4.2.2 客觀試驗

客觀試驗可以分為三個層次，自下而上分別為零部件試驗、子系統試驗和整車試驗。

1）零部件試驗。如減振器測試（施工圖、速度特性）、橡膠襯套測試（靜剛度、動剛度、阻尼）、輪胎特性測試（側偏剛度、均勻性、滾動阻力）。

2）子系統試驗：最核心的如懸架K&C特性試驗、轉向力矩和轉向傳動比試驗等。

3）整車R&H試驗。下面會詳細介紹。

零部件級別的試驗本章不做介紹，子系統試驗挑選懸架K&C試驗進行介紹，整車試驗重點介紹操縱穩定性和平順性相關試驗。

1.懸架K&C試驗

懸架K&C試驗就是在臺架上模擬道路激勵導致的懸架運動，國外的K&C試驗開始較早，國內相對較晚，圖4-14所示為一個雙軸K&C試驗臺。

K（Kinematics）：運動學特性，不考慮力和質量的運動，而只考慮與懸架連桿有關的車輪運動。

C（Compliance）：彈性運動學特性，也就是由施加力導致的變形，是與懸架系統的彈簧、橡膠襯套及零部件的變形有關的車輪運動。

K&C特性試驗和研究已經成為R&H開發不可缺少的一部分，可以起到如下作用：

1）分析整車前期開發階段懸架系統的架構。

2）在虛擬評審階段驗證懸架和整車R&H模型。

3）在逆向設計和對比車型的研究中，進行競爭車型調查研究。

4）在樣車試制的各個不同階段，支持底盤調試工作。

典型的K&C試驗臺分為單軸和雙軸，雙軸可以一次完成前后懸架的測試，單軸則需要前后懸架分開測試。試驗前將車身用夾具固定，四個車輪停放在四個可上下、左右、前后移動及轉動的浮動托盤上，并在四個車輪上安裝傳感器。試驗時，移動或轉動四個車輪下的托盤，通過車輪上安裝的傳感器測量懸架系統的各個參數。試驗結束后對測試結果進行相應的后處理即可得到完整的懸架K&C試驗報告。圖4-15所示為K&C試驗的六種典型工況。

（1）垂直加載試驗 雙輪同時同向往復運動，如圖4-15a所示。加載范圍為最小軸荷500N到2.5倍或2.9倍軸荷。測量結果包括垂直跳動剛度、垂直跳動轉向、垂直跳動外傾、懸架剛度、懸架垂直跳動轉向、懸架垂直跳動外傾、輪胎徑向剛度、前視擺臂角度、前視擺臂變形、輪距變化量、垂直跳動后傾。

（2）側傾測試 通過給定的側傾角驅動車輪接地面往復運動，模擬車輛側傾運動，保持接地平面水平及載荷不變，如圖4-15b所示。

測量結果包括側傾剛度、側傾轉向、側傾外傾、懸架側傾剛度、懸架側傾后傾。

（3）側向力試驗 同時同向對兩輪加載側向力，調整輪胎接地面垂直以保持車輪中心在固定高度上，試驗方法如圖4-15c所示。試驗時，每個輪胎接地面加載±2500N。

測量結果包括側向力變形、側向力轉向、側向力外傾、側傾中心高度。

（4）回正力矩試驗 同時同向對兩輪加載回正力矩，左右側車輪加載力矩可以同向也可以異向，該試驗的目的是研究車輪受到回正力矩時懸架系統的性能。試驗如圖4-15d所示。試驗時，每個輪胎接地面加載±150N·m。

測量結果包括回正力矩轉向、回正力矩外傾，這兩個參數又分為中心區域和非中心區域、同向和異向。

（5）縱向力試驗 同時同向對兩輪加載縱向力，主要測試懸架系統在受到縱向力之后的性能，試驗如圖4-15e所示。在進行縱向力試驗時，由于受到輪胎和托盤表面摩擦力的制約，縱向力很難加載到較大范圍，懸架變形只能在線性范圍內，很難到達非線性區域。為了考察非線性區域特性，需要通過夾具將車輪和托盤固定，從而滿足大縱向力加載的要求。

