汽车操纵稳定性

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1、 汽车的操纵稳定性汽车的操纵稳定性学习目标学习目标1.掌握汽车操纵稳定性的内容、了解其评价指标；掌握汽车操纵稳定性的内容、了解其评价指标；2.了解轮胎的侧偏特性；了解轮胎的侧偏特性；3.熟悉汽车稳态转向特性及其影响因素；熟悉汽车稳态转向特性及其影响因素；4.理解汽车底盘系统对操纵稳定性的影响；理解汽车底盘系统对操纵稳定性的影响；5.理解汽车跑偏、纵翻、侧翻等不稳定现象及原因；理解汽车跑偏、纵翻、侧翻等不稳定现象及原因；6.掌握汽车侧滑的检验方法。掌握汽车侧滑的检验方法。第六章 汽车操纵稳定性汽车操纵稳定性汽车的主要性能之一a. 汽车正确遵循驾驶员通过操纵机构所给定的方向的能力;第一节 概述操纵

2、稳定性b. 汽车抵抗企图改变行驶方向干扰、保持稳定行驶方向的能力。不能过分降低车速或造成驾驶员疲劳。1、 “飘飘”汽车自己改变方向。升力或转向系、轮胎、 悬架等问题。2、“反应迟钝反应迟钝”转向反映慢。传动比太大。3、“晃晃”左右摇摆，行驶方向难于稳定。4、“丧失路感丧失路感”操纵稳定性不好的汽车在高速或急剧转向时会丧失路感，导致驾驶员判断的困难。5、“失控失控”某些工况下汽车不能控制方向。制动时无法转向,甩尾，侧滑，侧翻。第一节 概述操纵稳定性不好的具体表现第一节 概述赛车负升力翼制动跑偏第一节 概述第一节 概述ABS系统对比试验第一节 概述车辆稳定性控制系统（VSC）作用四轮转向系统4WS

3、作用第一节 概述第一节 概述汽车操稳性引起的事故成都南充4.29交通事故轨迹图第一节 概述第一节 概述错误地在前、后轴混装子午线轮胎和斜交轮胎。具有过多转向特性的汽车，在转向时达到一定车速(称为“临界车速”)时，将会出乎意外地向转向内侧激转，造成事故。该车转向系统相关零部件间累计间隙过大，方向盘自由行程严重超差，而又未及时维修(或维修质量不佳)，未排除故障，带病运行，导致该车行驶中前束值或大或小不断变化，使汽车行驶处于极不稳定状态，这也加剧了过多转向的趋势。该车左后轮制动器因左后半轴油封损坏，齿轮油漏入左后轮制动器而导致该轮制动器工作失效。不均衡制动力造成的回转力矩。第一节 概述车辆坐标系和汽

4、车主要运动形式第一节 概述汽车操纵稳定性评价方法第一节 概述第一节 概述汽车稳态响应第一节 概述汽车瞬态响应第一节 概述人-车闭环系统第一节 概述汽车试验的两种评价方法 客观评价法 客观评价通过仪器测试能定量评价汽车性能，且能通过分析求出其与汽车结构参数间的关系。 主观评价法 主观评价考虑到了人的感觉，能发现仪器不能测试出的现象，是操纵稳定性的最终评价方法，但很难给出定量评价数据。轮胎坐标系第二节 轮胎的侧偏特性 因轮胎侧向弹性，车轮受侧向力的作用使轮心速度方向偏离车轮平面的现象。侧向力因转向、路面倾斜、风力等引起。转向引起的侧向力总是指向汽车内侧。侧偏角总是位于和侧偏力指向相反的一侧。轮胎的

5、侧偏现象第二节 轮胎的侧偏特性轮胎的侧偏现象第二节 轮胎的侧偏特性 在侧偏角0称为称为不足转向不足转向。不足转向汽车加速时，和中性转向时。不足转向汽车加速时，和中性转向时比，根据比，根据稳态横摆角速度增益较小，即稳态横摆角速度增益较小，即 较小。但因较小。但因R= ，故，故不足转向汽车转向半径随车速增大而增大。不足转向汽车转向半径随车速增大而增大。21/KuLu/u2、汽车不足转向第三节 线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应第三节 线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应特征车速 0 )1(2)1(1)(222KuKuLuKuLdudr02)1( 22KuKuuch称为特征车速 1/2KuLu

6、rKuch1 K0时，K0 不足转向210时，KR0 时，时，K0 不足转向不足转向若若 R=R0 时，时，K=0 中性转向中性转向若若 R R0 时，时，Ka时，汽车质心在时，汽车质心在cn前，前，S.M.0, ,K0当当aa时，汽车质心在时，汽车质心在cn后，后，S.M.0, ,K0的情况，上式变为：第三节 线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应 式中 1/2KuLur201第三节 线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应第三节 线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应第三节 线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应表征瞬态响应的几个参数表征瞬态响应的几个参数小轿车的固有频率小轿车的固有频率f0

