第五章汽车的操纵稳定性.ppt

第五章第五章 汽车的操纵稳定性汽车的操纵稳定性n预备知识 汽车转向系的功汽车转向系的功能、组成、构造及工能、组成、构造及工作原理n中心思想 首先介绍首先介绍操纵稳定操纵稳定性的性的基本概念基本概念（（评价指评价指标、轮胎侧偏特性标、轮胎侧偏特性），），然后分析然后分析简单模型的简单模型的时时域响应域响应，，最后指出最后指出悬架、悬架、转向系、传动系对操纵转向系、传动系对操纵稳定性的稳定性的影响影响 汽车理论（PowerPoint版）1版权所有者：南航赵又群引 言 1. 操纵稳定性 2. 操纵稳定性涉及工况 3. 操纵稳定性的重要性汽车理论（PowerPoint版）2版权所有者：南航赵又群第一节 概述n思考题思考题 如何判断汽车操纵稳定性好坏？n本节应掌握的内容本节应掌握的内容 1. 操纵稳定性的评价指标 2. 车辆坐标系 3. 稳态转向特性汽车理论（PowerPoint版）3版权所有者：南航赵又群一、基本内容 1 1．时域响应．时域响应 2 2．频域响应．频域响应 3 3．回正性．回正性 4 4．转向半径．转向半径 5 5．转向轻便性．转向轻便性 6 6．直线行驶性．直线行驶性 7 7．典型行驶工况．典型行驶工况 8 8．极限行驶工况．极限行驶工况 9 9．转向盘中间位置操纵稳定性．转向盘中间位置操纵稳定性汽车理论（PowerPoint版）4版权所有者：南航赵又群二、车辆坐标系与时域响应1 1．车辆坐标系．车辆坐标系 汽车理论（PowerPoint版）5版权所有者：南航赵又群二、车辆坐标系与时域响应2 2．时域响应．时域响应 nSteady statenTransient stat 3 3．稳态响应特性．稳态响应特性 n不足转向 n中性转向 n过多转向 汽车理论（PowerPoint版）6版权所有者：南航赵又群二、车辆坐标系与时域响应 4 4．瞬态响应特性．瞬态响应特性 n反应时间— 、 n超调量— n波动频率— n稳定时间— 汽车理论（PowerPoint版）7版权所有者：南航赵又群三、人—车闭路系统1.1.开路（环）系统开路（环）系统 2.2.闭闭路（环）系统路（环）系统 汽车理论（PowerPoint版）8版权所有者：南航赵又群第一节 概述四、汽车实验的两种评价方法四、汽车实验的两种评价方法 1．实车试验/驾驶模拟器 2．客观评价/主观评价五、时频响应的评价指标五、时频响应的评价指标 1 1．方向盘角阶跃输入下的稳态响应．方向盘角阶跃输入下的稳态响应 （1） 增益曲线 （2） 增益 （3）稳定性因数 汽车理论（PowerPoint版）9版权所有者：南航赵又群五、时频响应的评价指标 2 2．方向盘角阶跃输入下的瞬态响应．方向盘角阶跃输入下的瞬态响应 （1） 或 曲线 （2）反应时间 （3）衰减圆频率 3 3．横摆角速度频率响应特性．横摆角速度频率响应特性 （1）共振峰频率f （2）1 Hz时的相位滞后角 汽车理论（PowerPoint版）10版权所有者：南航赵又群第一节结束！第一节结束！汽车理论（PowerPoint版）11版权所有者：南航赵又群第二节 轮胎的侧偏特性 n思考题思考题 轮胎侧偏特性在汽车建模中的重要性 ？n本节应掌握的内容本节应掌握的内容 1. 轮胎的侧偏特性 2. 侧偏现象 3. 附着椭圆汽车理论（PowerPoint版）12版权所有者：南航赵又群第二节 轮胎的侧偏特性一、基本概念 二、轮胎坐标系 汽车理论（PowerPoint版）13版权所有者：南航赵又群三、侧偏现象/侧偏曲线1．侧偏力—车轮中心 沿Y轴方向作用有 侧向力 汽车理论（PowerPoint版）14版权所有者：南航赵又群2．侧偏现象—车轮行驶方向偏离车轮平面的方向。

汽车理论（PowerPoint版）15版权所有者：南航赵又群3．侧偏力—侧偏角曲线汽车理论（PowerPoint版）16版权所有者：南航赵又群四、侧偏特性的影响因素 汽车理论（PowerPoint版）17版权所有者：南航赵又群四、侧偏特性的影响因素汽车理论（PowerPoint版）18版权所有者：南航赵又群四、侧偏特性的影响因素汽车理论（PowerPoint版）19版权所有者：南航赵又群四、侧偏特性的影响因素汽车理论（PowerPoint版）20版权所有者：南航赵又群四、侧偏特性的影响因素汽车理论（PowerPoint版）21版权所有者：南航赵又群四、侧偏特性的影响因素汽车理论（PowerPoint版）22版权所有者：南航赵又群 五、回正力矩 汽车理论（PowerPoint版）23版权所有者：南航赵又群五、回正力矩汽车理论（PowerPoint版）24版权所有者：南航赵又群五、回正力矩汽车理论（PowerPoint版）25版权所有者：南航赵又群第二节结束！第二节结束！汽车理论（PowerPoint版）26版权所有者：南航赵又群第三节 线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应 n思考题思考题 怎样简化为……模型 ？n本节应掌握的内容本节应掌握的内容 1. 假设条件 2. 公式推导 3. 时域响应特性、频域响应特性汽车理论（PowerPoint版）27版权所有者：南航赵又群一、数学模型 1．假设．假设前轮转角输入 平面运动线性轮胎 两轮摩托车。

