汽车操纵稳定性
汽车的操纵稳定性详解
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。
2021/1/30
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。
汽车操纵稳定性
汽车操纵稳定性一、汽车操纵稳定性1.汽车行驶的纵向稳定性汽车在纵向坡道上行驶，例如等速上坡，随着道路坡度增大，前轮的地面法向反作用力不断减小。
当道路坡度大到一定程度时，前轮的地面法向反作用力为零。
在这样的坡度下，汽车将失去操纵性，并可能产生纵向翻倒。
汽车上坡时，坡度阻力随坡度的增大而增加，在坡度大到一定程度时，为克服坡度阻力所需的驱动力超过附着力时，驱动轮将滑转。
这两种情况均使汽车的行驶稳定性遭到破坏。
2.汽车横向稳定性汽车横向稳定性的丧失，表现为汽车的侧翻或横向滑移。
由于侧向力作用而发生的横向稳定性破坏的可能性较多，也较危险。
图5.2所示汽车在横向坡路上作等速弯道行驶时的受力图。
随着行驶车速的提高，在离心力cF作用下，汽车可能以左侧车轮为支点向外侧翻。
当右侧车轮法向反力0zRF时，开始侧翻。
3.轮胎的侧偏特性轮胎的侧偏特性是研究汽车操纵稳定性理论的出发点。
3.1 轮胎的坐标系与术语图5.3示出车轮的坐标系，其中车轮前进方向为x轴的正方向，向下为z轴的正方向，在x轴的正方向的右侧为y轴的正方向。
（1）车轮平面垂直于车轮旋转轴线的轮胎中分平面。
（2）车轮中心车轮旋转轴线与车轮平面的交点。
（3）轮胎接地中心车轮旋转轴线在地平面（xOy平面）上的投影（y轴），与车轮平面的交点，也就是坐标原点。
（4）翻转力矩xT 地面作用于轮胎上的力，绕x轴的力矩。
图示方向为正。
（5）滚动阻力矩yT 地面作用于轮胎上的力，绕y轴的力矩。
图示方向为正。
（6）回正力矩zT 地面作用于轮胎上的力，绕z轴的力矩。
图示方向为正。
（7）侧偏角轮胎接地中心位移方向（车轮行驶方向）与x轴的夹角。
图示方向为正。
（8）外倾角xOz平面与车轮平面的夹角。
图示方向为正。
3.2 轮胎的侧偏现象如果车轮是刚性的，在车轮中心垂直于车轮平面的方向上作用有侧向力yF。
当侧向力yF不超过车轮与地面的附着极限时，车轮与地面没有滑动，车轮仍沿着其本身行驶的方向行驶；当侧向力yF达到车轮与地面间附着极限时，车轮与地面产生横向滑动，若滑动速度为Δu，车轮便沿某一合成速度u′方向行驶，偏离了原行驶方向，如图5.4所示。
汽车操纵稳定性概述
汽车操纵稳定性概述汽车的操纵稳定性是指车辆在加速、刹车、转弯等操作时，保持良好的稳定性和可控性的能力。
这一特性对驾驶员来说非常重要，因为它直接关系到行车的安全和舒适性。
汽车的操纵稳定性受到多个因素的影响，包括悬挂系统、制动系统、转向系统等。
本文将从这些方面对汽车操纵稳定性进行概述。
首先，悬挂系统对汽车的操纵稳定性起到了关键作用。
悬挂系统主要由弹簧、减振器和稳定杆等组成。
弹簧和减振器能够减缓车辆在通过不平路面时产生的颠簸感，提高悬挂系统的工作效率。
稳定杆可以减少车辆转向时的侧倾，提高车辆的稳定性。
因此，一个良好的悬挂系统对车辆的操纵稳定性起到了至关重要的作用。
其次，制动系统对操纵稳定性也有很大的影响。
制动系统主要由刹车盘、刹车片和刹车油等构成。
当驾驶员需要紧急刹车时，一个良好的制动系统可以迅速减速并能够保持车辆的稳定性。
如果制动系统工作不正常，可能会导致车辆在刹车时出现抱死现象，从而失去了对车辆的控制。
在操纵稳定性方面，转向系统也起到了重要的作用。
转向系统主要由转向机构、转向齿轮和转向轴等构成。
一个良好的转向系统可以提供准确而稳定的转向操作，驾驶员可以更容易地控制车辆的前进方向。
在紧急转弯时，一个稳定的转向系统可以避免车辆失控或侧翻的风险。
此外，轮胎也对汽车的操纵稳定性起到了至关重要的作用。
好的轮胎可以提供良好的抓地力和操控性能，这对车辆的操纵稳定性起到了重要作用。
如果轮胎的磨损过度或者胎压不正确，都可能导致车辆在行驶过程中失去稳定性。
除了这些因素之外，车辆的重心位置也会对操纵稳定性产生影响。
低重心的车辆相对于高重心的车辆在行驶中更加稳定。
因此，现代的汽车设计会尽量将重心降低，以提高车辆的操纵稳定性。
总结起来，汽车的操纵稳定性是一个复杂的系统工程，受到多个因素的影响。
悬挂系统、制动系统、转向系统以及轮胎等都对汽车的操纵稳定性起到了至关重要的作用。
为了提高操纵稳定性，驾驶员应该保持良好的驾驶技巧，同时定期检查和维护车辆的关键部件，以确保其正常工作。
汽车操纵稳定性
（4）用转向半径表示汽车稳态转向特性
（5）用静态储备系数S·M来表征汽车稳态转向特性
S M a' a k2 a L k1 k2 L
3.汽车稳态转向特性对操纵稳定性的影响
