《汽车发动机原理与汽车理论 教学课件 ppt 作者 冯健璋 主编 第十六章》由会员分享，可在线阅读，更多相关《汽车发动机原理与汽车理论 教学课件 ppt 作者 冯健璋 主编 第十六章（53页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第十六章,第一节 概 述 第二节 轮胎侧偏特性 第三节 线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应特性 第四节 汽车操纵稳定性与悬架、转向系的关系 第五节 汽车操纵稳定性的道路试验 第六节 操纵稳定性的主动控制,第一节 概 述,一、汽车操纵稳定性的内容 二、人汽车闭路系统 三、时域响应 四、汽车操纵稳定性的评价,一、汽车操纵稳定性的内容,表- 汽车操纵稳定性的基本内容及评价所用物理参量,二、人汽车闭路系统,图- 人汽车闭路系统,三、时域响应,()反应时间 在方向盘角阶跃输入下，汽车的横摆角速度不能立即达到，而要经过时间(单位为)后才能第一次达到。 ()执行上的误差 设最大横摆角速度为，则该误差定义
2、为，亦称为超调量。 ()横摆角速度的波动 在瞬态响应中，横摆角速度在值上下波动的频率。 ()进入稳态所经历的时间 横摆角速度达到稳态值时即进入稳态响应，这段时间称为稳定时间，即进入稳态所经历的时间。,三、时域响应,图- 汽车的时域响应,四、汽车操纵稳定性的评价,)方向盘角阶跃输入下进入的稳态响应。 )稳态横摆增益曲线、横摆角速度增益(又称转向灵敏度)、稳定性因数。 )方向盘角阶跃输入下的瞬态响应。 )瞬态横摆响应曲线或、反应时间、衰减振动圆频率。 )横摆角速度频率响应特性。 )共振峰频率为时的相位滞后角。,第二节 轮胎侧偏特性,一、轮胎的坐标系 二、轮胎的侧偏现象与特性 三、回正力矩 四、有外
3、倾角时轮胎的滚动,第二节 轮胎侧偏特性,图- 轮胎坐标系,一、轮胎的坐标系,取垂直于车轮轴线的轮胎中分平面为车轮平面；坐标原点为车轮平面和地面的交线与车轮旋转轴线在地平面上投影线的交点；轴为车轮平面与地平面的交线，规定向前为正；轴与地平面垂直，规定向上为正；轴在地平面上，规定面向车轮前进方向时指向左方为正。,二、轮胎的侧偏现象与特性,图- 刚性车轮的滚动,二、轮胎的侧偏现象与特性,图- 弹性车轮的侧向变形,二、轮胎的侧偏现象与特性,图- 轮胎的侧偏现象,二、轮胎的侧偏现象与特性,图- 侧偏特性曲线,二、轮胎的侧偏现象与特性,图- 地面切向反作用力对侧偏特性的影响,三、回正力矩,图- 回正力矩的
4、产生,四、有外倾角时轮胎的滚动,)在各种外倾角下轮胎侧偏刚度均为。 )侧偏角为零时的地面侧向力便是外倾侧向力，当外倾角为正时，为负值。 )地面侧向力为零时的侧偏角就是由外倾角产生的侧偏角/。 )地面侧向力为时的侧偏角，等于外倾角为零时产生的侧偏角与由此外倾角产生的侧偏角之和。 )侧偏角为时的地面侧向反力，即为外倾角等于零时的侧偏力与外倾侧向力之和。,四、有外倾角时轮胎的滚动,图- 轮胎的回正力矩侧偏角特性,四、有外倾角时轮胎的滚动,图- 车轮外倾角与外倾侧向力,四、有外倾角时轮胎的滚动,图- 有外倾角时轮胎的侧偏特性,第三节 线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应特性,一、线性二自由度汽车模型
5、及其运动微分方程 二、前轮角阶跃输入下的汽车稳态响应 三、前轮角阶跃输入下的瞬态响应 四、横摆角速度频率响应特性,一、线性二自由度汽车模型及其运动微分方程,图- 二自由度汽车模型,一、线性二自由度汽车模型及其运动微分方程,图- 汽车运动分析,二、前轮角阶跃输入下的汽车稳态响应,.中性转向() .不足转向() .过多转向(),.中性转向(),图- 汽车的三类稳态响应,.中性转向(),图- 汽车的稳态横摆角速度增益曲线,.不足转向(),当方向盘保持一个固定的转角，汽车以不同的固定车速行驶时，随着车速的增加，不足转向汽车的转向半径增大。,.过多转向(),过多转向汽车达到临界车速时将失去稳定性。因为为