7、(= 0/2 )在在0.8-1.2Hz之间。固有频率高些较好。之间。固有频率高些较好。1 1、波动的固有频率、波动的固有频率0 0第三节 线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应第三节 线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应2 2、阻尼比、阻尼比 小了超调量小了超调量 max/ r0*100%大，故大，故 大大些较好。些较好。第三节 线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应3 3、反应时间、反应时间 反应时间反应时间 指指 r第一次到达稳定值的时间。第一次到达稳定值的时间。 小小些些较好。较好。第三节第三节 线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应4 4、达到第

8、一峰值的时、达到第一峰值的时间间 达到第一峰值的时间达到第一峰值的时间 小小些较好。些较好。第三节第三节 线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应 ( (二二) )瞬态响应的稳定条件瞬态响应的稳定条件 02200rrr 瞬态响应对应的齐次方程为瞬态响应对应的齐次方程为对应的特征方程为对应的特征方程为022002ss根为根为：第三节第三节 线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应 方程稳定性理论指出，上式中方程稳定性理论指出，上式中s的实部如的实部如为正数，则方程的解不稳定，因为解中总是有为正数，则方程的解不稳定，因为解中总

9、是有一项一项ereal(s)t存在。可以证明，当稳定性因数存在。可以证明，当稳定性因数K0(过多转向过多转向)且车速且车速Kuucr1 输出、输入的幅值比是频率输出、输入的幅值比是频率f的函数，记为的函数，记为A（f），），称为称为幅频特性幅频特性。相位差也是。相位差也是f的函数，记为的函数，记为（f），称为），称为相频特性相频特性。两者统称为。两者统称为频率特性频率特性。在汽车操纵稳定性中，常以前轮转角在汽车操纵稳定性中，常以前轮转角或方向盘转角或方向盘转角sw为输入，汽车横摆角速度为输入，汽车横摆角速度r为输出的汽车横摆角速度为输出的汽车横摆角速度频率响应特性来表征汽车的动特性。频率响应特

10、性来表征汽车的动特性。四、横摆角速度频率响应特性四、横摆角速度频率响应特性第三节第三节 线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应 有人用横摆角速度频率特性上的五个参数来评定汽车有人用横摆角速度频率特性上的五个参数来评定汽车操纵稳定性，参看图操纵稳定性，参看图5-33，它们是：，它们是： 1）频率为零时的幅值比，即稳态增益；）频率为零时的幅值比，即稳态增益； 2）共振峰值频率）共振峰值频率fr，fr值愈高，操纵稳定性愈好；值愈高，操纵稳定性愈好； 3）共振时的增幅比）共振时的增幅比b/a，增幅比，增幅比b/a应小些；应小些； 4）f=0.1Hz时的相位滞后角时

11、的相位滞后角f=0.1，它代表缓慢转动方，它代表缓慢转动方向盘时响应的快慢，这个数值应接近于零；向盘时响应的快慢，这个数值应接近于零； 5）f=0.6，f=0.6Hz时的相位滞后角，它代表较快速度时的相位滞后角，它代表较快速度转动方向盘时响应的快慢其数值应当小些。转动方向盘时响应的快慢其数值应当小些。第三节第三节 线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应第四节第四节 汽车操纵稳定性和悬架的关系汽车操纵稳定性和悬架的关系)(121yaLK 这里这里 1， 2等于等于Fy1/k1， Fy2/k2。这里。这里k1，k2是假定轮胎是假定轮胎垂直载荷不变、外倾角为垂直

12、载荷不变、外倾角为0、且侧偏角较小时的侧偏刚度，是、且侧偏角较小时的侧偏刚度，是一种简化的模型。实际上一种简化的模型。实际上 和许多其他因素有关：轮胎垂直载和许多其他因素有关：轮胎垂直载荷；外倾角；悬架导向杆系变形、车身侧倾等。故汽车轮胎荷；外倾角；悬架导向杆系变形、车身侧倾等。故汽车轮胎的实际总侧偏角应为：的实际总侧偏角应为：引言引言第四节第四节 汽车操纵稳定性和悬架的关系汽车操纵稳定性和悬架的关系 =弹性侧偏角（考虑了轮胎垂直载荷和外倾角）弹性侧偏角（考虑了轮胎垂直载荷和外倾角）+车车身侧倾转向角身侧倾转向角+悬架导向杆系变形转向角。悬架导向杆系变形转向角。 也就是说，侧偏角不但和轮胎特性

13、与载荷有关，也就是说，侧偏角不但和轮胎特性与载荷有关，而且与汽车悬架、转向系有关。而且与汽车悬架、转向系有关。第四节第四节 汽车操纵稳定性和悬架的关系汽车操纵稳定性和悬架的关系汽车的侧倾汽车的侧倾1）车厢侧倾轴）车厢侧倾轴 车厢相对地面转动的瞬时轴线称为车厢相对地面转动的瞬时轴线称为车车厢侧倾轴厢侧倾轴。它与前后轴处的垂直断面的交。它与前后轴处的垂直断面的交点称为前、后点称为前、后侧倾中心侧倾中心。它由悬架。它由悬架导向机导向机构决定，可由图解或实验求得。构决定，可由图解或实验求得。第四节第四节 汽车操纵稳定性和悬架的关系汽车操纵稳定性和悬架的关系图解法原理图解法原理 假定车厢不动，地面相对车

