汽车运用工程基础课件：汽车行驶安全性—操纵稳定性 -

1、单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,汽车运用工程基础,汽车行驶安全性,4.2,汽车的操纵稳定性,定义：,操纵性是指汽车能够确切地响应驾驶员转向指令的能力,稳定性是指汽车在行驶过程中，具有抵抗改变其行驶方向的各种干扰，并保持稳定行驶而不致于失去控制甚至翻车或侧滑的能力。,主要内容,4.2.1,轮胎的侧偏特性,4.2.2,线性两自由度汽车模型及,其运动微分方程,4.2.3,汽车的稳态响应特性,4.2.4,汽车的瞬态响应特性,4.2.5,操纵稳定性试验,1,轮胎坐标系,4.2.1,轮胎的侧偏特性,地面法向反作用力,地面切向反作用力,地面侧向反作用力,地面,车轮中心,汽车行驶过程中，由于路面的侧向倾斜、侧向风或曲线行驶时的离心力，车轮中心沿,Y,轴方向作用有侧向力,相应在地面产生地面侧向反作用力，也称之为侧偏力,当车轮有侧向弹性时，即使侧偏力没有达到附着极限，车轮行驶方向将偏离车轮平面的方向，为侧偏现象。,偏离车轮中心,车轮行驶方向与车轮平面的夹角,与侧偏力方向相反,负值,2,侧偏现象、侧偏力、侧偏角,3.,轮胎结构和工作条件对轮胎侧偏特性的

2、影响,尺寸的轮胎，,k,；,子午线轮胎接地面宽,，,k,大,；,扁平率：轮胎断面高度与断面宽度之比,H,/B,，,k,；,在一定范围内,，,载荷（,F,z,），,k,。,但载荷太大时，,k,；,轮胎充气压力,，,k,；,行驶车速对,k,影响较小,；,潮湿特别在积水时，,k,很大,。,附着椭圆,一定侧偏角下，驱动力或制动力增加时，侧偏力逐渐有所减小，这是由于轮胎侧线弹性有所改变的关系。当纵向力相当大时，侧偏力显著下降，接近附着极限时，切向力已耗去大部分附着力，而侧向力能利用的附着力很小。,确定了在一定附着条件下切向力与侧偏力合力的极限值,4.,回正力矩,绕,oz,轴的力矩,轮胎发生侧偏时，还会产生作用于轮胎绕,oz,轴的力矩,Tz,，,圆周行驶时，,Tz,是使转向车轮恢复到直线行驶位置的主要恢复力矩之一，称为,回正力矩,。,回正力矩是由接地面内分布的微元侧向反力产生，其合力,F,Y,大小与侧向力,F,y,相等，但其作用点必然在接地印迹几何中心的后方，偏移某一距离,e,。,e,称为,轮胎拖矩,，,F,Y,e,就是回正力矩,T,z,。,4.2.2,线性两自由度汽车模型及其运动微分方程,1.,

3、车辆坐标系,2.,线性两自由度汽车模型及其运动微分方程,忽略转向系的影响，以前轮转角作为输入；,汽车只进行平行于地面的平面运动，而忽略悬架的作用；,汽车前进（纵轴）速度不变，只有沿,y,轴的,侧向速度和绕,z,轴的横摆运动(,ay,0.4g),；,驱动力不大，对侧偏特性无影响；,忽略空气阻力；,忽略左右轮胎因载荷变化引起轮胎特性的变化；,忽略回正力矩的变化。,Y,向力平衡,对质心取矩,4.2.3,汽车的稳态响应特性,1.,稳态响应,汽车等速行驶时，在前轮角阶跃输入下进入稳态响应，就是等速圆周行驶。,稳态响应时横摆角速度与前轮转角之比来评价稳态响应，称之为稳态横摆角速度增益，也称转向灵敏度,稳定性因素,过度转向,Over-Steering,2.,稳态响应的三种类型,不足转向,Under-Steering,中性转向,Neutral-Steering,中性转向,K=0,1,）中性转向,当汽车以很低的速度或很大转向半径行驶时，侧偏角很小，即,2,）不足转向,不足转向,当车速 时，汽车稳态横摆角速度增益达到最大值，且是同轴距车的中性转向的横摆角速度增益一半。,U,ch,称为特征车速。当不足转向量

4、增大时，,k,值增大，特征车速降低。,当车速 时，汽车稳态横摆角速度增益达到最大值，且是同轴距车的中性转向的横摆角速度增益一半。,U,ch,称为特征车速。当不足转向量增大时，,k,值增大，特征车速降低。,3,）过多转向,过多转向,当车速 时，汽车稳态横摆角速度增益趋于无穷大。,U,cr,称为临界车速。临界车速越低，过多转向量越大，且失去稳定性。,汽车都具有适度的不足转向特性,4.2.4,汽车的瞬态响应,常用转向盘角阶跃输入下的瞬态响应来表征汽车的操纵稳定性,反应时间,角阶跃输入后，横摆角速度第一次达到稳定值所需的时间，小些较好。,2.,峰值反应时间,第一次达到峰值的时间，评价瞬态横摆响应反应快慢。,3.,超调量,表示执行指令误差的大小。,4.,横摆角速度波动时的固有,(,圆,),频率,横摆角速度绕稳定值上下波动的频率,5.,稳定时间,横摆角速度达到稳态值的,95%105%,之间的时间，进入稳态所经历的时间,表 征 参 数,4.2.5,操纵稳定性试验,6,项国标：稳态回转试验、转向回正性能试验、转向轻便性试验、转向瞬态响应（转向盘转角阶跃输入）、转向瞬态响应（转向盘转交脉冲输入）、蛇行试验。,蛇行试验,

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