第五章-汽車操縱穩(wěn)定性課件

1、 汽車的操縱穩(wěn)定性是指在駕駛者不感到過分緊張、疲勞的情況下，汽車能遵循駕駛者通過轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及轉(zhuǎn)向車輪給定的方向行駛，且當(dāng)遭遇外界干擾時(shí)，汽車能抵抗干擾而保持穩(wěn)定行駛的能力。 汽車的操縱穩(wěn)定性是汽車主動(dòng)安全性的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)。第五章汽車的操縱穩(wěn)定性返回目錄1第一節(jié) 概述 本節(jié)將介紹汽車操縱穩(wěn)定性包含的內(nèi)容、車輛坐標(biāo)系、轉(zhuǎn)向盤角階躍輸入下的時(shí)域響應(yīng)特性等。 本節(jié)還將介紹操縱穩(wěn)定性的研究方法及試驗(yàn)評(píng)價(jià)方法。第五章 汽車的操縱穩(wěn)定性返回目錄2 汽車在轉(zhuǎn)向盤輸入或外界干擾輸入下的側(cè)向運(yùn)動(dòng)響應(yīng)隨時(shí)間而變化的特性稱為時(shí)域響應(yīng)特性。 轉(zhuǎn)向盤輸入有角位移輸入和力矩輸入。 外界干擾輸入主要是指?jìng)?cè)向風(fēng)和路面不平產(chǎn)生的側(cè)

2、向力。第一節(jié) 操縱穩(wěn)定性概述一、操縱穩(wěn)定性包含的內(nèi)容31.轉(zhuǎn)向盤角階躍輸入下的響應(yīng)穩(wěn)態(tài)響應(yīng)瞬態(tài)響應(yīng) 橫擺角速度增益轉(zhuǎn)向靈敏度。評(píng)價(jià)參量 反應(yīng)時(shí)間。 橫擺角速度波動(dòng)的無(wú)阻尼圓頻率。評(píng)價(jià)參量第一節(jié) 操縱穩(wěn)定性概述操縱穩(wěn)定性包含的內(nèi)容4 轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角正弦輸入下，頻率由0變化時(shí)，汽車橫擺角速度與轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角的振幅比及相位差的變化規(guī)律。共振峰頻率。共振時(shí)振幅比。相位滯后角。穩(wěn)態(tài)增益。評(píng)價(jià)參量第一節(jié) 操縱穩(wěn)定性概述2.橫擺角速度頻率響應(yīng)特性操縱穩(wěn)定性包含的內(nèi)容53.轉(zhuǎn)向盤中間位置操縱穩(wěn)定性轉(zhuǎn)向靈敏度。轉(zhuǎn)向盤力特性。轉(zhuǎn)向功靈敏度。評(píng)價(jià)參量第一節(jié) 操縱穩(wěn)定性概述 轉(zhuǎn)向盤力輸入下的時(shí)域響應(yīng)。 回正后剩余橫擺角速度與

3、剩余橫擺角。 達(dá)到剩余橫擺角速度的時(shí)間。評(píng)價(jià)參量4.回正性操縱穩(wěn)定性包含的內(nèi)容 轉(zhuǎn)向盤小轉(zhuǎn)角、低頻正弦輸入下，汽車高速行駛時(shí)的操縱穩(wěn)定性。6車型最小轉(zhuǎn)向半徑/m（左/右）Audi A45.6/5.6（軸距2650 mm ）寶馬520i5.65/5.65（軸距2830 mm ）雷克薩斯LS4305.4/5.3（軸距2925 mm ）一些常見車型的最小轉(zhuǎn)向半徑評(píng)價(jià)參量：最小轉(zhuǎn)向半徑。第一節(jié) 操縱穩(wěn)定性概述5.轉(zhuǎn)向半徑操縱穩(wěn)定性包含的內(nèi)容7 評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤輕便程度的特性。 包括原地轉(zhuǎn)向輕便性、低速行駛轉(zhuǎn)向輕便性和高速行駛轉(zhuǎn)向輕便性。轉(zhuǎn)向力。轉(zhuǎn)向功。目前部分轎車上使用的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPS），能很

4、好地兼顧各種車速下行駛時(shí)的轉(zhuǎn)向輕便性。評(píng)價(jià)參量第一節(jié) 操縱穩(wěn)定性概述6.轉(zhuǎn)向輕便性操縱穩(wěn)定性包含的內(nèi)容8直線行駛性轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角和（累計(jì)值）側(cè)向風(fēng)敏感性路面不平敏感性側(cè)向偏移評(píng)價(jià)參量評(píng)價(jià)參量第一節(jié) 操縱穩(wěn)定性概述7.直線行駛性能操縱穩(wěn)定性包含的內(nèi)容9 蛇行性能 移線性能 雙移線性能回避障礙性能 轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)向力、側(cè)向加速度、橫擺角速度、側(cè)偏角、車速等。在汽車性能參數(shù)里，往往以應(yīng)急性能給出。主要包括：蛇行繞樁速度（滿載/空載）、緊急變線速度（滿載/空載）。評(píng)價(jià)參量第一節(jié) 操縱穩(wěn)定性概述8.典型行駛工況性能操縱穩(wěn)定性包含的內(nèi)容10 三輛轎車在做蛇形繞樁性能對(duì)比測(cè)試。第一節(jié) 操縱穩(wěn)定性概述11第一節(jié)

5、操縱穩(wěn)定性概述12汽車在繞樁（轉(zhuǎn)向）時(shí)車身總有一定的傾斜第一節(jié) 操縱穩(wěn)定性概述13有些轎車的車身側(cè)傾比較嚴(yán)重第一節(jié) 操縱穩(wěn)定性概述14車身外傾駕駛艙內(nèi)傾設(shè)計(jì)的理念是駕駛艙永不傾斜第一節(jié) 操縱穩(wěn)定性概述15第一節(jié) 操縱穩(wěn)定性概述16車型緊急變線速度/（km h1）（空載） 新雅閣97.3 馬自達(dá)6120 Audi A4124.9 Audi A8131.6一些常見轎車的緊急變線速度第一節(jié) 操縱穩(wěn)定性概述操縱穩(wěn)定性包含的內(nèi)容17第一節(jié) 操縱穩(wěn)定性概述蛇形繞樁測(cè)試（視頻）18第一節(jié) 操縱穩(wěn)定性概述蛇形繞樁測(cè)試（視頻）19第一節(jié) 操縱穩(wěn)定性概述蛇形繞樁測(cè)試（視頻）20第一節(jié) 操縱穩(wěn)定性概述蛇形繞樁測(cè)試（

6、視頻）21極限側(cè)向加速度抗側(cè)翻能力極限車速 回至原來(lái)路徑所需時(shí)間評(píng)價(jià)參量評(píng)價(jià)參量評(píng)價(jià)參量 圓周行駛極限側(cè)向加速度第一節(jié) 操縱穩(wěn)定性概述9.極限行駛能力 發(fā)生側(cè)滑時(shí)的控制能力操縱穩(wěn)定性包含的內(nèi)容22第一節(jié) 操縱穩(wěn)定性概述1.車輛坐標(biāo)系二、車輛坐標(biāo)系與轉(zhuǎn)向盤角階躍輸入下的時(shí)域響應(yīng)23 汽車直線行駛時(shí)，急速轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤至某一轉(zhuǎn)角時(shí)，停止轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤并維持此轉(zhuǎn)角不變，即給汽車以轉(zhuǎn)向盤角階躍輸入。時(shí)間 t轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角第一節(jié) 操縱穩(wěn)定性概述2.穩(wěn)態(tài)響應(yīng)特性 轉(zhuǎn)向盤角階躍輸入經(jīng)短暫時(shí)間后，汽車進(jìn)入等速圓周行駛，稱為轉(zhuǎn)向盤角階躍輸入下進(jìn)入的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。24不足轉(zhuǎn)向 ；中性轉(zhuǎn)向 不變；過多轉(zhuǎn)向 。穩(wěn)態(tài)響應(yīng)特性有三種類型