14、厢的瞬时转动中假定车厢不动，地面相对车厢的瞬时转动中心即为侧倾中心。先确定二车轮瞬时中心及它们心即为侧倾中心。先确定二车轮瞬时中心及它们接地点的速度方向。把地面看成一个刚体，根据接地点的速度方向。把地面看成一个刚体，根据二车轮接地点速度方向确定地面相对汽车运动的二车轮接地点速度方向确定地面相对汽车运动的瞬心（即侧倾中心）。瞬心（即侧倾中心）。第四节第四节 汽车操纵稳定性和悬架的关系汽车操纵稳定性和悬架的关系单横臂独立悬架上车厢的侧倾中心单横臂独立悬架上车厢的侧倾中心第四节第四节 汽车操纵稳定性和悬架的关系汽车操纵稳定性和悬架的关系双横臂独立悬架上车厢的侧倾中心双横臂独立悬架上车厢的侧倾中心第四

15、节 汽车操纵稳定性和悬架的关系麦弗逊式独立悬架三维图第四节第四节 汽车操纵稳定性和悬架的关系汽车操纵稳定性和悬架的关系等效单横臂悬架等效单横臂悬架 以车轮相对车厢的运动瞬心为铰接点的单横臂以车轮相对车厢的运动瞬心为铰接点的单横臂悬架称为原独立悬架的悬架称为原独立悬架的等效单横臂悬架等效单横臂悬架。第四节第四节 汽车操纵稳定性和悬架的关系汽车操纵稳定性和悬架的关系2）悬架侧倾角刚度）悬架侧倾角刚度 悬架侧倾角刚度悬架侧倾角刚度指车厢侧倾时单位转角下悬架系统指车厢侧倾时单位转角下悬架系统给车厢的总弹性恢复力矩。给车厢的总弹性恢复力矩。 rddTKr式中 T-总弹性恢复力矩 r-车厢侧倾角第四节第四

16、节 汽车操纵稳定性和悬架的关系汽车操纵稳定性和悬架的关系悬架线刚度与等效弹簧悬架线刚度与等效弹簧 悬架线刚度悬架线刚度指车轮保持在地面上，车厢作垂直指车轮保持在地面上，车厢作垂直运动时，车厢单位位移下悬架给车厢的总弹性恢运动时，车厢单位位移下悬架给车厢的总弹性恢复力。该位移和恢复力均在车轮处度量。复力。该位移和恢复力均在车轮处度量。 钢板弹簧的悬架线刚度直接等于弹簧刚度。独钢板弹簧的悬架线刚度直接等于弹簧刚度。独立悬架的线刚度则和其导向杆系有关，这是因为立悬架的线刚度则和其导向杆系有关，这是因为此时车厢向下位移时，车厢受到的的总弹性恢复此时车厢向下位移时，车厢受到的的总弹性恢复力不等于弹簧力。

17、力不等于弹簧力。第四节第四节 汽车操纵稳定性和悬架的关系汽车操纵稳定性和悬架的关系第四节第四节 汽车操纵稳定性和悬架的关系汽车操纵稳定性和悬架的关系单横臂单横臂悬架线刚度的计算悬架线刚度的计算 设车厢不动，设一个轮胎处向上的力扣除原平衡力后设车厢不动，设一个轮胎处向上的力扣除原平衡力后为为 ,它引起的车轮垂直位移是它引起的车轮垂直位移是 st，弹簧垂直位移是，弹簧垂直位移是 ss。对应的弹簧力增量为对应的弹簧力增量为 Q。由图可知，由图可知，nsmsts式中，式中，m是弹簧中心到铰接点距离，是弹簧中心到铰接点距离，n是横臂长。又是横臂长。又mskQmnFssztssszsnmksnmkF2故故

18、zF第四节第四节 汽车操纵稳定性和悬架的关系汽车操纵稳定性和悬架的关系2nmksFstz即一侧悬架的线刚度为即一侧悬架的线刚度为式中，式中，ks是弹簧实际刚度。是弹簧实际刚度。整个悬架的线刚度为整个悬架的线刚度为22nmkksl第四节第四节 汽车操纵稳定性和悬架的关系汽车操纵稳定性和悬架的关系对更复杂的悬架，整个悬架的线刚度为对更复杂的悬架，整个悬架的线刚度为22tsslsskk式中，式中， ss ， st分别是弹簧和车轮处的虚位移。分别是弹簧和车轮处的虚位移。第四节第四节 汽车操纵稳定性和悬架的关系汽车操纵稳定性和悬架的关系第四节第四节 汽车操纵稳定性和悬架的关系汽车操纵稳定性和悬架的关系用

