关于乘用车驾驶员对转向盘可调范围的需求的研究

乘用车转向盘的设计位置为50百分位人体所匹配的最佳位置,为了使转向盘能够最大化适应不同身高的驾驶员,文章对人体的H点、转向盘中心点、脚部参考点的位置关系(即人机三角形)进行深入研究,并对人机三角形进行了重新定义。利用不同百分位的人体关节尺寸比例几乎相同的特点,推导出基于舒适曲线的5、50、95三个百分位人体在坐高200mm至360mm范围内的坐姿下的转向盘中心最佳位置,即不同身高的驾驶员对转向盘的可调范围的需求。

基于人机工程学的汽车转向盘形状优化设计研究

汽车工业的迅速发展,使人们对汽车行驶的舒适性和安全性提出了更高的要求。转向盘是人车交互的直接接口,其设计 好坏直接影响着驾驶员的驾驶体验和驾驶安全性。科技的发展和消费者需求的改变,使得转向盘在造型、材料、功能上还有很大 的优化空间,所以基于人机工程学的汽车转向盘形状优化设计,已成为当前相关领域的热议话题。

应用新技术的转向盘

转向盘（Steering Weel)由于是在驾驶汽车时离驾驶员位置最近、双手操纵最方便的部件，所以转向盘除了具备操纵汽车转向的基本功能外，现在越来越多的新技术应用于转向盘，使之具有越来越多的其他功能，提高了驾驶的舒适性和乐趣。如：

基于驾驶模拟器的驾驶员所偏好的转向盘力矩特性研究

利用ADSL开发型驾驶模拟器研究了在不同速度和侧向加速度下的中国驾驶员所偏好的转向盘力矩特性。研究结果表明,中国驾驶员所偏好的转向盘力矩与欧洲和日本驾驶员所偏好的转向盘力矩一致,随车速的增大而增大,在线性区域内(侧向加速度小于3m/s2),随侧向加速度的增大而明显增大,在非线性区域内(侧向加速度大于3m/s2),随侧向加速度的增大,驾驶员所偏好的转向盘力矩增大不明显。研究结果为汽车电动助力转向的助力特性设计和线控转向的路感模拟提供了依据。

汽车电动助力转向系统转向盘转矩直接控制策略

为改善汽车转向轻便性和路感的问题,设计了以转向盘转矩为控制目标的电动助力转向系统。在分析电动助力转向系统数学模型的基础上,建立了基于Simulink的电动助力转向系统仿真模型。仿真结果表明,所设计的电动助力转向系统,在改善转向轻便性和路感问题的同时,控制性能不受系统参数变化的影响,具有稳定的转向盘转矩特性。

冷却风扇“拍振”对转向盘抖动影响的研究

为了探讨冷却风扇对转向盘抖动的影响,采用理论分析和现场试验相结合的方法,分析了冷却风扇"拍振"形成的原因;以某B级车为研究对象,进行了对比试验。结果表明:双冷却风扇转速差较小时产生"拍振",引起转向盘明显的抖动,抖动的幅值以较低的频率变化,影响驾乘人员舒适性;通过调整两冷却风扇的转速差,转向盘的抖动由改进前的4.7 m/s2下降到1.0 m/s2左右,效果明显。

线控转向系统转向盘力回馈控制模型的研究

根据轮胎和传统转向系的力学特性提出了利用车轮转角和车速计算得到转向盘回馈力的思路,并以此建立了线控转向系统转向盘回馈力控制模型,仿真和试验表明该模型能够满足路感要求。

基于转向盘转角的疲劳驾驶检测方法研究

为监测驾驶人员的疲劳驾驶行为,提出了基于转向盘转角的疲劳驾驶检测方法。该方法利用角度传感器MLX90316采集转向盘转角数据,并从采集的转角数据中提取出了能描述驾驶员疲劳状态的角度标准差和静止百分比,根据角度标准差和静止百分比建立疲劳状态判别模型对驾驶员疲劳状态进行检测。实车试验表明,该方法能够简单、快捷地判断驾驶员的疲劳状态,准确率达到80.3%。

制动引起转向盘抖动的传递途径试验研究

通过制动抖动整车道路再现试验和DYNAMO试验台的制动器台架试验研究,确定了制动器制动力矩的波动(BTV)向转向盘传递的主要途径,并考察了传递途径中各个零部件对制动抖动的吸收与放大,为寻求传递途径的衰减控制措施奠定了良好的基础。

制动抖动引起的转向盘振动传递途径分析

建立了基于ADAMS/CAR的多刚体车辆动力学仿真模型,成功再现了制动引起的转向盘振动现象,并与试验结果具有良好的一致性。通过信号时域和频域分析,明确了振动从制动器到转向盘的传递途径,提出了调节橡胶弹性元件刚度的振动控制方法。

汽车驾驶模拟器转向盘能量反馈调节

针对目前汽车驾驶模拟器转向盘系统所采用的各种不同的力反馈模型,分析将力反馈模型统一简化的可行性.建立主要由力矩电机和阻尼器组成的二阶系统模型,力矩电机采用线性控制律,给定相关参数,对模型进行仿真.进而,将驾驶员操作转向盘的对外做功过程视为存在人体能量损耗,从人机工程学的角度考虑,对力矩电机线性控制律引入人体能量损耗反馈调节,给出驾驶员对转向盘操作过程的能量损耗表达式,建立一种基于能量反馈控制的转向盘力反馈模型.利用MATLAB软件对模型进行仿真分析,该模型能够有效调节电机输出转矩,能量损耗的越多,操作转向盘越省力.研究结果表明,基于人体能量损耗反馈调节的转向盘系统模型,对适应人体逐渐疲劳的生理特性具有较好的效果.