7、第一節(jié) 操縱穩(wěn)定性概述25 轉(zhuǎn)向盤角階躍輸入前后，直線行駛與等速圓周行駛這兩個(gè)穩(wěn)態(tài)運(yùn)動(dòng)之間的過渡過程是一種瞬態(tài)，相應(yīng)的瞬態(tài)運(yùn)動(dòng)響應(yīng)稱為轉(zhuǎn)向盤角階躍輸入下的瞬態(tài)響應(yīng)。第一節(jié) 操縱穩(wěn)定性概述3.瞬態(tài)響應(yīng)特性26 1）時(shí)間上的滯后瞬態(tài)響應(yīng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)第一節(jié) 操縱穩(wěn)定性概述2）執(zhí)行上的誤差（r1/r0）100 稱為超調(diào)量3）橫擺角速度的波動(dòng) 波動(dòng)的 2/T , 取決于汽車的結(jié)構(gòu)參數(shù) 4）進(jìn)入穩(wěn)態(tài)所經(jīng)歷的時(shí)間27將汽車作為開路控制系統(tǒng)人汽車系統(tǒng)作為閉路系統(tǒng)第一節(jié) 操縱穩(wěn)定性概述三、操縱穩(wěn)定性的研究方法28 通過儀器測(cè)出橫擺角速度、側(cè)向加速度、側(cè)傾角及轉(zhuǎn)向力。 讓試驗(yàn)評(píng)價(jià)人員根據(jù)試驗(yàn)時(shí)自己的感覺進(jìn)行評(píng)價(jià)。

8、人汽車閉路系統(tǒng)第一節(jié) 操縱穩(wěn)定性概述四、操縱穩(wěn)定性的兩種試驗(yàn)評(píng)價(jià)方法開路系統(tǒng)主觀評(píng)價(jià)法客觀評(píng)價(jià)法29下一節(jié)第一節(jié) 操縱穩(wěn)定性概述本節(jié)內(nèi)容結(jié)束30下一節(jié)第二節(jié) 輪胎的側(cè)偏特性本節(jié)內(nèi)容結(jié)束31第五章 汽車的操縱穩(wěn)定性 本節(jié)將首先建立線性二自由度汽車模型，在此基礎(chǔ)上，分析汽車的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)特性、瞬態(tài)響應(yīng)特性和頻率響應(yīng)特性。第三節(jié) 線性二自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)返回目錄32一、線性二自由度汽車模型運(yùn)動(dòng)微分方程1.建模中假設(shè) 2）忽略懸架的作用；車身只作平行于地面的平面運(yùn)動(dòng)，繞 z 軸的位移、繞 y 軸的俯仰角和繞 x 軸的側(cè)傾角均為零，且 ； 3）汽車前進(jìn)速度不變。第三節(jié) 線性二自由度汽車模型對(duì)前

9、輪角輸入的響應(yīng)思考：車輛坐標(biāo)系中，汽車共有多少個(gè)自由度？ 在上述假設(shè)下，汽車被簡(jiǎn)化為只有側(cè)向和橫擺兩個(gè)自由度的兩輪汽車模型。 1）忽略轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的影響，直接以前輪轉(zhuǎn)角作為輸入； 假定汽車 ay0.4g，輪胎側(cè)偏特性處于線性范圍內(nèi)；不計(jì)地面切向力FX、外傾側(cè)向力 、回正力矩 TZ、垂直載荷的變化對(duì)輪胎側(cè)偏剛度的影響。33xy第三節(jié) 線性二自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)2.兩輪汽車模型及車輛坐標(biāo)系34 確定汽車質(zhì)心（絕對(duì)）加速度在車輛坐標(biāo)系的分量ax和ay。第三節(jié) 線性二自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)3.運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 沿Ox軸速度分量的變化為35上式除以t并取極限得考慮到 很小并忽略二階微量同理可

10、得第三節(jié) 線性二自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)36考慮到角較小4.二自由度汽車動(dòng)力學(xué)分析第三節(jié) 線性二自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)37質(zhì)心側(cè)偏角第三節(jié) 線性二自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)38由于 整理后得二自由度汽車運(yùn)動(dòng)微分方程式第三節(jié) 線性二自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)39代入運(yùn)動(dòng)微分方程式得1.穩(wěn)態(tài)響應(yīng)穩(wěn)態(tài)時(shí)r為定值消去v第三節(jié) 線性二自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)二、前輪角階躍輸入下汽車的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)等速圓周行駛40稱為穩(wěn)態(tài)橫擺角速度增益，也稱轉(zhuǎn)向靈敏度。K穩(wěn)定性因數(shù)。第三節(jié) 線性二自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)41 R 與 u 無(wú)關(guān)，汽車具有中性轉(zhuǎn)向的特性。1）中性轉(zhuǎn)向當(dāng)

11、 K=0 時(shí)，由第三節(jié) 線性二自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)2.穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的三種類型42LR0uO 當(dāng)汽車低速轉(zhuǎn)向時(shí)，離心力很小，F(xiàn)Y1和FY2也很小。 中性轉(zhuǎn)向汽車的轉(zhuǎn)向半徑R等于汽車以極低車速轉(zhuǎn)向（忽略側(cè)偏角）時(shí)的轉(zhuǎn)向半徑R0。第三節(jié) 線性二自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)43由于 K0，所以RR0且 u R 汽車具有不足轉(zhuǎn)向特性 橫擺角速度增益為與軸距L相等的中性轉(zhuǎn)向汽車橫擺角速度增益的一半。 稱為特征車速。當(dāng)不足轉(zhuǎn)向量增加時(shí)，K 增大，特征車速降低。2）不足轉(zhuǎn)向當(dāng) K0 時(shí)，由橫擺角速度增益比中性轉(zhuǎn)向時(shí)要小。第三節(jié) 線性二自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)44橫擺角速度增益 比中性轉(zhuǎn)向時(shí)

12、要大。由R 0由于 k10 , k20，不足轉(zhuǎn)向K=0，中性轉(zhuǎn)向K0， R/R01，汽車具有不足轉(zhuǎn)向特點(diǎn)；K0， R/R0 0時(shí)這是二階常系數(shù)非齊次微分方程第三節(jié) 線性二自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)前輪角階躍輸入的數(shù)學(xué)表達(dá)式為63即穩(wěn)態(tài)橫擺角速度對(duì)應(yīng)的齊次方程為第三節(jié) 線性二自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)其特解為64根據(jù)的數(shù)值，特征方程的根為第三節(jié) 線性二自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)其通解可由如下特征方程求得齊次方程的根為65第三節(jié) 線性二自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng) 1，稱為大阻尼，r（t）單調(diào)上升；r（t）趨于r0 ，但當(dāng)u ，r趨于無(wú)窮大； =1，稱為臨界阻尼， r（t）單

