汽车操纵稳定性2
汽车操纵稳定性试验解析！
汽车操纵稳定性试验解析！汽车的操稳性不仅影响到汽车驾驶的操纵方面，而且也是决定汽车安全行驶的一个主要性能；为了保证安全行驶，汽车的操稳性受到汽车设计者很大的重视，成为现代汽车的重要使用性能之一，如何试验并评价汽车的操稳性显得极其重要。
汽车操控稳定性分为两个方面：1、操控性: 指汽车能够确切的响应驾驶员转向指令的能力；2、稳定性:指汽车受到外界扰动（路面扰动或阵风扰动）后恢复原来运动状态的能力。
一、常用试验仪器1、陀螺仪：用于汽车运动状态下测动态参数，如汽车行进方位角，汽车横摆角速度，车身侧倾角及纵倾角等；2、光束水准车轮定位仪：测车轮外倾角，主销内倾角，主销外倾角，车轮前束，车轮最大转角及转角差；3、车辆动态测试仪：测汽车横摆角速度，车身侧倾角及纵倾角，汽车横向加速度与纵向加速度等运动参数；4、力矩及转角仪：测转向盘转角或力矩；5、五轮仪和磁带机等。
二、试验分类三、稳态回转试验01试验步骤1、在试验场上，用明显的颜色画出半径为15m或20m的圆周；2、接通仪器电源，使之加热到正常工作温度；3、试验开始前，汽车应以侧向加速度为3m/s²的相应车速沿画定的圆周行驶500m以使轮胎升温。
4、以最低稳定速度沿所画圆周行驶，待安装于汽车纵向对称面上的车速传感器在半圈内都能对准地面所画的圆周时，固定转向盘不动，停车并开始记录，记下各变量的零线，然后，汽车起步，缓缓连续而均匀地加速（纵向加速度不超过0·25m/s²），直至汽车的侧向加速度达到6·5m/s²为止，记录整个过程。
5、试验按向左转和右转两个方向进行，每个方向试验三次。
每次试验开始时车身应处于正中央。
02评价条件1、中性转向点侧向加速度值An：前后桥侧偏角之差与侧向加速度关系曲线上斜率为零的点的侧向加速度值，越大越好；2、不足转向度：按前后桥侧偏角之差与侧向加速度关系曲线上侧向加速度2m/s²点的平均值计算，越小越好；3、车厢侧倾度K：按车厢侧倾角与侧向加速度关系曲线上侧向加速度2m/s²点的平均斜率计算，越小越好。
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。
汽车操纵稳定性分析与评价指标
35
重心[centre of gravity]
1、物体各部分所受重力的合力作用点。
2、规则而密度均匀物体的重心就是它的几何中心。
3、一个物体的各部分都要受到重力的作用。从效果 上看，我们可以认为各部分受到的重力作用集中 于一点，这一点叫做物体的重心。
4、物体的重心位置，质量均匀分布的物体，重心的 位置只跟物体的形状有关。例如，均匀球体的重 心在球心。
5、质量分布不均匀的物体，重心的位置除跟物体的 形状有关外，还跟物体内质量的分布有关。载重 汽车的重心随着装货多少和装载位置而变化。
汽车的操纵稳定性分析和评价指标
36
力矩 (torque)
➢ 物理学上指使物体转动的力乘以到转轴的距离。 ➢ 力对物体产生转动效应的量度 ➢ 力对物体产生转动作用的物理量。可分为力对轴
α
u
汽车的操纵稳定性分析和评价指标
12
3.FY－α曲线
FY k
k—侧偏刚度。
FY一定时希望侧 偏角越小越好，所 以 |k| 越大越好。
汽车的操纵稳定性分析和评价指标
13
二、轮胎结构、工作条件对侧偏特性的影响
轮胎的尺寸、型式和结构参数对侧偏刚度有显著影响。
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
奔驰CLK跑车：前轮205/55R16，后轮225/50R16。
前205、后225的轮胎组合，使得前轮的侧偏刚度小于后轮，
有利于营造不足转向特性。
汽车的操纵稳定性分析和评价指标
52
四、转向操作轻便性
➢路试检测
等速圆周行驶，用转向力测试仪测试转向盘 外缘的最大切向力不得大于150N。
➢原地检测
《汽车操纵稳定性》课件
06
汽车操纵稳定性案例分析