19、等效弹簧求悬架侧倾角刚度用等效弹簧求悬架侧倾角刚度rlldBKBdBKdT221 2)2(2 2/2轮距单轮力 设悬架单侧线刚度为设悬架单侧线刚度为 ,车厢的弹性恢复力矩为车厢的弹性恢复力矩为侧倾角刚度为：侧倾角刚度为：221 BKddTKlrrlK第四节第四节 汽车操纵稳定性和悬架的关系汽车操纵稳定性和悬架的关系第四节第四节 汽车操纵稳定性和悬架的关系汽车操纵稳定性和悬架的关系汽车总的悬架侧倾角刚度汽车总的悬架侧倾角刚度汽车总的侧倾角刚度汽车总的侧倾角刚度=前后侧倾角刚度前后侧倾角刚度+横向稳定杆角横向稳定杆角刚度。刚度。实际轿车的前侧倾角刚度为实际轿车的前侧倾角刚度为300-1200 Nm

20、/ ()。后侧。后侧倾角刚度为倾角刚度为180-700Nm/ () 。第四节第四节 汽车操纵稳定性和悬架的关系汽车操纵稳定性和悬架的关系3）车厢侧倾角）车厢侧倾角 车厢侧倾角车厢侧倾角指车厢绕侧倾轴的转角，它是影响汽指车厢绕侧倾轴的转角，它是影响汽车操纵稳定性的一个重要参数。它也影响乘员感觉，车操纵稳定性的一个重要参数。它也影响乘员感觉，车厢侧倾角过大，乘员会很不舒适。过小则说明侧车厢侧倾角过大，乘员会很不舒适。过小则说明侧倾角过大，凸凹不平路面对汽车单边冲击很大，同倾角过大，凸凹不平路面对汽车单边冲击很大，同时会影响驾驶员路感。时会影响驾驶员路感。第四节第四节 汽车操纵稳定性和悬架的关系汽车

21、操纵稳定性和悬架的关系式中，式中，M r是侧倾力矩，是侧倾力矩，K r是悬架总的侧倾角是悬架总的侧倾角刚度。刚度。侧倾力矩由下列三部分组成：侧倾力矩由下列三部分组成：rrrKM 第四节第四节 汽车操纵稳定性和悬架的关系汽车操纵稳定性和悬架的关系悬挂质量离心力引起的侧倾力矩悬挂质量离心力引起的侧倾力矩syssyGaRumF2式中，式中，ay是侧向加速度是侧向加速度(g) ，Gs是是悬挂重量悬挂重量(N)。从图中看到，从图中看到，Fsy引起的引起的侧倾力矩侧倾力矩为为汽车作稳态行驶时，悬挂质量汽车作稳态行驶时，悬挂质量ms的离心力为的离心力为hFMsyrI 式中，式中，h是是悬挂质心到侧倾轴的距离

22、。悬挂质心到侧倾轴的距离。第四节第四节 汽车操纵稳定性和悬架的关系汽车操纵稳定性和悬架的关系第四节第四节 汽车操纵稳定性和悬架的关系汽车操纵稳定性和悬架的关系侧倾后悬挂质量重力引起的侧倾力矩侧倾后悬挂质量重力引起的侧倾力矩式中，式中，e是侧倾后是侧倾后悬挂质心偏移距离。悬挂质心偏移距离。从图中有从图中有rssrIIhGeGM 第四节第四节 汽车操纵稳定性和悬架的关系汽车操纵稳定性和悬架的关系第四节第四节 汽车操纵稳定性和悬架的关系汽车操纵稳定性和悬架的关系独立悬架非悬挂质量离心力引起的侧倾力矩独立悬架非悬挂质量离心力引起的侧倾力矩rFGNFuyr2式中，式中，Fr是铰链处的反作用力。是铰链处的

23、反作用力。对图中对图中G点取力矩，有点取力矩，有GNrFFuyr12即即第四节第四节 汽车操纵稳定性和悬架的关系汽车操纵稳定性和悬架的关系第四节第四节 汽车操纵稳定性和悬架的关系汽车操纵稳定性和悬架的关系GNKFrFEFFMuyrrIIIrrhGNKF0从图中有从图中有故故)(0rhFMuyrIII第四节第四节 汽车操纵稳定性和悬架的关系汽车操纵稳定性和悬架的关系车厢侧倾角计算车厢侧倾角计算rIIIrIIrIrMMMMrrrKM 式中，式中，M r是侧倾力矩，是侧倾力矩，K r是悬架总的侧倾角是悬架总的侧倾角刚度。刚度。第四节第四节 汽车操纵稳定性和悬架的关系汽车操纵稳定性和悬架的关系二、垂直