13、調(diào)上升趨于r 0； 1，稱為小阻尼， r（t）是一條收斂于r 0的減幅正弦曲線。當(dāng) 以后， ，汽車不穩(wěn)定 的第二項(xiàng)恒為正，當(dāng)車速很低時(shí)，它是很大的值，均為正值，r（t）收斂，汽車穩(wěn)定； 隨著車速的增加， 第二項(xiàng)越來(lái)越??； 當(dāng)汽車為過多轉(zhuǎn)向，且 為負(fù)值時(shí)， 就可能為負(fù)值，r（t）發(fā)散，汽車不穩(wěn)定。第三節(jié) 線性二自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)的車速稱為臨界車速77第三節(jié) 線性二自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)四、橫擺角速度頻率響應(yīng)特性 一個(gè)線性系統(tǒng)，當(dāng)輸入為一正弦函數(shù)，達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的輸出也為具有相同頻率的正弦函數(shù)，但兩者的幅值不同，相位也要發(fā)生變化。 輸出、輸入的幅值比是頻率 f 的函數(shù)，稱為

14、幅頻特性。 相位差也是 f 的函數(shù)，稱為相頻特性。 兩者統(tǒng)稱為頻率特性。78對(duì)上式進(jìn)行傅里葉變換，得第三節(jié) 線性二自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)頻率響應(yīng)函數(shù)為的傅里葉變換；的傅里葉變換。79第三節(jié) 線性二自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)幅頻特性為相頻特性為80第三節(jié) 線性二自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)81 1）頻率為零時(shí)的幅值比，即穩(wěn)態(tài)增益（圖中以 a 表示）；第三節(jié) 線性二自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)評(píng)價(jià)橫擺角速度頻率響應(yīng)的五個(gè)參數(shù) ）共振峰頻率 fr ，fr 值越高，操縱穩(wěn)定性越好； ）共振時(shí)的增幅比 b/a，b/a 應(yīng)小一點(diǎn)； ）f =0.1Hz 時(shí)的相位滯后角， 這個(gè)數(shù)值應(yīng)該

15、接近于零； ），f = 0.6Hz 時(shí)的相位滯后角，其數(shù)值應(yīng)當(dāng)小些。82下一節(jié)第三節(jié) 線性二自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)本節(jié)內(nèi)容結(jié)束83第六節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與傳動(dòng)系的關(guān)系第五章 汽車的操縱穩(wěn)定性 本節(jié)將介紹地面切向反作用力對(duì)汽車穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性的影響，還將介紹利用地面切向反作用力控制轉(zhuǎn)向特性的方法和原理。返回目錄84一、地面切向反作用力與“不足過多轉(zhuǎn)向特性”的關(guān)系1）汽車在彎道上以大驅(qū)動(dòng)力加速行駛第六節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與傳動(dòng)系的關(guān)系FZ1汽車有增加不足轉(zhuǎn)向的趨勢(shì)加速行駛時(shí)k1k2FZ22185前驅(qū)汽車增大了不足轉(zhuǎn)向趨勢(shì)2）Ft 對(duì)的影響 Ft， FY=C， 隨著驅(qū)動(dòng)力的增加，維持轉(zhuǎn)向所需的FY

16、 將使。前驅(qū)汽車1 隨 Ft 增大而增大第六節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與傳動(dòng)系的關(guān)系863）前輪受半軸驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的影響會(huì)產(chǎn)生不足變形轉(zhuǎn)向，增加了前驅(qū)動(dòng)汽車不足轉(zhuǎn)向的趨勢(shì)。第六節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與傳動(dòng)系的關(guān)系873）前輪受半軸驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的影響會(huì)產(chǎn)生不足變形轉(zhuǎn)向，增加了前驅(qū)動(dòng)汽車不足轉(zhuǎn)向的趨勢(shì)。如果半軸水平力矩臂為第六節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與傳動(dòng)系的關(guān)系88 汽車在彎道上行駛時(shí)，車廂側(cè)傾，外側(cè)車輪的減小，內(nèi)側(cè)增加。作用于外側(cè)車輪的 減小，內(nèi)側(cè)增加。這兩個(gè)力矩之差使前輪受到一令轉(zhuǎn)向角變小的力矩。增加了汽車的不足轉(zhuǎn)向趨勢(shì)。第六節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與傳動(dòng)系的關(guān)系89 試分析當(dāng)汽車用發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)時(shí)，前輪驅(qū)動(dòng)的汽車趨于增加不足

17、轉(zhuǎn)向還是減小不足轉(zhuǎn)向？后輪驅(qū)動(dòng)的汽車呢？為什么？思考第六節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與傳動(dòng)系的關(guān)系 4）隨著驅(qū)動(dòng)力的增加，輪胎回正力矩通常也有所增加，這也增加了前輪驅(qū)動(dòng)汽車的不足轉(zhuǎn)向趨勢(shì)。90二、地面切向反作用力控制轉(zhuǎn)向特性的基本概念簡(jiǎn)介1.切向力對(duì)r的影響第六節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與傳動(dòng)系的關(guān)系912.切向力控制方法1）總切向反作用力控制 ABS就是總制動(dòng)力控制，保證較佳的滑動(dòng)率，提高制動(dòng)時(shí)汽車的方向穩(wěn)定性。 TCS 是總驅(qū)動(dòng)力控制，防止出現(xiàn)過大的滑轉(zhuǎn)率，提高驅(qū)動(dòng)時(shí)汽車的方向穩(wěn)定性。第六節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與傳動(dòng)系的關(guān)系922）前、后輪間切向力分配比例的控制圖中F、R前軸、后軸的外側(cè)車輪驅(qū)動(dòng)力與該軸驅(qū)動(dòng)力之

18、比； C前軸驅(qū)動(dòng)力與整車驅(qū)動(dòng)力之比。第六節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與傳動(dòng)系的關(guān)系93第六節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與傳動(dòng)系的關(guān)系 ETS：日產(chǎn)公司研制了總是保持“中性轉(zhuǎn)向”特性的電子控制前、后驅(qū)動(dòng)力分配系統(tǒng)。943）內(nèi)、外側(cè)車輪間切向力分配的控制由二自由度汽車模型可以得到 由于改變內(nèi)、外側(cè)驅(qū)動(dòng)力分配的比例，與在裝有普通差速器的汽車上再施加一定數(shù)值的橫擺力偶矩是一樣的，這種驅(qū)動(dòng)力的控制方式也常稱為橫擺力偶矩控制。第六節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與傳動(dòng)系的關(guān)系95即FY1減小，F(xiàn)Y2增大；前輪側(cè)偏角減小，后輪側(cè)偏角增大，汽車不足轉(zhuǎn)向量減小。+FX2-FX2FY1FY2汽車穩(wěn)態(tài)圓周行駛時(shí)第六節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與傳動(dòng)系的關(guān)系F

