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1、第五章 汽车的操纵稳定性,预备知识 汽车转向系的功能、组成、构造及工作原理。,中心思想 首先介绍操纵稳定性的基本概念（评价指标、轮胎侧偏特性），然后分析简单模型的时域响应，最后指出悬架、转向系、传动系对操纵稳定性的影响。,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,思考题 如何判断汽车操纵稳定性好坏？ 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
2、版）,3,版权所有者：南航赵又群,一、基本内容,1时域响应 2频域响应 3回正性 4转向半径 5转向轻便性 6直线行驶性 7典型行驶工况 8极限行驶工况 9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时域响应 Steady state Transient stat 3稳态响应特性 不足转向 中性转向 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瞬态响应特性 反应
3、时间 、 超调量 波动频率 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.开路（环）系统 2.闭路（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 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 1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横摆角速
4、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！,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,思考题 轮胎侧偏特性在汽车建模中的重要性 ？ 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
5、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）,
6、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！,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,思考题 怎样简化为模型
7、 ？ 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 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,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、
8、稳态响应,2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,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,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 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（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）,
9、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 （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： （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,（
10、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 ： （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 ：幅频特性、相频特性 2富氏变换：,汽车理论（P
11、owerPoint版）,43,版权所有者：南航赵又群,四、频率响应特性,2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： 幅频特性： 要求共振频率高些，通频带宽些，以保证操纵平稳。 相频特性： 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5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
12、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！,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,思考题 就你所知有哪些 ？ 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,
