汽车发动机原理与汽车理论第3版侯树梅基本课件第16章节.pptx

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 第四节　汽车操纵稳定性与悬架、转向系统的关系第五节　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 第十六章　汽车的操纵稳定性 应特性 汽车的操纵稳定性包含互相联系的两个部分,即操纵性和稳定性。操纵性是指汽车能够确切地响应驾驶人转向指令的能力;稳定性是指汽车受到外界干扰时保持稳定行驶的能力。两者很难断然分开,故统称为操纵稳定性。 汽车的操纵稳定性不仅影响到汽车驾驶的操纵方便程度,而且也是决定高速汽车安全行驶的一个主要性能。 操纵稳定性 第一节 概述 一、汽车操纵稳定性的内容 第一节 概述 一、汽车操纵稳定性的内容 第一节 概述 二、人—汽车闭路系统 驾驶人与汽车作为统一的整体, 构成一个人—汽车闭路系统 。在汽车行驶中,驾驶人根据需要,操纵转向盘使汽车做一定的转向运动; 同时驾驶人根据出现的道路、交通等情况和通过眼睛、手及身体感知到的汽车运动状况,经大脑的分析、判断,修正对转向盘的操纵,如此反复循环。 第一节 概述 三、时域响应 定义：汽车操纵稳定性的重要表征就是汽车的时域响应。 分类：不随时间变化的稳态响应和随时间变化的瞬态响应。 在转向盘角阶跃输入下,进入以等横摆角速度做圆周运动的稳定过程称为稳态响应。而进入稳态响应前的过渡过程称为瞬态响应。 第一节 概述 三、时域响应 评价汽车瞬态响应的指标有: 反应时间：在转向盘角阶跃输入下，汽车的横摆角速度不能立即达到ωr0,而要经过时间 (单位为s)后才能第一次达到ωr0。滞后时间 称为反应时间。 执行上的误差：设最大横摆角速度为ωr1,则该误差定义为(ωr1/ωr0)×100%,也称为超调量。 横摆角速度的波动：这种波动主要是指在瞬态响应中,横摆角速度ωr在ωr0值上下波动的频率ω0。 进入稳态所经历的时间：横摆角速度达到稳态值95%~105%时即进入稳态响应,这段时间σ称为稳定时间,即进入稳态所经历的时间。 第一节 概述 三、时域响应 汽车瞬态响应的问题: 稳定性问题,即给汽车以转向盘角阶跃输入后,汽车能否达到新的稳定状态; 响应品质问题,即达到新的稳定之前其瞬态响应特性如何。 个别汽车也有可能出现横摆角速度ωr不能收敛的情况,即ωr越来越大,转向半径R越来越小,由于急剧增加的离心力,汽车将发生侧滑甚至翻倒。 第一节 概述 四、汽车操纵稳定性的评价 汽车的性能评价有主观评价和客观评价两种方法。 主观评价就是感觉评价,其方法是让试验评价人员根据自己的感觉进行评价,并按规定的项目和评分办法进行评分。 客观评价法是通过测试仪器测出表征性能的物理量来评价操纵稳定性的方法。 研究汽车本身特性的开路系统试验只采用客观评价法,研究人—汽车闭路系统的试验则同时采用主观评价和客观评价两种方法。 第一节 概述 四、汽车操纵稳定性的评价 在客观评价试验中作为评价汽车操纵稳定性的特性曲线与评价指标主要有: 转向盘角阶跃输入下进入的稳态响应。 稳态横摆增益曲线 -ua、横摆角速度增益(又称转向灵敏度)、稳定性因数K。 转向盘角阶跃输入下的瞬态响应。 瞬态横摆响应曲线ωr-t 或ωr/ωr0×100%-t、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f为1Hz时的相位滞后角。 侧偏特性：侧偏力、回正力与侧偏角的关系 一、轮胎坐标系 车轮平面 第二节 轮胎侧偏特性 图16-3　轮胎坐标系 第二节 轮胎侧偏特性 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; X轴为车轮平面与地平面的交线,规定向前为正;Z轴与地平面垂直,规定向上为正;Y轴在地平面上,规定面向车轮前进方向时指向左方为正。侧偏角α是轮胎接地印迹中心(即坐标原点)位移方向与X轴的夹角,图示方向为正;外倾角γ是垂直平面(XOZ)与车轮平面的夹角,图示方向为正。 一、 轮胎坐标系 第二节 轮胎侧偏特性 二、轮胎的侧偏现象与特性 汽车在行驶过程中,若受到侧向力FY的作用,则相应地在地面上产生地面侧向反作用力,即侧偏力FY。 当车轮为刚性时,若侧偏力FY未超过车轮与地面间的附着极限,则车轮与地面间没有滑动,车轮仍沿其本身平面的方向行驶,如图16-4所示;若侧偏力FY达到车轮与地面间的附着极限,则车轮发生侧向滑动,车轮按合成速度u方向行驶。 当车轮有侧向弹性时,即使FY没有达到附着极限,车轮行驶方向也将偏离 方向,这就是轮胎的侧偏现象。 为了分析弹性车轮有侧向变形时的滚动轨迹,在轮胎中心线上标出a、b、c、d、…各点,如图16-6所示。若车轮未受侧向力作用而滚动时,a、b、c、…各点