19、Y1FY296圖中F、R前軸、后軸的外側(cè)車輪驅(qū)動(dòng)力與該軸驅(qū)動(dòng)力之比 ； C前軸驅(qū)動(dòng)力與整車驅(qū)動(dòng)力之比。第六節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與傳動(dòng)系的關(guān)系97第六節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與傳動(dòng)系的關(guān)系直接橫擺力偶矩控制提高彎道加速行駛的機(jī)理98下一節(jié)第六節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與傳動(dòng)系的關(guān)系本節(jié)內(nèi)容結(jié)束99第五章 汽車的操縱穩(wěn)定性第四節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系 本節(jié)將學(xué)習(xí)彈性側(cè)偏角、 側(cè)傾轉(zhuǎn)向角和變形轉(zhuǎn)向角等基本概念，分析不同懸架及參數(shù)對(duì)汽車操縱穩(wěn)定性的影響，了解改善汽車操縱穩(wěn)定性的方法。返回目錄100 1）前、后軸左、右兩側(cè)車輪的垂直載荷要發(fā)生變化； 2）車輪有外傾角，由于懸架導(dǎo)向桿系的運(yùn)動(dòng)及變形，外傾角將隨之變化；

20、 3）車輪上有切向反作用力； 4）車身側(cè)傾時(shí)懸架變形，懸架導(dǎo)向桿系和轉(zhuǎn)向桿系將產(chǎn)生相應(yīng)運(yùn)動(dòng)及變形。 綜上，汽車側(cè)偏角還應(yīng)該包括以下三個(gè)部分： 1）彈性側(cè)偏角（FZ變化和的變化引起的側(cè)偏角的變化）； 2）側(cè)傾轉(zhuǎn)向角（車廂側(cè)傾而導(dǎo)致前后輪轉(zhuǎn)角的變化）； 3）變形轉(zhuǎn)向角（懸架導(dǎo)向桿系變形引起的車輪轉(zhuǎn)角的變化）。第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系 線性二自由度汽車模型對(duì)汽車進(jìn)行了較多簡(jiǎn)化，汽車行駛過程中，還應(yīng)考慮以下因素對(duì)輪胎側(cè)偏角的影響。101側(cè)傾軸線是側(cè)傾中心的連線。 1）側(cè)傾軸線：車廂相對(duì)于地面轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的瞬時(shí)軸線； 2）側(cè)傾中心：側(cè)傾軸線通過前、后軸處橫斷面上的瞬時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)中心；其位置由懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)決

21、定，常用圖解法確定。一、車廂側(cè)傾1.車廂側(cè)傾軸線想一想：先確定側(cè)傾軸線再確定側(cè)傾中心，還是先確定側(cè)傾中心再確定側(cè)傾軸線？第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系1021234O24O13 假定車廂不動(dòng)，地面和車輪相對(duì)車廂轉(zhuǎn)動(dòng)； 假定車輪與地面間無(wú)相對(duì)滑動(dòng)； 對(duì)四連桿機(jī)構(gòu)會(huì)用到三心定理。確定側(cè)傾中心時(shí)第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系 四連桿機(jī)構(gòu)中相對(duì)兩桿的相對(duì)運(yùn)動(dòng)瞬心是相鄰兩桿延長(zhǎng)線的交點(diǎn)。103Om1）單橫臂獨(dú)立懸架車廂的側(cè)傾中心第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系104DGOlOrOm2）雙橫臂獨(dú)立懸架的側(cè)傾中心第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系105雙橫臂獨(dú)立懸架的等效單橫臂懸架第四節(jié) 汽車操縱

22、穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系106定義：車廂側(cè)傾時(shí)，單位車廂轉(zhuǎn)角下，懸架系統(tǒng)給車廂總的彈性恢復(fù)力偶矩：1）懸架的線剛度定義：車輪保持在地面上而車廂作垂直運(yùn)動(dòng)時(shí)，單位車廂位移下，懸架系統(tǒng)給車廂的總彈性恢復(fù)力：2.懸架的側(cè)傾角剛度第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系107（1）非獨(dú)立懸架（2）獨(dú)立懸架恢復(fù)力彈性元件導(dǎo)向桿系約束反力第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系108mn第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系109用虛位移原理確定懸架側(cè)傾角剛度mnssst第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系110用虛位移原理確定懸架側(cè)傾角剛度mn第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系1112）懸架的側(cè)傾角剛度第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與

23、懸架的關(guān)系112 r大，水平晃動(dòng)大，乘客不穩(wěn)定，無(wú)安全感。 r小， 地面不平時(shí)有沖擊感。4.車廂側(cè)傾角及側(cè)傾力矩操縱穩(wěn)定性平順性 側(cè)傾角改變了外傾角； 側(cè)傾角改變了內(nèi)外車輪的垂直載荷FZ，從而改變側(cè)偏角。 在確定懸架總側(cè)傾角剛度 時(shí)，要綜合考慮對(duì)操縱穩(wěn)定性和平順性的影響。第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系r1131）懸掛質(zhì)量的離心力引起的側(cè)傾力矩Mr第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系1142）側(cè)傾后懸掛質(zhì)量重力引起的側(cè)傾力矩Mr第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系1153）獨(dú)立懸架中非懸掛質(zhì)量的離心力引起的側(cè)傾力矩Mr第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系116 懸架總側(cè)傾剛度等于 前、后懸架及橫向

24、穩(wěn)定桿的側(cè)傾角剛度之和。第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系117二、側(cè)傾時(shí)垂直載荷在左右輪上的重新分配及其對(duì)穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的影響1.側(cè)傾時(shí)垂直載荷在左右輪上的重新分配 工字形車架代表車廂，懸掛質(zhì)量為Ms。 工字形車架分別通過前、后懸架的側(cè)傾中心m01和m02 與前后軸相鉸接，同時(shí)又通過前后懸架的彈性元件分別與前、后軸相連接。第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系118第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系119第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系120第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系121車身不側(cè)傾時(shí)車身側(cè)傾后2.左右輪垂直載荷再分配時(shí)輪胎的側(cè)偏剛度 當(dāng)車身側(cè)傾嚴(yán)重時(shí)，是增大還是減??？第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性

25、與懸架的關(guān)系122汽車趨于增加不足轉(zhuǎn)向汽車趨于減少不足轉(zhuǎn)向用以上結(jié)論分析，如何通過改變前后軸左、右側(cè)車輪垂直載荷的變化量來(lái)提高汽車的不足轉(zhuǎn)向量？橫向穩(wěn)定桿用在前后懸架對(duì)汽車穩(wěn)態(tài)響應(yīng)特性所起到的作用是否相同？為什么？思考第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系123FY不變沿FY側(cè)傾FY-+-減小增大三、側(cè)傾外傾側(cè)傾時(shí)車輪外傾角的變化 側(cè)傾時(shí)的變化有三種可能第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系沿FY相反方向側(cè)傾124 地面轉(zhuǎn)過r確定車輪相對(duì)于車廂外傾角 。 地面回到水平位置確定車廂相對(duì)于地面產(chǎn)生側(cè)傾角r時(shí)，輪胎外傾角 。車輪外傾角的確定第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系125車廂側(cè)傾時(shí)不同形式懸架所引起

26、的車輪外傾角的變化非獨(dú)立懸架車身側(cè)傾時(shí)，前輪外傾角不變。第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系126車廂側(cè)傾時(shí)不同形式懸架所引起的車輪外傾角的變化 雙橫臂懸架前輪外傾角與地面?zhèn)认蛄Ψ较蛳喾矗性龃髠?cè)偏角（絕對(duì)值）的作用。第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系127車廂側(cè)傾時(shí)不同形式懸架所引起的車輪外傾角的變化單縱臂懸架前輪外傾角與地面?zhèn)认蛄Ψ较蛳喾础５谒墓?jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系128車廂側(cè)傾時(shí)不同形式懸架所引起的車輪外傾角的變化單橫臂懸架前輪外傾角與地面?zhèn)认蛄Ψ较蛳嗤ɑ蛳喾矗５谒墓?jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系129 側(cè)傾外傾系數(shù)。車廂側(cè)傾所引起的車輪外傾角的變化可由下式計(jì)算第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)