汽车不能具有过多转向特性。汽车具有中性转向特性 也不好，因为汽车本身或外界使用条件的某些变化，中性 转向特性的汽车常会转变成过多转向特性而使操纵稳定性 变差。不足转向特性的汽车转向灵敏性较差，汽车的不足 转向性不可过大。因此，只有具有适度不足转向特性的汽 车，才具有良好的操纵稳定性，才能保持行车安全。《机 动车运行安全技术条件》（GB7258-2004）规定，汽车（三 轮汽车除外）应具有适度的不足转向特性。
6.4.2 轮胎
1.轮胎气压 2.轮胎结构型式
6.4.3 汽车驱动方式
转向时随施加于轮胎上切向力的增加， 轮胎的侧偏刚度减小，使汽车产生的侧偏角增 大。因此，后轮驱动的汽车转向时施加驱动力， 后轮侧偏刚度减小，使后轮侧偏角增加，有减 小不足转向、向过多转向转化的趋势。前轮驱 动的汽车转向时施加驱动力，前轮侧偏刚度减 小，使前轮侧偏角增加，有增加不足转向的作 用。
第三节
汽车稳态转向特性与瞬态响应
主讲教师：刁立福
由转向盘输入引起的汽车运动状况，可分为 不随时间而变化的稳态与随时间变化的瞬态两种， 相应的汽车响应称为稳态响应与瞬态响应。
6.3.1 汽车稳态转向特性
1.汽车稳态转向的几何关系
L R
(1
2)
2.汽车稳态转向特性的表示方法
（1）用汽车稳定性因数表示汽车稳态转向特性
过多转向特性增加。 对载货汽车来说，由于后轮载荷的变化常比前轮载
荷变化大3～4倍，因而如果在一定的侧向加速度下，空 载时前轮侧偏角往往比后轮侧偏角大；那么满载时后轮 侧偏角则往往比前轮侧偏角大得多。因此，加大后轴载 荷会增大汽车的过多转向的倾向，这可以说是所有汽车 的共同的特性。而载货汽车由于其后轴载荷变化幅度大， 所以重载时往往出现过多转向的倾向。
汽车操纵稳定性
§5-1 概述
操纵稳定性不好的具体表现
“飘”—汽车自己改变方向。升力或转向系、轮胎、 悬 架 等问题。 “反应迟钝”—转向反映慢。传动比太大。 “晃”—左右摇摆，行驶方向难于稳定。
“丧失路感”—操纵稳定性不好的汽车在高速或急剧转
向 时会丧失路感，导致驾驶员判断的困难。 “失控”—某些工况下汽车不能控制方向。制动时无法
第五章 汽车的操纵稳定性
概述 汽车行驶稳定性 轮胎侧偏特性 汽车操纵特性 汽车转向轮振动与稳定
§5-1 概述
一、汽车操纵稳定性定义 汽车操纵稳定性是指汽车在行驶过程中，能遵循驾驶员给定的行驶方向 行驶，且受各种外部干扰尚能保持稳定行驶的能力。 汽车的操纵稳定性包括操纵性和稳定性。汽车操纵性是指汽车能够确切 地响应驾驶者转向指令的能力；而稳定性是指汽车抵抗外界干扰而保持稳定
四、汽车操纵稳定性评价方法 汽车试验的两种评价方法 客观评价法
客观评价法是通过仪器测出表征性能的物理量来评价操纵稳定性的
方法，它能通过分析求出其与汽车结构参数间的关系。
主观评价法
主观评价法就是感觉评价。考虑到了人的感觉，能发现仪器不能测 试出的现象，是操纵稳定性的最终评价方法，但很难给出定量评价 数据。
行驶的能力，或汽车受到外界扰动后恢复原来运动状态的能力。通常，汽车
操纵性和稳定性两者关系密切，若汽车操纵性变坏，则汽车容易产生侧滑、 翻车而失去稳定性；而汽车稳定性变坏，则汽车又难以操纵直接影响操纵 性。实际上两者难以截然分开，因此，常统称为汽车的操纵稳定性。 汽车的操纵稳定性不仅影响汽车驾驶的操纵方便程度，而且还决定着高 速汽车的行车安全，所以人们称汽车操纵稳定性是高速车辆的生命线。随着 汽车保有量的增加和汽车车速的提高，汽车的操纵稳定性越来越重要，已成 为现代汽车的主要使用性能之一。
汽车操纵稳定性标准
汽车操纵稳定性标准汽车操纵稳定性是指汽车在行驶过程中对驾驶员操纵指令的响应和车辆稳定性的表现。
操纵稳定性标准是衡量汽车安全性能的重要指标之一，对于保障驾驶员和乘客的安全具有重要意义。
首先，汽车操纵稳定性标准受到多种因素的影响。
其中，车辆的悬挂系统、转向系统、制动系统、轮胎和车辆质量等都会对操纵稳定性产生影响。
悬挂系统的设计和调校直接影响了车辆在转弯时的稳定性和平顺性，转向系统的精准度和灵敏度会影响驾驶员对车辆方向的控制，而制动系统的灵敏度和制动距离则直接关系到车辆的操纵安全性。
此外，轮胎的抓地力和车辆质量的分布也会对操纵稳定性产生重要影响。
其次，为了保障汽车操纵稳定性的标准，制定相应的技术规范和测试标准是非常必要的。
在技术规范方面，需要对汽车的悬挂系统、转向系统、制动系统等进行详细的设计要求和性能指标，确保其能够满足操纵稳定性的要求。
在测试标准方面，需要建立相应的测试方法和测试流程，对车辆在不同路况和操纵条件下的操纵稳定性进行全面的测试评估。
只有通过严格的技术规范和测试标准，才能够确保汽车的操纵稳定性达到标准要求。
此外，对于汽车操纵稳定性标准的监督和管理也是非常重要的。
相关部门需要建立健全的监督体系，对汽车制造企业进行定期的检查和评估，确保其生产的汽车能够符合操纵稳定性标准。
同时，还需要建立消费者投诉和举报机制，让消费者能够及时反映汽车操纵稳定性方面的问题，从而促使企业改进产品质量，保障消费者的安全。