6、无穷大时，只要有极小的前轮转角便会产生极大的横摆角速度。这意味着汽车转向半径极小，汽车发生急转而侧滑或翻倒。,三、前轮角阶跃输入下的瞬态响应,在前轮角阶跃输入下，汽车的横摆角速度的时间响应。显然，当时，即为前述的稳态响应，当时为瞬态响应，()是衰减的正弦函数，衰减的快慢与阻尼比有关。,四、横摆角速度频率响应特性,)频率趋近于零时的幅值比，即稳态增益。 )共振频率，越高，操纵性能越好。 )共振时的幅值比，越小越好。 ).时的相位滞后角，它表示缓慢转动方向盘时响应的快慢。 ).时的相位滞后角，它表示快速转动方向盘时响应的快慢，其值应接近于零。,四、横摆角速度频率响应特性,图- 横摆角速度频率特性,
7、第四节 汽车操纵稳定性与悬架、转向系的关系,一、侧倾转向 二、变形转向 三、转向系与汽车横摆角速度稳态响应的关系,第四节 汽车操纵稳定性与悬架、转向系的关系,图- 车厢侧倾,一、侧倾转向,图- 纵置半椭圆板簧悬架的轴转向,二、变形转向,图- 纵置半椭圆板簧悬架产生的侧倾转向,二、变形转向,图- 回正力矩引起的变形转向角,三、转向系与汽车横摆角速度稳态响应的关系,.侧倾时转向系与悬架的运动干涉 .转向系刚度与转向车轮的变形转向,.侧倾时转向系与悬架的运动干涉,图- 转向系与悬架的运动干涉,.转向系刚度与转向车轮的变形转向,转向系(角)刚度是指由方向盘至转向轮之间，包括转向机、转向杆系与转向机固定
8、处在内的刚度。前转向轮的理论转向角应等于输入的方向盘转角与转向系总传动比之比。但由于地面作用于转向轮的回正力矩使转向系发生了弹性变形，所以转向轮产生了变形转向角。,第五节 汽车操纵稳定性的道路试验,一、试验条件 二、试验项目和试验方法,一、试验条件,)试验应在平坦、干燥、清洁的水泥或沥青路面的场地上进行，场地在任意方向的坡度不大于.。 )试验风速不大于。 )所有对试验结果有影响的零部件均应经过检查、紧固和调整，特别是转向系和悬架机构的各零部件。 )所用轮胎和车辋型式及大小必须满足有关要求。 )试验应在汽车轻载及额定满载两种状态下进行,二、试验项目和试验方法,.转向轻便性试验 .汽车稳态回转试验
9、定转弯半径法 .汽车稳态回转试验定方向盘转角、连续加速法 .汽车回正能力试验 .汽车蛇行试验,.转向轻便性试验,图- 双纽线路径,.转向轻便性试验,表- 双纽线路径的画法及数据,.汽车稳态回转试验定转弯半径法,图- 方向盘转矩方向盘转角曲线,.汽车稳态回转试验定转弯半径法,图- 圆弧形试验路径,.汽车稳态回转试验定方向盘转角、连续加速法,()试验目的 将方向盘转过某一角度后，固定不变，汽车连续加速直至达到所需的侧向加速度，测定汽车车速及横摆角速度等参量，求出转弯半径随侧向加速度变化的特性。 ()试验方法 先使轮胎升温，之后汽车以最低速度沿所画圆周行驶，待拖挂于汽车后部中点的第五车轮在半圈内都能
10、对准地面上所画的圆周时，固定方向盘不动，汽车停车，启动记录仪器，记录下各变量的零线。,.汽车回正能力试验,)试验目的 回正试验是表征和测定汽车从曲线行驶自行回复到直线行驶的过渡过程，是测定自由操纵力输入的基本性能试验。 ()试验方法 中速回正试验：汽车沿半径为()的圆周行驶，调整车速，当侧向加速度达到(.)时，稳定，然后突然松开方向盘，记录松开后内各变量的变化。,.汽车蛇行试验,图- 蛇行路线,第六节 操纵稳定性的主动控制,.四轮转向系统() .主动侧倾控制() .汽车动力学控制(),.四轮转向系统(),图- 车二自 由度模型,.主动侧倾控制(),通常将传统的由弹簧、减振器、稳定杆及控制臂等组成的悬架称为被动悬架，而将包含力发生器(或作动器)的悬架称为主动悬架，因为它不是被动地吸收和贮存能量，而是可以根据需要按照人为的控制规则消耗或释放能量，从而提高乘坐舒适性和操纵稳定性。,.汽车动力学控制(),汽车动力学控制()系统是一种新型主动安全控制系统，它安装在车辆的制动系和动力传动系内，利用车辆力学状态变量反馈来调节各轮上纵向力的大小匹配，从而可以使车辆获得优良的操纵稳定性。,