27、定性與懸架的關(guān)系130四、側(cè)傾轉(zhuǎn)向 車廂側(cè)傾所引起的前轉(zhuǎn)向輪繞主銷的轉(zhuǎn)動(dòng)、后輪繞垂直于地面軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)，即車輪轉(zhuǎn)角的變動(dòng)，稱為側(cè)傾轉(zhuǎn)向。 側(cè)傾轉(zhuǎn)向系數(shù)。車輪的側(cè)傾轉(zhuǎn)向角與車廂側(cè)傾角的關(guān)系可以用下式表示第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系131后懸架的側(cè)傾轉(zhuǎn)向?qū)Ψ€(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性的影響第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系132第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系133五、變形轉(zhuǎn)向懸架導(dǎo)向裝置變形引起的車輪轉(zhuǎn)向角 懸架導(dǎo)向桿系各元件在各種力、力矩作用下發(fā)生的變形，引起車輪繞主銷或垂直于地面軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)，稱為變形轉(zhuǎn)向，其轉(zhuǎn)角叫做變形轉(zhuǎn)向角。 變形轉(zhuǎn)向可以使汽車具有恰當(dāng)?shù)牟蛔戕D(zhuǎn)向。 變形轉(zhuǎn)向角； 側(cè)向力變形轉(zhuǎn)向系數(shù)。

28、估算側(cè)向力變形轉(zhuǎn)向角第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系134第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系135第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系136回正力矩變形轉(zhuǎn)向角a 在回正力矩作用下，懸架和車輪有扭轉(zhuǎn)變形，前、后軸車輪均發(fā)生回正力矩變形轉(zhuǎn)向角a。 回正力矩變形轉(zhuǎn)向系數(shù)； 回正力矩系數(shù)?；卣刈冃无D(zhuǎn)向角a第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系137第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系回正力矩引起的變形轉(zhuǎn)向角前軸趨于增加不足轉(zhuǎn)向；后軸趨于減少不足轉(zhuǎn)向。138六、變形外傾懸架導(dǎo)向裝置變形引起的外傾角的變化 受到側(cè)向力作用的獨(dú)立懸架桿系的變形會(huì)引起車輪外傾角的變化。第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系139下一

29、節(jié)第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系本節(jié)內(nèi)容結(jié)束140第五節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與轉(zhuǎn)向系的關(guān)系第五章 汽車的操縱穩(wěn)定性返回目錄141一、轉(zhuǎn)向系的功能與轉(zhuǎn)向盤力特性1.轉(zhuǎn)向系的功能 1）駕駛者通過轉(zhuǎn)向盤控制前輪繞主銷的轉(zhuǎn)角，從而操縱汽車的運(yùn)動(dòng)方向。 2）憑借轉(zhuǎn)向盤的反作用力， 將整車及輪胎的運(yùn)動(dòng)、受力狀況反饋給駕駛者，以獲得“路感”。 轉(zhuǎn)向盤的輸入有兩種方式：角輸入和力輸入。第五節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與轉(zhuǎn)向系的關(guān)系1422.轉(zhuǎn)向盤力特性 轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤時(shí)所需要的力隨汽車運(yùn)動(dòng)狀況而變化的規(guī)律，稱為轉(zhuǎn)向盤力特性。第五節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與轉(zhuǎn)向系的關(guān)系143第五節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與轉(zhuǎn)向系的關(guān)系2.轉(zhuǎn)向盤力特性1443

30、.轉(zhuǎn)向盤力特性的影響因素 轉(zhuǎn)向盤力特性決定于下列因素：轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比及其變化規(guī)律、轉(zhuǎn)向器效率、動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的轉(zhuǎn)向盤操作力特性、轉(zhuǎn)向桿系傳動(dòng)比、轉(zhuǎn)向桿系效率、由懸架導(dǎo)向桿系決定的主銷位置、輪胎上的載荷、輪胎氣壓、輪胎力學(xué)特性、地面附著條件、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、轉(zhuǎn)向柱摩擦阻力以及汽車整體動(dòng)力學(xué)特性等。第五節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與轉(zhuǎn)向系的關(guān)系145 主銷位置幾何參數(shù)，如主銷內(nèi)傾角、主銷后傾角、主銷拖距、接地面上主銷偏置距、車輪中心主銷拖距等，對(duì)轉(zhuǎn)向盤力特性、回正性能、直線行駛性等都有顯著影響。第五節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與轉(zhuǎn)向系的關(guān)系146二、不同工況下對(duì)操縱穩(wěn)定性的要求 汽車在原地、小半徑彎道低速行駛時(shí)，要防止轉(zhuǎn)

31、向盤過于沉重； 在高速行駛時(shí)，轉(zhuǎn)向盤力不宜過小而應(yīng)維持一定數(shù)值，以幫助駕駛者穩(wěn)定駕駛。第五節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與轉(zhuǎn)向系的關(guān)系147二、不同工況下對(duì)操縱穩(wěn)定性的要求第五節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與轉(zhuǎn)向系的關(guān)系148三、評(píng)價(jià)高速公路行駛操縱穩(wěn)定性的試驗(yàn)轉(zhuǎn)向盤中間位置操縱穩(wěn)定性試驗(yàn)（On Center Handling Test） 汽車在高速公路上高速行駛時(shí)，具有以力輸入為主和轉(zhuǎn)向盤（反作用）力是重要信息源的特點(diǎn)。1.試驗(yàn)方法 汽車以100km/h的速度作正弦曲線的蛇形行駛，正弦運(yùn)動(dòng)的周期為5s，最大側(cè)向加速度為0.2g。 車上裝有轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩、車速和橫擺角速度等傳感器。第五節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與轉(zhuǎn)向

32、系的關(guān)系149第五節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與轉(zhuǎn)向系的關(guān)系1502.轉(zhuǎn)向盤力輸入方面的評(píng)價(jià)指標(biāo)第五節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與轉(zhuǎn)向系的關(guān)系151車型大型中型緊湊緊湊運(yùn)動(dòng)型中型中型運(yùn)動(dòng)型產(chǎn)地美國(guó)美國(guó)美國(guó)美國(guó)美國(guó)其他其他其他驅(qū)動(dòng)軸后軸前軸前軸前軸后軸后軸前軸后軸轉(zhuǎn)向系動(dòng)力動(dòng)力動(dòng)力手動(dòng)動(dòng)力動(dòng)力動(dòng)力手動(dòng)轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩為0時(shí)的側(cè)向加速度/g-0.110-0.055-0.063-0.038-0.054-0.071-0.045-0.1090g處的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩/（Nm）1.290.810.780.960.951.570.901.900g處的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩梯度/（Nmg-1）8.816.513.027.518.525.120.520.6