总之，汽车操纵稳定性标准是保障汽车安全性能的重要指标，需要综合考虑车辆的悬挂系统、转向系统、制动系统、轮胎和车辆质量等多个因素，制定相应的技术规范和测试标准，并建立健全的监督和管理体系。
只有这样，才能够确保汽车在行驶过程中具有良好的操纵稳定性，保障驾驶员和乘客的安全。
汽车理论---第五章 汽车操纵稳定性pt (1)
工字形车架分别通过前、
后悬架的侧倾中心m01和m02 与前后轴相铰接，同时又通过
前后悬架的弹性元件分别与前、
后轴相连接。
19
第四节 汽车操纵稳定性与悬架的关系
TΦr2
TΦr1
TΦr
20
第四节 汽车操纵稳定性与悬架的关系
Fsy Fs1y Fs2 y
Fs1y bs Fsy L
Fs2 y as Fsy L
FZ 1
汽车趋于增加不足转向 汽车趋于减少不足转向
bs FZ 1 ( Fsy h1 K r1Φr Fu1 y hu1 ) / B1 L as FZ 2 ( Fsy h2 K r2Φr Fu2 y hu2 ) / B2 L
24
第四节 汽车操纵稳定性与悬架的关系
三、侧倾外倾——侧倾时车轮外倾角的变化
2
12
第四节 汽车操纵稳定性与悬架的关系
2）悬架的侧倾角刚度
1 dT K lB 2 dΦr 2
K r
K r
1 K lB 2 2
2
1 Bm Ks 2 n
13
第四节 汽车操纵稳定性与悬架的关系
4.车厢侧倾角及侧倾力矩
操纵稳定性 侧倾角改变了外倾角γ； 侧倾角改变了内外车轮的垂直 载荷FZ，从而改变侧偏角α。 Φr大，水平晃动大， 乘客不稳定，无安全感。 平顺性 Φr小， Kr ks →地面不平时有冲击感。 在确定悬架总侧倾角刚度 KΦr 时，要
双横臂悬架前轮外倾角与地面侧向力方向相
反，有增大侧偏角（绝对值）的作用。
28
第四节 汽车操纵稳定性与悬架的关系
车厢侧倾时不同形式悬架所引起的车轮外倾角的γ变化
单纵臂悬架前轮外倾角与地面侧向力方向相反。
汽车操纵稳定性
减震器的影响：减震器的作用是当钢板弹簧变形
时，能迅速消减其震动，使汽车平稳行驶。重影响操纵稳定性。 前轴和车架变形：由于车架是汽车的基础，他的 变形会直接影响各部件的连接及配合，从而直接 影响操纵稳定性。
转向系的影响
行驶系
轮胎
悬架和减震器
前轴和车架变形
轮胎的影响：轮胎是影响汽车操纵稳定性的一个
重要因素，增大轮胎的能力，特别是后胎的载荷 能力，例如加大轮胎的尺寸，合适的胎压，会改 善汽车的操纵操纵稳定性。 悬架的影响：悬架的作用是把车架与汽车前后桥 连接在一起，并使车轮在行驶中所承受的冲击力 不直接到车架，以免引起车身的剧烈震动而加速 零件的损坏。
制动系的影响
制动系
制动间隙
前后轮抱死次序
制动间隙：制动间隙不合适，会使汽车制动是发
生跑偏，汽车向制动间隙小的一侧跑偏，从而影 响汽车操纵稳定性。 前后轮抱死次序对操稳性的影响：紧急制动时， 如果汽车后轮制动抱死，汽车后轴将产生严重侧 滑，失去操纵稳定性，而前轮抱死，汽车又失去 转向能力。因此，汽车应安装防抱死系统。
汽车操纵稳定性
汽车操纵稳定性
概念：汽车操纵稳定性，是指在驾驶员不
感觉过分紧张、疲劳的条件下，汽车能按 照驾驶员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。
影响汽车操纵稳定性的因素
行驶系的影响
转向系
转向器
转向传动机构
转向器的影响：汽车行驶时，驾驶员对汽车行驶
方向的改变是通过操纵方向盘来实现的，转向盘 的性能直接影响汽车的操纵稳定性。转向器出现 的问题：转向器缺油﹑转向器游隙过大
任务3.1 汽车操纵稳定性能评价指标
任务总结评价
1、汽车操纵稳定性的定义及评价指标 2、汽车的转向特性 3、影响汽车操纵稳定性的因素
任务3.1汽车制动性能评价指标
内容
一、汽车操纵稳定性的定义及评价指 标 二、汽车的转向特性 三、影响汽车操纵稳定性的因素
（一）、汽车操纵稳定性的定义及评价指标
汽车操纵稳定性，是指在驾驶员不感觉过 分紧张、疲劳的条件下，汽车能按照驾驶员通 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。
1、汽车运动坐标
2、汽车低速行驶时的转向特性
3、 汽车高速行驶时的转向特性
（三）影响汽车操纵稳定性的因素
1、前轮定位参数的影响 前轮定位参数包括：前轮外倾角、主销内倾角、主销后倾角 和前轮前束（前束角） 2、后悬架结构参数的影响 3、 横向稳定杆的影响 4、轮胎的影响 5、前轴或车架变形的影响 6、悬架的影响 7、传动系的影响
Hale Waihona Puke （一）、汽车操纵稳定性的定义及评价指标
1、方向盘角阶跃输入法下的稳态响应，方向盘角阶跃输入法 下瞬态响应 2、横摆角速度频率响应特性 3、转向盘中间位置操纵稳定性 4、回正性 5、转向半径 6、转向轻便性 7、直线行驶性、侧向风稳定性、路面不平度稳定性 8、典型行驶工况性能 9、极限行驶性能