24、载荷重分配及对稳态特性的影响二、垂直载荷重分配及对稳态特性的影响第四节第四节 汽车操纵稳定性和悬架的关系汽车操纵稳定性和悬架的关系1) 侧顷时垂直载荷重分配侧顷时垂直载荷重分配式中式中侧顷时前左轮垂直载荷变化量为侧顷时前左轮垂直载荷变化量为111 1 11BhFMKKhLbFFuyurrrssylz Fz1l 侧顷时前左轮垂直载荷变化量侧顷时前左轮垂直载荷变化量Fsy车厢上作用的离心力车厢上作用的离心力bs 车厢质心到后轴的水平距离车厢质心到后轴的水平距离L 轴距轴距h1前侧顷中心离地高度前侧顷中心离地高度K r1 前悬架侧顷角刚度前悬架侧顷角刚度 K r 汽车总侧顷角刚度汽车总侧顷角刚度M

25、r 作用在车厢的外侧顷力矩之作用在车厢的外侧顷力矩之和和Fu1y前簧下质量产生的离心力前簧下质量产生的离心力hu1前簧下质心离地高度前簧下质心离地高度B1 前轮距前轮距第四节第四节 汽车操纵稳定性和悬架的关系汽车操纵稳定性和悬架的关系 从上式可知，从上式可知，车厢作用的离心力越大车厢作用的离心力越大(Fsy大大)，或质心越靠前或质心越靠前(bs 大大)，或前侧顷中心越高或前侧顷中心越高 (h1大大) ，或，或前悬架侧顷角刚度占总侧顷角刚度比例越高前悬架侧顷角刚度占总侧顷角刚度比例越高 (K r1 / K r大大) ，或前轮距越小，则前左轮垂直载荷变化量，或前轮距越小，则前左轮垂直载荷变化量就越

26、大。就越大。 对前右轮，有：对前右轮，有： Fz1r= - Fz1l第四节第四节 汽车操纵稳定性和悬架的关系汽车操纵稳定性和悬架的关系2) 侧顷时垂直载荷变动对侧偏刚度和稳态特性的影响侧顷时垂直载荷变动对侧偏刚度和稳态特性的影响 无侧向力时，左右轮垂直载荷无侧向力时，左右轮垂直载荷W0都对应于侧偏刚度都对应于侧偏刚度k0，左右轮侧偏角都为：左右轮侧偏角都为： ，式中，式中Fy为左右轮侧偏力之为左右轮侧偏力之和。和。 汽车转弯受到侧向力时，设左右轮垂直载荷变化为汽车转弯受到侧向力时，设左右轮垂直载荷变化为 W，内外轮的侧偏刚度分别为内外轮的侧偏刚度分别为kl，kr。但内外轮的侧偏角相同。但内外轮

27、的侧偏角相同02 kFkkFkkFyrlyrly故002/ kFy第四节第四节 汽车操纵稳定性和悬架的关系汽车操纵稳定性和悬架的关系00kk 20rlkkk式中式中是左右轮垂直载荷变动时的平均侧偏刚度。从图可知，是左右轮垂直载荷变动时的平均侧偏刚度。从图可知，第四节第四节 汽车操纵稳定性和悬架的关系汽车操纵稳定性和悬架的关系第四节第四节 汽车操纵稳定性和悬架的关系汽车操纵稳定性和悬架的关系悬架角刚度对稳态特性的影响悬架角刚度对稳态特性的影响 增加前悬架角刚度或减少后悬架角刚度，会使前轮垂直增加前悬架角刚度或减少后悬架角刚度，会使前轮垂直载荷变化量增大，从而增加汽车不足转向。载荷变化量增大，从而

28、增加汽车不足转向。K增大，不足转向量增大。增大，不足转向量增大。 反之，如左右后轮垂直载荷变动较大时，则反之，如左右后轮垂直载荷变动较大时，则|k2|减少，减少， K减少，不足减少，不足转向量减少。转向量减少。 因此，左右前轮垂直载荷变动较大（例如前侧顷角刚度较大）时，因此，左右前轮垂直载荷变动较大（例如前侧顷角刚度较大）时，则则|k1|(这里这里|k1|即上式中的即上式中的 )减少，根据减少，根据)(212kakbLmK0k第四节第四节 汽车操纵稳定性和悬架的关系汽车操纵稳定性和悬架的关系车厢侧倾引起的车轮外倾车厢侧倾引起的车轮外倾1）有车轮外倾时的侧偏角有车轮外倾时的侧偏角kkFFFYYY

29、FY 是是侧偏力，侧偏力，FY 是是外倾侧向力外倾侧向力kkkFFFkkFFFYYYYYY)(1这是有车轮外倾时的侧偏角。当汽车转弯时，如车轮外倾这是有车轮外倾时的侧偏角。当汽车转弯时，如车轮外倾方向与转弯方向（即侧向反力方向）一致时，方向与转弯方向（即侧向反力方向）一致时， 绝对值减少。绝对值减少。如如车轮外倾方向与转弯方向相反时，车轮外倾方向与转弯方向相反时， 绝对值增加绝对值增加。第四节第四节 汽车操纵稳定性和悬架的关系汽车操纵稳定性和悬架的关系2）车轮外倾角的确定车轮外倾角的确定 要保持高的极限性能，急速转弯时承受大部分垂直载荷要保持高的极限性能，急速转弯时承受大部分垂直载荷的外侧车轮