驾驶员理想转向盘力矩特性研究

对驾驶员理想转向盘力矩的影响因素进行分析,提出了一种用以描述稳态转向工况的驾驶员理想转向盘力矩模型。针对三款不同型号车辆进行驾驶员转向盘力矩道路试验,建立了中国西南地区驾驶员理想转向盘力矩模型,研究结果表明:一定车速下,驾驶员理想转向盘力矩是转向盘转角或者侧向加速度的增函数,但随着转向盘转角或者侧向加速度的增大,驾驶员理想转向盘力矩增大的程度减缓;一定转向盘转角或者侧向加速度下,驾驶员的理想转向盘力矩与速度近似成线性正比关系;如果车辆的体积、车重相近,道路条件相同,驾驶员理想转向盘力矩与车辆的型号无关。

基于传递路径分析的怠速工况下转向盘振动路径识别及改进

针对某商用车怠速时转向盘振动问题进行研究,建立了传递路径分析模型。采用试验分析方法,对转向盘振动路径的贡献进行合成,验证了该模型可靠性。基于该模型进行主要贡献路径识别,发现是由于发动机后悬置因激励力大和灵敏度高引起的贡献量大,导致转向盘振动。经改进后悬置横梁,转向盘垂向振动明显减小,取得了良好的减振效果。

基于简化模型的汽车转向盘骨架设计研究

针对某款车转向盘骨架的设计,首先采用建立基于梁单元的转向盘骨架简化模型的方法,进行转向盘碰撞安全性能和NVH性能仿真分析,并通过试验验证了此简化模型的有效性。然后通过梁单元截面参数化,运用多学科设计优化方法,通过实验设计构建了RBF近似模型用于代替仿真模型,快速设计出最优的转向盘骨架截面结构,在满足转向盘的碰撞安全性能和NVH性能条件下,达到质量最轻的目的。结果表明:该方法不仅对转向盘的正向设计有一定的指导意义,同时能够实现转向盘碰撞安全性能和NVH性能两学科的并行优化设计,大大缩短了设计周期,具有较高的工程实用性。

基于主动转向干预的EPS系统转向盘力矩突变修正策略

在研究融合主动转向功能的电动助力转向系统实现原理的基础上,分析转向系统的力矩和角位移传递特性。针对主动转向干预时转向盘力矩发生突变的问题,提出一种适用于全车速范围的助力电机前馈助力修正策略。为验证所提出的前馈助力修正策略的修正效果,进行主动转向干预时转向盘力矩阶跃仿真试验。仿真结果表明:该策略有效地削弱了伴随主动转向干预同时出现的转向盘力矩突变,且在高速时该修正策略仍然有效,改善了主动转向干预时转向系统的转向路感。

汽车转向盘骨架性能的多学科设计优化

针对某款新车的转向盘骨架设计,为兼顾相互矛盾的碰撞安全性和疲劳耐久性,采用多学科设计优化对转向盘骨架若干截面尺寸进行了优化,实现不同性能的并行设计,缩短开发周期。为提高计算效率,通过实验设计构建了Kriging近似模型作为仿真模型。结果表明,该方法较好地满足转向盘骨架碰撞安全性的同时确保其疲劳耐久性,具有较强的工程实用性。

基于转向盘操作的疲劳驾驶检测方法

疲劳驾驶是引发道路交通事故的主要原因之一,研究利用转向盘操作行为特征检测驾驶人疲劳的方法对改善交通安全具有重要意义。研究通过分析基于驾驶模拟器的疲劳状态下的实验数据,提取了描述疲劳状态的不同特征参数,运用方差分析方法量化了不同驾驶状态下特征参数的差异性水平,优化出转向盘转角标准差、转向盘角速度标准差、转向盘转角变异系数、转向盘转角熵和零速百分比5个参数作为疲劳驾驶的有效特征参数组。建立了基于支持向量机的驾驶人疲劳状态检测模型,并采用测试集样本对搭建的模型进一步验证,结果表明该模型对驾驶人疲劳的模型检测准确率为81.33%,灵敏度为85.33%,特异度为77.33%。

基于虚拟正交试验的汽车转向盘骨架优化设计的研究

为改善转向盘骨架的性能,采用数值模拟与正交试验相结合方法,建立转向盘骨架模型,给定边界约束条件,并进行数值模拟。由极差与方差分析得到各因素对试验结果的影响程度,得到转向盘骨架设计参数的最优组合。在此基础上,对骨架结构进行改进设计,经静力学及疲劳分析确认其满足设计要求,最后通过实物样品试验验证了虚拟正交试验优化方法的可行性和准确性。

电磁感应式转向盘转速传感器的研究

转向盘转速传感器是汽车电控转向系统(ECPS)的关键部件之一,其输出特性直接影响到ECPS系统的控制性能。介绍了一种电磁感应式转向盘转速传感器的原理及结构,用ANSOFT软件对其进行了电磁场分析,设计了信号电路板及实验装置,并对传感器进行标定以及温度和转速特性实验。结果表明,传感器各项性能满足ECPS系统的要求,不仅可以应用于低转速测量,还可以应用于高转速测量。

汽车转向盘角脉冲试验数据后处理方法

针对汽车转向盘角脉冲试验3种后处理方法的基本原理、算法特点和误差来源进行了分析。分析结果表明,与应用连续傅里叶变换数值解法和离散傅里叶变换法的计算结果相比,应用系统辨识方法获得的车辆系统频率特性更能逼真地反映车辆系统自身的频率特性,即系统辨识方法不仅能提升角脉冲试验的数据处理精度,同时也为今后以角阶跃试验替代角脉冲试验辨识获取车辆系统的频率特性提供了理论依据。