汽车的操纵稳定性详解

轮胎滑移率：指汽车在制动时，车轮抱死程度。 轮胎滑转率：指汽车驱动时，车轮滑转程度。 轮胎滑动率：轮胎滑移率和轮胎滑转率。
转向盘中心区操纵稳定性：指转向盘小转角、低频正弦输入下汽车高 速行驶时的操纵稳定性，它代表了汽车经常行驶工况下的操纵稳定性。
机动性：代表汽车机动灵活性的性能，最小转弯半径是评价汽车机动 性的重要指标。
直线行驶性：侧风稳定性与路面不平度稳定性是汽车直线行驶时在外 界干扰输入下的时域响应。
极限行驶性能：指汽车在处于正常行驶与异常危险运动之间的运动状 态下的特性，它表明了汽车安全行驶的极限性能。
汽车在附着系数较大的路面上作小转向运动，认为是线性区评价； 汽车在附着系数较小的路面作大转向运动，认为是非线性区评价。
5．稳态评价和动态评价
稳态：指没有外界扰动、车速恒定、转向盘上的指令固定不变，汽 车的输出运动达到稳定平衡的状态。
稳态评价：汽车达到稳态状态的评价。 动态评价：汽车从接收转向指令或扰动指令开始到达到稳态状态之 前的运动评价。 稳态不存在操纵稳定性问题，所有的操纵稳定性问题都是动态反应 问题。
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汽车操纵稳定性
定义：指在驾驶人不感觉过分紧张、疲劳的条件下，汽车能按照驾 驶人通过转向系及转向车轮给定的方向（直线或转弯）行驶；且当受 到外界干扰（路不平、侧风、货物或乘客偏载）时，汽车能抵抗干扰 而保持稳定行驶的性能。
操纵性:即汽车能够确切地响应驾驶人通过转向盘给定的转向指令 行驶的能力，反映了汽车与驾驶人配合的程度。
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5.1.2 汽车操纵稳定性的基本内容和评价指标
➢ 汽车操纵稳定性需要采用较多的物理量从多个方面进行 评价，见表书本中的5-1。
转向盘角阶跃输入下的稳态响应和瞬态响应：是表征汽车操纵稳定性 的转向盘角位移输入下的时域响应，是汽车操纵稳定性的基础特性。
转向盘角脉冲输入下的瞬态响应：是表征汽车操纵稳定性的转向盘角 位移输入下的频域响应，是描述频率由0→∞时汽车横摆角速度与转向盘 转角的振幅比及相位差，是表征汽车操纵稳定性的基础特性。
2．力输入反应评价和角输入反应评价
力输入反应评价：对驾驶人通过力输入控制汽车转向运动的评价。 角输入反应评价：对驾驶人通过角输入控制汽车转向运动的评价。
3．不同“工作点”下的评价
“工作点” ：指由这些工况变量所确定的三维空间的点。
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5.1 汽车操纵稳定性的评价
4．线性区评价和非线性区评价
5.2.1 轮胎六分力
（4）翻转力矩 ：指地面对轮胎作用力绕 轴旋转的轮胎分 力矩，其说明了垂直力作用点相对于接触中心左右移动的现 象，影响轮胎的外倾性能。
（5）滚动阻力矩：指地面对轮胎作用力绕 轴旋转的轮胎 分力矩，其说明了垂直力作用点相对于接触中心前后移动的 现象。
（6）回正力矩：指地面对轮胎作用力绕 轴旋转的轮胎分 力矩，其说明了纵向力和侧向力在道路平面内的作用点偏离 接触中心，影响汽车的回正性能。
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5.2 轮胎动力学模型
轮胎是汽车的重要部件，它的结构参数和力学特性决定 着汽车的主要行驶性能。
5.2.1 轮胎六分力
轮胎六分力：汽车行驶时， 轮胎受到沿三个方向的力以及
绕三个轴的力矩，如图2所示。
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图2 SAE标准轮胎运动坐标系
5.2.1 轮胎六分力
（1）纵向力 ：指地面对轮胎作用力在地平面内沿 轴方向 的分量，其作用是对汽车进行驱动或制动， 为正时是驱动 力，为负时是制动力。
5.1 汽车操纵稳定性的评价
评价人员，根
据试验时自己的感觉来进行评价，按规定的项目和评分办法 进行评分，属于闭环评价。
客观评价：是通过测试仪器测出表征性能的物理量，如 横摆角速度、侧向加速度、侧倾角及转向力等，来评价汽车 操纵稳定性。 。
稳定性:即汽车受到外界干扰（路面干扰或突然阵风扰动）后，汽 车能抵抗干扰恢复和保持稳定行驶的能力，反映了汽车运行状况的稳 定程度。
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5.1 汽车操纵稳定性的评价
5.1.1 汽车操纵稳定性评价的基本概念 1．指令反应评价和扰动反应评价
指令反应评价：对驾驶人通过转向盘进行指令输入的评价。 扰动反应评价：对车轮或车身处外界扰动输入的评价。
转向回正性：是一种转向盘力输入下的时域响应，它表征了汽车受到 外界干扰后自动回正的能力。
转向轻便性：是评价驾驶人转动转向盘轻便程度的特性。
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5.1.2 汽车操纵稳定性的基本内容和评价指标
典型行驶工况性能：指模拟典型驾驶操作汽车通过某种通道的性能， 它们能更如实地反映汽车的操纵稳定性，属于闭环评价。
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5.2.1 轮胎六分力
在轮胎六分力中，对汽车操纵稳定性影响较大的是轮胎 纵向力、侧向力和回正力矩。
轮胎侧偏角 ：为车轮中心平面与车轮中心运动方向的夹 角，顺时针方向为正。
外倾角：由车前方看车轮中心线与垂直线所成的夹角， 向外为正，向内为负。
SAE轮胎运动坐标系中，符号协议是：纵向力与纵向滑 动率符号一致；侧向力与侧偏角符号相反。
（2）侧向力：指地面对轮胎作用力在地平面内沿 轴方向 的分量，根据轮胎转向或外倾的方向，侧向力使轮胎向相应 的方向运动，实现汽车的转向。
（3）法向力 ：指地面对轮胎作用力垂直于地平面沿 轴 方向的分量，根据定义，该法向反作用力为负值，因此垂直 载荷的符号与法向反作用力相反，为正值。
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汽车操纵稳定性
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目录
➢ 5.1汽车操纵稳定性的评价 ➢ 5.2轮胎动力学模型 ➢ 5.3汽车操纵稳定性数学模型 ➢ 5.4汽车稳态响应 ➢ 5.5汽车角阶跃输入下的瞬态响应 ➢ 5.6汽车脉冲输入下的瞬态响应 ➢ 5.7汽车稳定性控制系统 ➢ 5.8汽车操纵稳定性试验
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5.1 汽车操纵稳定性的评价
6．开环评价和闭环评价
开环评价：指不考虑驾驶人特性、只考虑汽车本身特性的评价，是 试验评价的主要手段。
闭环评价：是既考虑驾驶人特性、又考虑汽车本身特性的评价，更 能全面评价汽车操纵稳定性。
图1是一典型的驾驶人—汽车闭环系统。
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图1 驾驶人—汽车闭环系统