案例一：某品牌汽车操纵稳定性优化案例
要点一
总结词
要点二
详细描述
通过优化悬挂系统和转向系统，提高汽车操纵稳定性
该品牌汽车通过改进悬挂系统和转向系统的设计和参数， 实现了在各种路况下都能够保持较好的操纵稳定性。具体 措施包括采用先进的悬挂系统、优化转向齿条和齿轮的设 计、改善轮胎的抓地力等。这些改进使得汽车在高速行驶 、紧急变道和弯道行驶时更加稳定，提高了驾驶的安全性 和舒适性。
汽车操纵稳定性是评价汽车性能的重要指ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ之一，它涉及到汽车的操 控性、安全性、舒适性等多个方面，对驾驶员的驾驶体验和行车安全 具有重要影响。
汽车操纵稳定性的重要性
03
提高行车安全性
提高行驶稳定性
提高乘坐舒适性
良好的汽车操纵稳定性可以提高驾驶员对 汽车的操控信心，减少因失控而引发的交 通事故。
良好的汽车操纵稳定性可以使汽车在行驶 过程中保持稳定，减少侧滑、失稳等现象 的发生，提高行驶安全性。
案例二：某品牌汽车控制系统优化案例
总结词
通过先进的控制系统，提高汽车操纵稳定性
详细描述
该品牌汽车采用了先进的控制系统，如电子稳定程序和 牵引力控制系统，来提高汽车的操纵稳定性。这些系统 通过实时监测车辆的动态特性和驾驶员的操作，自动调 整发动机输出和制动系统的制动力，以保持车辆的稳定 性和控制性。通过这些控制系统的优化，该品牌汽车在 各种驾驶条件下都能够提供更好的操纵性能和安全性。
良好的汽车操纵稳定性可以使汽车在行驶 过程中更加平顺，减少颠簸和振动，提高 乘坐舒适性。
汽车操纵稳定性的历史与发展
历史回顾
早期的汽车由于没有转向助力、悬挂系统等装置，操纵稳定 性较差。随着技术的不断发展，汽车操纵稳定性逐渐得到改 善。
汽车操纵稳定性试验解析
汽车操纵稳定性试验解析！汽车的操稳性不仅影响到汽车驾驶的操纵方面，而且也是决定汽车安全行驶的一个主要性能；为了保证安全行驶，汽车的操稳性受到汽车设计者很大的重视，成为现代汽车的重要使用性能之一，如何试验并评价汽车的操稳性显得极其重要。
汽车操控稳定性分为两个方面：1、操控性: 指汽车能够确切的响应驾驶员转向指令的能力；2、稳定性:指汽车受到外界扰动（路面扰动或阵风扰动）后恢复原来运动状态的能力。
一、常用试验仪器1、陀螺仪：用于汽车运动状态下测动态参数，如汽车行进方位角，汽车横摆角速度，车身侧倾角及纵倾角等；2、光束水准车轮定位仪：测车轮外倾角，主销内倾角，主销外倾角，车轮前束，车轮最大转角及转角差；3、车辆动态测试仪：测汽车横摆角速度，车身侧倾角及纵倾角，汽车横向加速度与纵向加速度等运动参数；4、力矩及转角仪：测转向盘转角或力矩；5、五轮仪和磁带机等。
二、试验分类三、稳态回转试验01试验步骤1、在试验场上，用明显的颜色画出半径为15m或20m的圆周；2、接通仪器电源，使之加热到正常工作温度；3、试验开始前，汽车应以侧向加速度为3m/s2的相应车速沿画定的圆周行驶500m以使轮胎升温。
4、以最低稳定速度沿所画圆周行驶，待安装于汽车纵向对称面上的车速传感器在半圈内都能对准地面所画的圆周时，固定转向盘不动，停车并开始记录，记下各变量的零线，然后，汽车起步，缓缓连续而均匀地加速（纵向加速度不超过0·25m/s2），直至汽车的侧向加速度达到6·5m/s2为止，记录整个过程。
5、试验按向左转和右转两个方向进行，每个方向试验三次。
每次试验开始时车身应处于正中央。
02评价条件1、中性转向点侧向加速度值An：前后桥侧偏角之差与侧向加速度关系曲线上斜率为零的点的侧向加速度值，越大越好；2、不足转向度：按前后桥侧偏角之差与侧向加速度关系曲线上侧向加速度2m/s2点的平均值计算，越小越好；3、车厢侧倾度K：按车厢侧倾角与侧向加速度关系曲线上侧向加速度2m/s2点的平均斜率计算，越小越好。
