方向盘转角，过多转向反之。转向半径ISO中建议为40米，最小不能小于 30米，MIRA定为33米。其实我们的国标也是参考ISO中的固定转向盘转角试验方法改过来的，将ISO中 的30米，改为15米。国标的试验方法，非常易于操作，而MIRA的方法则需要很高的驾驶水平。 在数据处理方面，国标只是用中性转向点侧向加速度、不足转向度和车厢侧倾度来评价，虽然评价是 可以参考的，但是不容易发现问题。而MIRA用的ISO的试验和数据处理方法，可以得出车辆的不足转向 线性范围(一般车辆是±o．49)，线性范围内方向盘转角斜率，即侧向加速度每增!jDlg需要增加多大的方 向盘转角，还有方向盘转矩随侧向加速度的变化曲线，如图1、图2所示。对于一些车辆，从这个方向盘 转矩一侧向加速度上可以看出，在快要接近极限时，方向盘转矩有一个明显的下降。这个特性非常好，因 为它提醒驾驶员马上要达到极限了，增加了安全性。此次试验的几款SUV均具有这个特性。随着侧向加 速度的增加，方向盘转角、转矩等量的增加都应该是渐进而稳定的，这样才会给驾驶员以安全的、可预 测的感觉。 有一点应当注意，我们国标试验是有评分方法的，而MIRA没有评分方法，他们是依靠多年累积的经 验和数据库来判断车辆的好坏的。国标的评分方法类似一种通过性的标准，所有的轿车都用一种标准去 衡量，参考性难免不好。最好是数据库中包含很多种车型，自己的，别人的，或者仅仅是对一些车做试 验进行数据储备，都会对将来的开发和试验大有裨益。 可见，积累试验经验，加强试验数据库的建设是多么的重要。 26 黝黜黜躲搿：‰一-一一翮 图1 图2 信息科学与工程技术 二．瞬态响应试验(TransientResponseTest) 对于瞬态响应试验(TransientResponseTest)，我们国标主要作转角阶跃试验(StepSteeringTest)和 转角脉冲试验(PulseSteeringTest)，而MIRA做的是Tansient(Pseudo-Random)InputTest和sinusoidal SteeringTest，即随机输入瞬态试验和正弦输入转向试验。这些试验在ISO7401—2003qh都有，国标和 MIRA标准都是根据它制定的。 1 Tansient(Pseudo—RandomJ InputTest 具体试验方法请参考ISO相关标准。 图3为本田CRV的横摆角速度频率响应特性。 a瑚 r、 —／ ＼} 7"--- —’《‘、＼． —’'—-～ 图3 图中的四条曲线分别是横摆角速度幅频特性(Gain)，相频特性(Phase)，相干函数(Coherence)，以及延 时(TimeDelay)。 幅频特性反映了驾驶员以不同频率输入指令时，这里就是打方向盘的快慢，汽车执行驾驶员指令失 真的程度。从幅频特性图中可以看出，随着频率的增加，幅值比增加，至某一频率，大约1Hz，达到最大 值，此时系统处于共振状态，这个频率称为谐振频率。频率再增加，幅值比逐渐减小，这个是一般车辆 的幅频特性。对于理想的幅频特性，希望幅频曲线尽量平坦一些，谐振频率高一点，以保证车辆在不同 工况下的失真度较小，都有满意的操纵性能。刻画幅频特性的平坦程度，我们国标脉冲试验用谐振峰水 平D来表征，MIRA用谐振频率处的峰值与稳态增益(0Hz处的幅值比)的比值来表征，二者非常相似。 相频特性反映了汽车横摆角速度响应滞后于方向盘转角输入的程度。所以，希望相位差小一些，保证 汽车有快速灵活的反应。 相干函数，反映的是响应产生于输入的直接程度。这里就是横摆角速度的产生是否是单纯产生于方向 盘转角的程度。从图中可以看出这个值接近于1，非常好。如果值很小的话，说明受到了别的干扰因素的 影响，如路面的不平度，侧向风等。 从图中可以看出，在低频的时候(小于1．5Hz)，延时是随着频率的增加而增加的，也就是方向盘打 得越快，滞后也就越明显；但过了大约1．5Hz之后，频率再增加，延时几乎不变了，也就是说，不管方向 盘打多快，滞后几乎都是一样的。侧向加速度的延时值一般小于0．2s。 27 科学发展与社会责任 2．正弦输入转向试验(SinusoidalSteeringTest) ， 此试验分为0．29和o．49两种，具体试验方法请参考相关ISO标准。 o．29的正弦输入转向试验和我们国标的蛇形线很相似，一个是小侧向加速度下的正弦转向输入，一个 是大侧向加速度(可达到0．89)下的正弦输入。o．29的正弦输入转向试验也被称作中间位置操纵稳定性试 验(OnCenterHandlingTest)。此试验还有个对应的主观评价试验，将在后面介绍到。因为它反映的主 要是转向盘中心区域的操控特性，或者说车辆在高速行驶时的操控特性。通过它，我们可以很明显的看 出响应的灵敏度，系统摩擦和柔性连接对响应线性度的影响。下面就以下图四来说明。 2．1方向盘转矩为0时的汽车侧向加速度 由于方向盘转矩为0时对应两个侧向加速度，所以用曲线在Y轴上的截距来表示，称为HysteresisWidth (迟滞宽度)。