33、0.1g處的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩/（Nm）1.902.191.833.942.273.462.434.090.1g處的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩梯度/（Nmg-1）4.24.76.615.98.412.47.920.3一些車輛力輸入方面的評(píng)價(jià)指標(biāo)（試驗(yàn)結(jié)果）第五節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與轉(zhuǎn)向系的關(guān)系152四、轉(zhuǎn)向系與汽車橫擺角速度穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的關(guān)系 車廂側(cè)傾時(shí)，如果非獨(dú)立懸架汽車的轉(zhuǎn)向系與懸架在運(yùn)動(dòng)學(xué)上關(guān)系不協(xié)調(diào)，將引起轉(zhuǎn)向車輪干涉轉(zhuǎn)向的現(xiàn)象。1.側(cè)傾時(shí)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與懸架的運(yùn)動(dòng)干涉第五節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與轉(zhuǎn)向系的關(guān)系153第五節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與轉(zhuǎn)向系的關(guān)系 當(dāng)車輛向右轉(zhuǎn)向時(shí)，車身向外傾斜，外側(cè)板簧受壓縮，車輪與車架距離減小，使車輪

34、向左轉(zhuǎn)，增加了車輛的不足轉(zhuǎn)向，這種現(xiàn)象稱為側(cè)傾干涉不足轉(zhuǎn)向。1542.轉(zhuǎn)向系剛度與轉(zhuǎn)向車輪的變形轉(zhuǎn)向 在轉(zhuǎn)向盤至轉(zhuǎn)向車輪之間，包括轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向桿系與轉(zhuǎn)向器固定處在內(nèi)的剛度，稱為轉(zhuǎn)向系（角）剛度。 轉(zhuǎn)向系剛度低，前轉(zhuǎn)向輪的變形轉(zhuǎn)向角大，增加了汽車的不足轉(zhuǎn)向趨勢(shì)。 轉(zhuǎn)向系剛度高，高速行駛時(shí)的“路感”較好。第五節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與轉(zhuǎn)向系的關(guān)系155下一節(jié)第五節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與轉(zhuǎn)向系的關(guān)系本節(jié)內(nèi)容結(jié)束156第六節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與傳動(dòng)系的關(guān)系第五章 汽車的操縱穩(wěn)定性 本節(jié)將介紹地面切向反作用力對(duì)汽車穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性的影響，還將介紹利用地面切向反作用力控制轉(zhuǎn)向特性的方法和原理。返回目錄157一、地面切向反作

35、用力與“不足過多轉(zhuǎn)向特性”的關(guān)系1）汽車在彎道上以大驅(qū)動(dòng)力加速行駛第六節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與傳動(dòng)系的關(guān)系FZ1汽車有增加不足轉(zhuǎn)向的趨勢(shì)加速行駛時(shí)k1k2FZ221158前驅(qū)汽車增大了不足轉(zhuǎn)向趨勢(shì)2）Ft 對(duì)的影響 Ft， FY=C， 隨著驅(qū)動(dòng)力的增加，維持轉(zhuǎn)向所需的FY 將使。前驅(qū)汽車1 隨 Ft 增大而增大第六節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與傳動(dòng)系的關(guān)系1593）前輪受半軸驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的影響會(huì)產(chǎn)生不足變形轉(zhuǎn)向，增加了前驅(qū)動(dòng)汽車不足轉(zhuǎn)向的趨勢(shì)。第六節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與傳動(dòng)系的關(guān)系1603）前輪受半軸驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的影響會(huì)產(chǎn)生不足變形轉(zhuǎn)向，增加了前驅(qū)動(dòng)汽車不足轉(zhuǎn)向的趨勢(shì)。如果半軸水平力矩臂為第六節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與傳動(dòng)

36、系的關(guān)系161 汽車在彎道上行駛時(shí)，車廂側(cè)傾，外側(cè)車輪的減小，內(nèi)側(cè)增加。作用于外側(cè)車輪的 減小，內(nèi)側(cè)增加。這兩個(gè)力矩之差使前輪受到一令轉(zhuǎn)向角變小的力矩。增加了汽車的不足轉(zhuǎn)向趨勢(shì)。第六節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與傳動(dòng)系的關(guān)系162 試分析當(dāng)汽車用發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)時(shí)，前輪驅(qū)動(dòng)的汽車趨于增加不足轉(zhuǎn)向還是減小不足轉(zhuǎn)向？后輪驅(qū)動(dòng)的汽車呢？為什么？思考第六節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與傳動(dòng)系的關(guān)系 4）隨著驅(qū)動(dòng)力的增加，輪胎回正力矩通常也有所增加，這也增加了前輪驅(qū)動(dòng)汽車的不足轉(zhuǎn)向趨勢(shì)。163二、地面切向反作用力控制轉(zhuǎn)向特性的基本概念簡(jiǎn)介1.切向力對(duì)r的影響第六節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與傳動(dòng)系的關(guān)系1642.切向力控制方法1）總切向反作

37、用力控制 ABS就是總制動(dòng)力控制，保證較佳的滑動(dòng)率，提高制動(dòng)時(shí)汽車的方向穩(wěn)定性。 TCS 是總驅(qū)動(dòng)力控制，防止出現(xiàn)過大的滑轉(zhuǎn)率，提高驅(qū)動(dòng)時(shí)汽車的方向穩(wěn)定性。第六節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與傳動(dòng)系的關(guān)系1652）前、后輪間切向力分配比例的控制圖中F、R前軸、后軸的外側(cè)車輪驅(qū)動(dòng)力與該軸驅(qū)動(dòng)力之比； C前軸驅(qū)動(dòng)力與整車驅(qū)動(dòng)力之比。第六節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與傳動(dòng)系的關(guān)系166第六節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與傳動(dòng)系的關(guān)系 ETS：日產(chǎn)公司研制了總是保持“中性轉(zhuǎn)向”特性的電子控制前、后驅(qū)動(dòng)力分配系統(tǒng)。1673）內(nèi)、外側(cè)車輪間切向力分配的控制由二自由度汽車模型可以得到 由于改變內(nèi)、外側(cè)驅(qū)動(dòng)力分配的比例，與在裝有普通差速器的汽

38、車上再施加一定數(shù)值的橫擺力偶矩是一樣的，這種驅(qū)動(dòng)力的控制方式也常稱為橫擺力偶矩控制。第六節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與傳動(dòng)系的關(guān)系168即FY1減小，F(xiàn)Y2增大；前輪側(cè)偏角減小，后輪側(cè)偏角增大，汽車不足轉(zhuǎn)向量減小。+FX2-FX2FY1FY2汽車穩(wěn)態(tài)圓周行駛時(shí)第六節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與傳動(dòng)系的關(guān)系FY1FY2169圖中F、R前軸、后軸的外側(cè)車輪驅(qū)動(dòng)力與該軸驅(qū)動(dòng)力之比 ； C前軸驅(qū)動(dòng)力與整車驅(qū)動(dòng)力之比。第六節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與傳動(dòng)系的關(guān)系170第六節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與傳動(dòng)系的關(guān)系直接橫擺力偶矩控制提高彎道加速行駛的機(jī)理171下一節(jié)第六節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與傳動(dòng)系的關(guān)系本節(jié)內(nèi)容結(jié)束172第五章 汽車的操縱穩(wěn)定性

