转向摆振特性评价与优化

转向摆振是描述转向—车辆系统低频振动特性的重要现象，对于车辆的操控性和驾驶体验具有直接影响。本文将研究转向摆振的评价方法和影响因素，以及通过不同激励工况进行综合评价，旨在为车辆工程领域的优化设计提供有力支持。

1. 评价方法

1.1 正弦激励下的评价

耦合的转向－侧倾运动评价： 在正弦激励下，分析转向动作是否引起耦合的转向－侧倾运动，以及在停止激励后的振动衰减速度。

1.2 瞬时激励（Anreißen）下的评价

方向盘回复特性： 通过瞬时激励观察方向盘的回复情况，评价超调震荡的次数和振幅。

1.3 路面不平条件下的自由转动评价

自由转动： 在不平路面条件下，观察自由转动的方向盘是否会产生周期性的振动。

2. 评价方法

2.1 正弦激励下的评价

在正弦激励下，对转向摆振的评价主要包括两个方面：

耦合的转向－侧倾运动评价： 通过施加正弦激励，观察转向动作是否会引起与侧倾运动的耦合效应。关键在于分析激励停止后，振动衰减的速度，以评估车辆在正弦激励条件下的稳定性。

振动衰减速度评价： 在激励停止后，观察车辆振动的衰减速度。快速的振动衰减速度通常表示车辆系统对于外界激励的响应迅速平稳，提高驾驶的舒适性。

2.2 瞬时激励下的评价

通过瞬时激励（Anreißen）进行评价，主要关注方向盘的回复特性：

方向盘回复评价： 在瞬时激励作用下，观察方向盘是否及如何回复初始位置。评价超调震荡的次数和振幅，以确定车辆在瞬时激励后的稳定性。

2.3 路面不平条件下的自由转动评价

在不平路面条件下，通过观察自由转动的方向盘是否会产生周期性的振动来评价转向摆振现象。这有助于了解车辆在实际行驶中对路面不平的响应。

3. 评价条件

3.1 路面状况

选择高附着系数平直路面或者纵向方向不平整的路面，以确保评价具有实际参考性。不同路面状况下的评价可以帮助确定车辆在不同行驶环境下的转向摆振特性。

3.2 行驶工况

车辆首先以恒定车速直线行驶，通过施加不同频率的正弦激励和固定频率的正弦转向激励，获取转向摆振的固有频率。这样的测试方法有助于全面了解车辆在不同车速下的转向摆振特性。

4. 影响因素分析

4.1 转向系统的弹性、转动惯量、摩擦和阻尼

转向系统的基本性能参数对于摆振特性有着直接的影响。调整这些参数可以改变转向系统的动力学行为，影响车辆的转向摆振特性。

4.2 悬架弹簧、稳定杆、阻尼的校准

悬架元件的校准直接影响车辆的转向摆振特性。通过调整悬架弹簧、稳定杆和阻尼，可以优化车辆的低频振动行为。

4.3 横向稳定杆引起的附加转向特性

横向稳定杆的设置和调整对于车辆的横向稳定性和转向摆振特性有重要影响。合理的设置可以改善车辆的操控性和稳定性。

4.4 空气动力学特性

车辆的空气动力学特性，尤其是在高速行驶时，对于转向摆振的产生和衰减也具有重要作用。通过考虑空气动力学因素，可以更全面地评估车辆的转向摆振特性。

4.5 前、后桥运动学和弹性运动学，特别是主销后倾角轴荷分布

前、后桥的运动学和弹性运动学对于车辆的低频振动特性有显著的影响。特别关注主销后倾角和轴荷分布的变化，有助于深入理解转向摆振的机理。

4.6 轮胎特性

轮胎的尺寸和特性参数，包括侧偏刚度、磨损程度等，对于转向摆振的发生和衰减有直接的影响。合适的轮胎选择和调整可以有效地改善车辆的低频振动特性。

通过深入分析上述评价方法、条件和影响因素，以及采用相应的研发目的和方法，可以有效提高车辆在转向摆振方面的性能。

5. 研发目的与方法

5.1 车速范围内无转向摆振

确保在所有车速范围内，松开方向盘时车辆不会出现转向摆振现象，提高驾驶的稳定性。

5.2 瞬时激励后方向盘迅速回复

通过优化悬架系统和转向特性，确保方向盘在受到瞬时激励后能够迅速、在尽可能没有超调震荡的情况下回复到初始位置。

5.3 正弦激励下的快速衰减

在正弦激励下，确保转向摆振产生的往复运动能够在激励去除后迅速衰减，提高驾驶的舒适性。

5.4 自激振动的方向盘回正力矩

在施加激励过程中，确保驾驶员能够明显感觉到转向回正力矩的反作用，提升驾驶体验。

5.5 不平路面条件下的稳定性

在不平路面条件下，确保自由转动的方向盘不会出现周期性的振动，提高车辆的操控性和稳定性。

转向摆振特性的评价与优化对于提升车辆的操控性、驾驶舒适性和安全性至关重要。通过深入分析不同激励工况下的评价方法和影响因素，以及制定相应的研发目标和方法，可以有效提高车辆在转向摆振方面的性能。未来的研究和发展中，对转向摆振特性的优化将成为汽车工程领域的一个重要课题。