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。
汽车操纵稳定性试验方法
汽车操纵稳定性试验方法
汽车操纵稳定性试验是评价汽车在不同路况和操纵动作下的稳定性表现的重要方法。
其试验方法通常包括以下步骤：
1. 直线行驶稳定性试验：车辆沿着直线道路行驶，测试车辆的稳定性和方向盘的响应能力。
可以通过急刹车、急加速等方式来测试车辆的行驶稳定性。
2. 曲线行驶稳定性试验：车辆在不同曲线路段上进行转向试验，测试车辆的侧倾角、侧向加速度以及转向的稳定性。
3. 紧急转向稳定性试验：车辆在高速行驶中进行急转向试验，测试车辆的操纵响应速度和稳定性。
4. 突变路面稳定性试验：在不同路面条件下，如湿滑路面或不平整路面上进行操纵试验，测试车辆的抓地力和稳定性。
通过以上试验方法，可以评估汽车在操纵过程中的稳定性表现，为汽车制造商和消费者提供有关汽车操纵性能的重要参考信息。
第六章 汽车操纵稳定性
r— 横摆角速度；
u—车速；δ —前轮转角； m—汽车质量；L —轴距； a，b — 汽车质心到前后轴的距离； k1，k2 — 前后轮侧偏刚度。
汽车理论
R
u
r
1 Ku
2
L
上式表明：汽车转向半径与汽车的行驶速度、稳定性因数、汽车 转向轮转角之间的关系，也说明了转向半径随上述参数变化情况。
Fb
Fb 或Fx FY
路面对侧偏特性的影响
路面干湿程度的影响 路面越湿，最大侧偏 力越小。 薄水层的影响 路面有薄水层时，轮 胎可能会完全失去侧偏 力，这称为“滑水”现 象。
回正力矩 Z T
侧偏角
回正力矩 Z T
汽车理论
第二节
汽车理论
汽车模型的简化
*忽略转向系统的影响，直接以前轮转角为输入。 *不考虑振动、侧倾、俯仰运动，认为汽车只作平行 于地面的运动； *不考虑轮胎切向力、外倾角、空气阻力的影响； *忽略左右轮胎载荷变化引起的侧偏特性变化； *忽略轮胎回正力矩； *认为轮胎侧偏特性处于线性范围； *认为汽车沿x轴速度不变。
P136页图
汽车理论
汽车过多转向
Over Steer OS
K<0称为过多转向。过多转向汽车加速时，和 中性转向相比，稳态横摆角速度增益较大，但 R= u / ，故转向半径随车速增大而减小。显然， / 。这时较小的前轮转 u 1/ K 当 时， = 角都会导致激转而翻车。 为了保持良好的操纵稳定性，汽车都应当具 有适度的不足转向。
不相等，且不等于 。外侧的比 稍小，内侧的比 稍大。
汽车理论
汽车理论
汽车操纵稳定性的基本内容及评价所用的物理参数
度、抗侧翻能力、发生侧滑时控制能力等
路径所需时间
车辆坐标系
X方向：前进、倒驶 绕X轴的转动：侧倾运动 Y方向：侧向运动 绕Y轴的转动：俯仰运动 Z方向：垂直运动 绕Z轴的转动：横摆运动
➢ 与操纵稳定性有关的主要运动参量：横摆角速度 r 、
侧向速度
、侧向加速度
a
等等。
y
稳态响应：汽车的时域响应不随时间变化；其特性通常 可分为：不足转向、中性转向、过多转向三种。
➢开环控制系统：只把汽车本身作为研究对象，不允许驾驶员 起任何反馈作用。
➢人—车闭环系统：把驾驶员与汽车作为统一的整体进行研 究，驾驶员可以根据需要进行反馈控制。
汽车操纵稳定性的两种评价方法
➢客观评价法
通过测试仪器测出表征性能的物理参量如横摆加速度、侧 向加速度、侧倾角及转向力等来评价操纵稳定性的方法。
wr (t)
B0 0
w02
Cew0t
sin(
w0
1 2 t )
令： 则： 或：
w w0 1 2
wr (t)
B0 0
w02
Cew0t
sin( wt )
wr (t)
B0 0
w02
A1e w0t
cos(wt)
A2 e w0t
sin( wt)
•
初始条件： t 0，wr 0 v 0 0 wr ak1 0 / I Z
➢ 常用稳态横摆角度速度与前轮转角之比来评价稳态响应。
这个比值称为稳态角速度增益，也称为转向灵敏度。
➢ 稳态时横摆角速度
r为定值，此时
•
v