它表征了汽车的回正性能。比如，在移线运动中方向盘要回到直线行驶位置之前，若松 开方向盘，方向盘并不能回到直线行驶位置而会卡住在某处。很明显，此时方向盘转矩为0，但汽车在作 大半径的曲线运动，汽车有一定的侧向加速度，此加速度越小，表明汽车的回正性能越好．方向盘中间位 置试验得到的转矩为0时的侧向加速度与此时类似的，但它还受到系统阻尼与车辆响应滞后的影响。 ■帆I^0—_目■*-心n●■-一T_’簟一 H■-懈■■■●。 01卅5● ■^■r●●■憎-_1蜊口l_⋯ 口∞●-一 -n烈B—■ 乞一么OjOLJ瞳f¨^越■一-“I )毫》 图4 ● _ 憎·--■'---¨哪 口皿⋯’●-‘ 2．2 og女上的方向盘转矩 同样，og处对应两个转矩值，所以要用og处x轴上的截距的来表示。它表征了转向系中的库仑干摩 擦，但它也受到液力阻尼与车辆相位滞后的影响。 2．3 og女￡的方向盘转矩梯度 它是og处方向盘转矩随汽车侧向加速度的变化率，表征了所谓的路感(RoadFeeling)。它主要受到 主销几何参数与转向系传动比的影响。在装有动力转向器的汽车上，转向阀中扭杆的刚度、转阀的设计 及转向系中的摩擦均影响它的数值。 2．4 o．19复E的方向盘转矩梯度 它是0．19处方向盘转矩随汽车侧向加速度的变化率，表征了刚离开直线行驶状况时的路感。装有动力 转向器的汽车，在0．1故￡的方向盘转矩与转矩梯度均比普通转向器要小许多。 o．29的正弦输入转向试验反映的主要是转向盘中心区域的操控特性，或者说车辆在高速行驶时的操控 特性。而0．49的正弦输入转向试验，反映的不仅是转向系的问题了，还有底盘系统，如悬架。而且不是小 转向，属于稍高程度的转向了，这是在一般公路上行驶时的情况。数据分析时候，主要看相位差和迟滞 特性，就不重复了。 28 -日t—i，u。tl童j 信息科学与工程技术 还有个试验，以前我们不经常做，就是ISO移线试验。具体试验方法见附录。这个试验属于典型行 驶工况性能试验一回避障碍性能试验。严格来说它不属于客观试验，而属于一种半主观试验。ISO试验标 准只是规定了试验线路，在数据的采集和分析上都没有做规定。这个试验要获得的量就是进桩的最大车 速，而它主要取决于驾驶者的驾驶水平和驾驶技巧。 至于其他的三个试验，跟我们国标的很类似。角阶跃试验(StepSteeringTest)是完全一样的。低速 回正试验(LowSpeedSteeringRemmabilityTest)，我们用的稳定条件是±o．49，MIRA用的是方向盘打 90度，稳定3s；数据处理时，我们用的是残留横摆角速度，MIRA用的是松手后2s的残留方向盘转角。 Parkingefforts和我们的转向轻便性很相似，MIRA分为静态(Static)和低速(Lowspeed)两种，我们只做 lOkm／h的。 三、总结 通过上述的阐述，相信大家应该对操纵稳定性的客观评价有了一定的认识。作为一个汽车企业的的试 验部门应当加强试验数据库的建设，找出主客观评价和汽车性能间的对应关系，不断完善评价的标准， 最好形成自己的企业标准，才能在开发设计过程中有的放矢，在竞争中立于不败的地位。 参考文献 ⋯余志生．汽车理论[M】j匕京：机械工业出版社，2000．10 【2]ISO4138：2004(E)，Passengercars--Steady—statecirculardrivingbehaviour--Open—looptestmethods 【3]IS07401：2003，Roadvehicles---Lateraltransi‘entresponsetestmethods---Open—looptestmethods 【41IS015037—1：2006，Roadvehicles--Vehicledynamicstestmethods--Generalconditionsforpassengercars 作者简介 李言宝，男，出生日期：1983年05．目26日，毕业日期：2006年7fl，毕业院校：沈阳理工大学，最后 学位：学士，工作单位：沈阳华晨金杯汽车有限公司研发中心试验处，职务职称：试验工程师，主要研 究方向：操纵稳定性、制动、平顺性及基本性能客观评价。 非圆齿轮的精确建模与非线性分析 张建峰周娜张义民 (东北大学机械工程与自动化学院沈阳110004) 摘要：非圆齿轮理论的提出已有几十年了，并且非圆齿轮具有其独特的优点，但是长期以来并没有得到广 泛的应用，原因在于非圆齿轮的设计与制造过程复杂。针对非圆齿轮节曲线的非圃特性，选取极角和极径作为变 量参数来构造非圆齿轮节曲线，利用再现函数方法实现非圆齿轮的数学模型建立。导八有限元软件ANSYS中，进 行齿轮接触的非线性应力分析，得到非圆齿轮模型的危险点与最大应力，为解决非圆齿轮设计与分析提供了技术 基础。 关键词：非圆齿轮；节曲线；ANSYS；接触应力 29