（二）转向特性
汽车操纵稳定性 标准
汽车操纵稳定性标准汽车操纵稳定性是指汽车在行驶过程中保持稳定的能力，包括直线行驶稳定性、转向稳定性和制动稳定性。
操纵稳定性是汽车安全性的重要指标，直接关系到驾驶员和乘客的行车安全。
因此，制定汽车操纵稳定性标准对于保障交通安全具有重要意义。
首先，汽车操纵稳定性标准应当包括对车辆结构设计的要求。
车辆的结构设计直接影响到操纵稳定性，包括车辆的悬挂系统、转向系统、制动系统等。
悬挂系统应当具有良好的支撑性和减震性能，以保证车辆在行驶过程中不会出现晃动和颠簸。
转向系统应当灵活可靠，能够满足驾驶员的操控需求。
制动系统应当具有良好的制动效果，能够在紧急情况下迅速制动车辆，保证行车安全。
其次，汽车操纵稳定性标准还应当包括对车辆动力系统的要求。
动力系统的稳定性直接关系到车辆的加速和行驶稳定性。
发动机应当具有充足的动力输出，以保证车辆在各种路况下都能够稳定行驶。
传动系统应当平顺可靠，能够有效传递动力，保证车辆的行驶稳定性。
此外，车辆的驱动方式也会对操纵稳定性产生影响，前驱、后驱和四驱车辆在操纵稳定性上会有所不同。
最后，汽车操纵稳定性标准还应当包括对车辆轮胎和制动系统的要求。
轮胎是车辆与地面接触的唯一部件，其性能直接关系到车辆的操纵稳定性。
轮胎的胎面设计应当具有良好的抓地力和排水性能，以保证车辆在各种路况下都能够稳定行驶。
制动系统是车辆行车安全的最后一道防线，其性能直接关系到车辆的制动稳定性。
制动系统应当具有良好的制动效果和抗热性能，以保证车辆在紧急制动时不会出现失控现象。
综上所述，汽车操纵稳定性标准应当全面考量车辆的结构设计、动力系统、轮胎和制动系统等方面的要求，以确保车辆在行驶过程中具有良好的操纵稳定性，保障行车安全。
制定严格的操纵稳定性标准，对于提高汽车行车安全性具有重要意义，也是汽车行业持续发展的重要保障。
《汽车理论》汽车操纵稳定性
(a 2 k1
b 2 k 2 )wr
ak1
0
消除v，便可求出稳态横摆角度增益：
wr
s
1
m L2
u/L
a k2
b k1
u 2
1
u
/L Ku
2
式中：
K
m L2
a k2
b k1
K为稳定性因数，它是表征稳态响应的一个重要参数。
齐✓齐次次方方程 程的通通解解为:
1，wr Cewot sin wo 1，wr C1 C2 ewot
1 2 t
1，w C e C e wo wo 2 1 t
反应时间τ、衰减振动圆频率ω。
横摆角速度频率响应特性评价
共振峰频率f、1Hz时的相位滞后角。
6.2 轮胎的侧偏特性
轮胎的侧偏特性主要是指侧偏力、回正力矩与侧偏角间的 关系。是研究操纵稳定性的基础。
1）轮胎的坐标系
2）轮胎的侧偏现象和侧偏 力—侧偏角曲线
3）轮胎的结构、工作条件 对侧偏特性的影响
b0 Lk1 k2 b1 muak1
上式为单自由度强迫振动微分方程，通常写作：
••
•
•
wr 2w0 wr w02 wr B0 B 1
式中：
w02
h
c / m' /(2w0 m' )
B0 b0 / m'
o称为固有频率 称为阻尼比
B1 b1 / m'
侧偏现象：当车轮有侧向 力作用时，FY 没有达到附着 极限，车轮行驶方向亦将偏 离车轮平面的方向。这就是 轮胎的侧偏现象。
新能源汽车试验学 第七章 操纵稳定性试验
LOGO 转向盘测力仪
一 试验设备
LOGO
惯性传感器
驾驶机器人
二 测量设备
LOGO
四轮定位仪
轴荷仪
静侧翻试验台
三 数据采集软件
LOGO
•设置数据采集系统的参数，对各个通道进行配置 •控制数据采集开始和结束 •实时显示各通道物理量的值 •将各个通道的物理量以数据文件的形式保存在存储 设备（硬盘或存储卡）中
五 试验场地
LOGO
•操稳道路试验一般车速较高，转弯半径较大，因此需要比较大的场 地
•通常在汽车试验场的直线性能跑道和操稳广场上进行，也可以在铺 装条件较好的飞机跑道上进行
•操稳场地条件比较好的几个试验场，例如： •通用广德试验场 •正新轮胎试验场 •重庆长安汽车试验场 •中汽中心盐城汽车试验场
15
±50 N·m ±100 N·m
±50 /s 0~50 m/s ±10 m/s
±15
±15
±15 m/s2
测量仪器的最大误差 ±2（转角≤180） ±4（转角>180） ±1 N·m ±3 N·m ±0.5 /s ±0.3 m/s ±0.4 m/s
±0.15
±0.5
±0.15 m/s2
一 试验设备
LOGO
第一节 概述
LOGO
•人-车开环系统 •人-车闭环系统
常用仪器 设备
第二节 常用仪器设备
图 整车操纵要求
测量变量
转向盘转角
转向盘力矩
汽车横摆角速度 汽车纵向速度 汽车横向速度 车身侧倾/俯仰
角 汽车质心侧偏角
汽车纵向/侧 向加速度
测量范围
±360