39、 防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）與驅(qū)動(dòng)力控制系統(tǒng)（TCS）都是提高汽車操縱穩(wěn)定性的電子控制系統(tǒng)。 目前有更多的電子控制系統(tǒng)能顯著改善汽車的操縱穩(wěn)定性。第七節(jié)提高操縱穩(wěn)定性的電子控制系統(tǒng)返回目錄173第七節(jié) 提高操縱穩(wěn)定性的電子控制系統(tǒng)1.四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（4WS）174技術(shù)極大地縮小了大型車輛的轉(zhuǎn)向半徑，使得這些車輛具有緊湊型轎車的轉(zhuǎn)向半徑。第七節(jié) 提高操縱穩(wěn)定性的電子控制系統(tǒng)175第七節(jié) 提高操縱穩(wěn)定性的電子控制系統(tǒng) 系統(tǒng)是以ABS為基礎(chǔ)發(fā)展而成的。 基本工作原理是：在大側(cè)向加速度、大側(cè)偏角的極限工況下，利用左右兩側(cè)制動(dòng)力之差產(chǎn)生的橫擺力偶矩來(lái)防止出現(xiàn)難以控制的側(cè)滑現(xiàn)象。2.車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)（VSC

40、或稱ESP）176第七節(jié) 提高操縱穩(wěn)定性的電子控制系統(tǒng)VSC（ESP）的作用177第七節(jié) 提高操縱穩(wěn)定性的電子控制系統(tǒng)VSC（ESP）的作用178前軸側(cè)滑出現(xiàn)“駛出”現(xiàn)象加大內(nèi)側(cè)車輪的制動(dòng)力第七節(jié) 提高操縱穩(wěn)定性的電子控制系統(tǒng)VSC（ESP）的作用抑制前輪側(cè)滑179后軸側(cè)滑出現(xiàn)甩尾現(xiàn)象加大外側(cè)車輪的制動(dòng)力第七節(jié) 提高操縱穩(wěn)定性的電子控制系統(tǒng)抑制后輪側(cè)滑VSC（ESP）的作用180提高操縱穩(wěn)定性的各種電子控制系統(tǒng)的有效工作區(qū)域驅(qū)動(dòng)力分配控制制動(dòng)力分配控制側(cè)傾剛度分配控制第七節(jié) 提高操縱穩(wěn)定性的電子控制系統(tǒng)181第七節(jié) 提高操縱穩(wěn)定性的電子控制系統(tǒng)起始車速120km/h、頻率0.6Hz的轉(zhuǎn)向角正弦

41、輸入下的響應(yīng)一、極限工況下前軸側(cè)滑與后軸側(cè)滑的特點(diǎn)182第七節(jié) 提高操縱穩(wěn)定性的電子控制系統(tǒng)起始車速120km/h、頻率0.6Hz的轉(zhuǎn)向角正弦輸入下的響應(yīng)一、極限工況下前軸側(cè)滑與后軸側(cè)滑的特點(diǎn)183 1）當(dāng)正弦輸入轉(zhuǎn)向角超過一定值后，汽車質(zhì)心側(cè)偏角、前輪側(cè)偏角、后輪側(cè)偏角突然增大，汽車失去穩(wěn)定性； 2）汽車是否穩(wěn)定決定于汽車（質(zhì)心）側(cè)偏角與汽車側(cè)偏角速度。穩(wěn)定的條件可以近似地表示為 。結(jié)論第七節(jié) 提高操縱穩(wěn)定性的電子控制系統(tǒng)184 起始車速為110km/h時(shí)正弦轉(zhuǎn)向角輸入下的 曲線第七節(jié) 提高操縱穩(wěn)定性的電子控制系統(tǒng) 起始車速為140km/h時(shí)正弦轉(zhuǎn)向角輸入下的 曲線185斜階躍轉(zhuǎn)向角輸入下汽

42、車的響應(yīng)第七節(jié) 提高操縱穩(wěn)定性的電子控制系統(tǒng)186斜階躍轉(zhuǎn)向角輸入下汽車的響應(yīng)第七節(jié) 提高操縱穩(wěn)定性的電子控制系統(tǒng)187第七節(jié) 提高操縱穩(wěn)定性的電子控制系統(tǒng) 1）隨著前輪轉(zhuǎn)向角的增加，前輪側(cè)偏角加大；但前輪側(cè)偏角達(dá)某一角度值后，側(cè)偏力飽和而不再增大，汽車的轉(zhuǎn)向半徑也不能再減小。 2）出現(xiàn)的后輪側(cè)偏角小于后輪發(fā)揮最大側(cè)偏力所對(duì)應(yīng)的側(cè)偏角值。因此，如果后輪側(cè)偏角增大，就可以產(chǎn)生更大的后輪側(cè)偏力。結(jié)論188 斜階躍轉(zhuǎn)向角輸入下前輪的側(cè)偏角與汽車轉(zhuǎn)向半徑的關(guān)系。第七節(jié) 提高操縱穩(wěn)定性的電子控制系統(tǒng) 達(dá)到最小轉(zhuǎn)向半徑的前輪側(cè)偏角1幾乎為一常數(shù)，增加轉(zhuǎn)向角能減小轉(zhuǎn)向半徑的條件為：1C3189橫擺力偶矩M或

43、縱向減速力FX對(duì)汽車穩(wěn)定性的影響 第七節(jié) 提高操縱穩(wěn)定性的電子控制系統(tǒng)二、橫擺力偶矩及制動(dòng)力的控制效果190橫擺力偶矩 M 或縱向減速力 FX 對(duì)汽車穩(wěn)定性的影響 第七節(jié) 提高操縱穩(wěn)定性的電子控制系統(tǒng)191第七節(jié) 提高操縱穩(wěn)定性的電子控制系統(tǒng)橫擺力偶矩M或縱向減速力FX對(duì)汽車穩(wěn)定性的影響 192 1）為了保持汽車的穩(wěn)定性，當(dāng)后軸要側(cè)滑發(fā)生激轉(zhuǎn)時(shí)，應(yīng)對(duì)汽車施加外側(cè)的橫擺力偶矩； 2）當(dāng)前軸要側(cè)滑而使汽車駛離彎道時(shí)，應(yīng)對(duì)汽車施加適當(dāng)大小向內(nèi)側(cè)的橫擺力偶矩，使后輪的側(cè)偏角達(dá)到最大側(cè)偏力的角度； 3）還應(yīng)對(duì)汽車施加縱向減速力。第七節(jié) 提高操縱穩(wěn)定性的電子控制系統(tǒng)結(jié)論193三、各個(gè)車輪制動(dòng)力控制的效果第

44、七節(jié) 提高操縱穩(wěn)定性的電子控制系統(tǒng)194三、各個(gè)車輪制動(dòng)力控制的效果第七節(jié) 提高操縱穩(wěn)定性的電子控制系統(tǒng)195第七節(jié) 提高操縱穩(wěn)定性的電子控制系統(tǒng)四、四個(gè)車輪主動(dòng)制動(dòng)的控制效果196五、VSC系統(tǒng)的組成 1）用于向各個(gè)車輪施加制動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)； 2）用于控制驅(qū)動(dòng)力的節(jié)氣門執(zhí)行機(jī)構(gòu)與節(jié)氣門傳感器； 3）輪速傳感器； 4）橫擺角速度傳感器； 5）側(cè)向、縱向加速度傳感器； 6）轉(zhuǎn)向角傳感器； 7）制動(dòng)主缸壓力傳感器； 8）ECU。第七節(jié) 提高操縱穩(wěn)定性的電子控制系統(tǒng)197六、裝有VSC系統(tǒng)汽車的試驗(yàn)結(jié)果第七節(jié) 提高操縱穩(wěn)定性的電子控制系統(tǒng)198六、裝有VSC系統(tǒng)汽車的試驗(yàn)結(jié)果第七節(jié) 提高操縱穩(wěn)定性的電