測量結果包括縱向力轉向、輪胎接地點縱向力和車輪轉角關系；縱向力后傾、輪胎接地點縱向力和后傾角關系；抗點頭、輪胎接地點縱向力和垂向力關系；抗抬頭；抗下蹲。

（6）轉向幾何特性試驗 手動轉動轉向盤，測量轉向主銷各參數，試驗時，車輪轉動±5°，如圖4-15f所示。

測量結果包括主銷后傾角、主銷內傾角、主銷偏距（主銷延長線與地面交點到車輪中心面之間的橫向距離）、旋轉軸線長度（主銷與車輪中心水平面交點到輪心的橫向距離）、旋轉軸線拖距（主銷與車輪中心水平面交點到輪心的縱向距離）、主銷后傾拖距。

以上這些K&C試驗結果是R&H最核心的子系統級的參數，是連接整車性能和零部件性能的橋梁和紐帶，具有承上啟下的作用。

2.操縱穩定性試驗

操縱穩定性試驗是按規范操作車輛時，通過安裝儀器設備測量車輛轉向盤轉角、轉向盤轉動力矩、車輪轉角、車輛橫擺角速度、車身側傾角、車身側向加速度、車輛側偏角和車速等參數，以計算一些可以表征車輛操縱穩定性的參數，驗證車輛是否滿足設計目標。測試設備示意圖如4-16所示，下面介紹幾個典型的操縱穩定性試驗。

（1）靜態轉向力

1）目的。測量車輛在靜止時，轉動轉向盤所需的轉向力。

2）場地要求。貼有3M砂紙的平整地面。

3）試驗操作。安裝轉向盤轉角轉矩傳感器，沿直線行駛一段距離，找到轉向盤直線行駛的零位，將車輛左右轉向輪置于干凈的貼好的3M砂紙上，保持車輛起動，開啟駐車制動，轉向盤轉角從零位開始以30°/s的轉速勻速地先順時針轉至極限位置，稍做停留（約0.5s），再以30°/s的轉速勻速地逆時針轉至極限位置，稍做停留（約0.5s），再以30°/s的轉速勻速地順時針轉至零位。依次完成多次上述循環的數據采集。

4）試驗結果。靜態轉向力（輸入轉向盤直徑）、靜態轉向力矩。

（2）轉向傳動比

1）目的。測量轉向盤轉角與左右轉向輪轉角的關系，用于車輛轉向靈敏度的計算輸入。

2）場地要求。有車輪轉角傳感器的試驗室。

3）試驗操作。安裝轉向盤轉角傳感器，沿直線行駛一段距離，找到轉向盤直線行駛的零位，將車輛開至試驗室，給車輛左右轉向輪安裝轉角傳感器，車輛起動，開啟駐車制動，轉向盤轉角從零位開始以30°/s的轉速勻速地先順時針轉至極限位置，稍做停留（約0.5s），再以30°/s的轉速勻速地逆時針轉至極限位置，稍做停留（約0.5s），再以30°/s的轉速勻速地順時針轉至零位。依次完成多次上述循環的數據采集。

4）試驗結果。轉向傳動比、轉向盤與轉向輪的關系曲線、車輪的理論轉彎半徑等。

（3）中心區域轉向試驗

1）目的。測試汽車在直線高速路面行駛時，以小側向加速度輸入時的操控感覺特性。

2）場地要求。長度超過1.5km的直線路，三車道。

3）試驗操作。車輛預熱后，沿直線行駛一段距離，找到轉向盤刻度的零位，車速為（100±2）km/h，調整轉向盤轉角，分別找出側向加速度為0.2g和-0.2g對應的轉向盤角度，加速到100km/h并保持2s，以標記好的±0.2g對應的轉向盤角度為最大幅值，周期為5s，轉向盤角度以正弦波輸入。往返試驗采集多組有效數據，峰值側向加速度應該在±0.2g之間，該試驗也可在其他車速下進行。