•有些软件可以对数据进行一些简单的预处理和计算 •例如：Dewesoft（左图）、VBOXTools（右图）
第二章 操纵稳定性分析
第二章操纵稳定性分析1.汽车操纵稳定性是指在驾驶着不感到过分紧张、疲劳的条件下，汽车能遵循驾驶者通过汽车转向系及转向车轮给定的方向驾驶，且当遭遇外界干扰时，汽车能抵抗干扰而保持稳定行驶的能力，是汽车动力学的一个重要分支。
操纵性：稳定性反映的是汽车能够遵循驾驶者通过转向系及转向车轮给定的方向行驶的能力。
稳定性：稳定性反映的是汽车在遭遇到外界干扰情况下产生抵抗外界干扰而保持稳定行驶的能力。
2.操纵稳定性的评价指标：稳态转向特性、瞬态响应特性、回正性、转向轻便性、典型行驶工况性能和极限行驶能力等。
仿真时测量变量包括汽车横摆角速度、车身侧倾角、汽车侧向加速度等。
3.汽车操纵稳定性的实验方法（1）Open-Loop Steering Events---开环转向事件1）Ddift---漂移实验2)Fish-Hook---鱼钩转向3）Impulse Steer---转向脉冲输入4）Ramp-Steer---转向斜坡输入5）Single Lane Change---单移线试验6）Step Steer---转向阶跃输入7) Swept-Sine Steer---转向正弦扫频输入（2）Cornering Events---转弯事件1）Braking-In=Turn---转弯制动2）Constant-Radius Cornering---定半径转弯（稳态回转试验）3）Cornering w/Steer Reiease---方向盘撒手转弯（转向回正试验）4）Lift-Turn-In---松油门转弯5）Power-Off Cornering---发动机熄火转弯（3）Straight-Line Events---直线行驶事件1）Acceleration---加速试验2）Braking---制动试验3）Braking on split μ---左右车轮不同路面制动试验4）Maintain---直线稳定试验5）Power-Off Straight Line---发动机熄火直线行驶（4）Course Events---ISO路线行驶1）ISO Lane Change---ISO路线行驶2）3D Road---三维路面行驶（5）Static Quasi-Static Maneuvers---准静态操纵仿真1）Quasi-Static Constant Radius Cornering---准静态定半径转弯2）Quasi-Static Constant Velocity Cornering---准静态恒速转弯3）Quasi-Static Force-Moment Method---准静态力-力矩方法4）Quasi-Static Straight-Line Acceleration---准静态直线加速第三章客车侧倾稳定性试验仿真建模及设计3.1 ADAMS的建模思路3.1.1 ADAMS的软件介绍及理论基础；3.1.2 ADAMS/Car的建模思路；3.2 前悬架动力学模型的建立（双横臂悬架）；3.2.1 双横臂悬架的结构和工作原理；3.2.2 双横臂悬架子系统与转向系统的建立；3.3 后悬架动力学模型的建立（空气悬架）3.3.1 空气悬架的结构和工作原理；3.3.2 不同空气弹簧型式的特点分析；3.3.3 空气弹簧的建立；3.3.4 减震器模型和各轴套的建立；3.3.5 横向稳定杆的建立；3.4 轮胎特性参数的确定；3.5 其他子系统动力学模型的建立3.5.1 制动系统的建立；3.5.2 动力总成及车身的建立；3.6 客车质心位置及个总成部件质量的确定；第四章客车动态侧倾稳定性试验仿真实例及分析4.1 客车动态侧倾稳定性试验方法1）固定转弯半径变车速试验 2）固定车速变转向角试验3）稳态回转试验4）蛇行试验5）转向瞬态响应6）单移线实验4.2 客车动态侧倾稳定性的仿真分析1）客车定半径变车速试验仿真2）客车定车速变转向角试验仿真。
汽车操纵稳定性检测
路况条件
道路类型
不同类型的道路如柏油路、水泥路、土路等对车 辆操纵稳定性有不同的影响。
道路坡度
道路坡度会使车辆产生额外的分力，影响操纵稳 定性。
道路曲线
道路曲线会使车辆产生离心力，影响操纵稳定性 。
05
汽车操纵稳定性提升措施
车辆性能改进
优化悬挂系统
悬挂系统对车辆的操纵稳定性有着重要影响。通过改进悬挂系统 的设计和参数，可以提高车辆的操纵稳定性和乘坐舒适性。
汽车操纵稳定性检测
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目录
• 汽车操纵稳定性检测概述 • 汽车操纵稳定性检测系统 • 汽车操纵稳定性检测实验 • 汽车操纵稳定性影响因素 • 汽车操纵稳定性提升措施 • 汽车操纵稳定性检测案例分析
01
汽车操纵稳定性检测概述
定义与重要性
定义