汽车理论（PowerPoint版）28版权所有者：南航赵又群一、数学模型 2．模型．模型 汽车理论（PowerPoint版）29版权所有者：南航赵又群二、稳态响应1．稳态响应．稳态响应 稳态时： const， 则线、角加速度均为零解方程可得稳态横摆角速度增益，即转向灵敏度： 其中 —稳定性因数（s2m-2） 汽车理论（PowerPoint版）30版权所有者：南航赵又群二、稳态响应2．稳态响应的三种类型．稳态响应的三种类型 K=0 — 中性转向： K>0 — 不足转向： ，特征车速 K<0 — 过多转向： ，临界车速汽车理论（PowerPoint版）31版权所有者：南航赵又群二、稳态响应2．稳态响应的三种类型．稳态响应的三种类型 汽车理论（PowerPoint版）32版权所有者：南航赵又群二、稳态响应 2．稳态响应的三种类型．稳态响应的三种类型 汽车应具有适度的不足转向特性？？ 前轮转角： 转向半径：汽车理论（PowerPoint版）33版权所有者：南航赵又群二、稳态响应3．表征稳态响应的参数．表征稳态响应的参数（1） 汽车理论（PowerPoint版）34版权所有者：南航赵又群※ 作业 证明 ：汽车理论（PowerPoint版）35版权所有者：南航赵又群二、稳态响应3．表征稳态响应的参数．表征稳态响应的参数 （2）转向半径的比值 当 时， 汽车理论（PowerPoint版）36版权所有者：南航赵又群 汽车理论（PowerPoint版）37版权所有者：南航赵又群三、瞬态响应1．． 瞬态响应：瞬态响应： （1）推导 瞬态时，二自由度方程的两个未知数可以是 和 ，通过消元法消去 ，得到 的一元二阶常系数微分方程。

由常微分方程的性质或解法—先得到其通解和特解，最后得到正常汽车（小阻尼）的 汽车理论（PowerPoint版）38版权所有者：南航赵又群或 汽车理论（PowerPoint版）39版权所有者：南航赵又群三、瞬态响应（2）表征瞬态品质好坏的参数 a)固有圆频率 汽车理论（PowerPoint版）40版权所有者：南航赵又群三、瞬态响应（2）表征瞬态品质好坏的参数 b)阻尼比 c)反应时间 d)峰值反应时间 汽车理论（PowerPoint版）41版权所有者：南航赵又群三、瞬态响应2．． 瞬态响应的稳定条件瞬态响应的稳定条件 ：： （1） 时，只要 就收敛 （2） 时， 应为正值，即 过多转向汽车， 的车速为临界车速 。

，不稳定 ，与稳态响应的临界车速是一样的 汽车理论（PowerPoint版）42版权所有者：南航赵又群四、频率响应特性1．． 频率响应特性频率响应特性 ：：幅频特性、相频特性2．富氏变换：．富氏变换： 汽车理论（PowerPoint版）43版权所有者：南航赵又群四、频率响应特性2．富氏变换：．富氏变换： 式中 －－ 的富氏变换 －－ 的富氏变换 频率响应函数： 汽车理论（PowerPoint版）44版权所有者：南航赵又群四、频率响应特性2．富氏变换：．富氏变换： 幅频特性幅频特性： 要求共振频率高些，通频带宽些，以保证操纵平要求共振频率高些，通频带宽些，以保证操纵平稳 相频特性相频特性： 要求相位差小些，以保证反映灵敏。

要求相位差小些，以保证反映灵敏 汽车理论（PowerPoint版）45版权所有者：南航赵又群 汽车理论（PowerPoint版）46版权所有者：南航赵又群四、频率响应特性3．评价汽车操纵稳定性的．评价汽车操纵稳定性的5个参数个参数 （1） ，即稳态增益，a （2）共振峰频率 （3）共振时的增幅比 ，对应超调量 （4）低频时的相位滞后角应小些， （5）高频时的相位滞后角应小些， 汽车理论（PowerPoint版）47版权所有者：南航赵又群 汽车理论（PowerPoint版）48版权所有者：南航赵又群 汽车理论（PowerPoint版）49版权所有者：南航赵又群 汽车理论（PowerPoint版）50版权所有者：南航赵又群第三节结束！第三节结束！汽车理论（PowerPoint版）51版权所有者：南航赵又群第四节 提高操纵稳定性的电子控制系统 n思考题思考题 就你所知……有哪些 ？n本节应了解的内容本节应了解的内容 4WS、VSC（自学内容）汽车理论（PowerPoint版）52版权所有者：南航赵又群。