45、子控制系統(tǒng)199下一節(jié)第七節(jié) 提高操縱穩(wěn)定性的電子控制系統(tǒng)本節(jié)內(nèi)容結(jié)束200第五章 汽車的操縱穩(wěn)定性第八節(jié) 汽車的側(cè)翻返回目錄201 汽車側(cè)翻是指汽車在行駛過程中繞其縱軸線轉(zhuǎn)動(dòng)90或更大的角度，以至車身與地面相接觸的一種極其危險(xiǎn)的側(cè)向運(yùn)動(dòng)。曲線運(yùn)動(dòng)引起的側(cè)翻汽車側(cè)翻可分為兩類絆倒側(cè)翻第八節(jié) 汽車的側(cè)翻202 “剛性汽車”是指忽略汽車懸架及輪胎彈性變形；“準(zhǔn)靜態(tài)”是指汽車的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向。一、剛性汽車的準(zhǔn)靜態(tài)側(cè)翻假定第八節(jié) 汽車的側(cè)翻203當(dāng)汽車在水平路面直線行駛時(shí)，如果 不變，當(dāng)ay增加時(shí)， 將減??； =0時(shí)，汽車開始側(cè)翻側(cè)翻時(shí)當(dāng)=0時(shí)，側(cè)翻閾值為2B/2hg，發(fā)生側(cè)翻時(shí)的加速度ay稱為側(cè)翻閾值則第

46、八節(jié) 汽車的側(cè)翻。204車輛類型質(zhì)心高度/cm輪距/cm側(cè)翻閾值/g跑車46511271541.21.7微型轎車51581271541.11.5豪華轎車51611541651.21.6輕型客貨兩用車76891651780.91.1客貨兩用車761021651780.81.1中型貨車1141401651900.60.8重型貨車1542161781830.40.6表5-4 幾種汽車側(cè)翻閾值的范圍第八節(jié) 汽車的側(cè)翻205幾種微型轎車的側(cè)翻閾值及側(cè)翻事故率第八節(jié) 汽車的側(cè)翻206幾種轎車和多用途車的側(cè)翻閾值及側(cè)翻事故率隨著側(cè)翻閾值的增大，側(cè)翻事故率降低。第八節(jié) 汽車的側(cè)翻207二、帶懸架汽車的準(zhǔn)靜態(tài)側(cè)

47、翻注意觀察，該模型與剛性汽車模型有哪些區(qū)別？第八節(jié) 汽車的側(cè)翻208R側(cè)傾率（ ）。 某轎車hr/hg=0.5、 R=0.1 ， 。 與剛性汽車相比，閾值減小了5%。當(dāng) =0時(shí)，側(cè)翻閾值為 當(dāng)汽車受到側(cè)向力作用時(shí)，外側(cè)輪胎產(chǎn)生彈性變形，從而輪胎接地中心向內(nèi)偏移，輪距B減小，使得側(cè)翻閾值又減小約5%。 第八節(jié) 汽車的側(cè)翻例209三、汽車的瞬態(tài)側(cè)翻第八節(jié) 汽車的側(cè)翻圖5-88210階躍輸入下的側(cè)傾響應(yīng)由于超調(diào)量的影響，汽車的瞬態(tài)側(cè)傾閾值比準(zhǔn)靜態(tài)時(shí)要小。第八節(jié) 汽車的側(cè)翻211 超調(diào)量的大小取決于側(cè)傾阻尼，隨著阻尼比的增加，側(cè)傾閾值也增大。第八節(jié) 汽車的側(cè)翻212 在側(cè)向加速度正弦輸入的情況下，汽車

48、側(cè)傾響應(yīng)取決于輸入頻率。輸入頻率等于側(cè)傾共振頻率時(shí)，側(cè)傾閾值達(dá)到最小。第八節(jié) 汽車的側(cè)翻213下一節(jié)第八節(jié) 汽車的側(cè)翻本節(jié)內(nèi)容結(jié)束214本節(jié)主要研究輪胎的側(cè)偏現(xiàn)象和側(cè)偏特性。側(cè)偏特性是指?jìng)?cè)偏力、回正力矩與側(cè)偏角的關(guān)系。第五章 汽車的操縱穩(wěn)定性第二節(jié)輪胎的側(cè)偏特性返回目錄215OXY車輪平面車輪行駛方向正地面切向反作用力FX正翻轉(zhuǎn)力矩 TX正地面法向反作用力FZ正地面?zhèn)认蚍醋饔昧Y車輪旋轉(zhuǎn)軸線正側(cè)偏角正回正力矩TZ正TY正外傾角Z側(cè)偏角輪胎接地印跡中心的位移方向與X軸的夾角外傾角過輪胎坐標(biāo)系原點(diǎn)的垂線與車輪平面的夾角第二節(jié) 輪胎的側(cè)偏特性一、輪胎的坐標(biāo)系216地面作用于車輪的側(cè)向反作用力。第二

49、節(jié) 輪胎的側(cè)偏特性二、輪胎的側(cè)偏現(xiàn)象和側(cè)偏力側(cè)偏角曲線1.側(cè)偏力FY217uccucc 只有當(dāng)側(cè)向力 大于（或等于）車輪與路面間的側(cè)向附著力時(shí)，車輪的運(yùn)動(dòng)方向才會(huì)改變。第二節(jié) 輪胎的側(cè)偏特性1）在剛性輪上作用側(cè)向力218FY俯視圖第二節(jié) 輪胎的側(cè)偏特性車輪靜止2）在彈性輪上作用側(cè)向力219FY第二節(jié) 輪胎的側(cè)偏特性2）在彈性輪上作用側(cè)向力車輪滾動(dòng)2200XYFY側(cè)偏力為正時(shí)，產(chǎn)生負(fù)側(cè)偏角。u-+第二節(jié) 輪胎的側(cè)偏特性2.側(cè)偏現(xiàn)象當(dāng)車輪有側(cè)向彈性時(shí)，即使FY沒有達(dá)到側(cè)向附著極限，車輪行駛方向也將偏離車輪平面的方向。側(cè)偏角 輪胎接地印跡中心的位移方向與X軸的夾角。u221k側(cè)偏剛度。 FY一定時(shí)希

50、望側(cè)偏角越小越好，所以 |k| 越大越好。第二節(jié) 輪胎的側(cè)偏特性3.FY曲線222第二節(jié) 輪胎的側(cè)偏特性三、輪胎結(jié)構(gòu)、工作條件對(duì)側(cè)偏特性的影響大尺寸輪胎子午線輪胎斜交輪胎鋼絲子午線輪胎纖維子午線輪胎輪胎的尺寸、型式和結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)側(cè)偏剛度有顯著影響。側(cè)偏剛度大側(cè)偏剛度小大尺寸輪胎 小尺寸輪胎223第二節(jié) 輪胎的側(cè)偏特性（1）扁平率小，k大HB扁平率=(H/B)100% 224車型輪胎型號(hào)扁平率(%) 新雅閣 普利斯通205/65R1565 奔馳 S320米其林225/60R16 W60 奔馳 LORINSER 米其林275/30 ZR19 30寬度一些車型輪胎的型號(hào)及扁平率輪輞直徑第二節(jié) 輪胎的側(cè)偏特性225第二節(jié) 輪胎的側(cè)偏特性226第