汽车操纵稳定性检测是指对汽车在行驶过程中，驾驶员按照预定目标和路线进行 操纵的能力进行评估和测试。
03
汽车操纵稳定性ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ测实验
实验准备与步骤
实验目的
检测汽车的操纵稳定性，确保车辆在行驶过程中具有良好的操控性能和安全性。
实验设备
测试仪器、测试软件、车辆等。
实验准备与步骤
实验步骤 1. 准备实验场地，确保路面平坦、无障碍物，并按照要求设置测试区域。
2. 对测试仪器进行校准，确保测试数据的准确性。
重要性
汽车操纵稳定性是影响行车安全的重要因素，不良的操纵稳定性可能导致交通事 故的发生。通过对汽车操纵稳定性的检测，可以评估车辆的安全性能，为驾驶员 提供可靠的驾驶依据，同时为车辆的维修和改进提供数据支持。
检测目的和意义
目的
汽车操纵稳定性检测的目的是评估车辆在行驶过程中的操控性能，判断车辆在 高速行驶、紧急变道、转向等情况下是否稳定可靠，以保障行车安全。
5 汽车的操纵稳定性
第二节 轮胎的侧偏特性
二、轮胎的侧偏现象和侧偏力——侧偏角曲线 1.侧偏力FY
地面作用于车轮的侧向反作用力。
20
第二节 轮胎的侧偏特性
1）在刚性轮上作用侧向力 Fy
c
c
u
u u'
Fy ≤FZ l
Fy＞FZl
u
FY
FY
c
c
➢只有当侧向力 Fy 达到车轮与路面间的侧向附
着极限时，车轮的运动方向才会改变。
21
第二节 轮胎的侧偏特性
2）在ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ性轮上作用侧向力Fy
Fy
俯视图
FY
车轮静止
22
第二节 轮胎的侧偏特性
2）在弹性轮上作用侧向力 Fy
Fy
FY 车轮滚动
23
第二节 轮胎的侧偏特性
侧偏角α
轮胎接地印 迹中心的位移 方向与X轴的 夹角。
α
u
+
FY
0
Y
u α-
X
侧偏力为正时， 产生负侧偏角。
2.侧偏现象
大尺寸轮胎
大尺寸轮胎
子午线轮胎
侧偏刚度大
钢丝子午线轮胎
斜交轮胎 侧偏刚度小
纤维子午线轮胎
小尺寸轮胎
26
第二节 轮胎的侧偏特性
（1）扁平率小，|k|大
B H
扁平率=(H/B)×100%
27
第二节 轮胎的侧偏特性
一些车型轮胎的型号及扁平率
车型 新雅阁
奔驰 S320
奔驰 LORINSER
轮胎型号 普利斯通 205/65R15
❖ 汽车上坡时，坡度阻力随坡度的增大而增加，在 坡度大到一定程度时，为克服坡度阻力所需的驱 动力超过附着力时，驱动轮将滑转。这两种情况 均使汽车的行驶稳定性遭到破坏。
《汽车理论》第五章 汽车的操纵稳定性
路面条件 交通状况
气候
驾驶员
驾驶员 的手脚
驾驶员－汽车闭环系统
侧风 路面不平
汽车
五、汽车试验的两种评价方法
➢ 客观评价法
客观评价通过仪器测试能定量评价汽车 性能，且能通过分析求出其与汽车结构参 数间的关系。
➢ 主观评价法
主观评价考虑到了人的感觉，能发现仪 器不能测试出的现象，是操纵稳定性的最 终评价方法，但很难给出定量评价数据。
handling performance manuevereability
5.1 概 述 5.2 轮胎侧偏特性 5.3 线性二自由度汽车模型对前轮角输入响应 5.4 汽车操纵稳定性与悬架、转向系的关系
汽车操纵稳定性
汽车的主要性能之一
定义：在驾驶员不感觉过分紧张、疲
劳的条件下，汽车能按照驾驶员通过 转向系及转向车轮给定的方向行驶， 且当受到外界干扰时，汽车能抵抗干 扰而保持稳定行驶的能力。
意义
行驶方向 干扰
操纵方便性 直线 路不平 侧风
高速安全性
转弯 货物或乘客偏载
操纵稳定性不好的具体表现
1、 “飘”—汽车自己改变方向。升力或转向系、轮胎、 悬架等问题。 2、“反应迟钝”—转向反应慢。传动比太大。 3、“晃”—左右摇摆，行驶方向难于稳定。 4、“丧失路感”—操纵稳定性不好的汽车在高速或急剧 转向时会丧失路感，导致驾驶员判断的困难。 5、“失控”—某些工况下汽车不能控制方向。制动时无 法转向,甩尾，侧滑，侧翻。
*车桥因载荷变形 *汽车转向时的离心力 *路面倾斜 *前轮定位参数的需要
外倾侧向力与外倾角的关系
外倾侧向力
式中：
FY k
FY 为外倾侧向力，它是侧偏角为零、
外倾角为 时的地面侧向反力。
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关键词：汽车操纵稳定性1、蔡世芳(1985). "汽车操纵稳定性评价指标和参数匹配的工程分析方法." 汽车工程7(3): 21-29.本文提出一种工程分析方法,并利用此方法研究评价指标和参数匹配规律。
全文主要内容有四部份: (1)工程分析方法的数学模型; (2)评价指标的工程计算方法; (8)评价指标的相关分析和主要评价指标的推荐。
(4)操纵稳定性参数匹配的基本规律。