30、应尽量垂直地面。的外侧车轮应尽量垂直地面。 车轮外倾角由车轮相对于车厢的外倾角车轮外倾角由车轮相对于车厢的外倾角 1和车厢相对于和车厢相对于地面的侧倾角地面的侧倾角 r合成。假设车厢不动，地面以反方向转过一合成。假设车厢不动，地面以反方向转过一角度角度 r。这时根据悬架导向杆系运动学关系，求出车轮与车。这时根据悬架导向杆系运动学关系，求出车轮与车厢的相对转动角度厢的相对转动角度 1 。然后让地面和汽车同时转回到地面。然后让地面和汽车同时转回到地面水平位置，这样便可确定车轮水平位置，这样便可确定车轮外倾角的值。外倾角的值。第四节第四节 汽车操纵稳定性和悬架的关系汽车操纵稳定性和悬架的关系第四节第

31、四节 汽车操纵稳定性和悬架的关系汽车操纵稳定性和悬架的关系第四节第四节 汽车操纵稳定性和悬架的关系汽车操纵稳定性和悬架的关系四、侧倾转向四、侧倾转向 车厢侧倾引起的车轮转向称为侧倾转向，或称车厢侧倾引起的车轮转向称为侧倾转向，或称轴转向。侧倾转向会增加或减少不足转向量。轴转向。侧倾转向会增加或减少不足转向量。 图说明了后轴转向和不足转向量增减的关系。图说明了后轴转向和不足转向量增减的关系。雪铁龙具有的雪铁龙具有的“后轴随动转向后轴随动转向”技术即是为了转技术即是为了转向时增加不足转向量（见有关文章）。向时增加不足转向量（见有关文章）。第四节第四节 汽车操纵稳定性和悬架的关系汽车操纵稳定性和悬架

32、的关系第四节第四节 汽车操纵稳定性和悬架的关系汽车操纵稳定性和悬架的关系外侧悬架压缩，前外侧悬架压缩，前束减少，车轮向外束减少，车轮向外转。内侧悬架拉伸，转。内侧悬架拉伸，前束增加，车轮向前束增加，车轮向汽车中心转。该车汽车中心转。该车侧倾转向引起了不侧倾转向引起了不足转向的增加。足转向的增加。第四节第四节 汽车操纵稳定性和悬架的关系汽车操纵稳定性和悬架的关系五、变形转向五、变形转向悬架导向装置变形引起的车轮转向角悬架导向装置变形引起的车轮转向角悬架导向装置变形引起的车轮转向称为悬架导向装置变形引起的车轮转向称为变形转向变形转向。其转角称为其转角称为变形转向角变形转向角。不足不足变形转向角变形

33、转向角：增加不足转向趋势：增加不足转向趋势过多过多变形转向角变形转向角：增加：增加过多过多转向趋势转向趋势侧向力变形转向系数侧向力变形转向系数：每：每KN侧向力产生的变形转侧向力产生的变形转向角向角第四节第四节 汽车操纵稳定性和悬架的关系汽车操纵稳定性和悬架的关系向右转弯向右转弯第四节第四节 汽车操纵稳定性和悬架的关系汽车操纵稳定性和悬架的关系第四节第四节 汽车操纵稳定性和悬架的关系汽车操纵稳定性和悬架的关系第五节第五节 汽车操纵稳定性和转向系的关系汽车操纵稳定性和转向系的关系侧倾时转向系和悬架的运动干涉的关系侧倾时转向系和悬架的运动干涉的关系第五节第五节 汽车操纵稳定性和转向系的关系汽车操纵

34、稳定性和转向系的关系悬架变形时，转向悬架变形时，转向节球销节球销c将绕将绕o1点旋点旋转，同时主销绕转，同时主销绕o2点旋转，造成额外点旋转，造成额外的轮转向。右转弯的轮转向。右转弯时，外侧左悬架压时，外侧左悬架压缩，车轮向左转，缩，车轮向左转，增加了不足转向。增加了不足转向。第五节第五节 汽车操纵稳定性和转向系的关系汽车操纵稳定性和转向系的关系转向系刚度和转向轮的变形转向转向系刚度和转向轮的变形转向 转向系刚度低，前轮变形转向角大，增加不转向系刚度低，前轮变形转向角大，增加不足转向。转向系刚度高，前轮变形转向角小，不足转向。转向系刚度高，前轮变形转向角小，不足转向增加量小。但转向系刚度低不仅