4）試驗結果。最小轉向靈敏度、最小轉向靈敏度與0.1g側向加速度下轉向靈敏度的比值、0g側向加速度下的轉向盤力矩和0g側向加速度下轉向盤轉矩梯度等。

（4）定圓定車速試驗

1）目的。在車輛處于不同車速下達到穩態繞圓行駛的狀態時，測量車輛穩態轉向特性參數。

2）場地要求。半徑為100m的圓廣場，周邊30m范圍不應有樁桶和車輛。

3）試驗操作。車輛預熱后，沿直線行駛一段距離，找到轉向盤刻度的零位，車輛以20km/h的速度在半徑為100m的圓周上以逆時針方向行駛。當固定轉向盤不動，車輛在指定的圓周上行駛并且車速保持在20km/h時，試驗車輛進入穩定狀態，采集至少3s的穩態數據。以5km/h為梯度增加試驗車速，調整轉向盤角度，同樣使車輛在半徑為100m的圓周上行駛，達到穩態工況，保持轉向盤轉角和車速不變，分別記錄不少于3s的數據。直到側向加速度大于0.55g或無法在圓周上維持穩定狀態。順時針再重復上述步驟，得到兩個方向的數據。

4）試驗結果。轉向靈敏度、側傾梯度、不足轉向度等。

（5）頻率響應試驗

1）目的。測得汽車各轉向響應指標在頻率上的傳遞函數。

2）場地要求。長度超過1.5km的直線路，三車道。

3）試驗操作。車輛預熱后，沿直線行駛一段距離，找到轉向盤刻度的零位，車速為（100±2）km/h，調整轉向盤，找出側向加速度分別為0.4g和-0.4g對應的轉向盤角度，直線加速到100km/h保持3s，以標記好的±0.4g對應的轉向盤角度為最大幅值正弦波輸入，可以在第一個周期內保持轉向盤在最大幅值位置處停頓一下，然后逐漸增加轉向盤的輸入頻率到最大值（3～4Hz），同時保持轉角輸入的幅值不變。往返試驗采集多組有效數據，峰值側向加速度應該在±0.4g之間。

4）試驗結果。轉向靈敏度、橫擺角速度、側向加速度及側傾角對轉向輸入的頻率響應特性。

（6）最大側向加速度試驗

1）目的。測試汽車穩態轉向能力。

2）場地要求。半徑約為32.9m的圓廣場。

3）試驗操作。車輛預熱后，沿直線行駛一段距離，找到轉向盤刻度的零位，車輛沿圓周行駛，調整轉向盤角度加速到車輛能在圓周上維持穩態的極限車速，當車速和轉向盤角度都維持在穩態的極限值時，記錄至少4s的數據，每繞一圈記錄一個數據，共記4組。以上步驟需順時針和逆時針分別進行，得到每個方向的至少4組有效數據。

4）試驗結果。穩態轉向的最大側向加速度。

3.平順性試驗

平順性試驗主要用于評價車輛行駛平順性，通常通過布置三軸向加速度傳感器來模擬人體感知，在車輛轉向盤上、駕駛座椅上、地板上分別布置三軸加速度傳感器，在平順路面或粗糙路面行駛時采集加速度數據，計算出與車輛行駛平順性相關的指標。圖4-17所示為主要測試設備示意圖，下面介紹兩個典型的平順性試驗。

（1）光滑路面抖動試驗

1）目的。測量車輪轉動周期性激勵的敏感度，評價車輛在高速路上光滑路面行駛的駕駛舒適性。

2）場地要求。長直線平順路。

3）試驗操作。先對四個輪胎進行動平衡測量，并調整每個輪胎的不平衡值為零，安裝傳感器，包括簧下（四個輪軸+轉向拉桿）和簧上（轉向盤，駕駛座靠背、底部及導軌，駕駛人地板及車底部，）共12個三軸向加速度及四個車輪的轉角脈沖，通過給車輪增加不平衡塊，測得不同車速下車輛的數據。

4）試驗結果。各目標測量值在不同車速下對應左前輪、右前輪、左后輪、右后輪的抖動靈敏度。

（2）標準減速坎試驗

1）目的。研究車輛過特定減速坎時的舒適性。

2）場地要求。裝有標準減速坎的道路，如圖4-18所示。

3）試驗操作。試驗前在主駕座椅底部及座椅導軌上分別安裝三軸向振動加速度傳感器，設置數據采集兩個傳感器的整車X與Z方向的值。車輛預熱后，在通過減速坎前至少2s將車速穩定在32km/h，車速波動在±1km/h。用數據采集傳感器記錄經過減速坎前2s和經過減速坎后2s的數據。總共采集10組有效的數據。

4）試驗結果。主駕駛座椅底部及座椅導軌的沖擊強度和殘留抖動值。