2、岑少起, 潘筱, et al. (2006). "ADAMS 在汽车操纵稳定性仿真中的应用研究." 郑州大学学报: 工学版27(003): 55-58.运用ADAMS软件建立了C型车多自由度整车多体动力学仿真模型，详细分析了前悬架系统、后钢板弹簧系统和轮胎模型，同时提出了一种建立钢板弹簧多体模型的新方法——中性面法，并对不同方向盘转角及改变整车质心位置下的操纵稳定性进行了动力学仿真．经过与实际车型性能比较，该模型与分析结果是准确、可靠的，可应用于汽车平顺性研究中．3、陈克, 王工, et al. (2005). "基于ADAMS 的汽车操纵稳定性虚拟试验演示系统开发." 沈阳理工大学学报24(001): 59-61.利用ADAMS动力学软件建立了整车多刚体系统模型．分别考虑车型、悬架、轮胎、车速等不同因素对整车操纵稳定性的影响，进行整车操纵稳定性6个性能试验的仿真分析．利用获取的动力学分析数据、仿真动画，实现汽车操纵稳定性虚拟试验演示系统．4、陈黎卿, 王启瑞, et al. (2005). "基于ADAMS 的双横臂扭杆独立悬架操纵稳定性分析." 合肥工业大学学报: 自然科学版28(004): 341-345.悬架的主要性能参数在悬架运动过程中的变化规律是影响悬架性能的主要因素。
文章采用ADAMS软件建立了某商务车独立悬架的数学模型和仿真模型，分析了该悬架对操纵稳定性的影响，以及悬架主要性能参数的变化规律，为悬架设计奠定了基础。
与传统的设计方法相比，这种方法提高了精度和效率。
5、邓亚东, 余路, et al. (2005). "ADAMS 在汽车操纵稳定性仿真分析中的运用." 武汉大学学报: 工学版38(002): 95-98.利用ADAMS软件建立了某轿车的操纵动力学多体仿真模型，详细考虑了前后悬架系统、转向系统、轮胎以及各种连接件中的弹性衬套的影响，分析了汽车在方向盘转角阶跃输入时的转向特性．通过对不同车速、不同载荷下的仿真计算，得出汽车转向特性在这些条件下的不同表现，揭示了汽车转向特性与车速、载荷和轮胎的内在关系，为汽车操纵稳定性分析提供了参考．6、董涵(2003). 侧风环境下高速汽车稳定性研究与分析[D], 长沙: 湖南大学.随着汽车车速的不断提高，汽车侧风稳定性的研究日益重要。
由于实车试验风险大、场地设备要求高，而使用计算机仿真则可以极大的的缩短产品开发周期。
因而进行高速汽车侧风稳定性计算机仿真研究具有现实意义。
在车辆动力学研究过程中，汽车数学模型的精确与否始终是一个关键问题。
随着计算机技术的长足进步，以及多体系统动力学这一学科的成熟，汽车模型的自由度越来越多，仿真结果越来越精确。
本文首先整理了汽车操纵稳定性的各项评价指标，根据汽车高速运动时的受力分析，使用非线性轮胎模型，建立了侧风环境下汽车运动十八自由度数学模型并进行了直线行驶运动仿真。
使用多刚体动力学软件ADAMS／CAR，建立了包括悬架、转向系统、动力系统等在内的多自由度整车模型，进行了高速汽车在侧风作用时转向运动仿真，并分别模拟了汽车在阶跃风、随机风等四种瞬态侧风输入时的运动状况并进行了结果分析。
由于汽车的侧风响应特性要通过驾驶员对汽车的实际操纵才可以体现出来汽车闭环控制性能更能全面合理的反映汽车的性能，本文根据预瞄-跟随理论，使用经典控制理论中的PID驾驶员模型和汽车运动二自由度模型，进行了侧风作用下人-车-路闭环系统控制仿真。
从定性分析上来看，各仿真结果基本是正确的。
7、方刚and 谷正气(2001). "侧风对高速行驶汽车操纵稳定性影响初探." 湖南大学学报: 自然科学版28(4): 60-63.根据汽车高速运动的特点，建立了汽车的动力学人记真和高速气动特性模型，对汽车高速运动时侧向风对汽车操纵稳定性的影响进行了分析。
8、高举成, 张兆合, et al. (2005). "汽车操纵稳定性的广义汽车转向稳态响应模型." 公路交通科技22(6): 147-150.针对传统汽车操纵稳定性理论的线性二自由度模型的不足，构建了一个新的广义汽车转向稳态响应模型，并说明了该模型的广泛适用性。
以某不足转向轿车模型的有关参数为例，仿真计算并比较了应用两种模型时该轿车等速圆周行驶时的稳态响应状况，验证了广义模型的正确性，同时得到了一条有别于传统汽车操纵稳定性理论的重要结论。
9、管欣, 闫冬, et al. (2006). "基于惯性导航和实时差分全球定位系统的汽车运动状态测试系统." 吉林大学学报: 工学版36(001): 14-19.为了准确评价汽车操纵稳定性等性能和建立高精度的汽车评价标准，针对汽车动态运行工况特点研究了一种基于INS／RTKDGPS组合导航原理的汽车测试系统，可用于汽车性能场地试验并能够实时精确测量完备的车辆运动状态参数。
对系统各软件模块进行了介绍，并且通过实车试验验证了算法的准确性，从而为汽车操纵稳定性等性能评价提供了新设备和新方法。