35、路感不好，足转向增加量小。但转向系刚度低不仅路感不好，还可能造成前轮摆振。还可能造成前轮摆振。第六节 汽车操纵稳定性与传动系的关系一、地面切向反作用力与一、地面切向反作用力与“不足不足过多转向特性过多转向特性”的关系的关系（一）驱动力对（一）驱动力对“不足不足过多转向特性过多转向特性”的影响的影响 1、当汽车在弯道上一大驱动力加速行驶时、当汽车在弯道上一大驱动力加速行驶时 2、车轮驱动时、车轮驱动时 3、前轮半轴受驱动转矩的影响、前轮半轴受驱动转矩的影响 4、随驱动力的增加、随驱动力的增加（二）发动机进行制动（二）发动机进行制动第六节 汽车操纵稳定性与传动系的关系二、地面切向反作用力控制桩向特

36、性的基本概念地面切向反作用力控制桩向特性的基本概念（一）切向反作用力控制可分为三种类型（一）切向反作用力控制可分为三种类型 1、总切向反作用力控制、总切向反作用力控制 2、前、后轮切向力分配比例的控制、前、后轮切向力分配比例的控制 3、内、外侧车轮间切向力分配的控制、内、外侧车轮间切向力分配的控制（二）提高极限工况下弯道加速行驶能力的机理（二）提高极限工况下弯道加速行驶能力的机理（三）提高极限工况下行驶能力的机理（三）提高极限工况下行驶能力的机理 电子稳定程序系统电子稳定程序系统(Electric Stability Program)简称简称ESP。沃尔沃称其为。沃尔沃称其为DSTC，宝马称，

37、宝马称其为其为DSC，凌志称其为，凌志称其为VSC。汽车紧急避障。汽车紧急避障或转或转弯制动时，弯制动时，该系统通过改变车轮切向力，使车辆该系统通过改变车轮切向力，使车辆克服偏离正常路径的倾向。克服偏离正常路径的倾向。 1、四通道系统，自动向、四通道系统，自动向4个车轮独立施加制动力。个车轮独立施加制动力。. 2、二通道系统，自动向、二通道系统，自动向2个前轮施加制动力。个前轮施加制动力。 3、 三通道系统，向三通道系统，向2个前轮施加独立制动力，个前轮施加独立制动力，向向2后轮施后轮施 加非独立制动力。加非独立制动力。ESP系统（系统（1）第七节第七节 提高操纵稳定性的电子控制系统提高操纵稳

38、定性的电子控制系统 ESP的传感器的传感器 转向传感器转向传感器 轮速传感器轮速传感器 偏转率传感器偏转率传感器 侧向加速度传感器侧向加速度传感器 工作原理工作原理 根据各传感器信号，发现汽车出现甩尾或前轮失去转根据各传感器信号，发现汽车出现甩尾或前轮失去转向向 能力时，当汽车处于驱动方式时，程序控制能力时，当汽车处于驱动方式时，程序控制ASR（驱动（驱动力控制系统）改变在各轮上的驱动力；当汽车处于制动方力控制系统）改变在各轮上的驱动力；当汽车处于制动方式时，控制式时，控制ABS（防抱死系统）改变在各轮上的制动力，（防抱死系统）改变在各轮上的制动力，使汽车产生额外的力矩，迫使汽车回到正确的路线

39、上来。使汽车产生额外的力矩，迫使汽车回到正确的路线上来。ESP系统（系统（2）第七节第七节 提高操纵稳定性的电子控制系统提高操纵稳定性的电子控制系统ESP系统工作原理系统工作原理第七节第七节 提高操纵稳定性的电子控制系统提高操纵稳定性的电子控制系统第七节第七节 提高操纵稳定性的电子控制系统提高操纵稳定性的电子控制系统ESPESP的三大特点的三大特点 1.实时监控：实时监控：ESP能够实时监控驾驶者的操控动作、路能够实时监控驾驶者的操控动作、路面反应、汽车运动状态，并不断向发动机和制动系统发出面反应、汽车运动状态，并不断向发动机和制动系统发出指令。指令。 2. 主动干预：主动干预：ABS等安全技

40、术主要是对驾驶者的动作起等安全技术主要是对驾驶者的动作起干预作用，但不能调控发动机。干预作用，但不能调控发动机。ESP则可以通过主动调控则可以通过主动调控发动机的转速，并调整每个轮子的驱动力和制动力，来修发动机的转速，并调整每个轮子的驱动力和制动力，来修正汽车的过度转向和转向不足。正汽车的过度转向和转向不足。 3. 事先提醒：当驾驶者操作不当或路面异常时，事先提醒：当驾驶者操作不当或路面异常时，ESP会会用警告灯警示驾驶者。用警告灯警示驾驶者。第七节第七节 提高操纵稳定性的电子控制系统提高操纵稳定性的电子控制系统TCS系统系统 TCSTCS是是Traction Control SystemTr

