汽车的操纵稳定性Word

　　第五章 汽车的操纵稳定性基本内容：汽车操纵稳定性研究概述 轮胎的侧偏特性 重点：线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应分析 自学答疑：汽车操纵稳定性与悬架的关系 汽车操纵稳定性与转向角的关系 汽车操纵稳定性与传动系的关系 提高操纵稳定性的电子控制系统 汽车的侧翻

　　汽车的操纵稳定性是指在驾驶者不感到过分紧张、 疲劳的条件下，汽车能遵循驾驶者通过转向系及转向 车轮给定的方向行驶，且当遭遇外界干扰时，汽车能 抵抗干扰而保持稳定行驶的能力。

　　5-1 概 述一、汽车操纵稳定性包含的内容 1、在汽车操纵稳定性的研究中，常把汽车作为一 控制系统，求出汽车曲线行驶的时域响应与频率响应 特性，并以它们来表征汽车的操纵稳定性能。 2、方向盘输入有两种形式：给方向盘作用一个角 位移，称为角位移输入，简称为角输入；给方向盘作 用一个力矩，称为力矩输入，简称为力输入。 3、方向盘角阶跃输入下进入的稳态响应及方向盘 角阶跃输入下的瞬态响应，就是表征汽车操纵稳定性 的方向盘角位移输入下的时域响应。回正性是一种方 向盘力输入下的时域响应。

　　横摆角速度频率响应特性是方向盘转角正弦输入下， 频率由0→ 时，汽车横摆角速度与方向盘转角的振幅比 及相位差的变化图形。转向半径是评价汽车机动灵活性的物理参量。 转向轻便性是评价转动方向盘轻便程度的特性。 二、车辆坐标系与方向盘角阶跃输入下的时域响应

　　1、汽车的运动是借固结于运动着的汽车上的动坐标 系——车辆坐标系来描述的。图5-1所示固结于汽车上的 oxyz直角动坐标系就是车辆坐标系。

　　XOZ处于汽车左右对称的平面内。当车辆在水平路面上静 止状态下，x轴平行于地面指向前方。z轴通过质心指向上 方，y轴指向驾驶员的左侧，坐标系的原点O常可令其与质 心重合。与操纵稳定性有关的主要运动参量为，车厢角速 度在z轴上的分量——横摆角速度 r 等等(参看图5-1)

　　2、汽车的时域响应可分为不随时间变化的稳态响应 和随时间变化的瞬态响应。汽车等速直线行驶是一种稳态， 给汽车以方向盘角阶跃输入，一般汽车经短暂时间后便进 入等速圆周行驶，这也是一种稳态，称为方向盘角阶跃输 入下进入的稳态响应。在等速直线行驶与等速 圆周行驶这两个稳态运动之 间的过渡过程便是一种瞬态， 相应的瞬态运动响应称为方 向盘角阶跃输入下的瞬态响 应。

　　汽车的等速圆周行驶，即汽车方向盘角阶跃输入下进 入的稳态响应。一般也称它为汽车的稳态转向特性，汽车 的稳态转向特性分为三种类型：不足转向、中性转向

　　和过 多转向。操纵稳定性良好的汽车应具有适度的不足转向特 性。一般汽车不应具有过多转向特性，也不应具有中性转 向特性，因为中性转向汽车在使用条件变动时，有可能转 变为过多转向特性。 常用方向盘角阶跃输入下的瞬态响应来表征汽车的操 纵稳定性。

　　图5-3上画出 了一辆等速行驶 汽车在t=0时,驾 驶员急速转动方 向盘至角度δsw0 并维持此转角不 变时的汽车瞬态 响应曲线

　　汽车的瞬态响应，它具有如下几个特点：(1)时间上的滞后 (2)执行上的误差 (3)横摆角速度的波动 (4)进入稳态所经历的时间

　　三、人-汽车闭路系统

　　尽管试验得到的人-汽车闭路系统的性能真实地反映 了汽车的操纵稳定性能，但是由于进行试验的驾驶者的操 作特性起了反馈作用，所以客观性及再现性就不如开路系 统汽车的时域响应好。还应指出，人-汽车系统的操纵稳 定性只能在已具有实际车辆的条件下通过试验求得，目前 还不能做到通过理论分析与计算来进行准确的预测。所以， 在产品开发阶段，广泛应用的理论分析对象仍然只能是开 路系统汽车的时域响应。

　　四、汽车试验的两种评价方法及时域响应与频率响应特 性的评价指标汽车性能最后应通过试验来进行测定与评价。试验中 的性能评价有主观评价和客观评价两种方法。客观评价法 是通过测试仪器测出表征性能的物理量如横摆角速度、侧 向加速度、侧倾角及转向力等来评价操纵稳定性的方法。 主观评价法就是感觉评价，其方法是让试验评价人员，根 据试验时自己的感觉来进行评价，并按规定的项目和评分 办法进行评分。 此外，还有一个方向盘角阶跃输入下时域响应的综合 性评价指标，这个评价指标称为汽车因数。

　　方向盘角阶跃输入下进入的稳态响应： r 稳态横摆增益曲线 ) s ua .横摆角速度增益(又 称为转向灵敏度).稳定性因数K。 方向盘角阶跃输入下的瞬态响应： r 瞬态横摆响应曲线 t或 100% t .反应时间 r0 衰减振动圆频率 0横摆角速度频率响应特性： 共振峰频率f ,1HZ时的相位滞后角

　　稳态转向特性演示

　　5-2 轮胎的侧偏特性侧偏特性主要是侧偏力、回正力矩与侧偏角间的关 系，它是研究汽车操纵稳定性的基础。 一、轮胎的坐标系

　　垂直于车轮旋转轴线的轮胎中分平面称为车轮平面。 车轮平面与地平面的交线取为X轴，规定向前为正。Z轴 与地平面垂直，规定指向上方为正。Y轴在地平面上，规 定面向车轮前进方向时指向左边为正。图5-5上还画了地 面作用于轮胎的力与力矩，即地面切向反作用力Fx、地面 侧向反作用力Fy、地面法向反作用力Fz,以

　　及地面反作用 力绕Z轴的力矩——回正力矩Tz等等。图中还画出了侧偏 角a与外倾角γ

　　二、轮胎的侧偏现象和侧偏力-侧偏角曲线车轮中心沿Y轴方向若作用有侧向力Fy,相应地在地 面上产生地面侧向反作用力Fy,Fy也称为侧偏力。当有地 面侧向反作用力时，若车轮是刚性的，则可能发生两种情 况：