10、郭孔辉(1984). "驾驶员-汽车闭环系统操纵运动的预瞄最优曲率模型[J]." 汽车工程6(3): 1-15.当前汽车操纵稳定性研究中遇到的基本难题之一,是操纵稳定性的评价指标问题。
要解决这一关键问题就必须研究包括驾驶员行为规律在内的闭环系统模型。
本文提出一种建立驾驶员—汽车闭环系统的“预瞄最优曲率法”。
这种方法的模拟结果与试验结果相当一致。
值得注意的是这种方法所得到的模型与作者在另一篇论文中提出的建立在泰勒展开式的基础上的“预瞄跟随器”模型是完全一致的。
所提供方法可以从理论上识别系统的结构和驾驶员的参数,如开环增益,各个反馈系统和校正微分常数和前视时间等。
11、郭孔辉and 孔繁森(2000). "遗传算法在汽车操纵稳定性评价及结构参数优化中的应用." 机械工程学报36(010): 34-36.遗传算法是一种全局优化算法。
这里以使时域内的人－车－路闭环系统操纵稳定性综合评价指标达到最小为目标；使用遗传算法对评价参数和汽车结构参数进行优化。
并使用这些最优参数，以４自由度汽车模型作为仿真模型在单移线条件下对某型小轿车进行仿真研究。
仿真研究结果表明：优化参数使得人－车闭环系统跟随预期路径的精度提高约５１．７％；而使综合评价指标下降约３６．６％。
12、郭孔辉and 殷承良(1997). "随动式悬架转向原理及操纵稳定性分析." 汽车工程19(6): 322-324.本文简要介绍了随动式悬架结构。
通过对其中的橡胶悬置块结构与功能分析，揭示了其中随动转向特性原理，并初步揭示这种特性对改善汽车操纵稳定性所起到的重要作用。
此种悬架结构也有县于汽车平顺性的改善。
13、孔繁森, 郭孔辉, et al. (2004). "基于演化策略的汽车操纵稳定性主客观评价的灰关联性研究." 机械工程学报40(007): 119-123.利用演化算法与灰关联分析相结合的方法研究了汽车操纵稳定性主客观评价的灰关联性问题。
通过仿真试验研究表明：一方面，可利用提出的方法得到的评价公式对整车参数进行再设计或优化设计，并且使这样得到的汽车操纵稳定性更符合人的感觉；另一方面，基于演化策略的主客观评价的灰关联分析可以对主观评价者的评价侧重点进行分析，了解人们对车质性能好坏的评价取向和依据。
14、李白娜(2006). 汽车操纵稳定性的仿真分析研究, 华中科技大学.根轨迹法是自控工程中常用的一种分析方法。
将此法运用汽车操纵稳定性研究中，可以定怀地估计汽车转向运动时的动态过程，可以直观地判断汽车转向运动是稳定，还可以方便地分析汽车各主要结构参数变化对汽车转向特性的影响。
本文对汽车转禹运动的简化模型为基础，对此作了简要介绍。
15、李华师, 宗光涛, et al. (2008). "基于ADAMS 的汽车操纵稳定性仿真试验分析." 农业装备与车辆工程(11): 20-23.利用动力学仿真软件ADAMS对汽车的操纵稳定性进行了分析。
利用ADAMS／Car模块建立了汽车多体仿真模型，对不同车速下的汽车转向盘角阶跃输入性能、蛇行性能、双移线性能等操纵稳定性能进行了仿真。
依据仿真结果，对汽车的操纵稳定性做出了客观评价。
结果表明，利用ADAMS软件可以对汽车的操纵稳定性进行较好的分析和评价。
16、李军and 谷中丽(2001). "汽车悬架参数对操纵稳定性影响的仿真分析研究." 车辆与动力技术(4): 24-27.应用机械系统分析软件ADAMS，建立整车多刚体系统模型,进行了整车动力学的仿真分析，研究了悬架几何参数对汽车稳态转向转性的影响。
17、刘红军, 明平顺, et al. (2003). "ADAMS 在汽车操纵稳定性中的应用研究." 武汉理工大学学报: 信息与管理工程版25(004): 50-53.利用ADAMS软件建立了某轿车的整车多体仿真近似模型；详细考虑了前悬架系统、转向系统和轮胎。
以及各种联接件中的弹性的影响，对不同车速，不同载荷下的操纵稳定性进行了动力学仿真。
用参数化设计来指导产品设计，能缩短开发周期。
18、刘星星, 杨绪剑, et al. (2006). "基于ADAMS, WTK 的汽车操纵稳定性虚拟试验系统的研制." 机电工程23(4): 44-48.介绍了ADAMS／Car内部分析控制机理，在此基础上应用此软件进行了转向盘转角脉冲输入的汽车操纵稳定性分析试验，并对仿真结果进行曲线表示和分析说明。
利用虚拟仿真软件包WTK在VC编译环境下创建了本虚拟试验系统，并应用ADAMS仿真分析结果曲线驱动本虚拟试验系统的汽车模型，实现了整个虚拟试验系统的动态仿真，从而为人进行主观评价操纵稳定性提供了一种新的实现方法。
19、马涛锋, 薛念文, et al. (2004). "虚拟现实技术及其在汽车操纵稳定性研究中的应用现状." 北京汽车(005): 21-23.文中介绍了汽车操纵稳定性研究的历史与现状，虚拟现实技术的特点，综述了虚拟现实技术在汽车操纵稳定性研究中的应用及其发展前景。