41、action Control System（ 驱动力控制系统）的驱动力控制系统）的缩写。缩写。TCSTCS经常直接与经常直接与ABSABS共用同一个系统。共用同一个系统。ABSABS控制控制4 4个轮，个轮，而而TCSTCS只控制驱动轮，其制动原理与只控制驱动轮，其制动原理与ASRASR系统如出一辙。当汽系统如出一辙。当汽车加速时，车加速时，TCSTCS将滑动控制在一定的范围内，从而防止驱动轮将滑动控制在一定的范围内，从而防止驱动轮快速滑动。其功能在于提高牵引力和保持车辆行驶稳定性。快速滑动。其功能在于提高牵引力和保持车辆行驶稳定性。 TCSTCS 、ASRASR可以最大限度利用发动机的驱动力

42、矩，保证车可以最大限度利用发动机的驱动力矩，保证车辆起动、转向和加速过程中的稳定性能。此外，还能减小车辆起动、转向和加速过程中的稳定性能。此外，还能减小车轮磨损和燃油消耗。任何一部拥有轮磨损和燃油消耗。任何一部拥有TCSTCS的车都会同时有的车都会同时有ABSABS系系统。统。第七节第七节 提高操纵稳定性的电子控制系统提高操纵稳定性的电子控制系统EBD系统系统 ABS功能是防抱死。它是对所控制的车轮孤立地工作。功能是防抱死。它是对所控制的车轮孤立地工作。如果汽车的两侧车轮在不同的路面行驶如果汽车的两侧车轮在不同的路面行驶(例如右侧车轮在冰例如右侧车轮在冰上，左侧在干路上上，左侧在干路上) ，右

43、侧附着力小，右侧附着力小，ABS就会启动，而就会启动，而左侧不会启动，这时两侧的制动力不同，汽车会侧滑。左侧不会启动，这时两侧的制动力不同，汽车会侧滑。 EBD 的功能是综合控制的功能是综合控制4个个ABS系统，在出现两侧的系统，在出现两侧的制动力不同时，强制启动摩擦力大的一侧的制动力不同时，强制启动摩擦力大的一侧的ABS，减小制，减小制动力，配合另一侧的动力，配合另一侧的ABS，最终令汽车两侧的制动力相同。，最终令汽车两侧的制动力相同。所以所以EBD才能起到防侧滑作用。才能起到防侧滑作用。第七节第七节 提高操纵稳定性的电子控制系统提高操纵稳定性的电子控制系统BASBAS制动辅助系统制动辅助系

44、统 BAS英文全称是英文全称是“Brake Assist System”。有关调查显示，。有关调查显示，约有约有90%的汽车驾驶员紧急情况刹车时缺乏果断，而的汽车驾驶员紧急情况刹车时缺乏果断，而BAS则则能从驾驶员踩下制动踏板的速度，探测车辆行驶情况。紧急能从驾驶员踩下制动踏板的速度，探测车辆行驶情况。紧急情况下，当驾驶员迅速踩下制动踏板力度不足时，情况下，当驾驶员迅速踩下制动踏板力度不足时，BAS便会便会启动，并在不足启动，并在不足1秒的时间内把制动力增至最大，从而缩短紧秒的时间内把制动力增至最大，从而缩短紧急制动刹车距离。急制动刹车距离。 ABS虽然能够缩短刹车距离，但如果驾驶员采用点刹时

45、，虽然能够缩短刹车距离，但如果驾驶员采用点刹时，车轮往往不会抱死，车轮往往不会抱死，ABS没有机会发挥作用。而刹车辅助系没有机会发挥作用。而刹车辅助系统统BAS，则让现有的，则让现有的ABS具有一定的智能。当驾驶者迅速用力具有一定的智能。当驾驶者迅速用力踩下刹车踏板时，踩下刹车踏板时，BAS就会判断车辆正在紧急刹车，从而启就会判断车辆正在紧急刹车，从而启动动ABS，迅速增大制动力。，迅速增大制动力。第八节第八节 汽车的侧翻汽车的侧翻一、刚性汽车的准静态侧翻一、刚性汽车的准静态侧翻 刚性汽车：忽略汽车悬架及轮胎的弹性变形刚性汽车：忽略汽车悬架及轮胎的弹性变形 准静态：汽车稳态转向准静态：汽车稳态

46、转向二、带悬架汽车的准静态侧翻二、带悬架汽车的准静态侧翻三、汽车的瞬态侧翻三、汽车的瞬态侧翻第九节第九节 汽车操纵稳定性试验汽车操纵稳定性试验1、低速转向轻便性试验、低速转向轻便性试验2、稳态转向特性试验、稳态转向特性试验3、瞬态横摆响应试验、瞬态横摆响应试验4、汽车回正能力试验、汽车回正能力试验汽车操纵稳定性试验汽车操纵稳定性试验测力方向盘测力方向盘第九节第九节 汽车操纵稳定性试验汽车操纵稳定性试验双扭线双扭线第九节第九节 汽车操纵稳定性试验汽车操纵稳定性试验方向盘转角方向盘转角-转矩曲线转矩曲线第九节第九节 汽车操纵稳定性试验汽车操纵稳定性试验思考与练习题：（p275） 第六章 5.1，5.3，5.4，5.5，5.6，5.7，5.8， 5.9