第五章汽车的操纵稳定性

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1、汽车理论（PowerPoint版）版权所有者：南航赵又群1n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。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）版权所有者：南航赵又群2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）版权所有者：南航赵

2、又群3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）版权所有者：南航赵又群4一、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）版权所有者：南航赵又群5二、车辆坐标系与时域响应1 1车辆坐标系车辆坐

3、标系 汽车理论（PowerPoint版）版权所有者：南航赵又群6二、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）版权所有者：南航赵又群7二、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%1000rrsT20%105%95rr汽车理论（PowerPoint版）版权所有者：南航赵又群8三、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（

4、PowerPoint版）版权所有者：南航赵又群9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 asru_srK汽车理论（PowerPoint版）版权所有者：南航赵又群10五、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

5、（2）1 Hz时的相位滞后角 trtrr%1000T2汽车理论（PowerPoint版）版权所有者：南航赵又群11第一节结束！第一节结束！汽车理论（PowerPoint版）版权所有者：南航赵又群12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）版权所有者：南航赵又群13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）版权所有者：南航赵又群14三、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 yF汽车

6、理论（PowerPoint版）版权所有者：南航赵又群152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）版权所有者：南航赵又群163侧偏力侧偏角曲线汽车理论（PowerPoint版）版权所有者：南航赵又群17四、侧偏特性的影响因素 汽车理论（PowerPoint版）版权所有者：南航赵又群18四、侧偏特性的影响因素汽车理论（PowerPoint版）版权所有者：南航赵又群19四、侧偏特性的影响因素汽车理论（PowerPoint版）版权所有者：南航赵又群20四、侧偏特性的影响因素汽车理论（PowerPoint版）版权所有者：南航赵又群21四、侧偏特性的影响因素汽车理论（P

7、owerPoint版）版权所有者：南航赵又群22四、侧偏特性的影响因素汽车理论（PowerPoint版）版权所有者：南航赵又群23 五、回正力矩 eFTyz汽车理论（PowerPoint版）版权所有者：南航赵又群24五、回正力矩汽车理论（PowerPoint版）版权所有者：南航赵又群25五、回正力矩汽车理论（PowerPoint版）版权所有者：南航赵又群26第二节结束！第二节结束！汽车理论（PowerPoint版）版权所有者：南航赵又群27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

8、特性、频域响应特性汽车理论（PowerPoint版）版权所有者：南航赵又群28一、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）版权所有者：南航赵又群29一、数学模型 2模型模型 rzrrrIakkbkaubkakuvmkbkakukk1221221212111汽车理论（PowerPoint版）版权所有者：南航赵又群30二、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）r2212211KuLuukbkaLmLusrK汽车理论（PowerPoint

9、版）版权所有者：南航赵又群31二、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：K0 不足转向：，特征车速 K0 过多转向：，临界车速LusrLusrLusrKuch1Kucr1汽车理论（PowerPoint版）版权所有者：南航赵又群32二、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）版权所有者：南航赵又群33二、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：RLLR 汽车理论（PowerPoint版）版权所有者：南航赵又群34二、稳态响应3表征稳态响应的参数表征稳态响应的参数（1）

10、21汽车理论（PowerPoint版）版权所有者：南航赵又群35 作业 证明：21LR汽车理论（PowerPoint版）版权所有者：南航赵又群36二、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，0LR 00222111RKuLKuKuLuuuRr0RR汽车理论（PowerPoint版）版权所有者：南航赵又群37 汽车理论（PowerPoint版）版权所有者：南航赵又群38三、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

11、得到正常汽车（小阻尼）的 。rrr tr tCeBttrsin02000汽车理论（PowerPoint版）版权所有者：南航赵又群39或 teAteABtttrsincos00212000汽车理论（PowerPoint版）版权所有者：南航赵又群40三、瞬态响应（2）表征瞬态品质好坏的参数 a)固有圆频率 mc0汽车理论（PowerPoint版）版权所有者：南航赵又群41三、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 mh020arctg汽车理论（PowerPoint版）版权所有者：南航赵又群42三、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，

12、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。r10120020020cru020cruuKucr1汽车理论（PowerPoint版）版权所有者：南航赵又群43四、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：rsw ffA汽汽汽车车车012002BBrrr 0120022BjBjjrrr 0120022BjBjrrr汽车理论（PowerPoint版）版权所有者：南航赵又群44四、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：r tr t jCBjBjBjH

13、rr2002012汽车理论（PowerPoint版）版权所有者：南航赵又群45四、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。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。22CBA BCarctg汽车理论（PowerPoint版）版权所有者：南航赵又群46 汽车理论（PowerPoint版）版权所有者：南航赵又群47四、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，。0ffArfab01.0f小些 6.0f汽车理论（PowerPoint版）版权所有者：南航赵又群48 汽车理论（PowerPoint版）版权所有者：南航赵又群49 汽车理论（PowerPoint版）版权所有者：南航赵又群50 汽车理论（PowerPoint版）版权所有者：南航赵又群51第三节结束！第三节结束！汽车理论（PowerPoint版）版权所有者：南航赵又群52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）