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1、第五章第五章 汽车的操纵稳定性汽车的操纵稳定性n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）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
2、群第一节 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）3版权所有者：南航赵又群一、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）4版权所有者：南航赵又群二、车辆坐标系与时域响应1 1车辆坐标系
3、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 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）6版权所有者：南航赵又群二、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 汽车理论（PowerPoint版）7版权所有者：南航赵又群三、人车闭路系统1.1.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（PowerPoint版）8版权
4、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 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 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 （2）1 Hz时的相位滞后角 汽车理论（P
5、owerPoint版）10版权所有者：南航赵又群第一节结束！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 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）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 侧向力 汽车理论（PowerPoint版）14版权所有者：南航赵又群2侧偏
6、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）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
7、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！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 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. 时域响应特性、频域响应特性汽车理论（PowerPoint版）27版权所
8、有者：南航赵又群一、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）28版权所有者：南航赵又群一、数学模型 2模型模型 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、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： ，临界车速汽车理论（PowerPo
9、int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）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表征稳态响应的参数 （2）转向半径的比值 当 时， 汽车理
10、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：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（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
11、）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 频率响应特性频率响应特性 ：幅频特性、相频特性2富氏变换：富氏变换： 汽车理论（PowerPoint版）43版权所有者：南航赵又群四、频率响应特性2富氏变换：富氏变换： 式中 的富氏变换。
12、 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：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。 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
13、 ，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， 。 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！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 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）汽车理论（PowerPoint版）52版权所有者：南航赵又群