•
0、wr
0,汽车的运动
微分方程变为：
(k1
k2 )
汽车操纵稳定性实验指导书
汽车操纵稳定性实验指导书(总10页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--汽车操纵稳定性实验指导书课程编号：课程名称：实验一汽车转向轻便性实验一、实验目的汽车的转向轻便性和操纵稳定性是现代汽车重要的使用性能，通过对实验了解和掌握测试系统的安装调试、基本实验方法并学会数据处理和运用理论知识对汽车操纵稳定性研究、评价。
以培养学生解决实际工程问题的能力。
二、实验的主要内容了解测试系统的组成和测试原理，汽车转向轻便性实验的数据的实时采集和处理。
测定汽车在低速大转角时的转向轻便性，与操纵稳定性其他试验项目一起，共同评价汽车的操纵稳定性。
采集测量变量及参数方向盘转角；方向盘力矩；方向盘直径。
三、实验设备和工具1．测量仪器汽车方向盘转角——力矩传感器汽车操纵稳定性数据采集和分析仪2．实验车辆小型客车一辆3．标明试验路径的标桩16个。
四、实验原理测定汽车在道路上进行转向行驶时，驾驶员作用在方向盘上的力矩和方向盘转角的变化关系评价汽车的转向操纵性能五、验方法和步骤1．实验准备试验场地应为干燥、平坦而清洁的水泥或柏油路面。
任意方向上的坡度不大于2％。
在试验场地上，用明显颜色画出双纽线路径（图1），双纽线轨迹的极坐标方程为：轨迹上任意点的曲率半径R为：当Ψ=0°时，双纽线顶点的曲率半径为最小值，即双纫线的最小曲率半径（m）应按试验汽车的最小转弯半径（m）乘以倍，并圆整到比此乘积大的一个整数来确定。
并据此画出双纽线，在双纽线最宽处、顶点和中点（即结点）的路径两侧共放置16个标桩（图1）。
标桩与试验路径中心线的距离，按汽车的轴距确：定，当试验汽车轴距大于时，为车宽一半加50cm，当试验汽车轴距小于或等于2m时，为车宽一半加30cm。
图1 双纽线路径示意图2．试验方法2．1接通仪器电源，使之预热到正常工作温度。
2．2汽车以低速直线滑行，驾驶员松开方向盘，停车后，记录方向盘中间位置及方向盘力矩零线。
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。
汽车操纵稳定性试验。朱清源解读
图11.14 回正试验几种过程曲线
• • •
(2)稳定时间：稳定时间由松开转向盘的时刻起，至汽车横摆 角速度到新稳态时为止转向盘输入； (3)残留横摆角速度：汽车横摆角速度新稳态值与零线之差即
为残留横摆角速度；
(4)自然频率：由于系统是多自由度的，横摆角速度并不是一 个严格的等圆周运动，相邻振幅的比值也不等于常数(图11.15)。
• 1）陀螺仪：用于汽车运动状态下测动态参数，如汽车行进方位角
• 4）力矩及转角仪：测转向盘转角或力矩；
• 5）五轮仪、磁带机等。
• 稳态回转试验
• 1）试验目的：测定汽车的稳态转向特性及车身侧倾特性； • 2）试验方法：定转向盘转角连续加速法和定转弯半径法。
•
•
1．定转向盘转角连续加速法
为了试验有可比性，消除了初始圆周半径对稳态回转试验的
向盘上的力为一定值，当驾驶员松开转向盘的一瞬间，作用于转
向盘上的力由定值突然变为零。因此，实质上本试验也是转向盘 力阶跃输入的瞬态响应试验，在一定程度上还能反映汽车“路感 ”的好坏。
1．试验数据处理
在汽车转向回正试验中，汽车横摆角速度过渡过程曲线大致有 如图11.14所示的几种情况，其中曲线l、2为发散型，不进行数据处 理；曲线3～7为收敛型，进行数据处理。 • (1)时间坐标原点：由于惯性 作用，驾驶员松手后转向盘 不可能马上转动，因此，开 始一段显现出圆角形状(图 11.14中的AB)，以往是将松 手前的一段直线与松手后的 直线部分进行曲线拟合的(图 11.14中的虚线部分)，其交点 即为时间原点，但这样误差 较大，现改为：在微动开关 时间历程曲线上，以松开转 向盘时微动开关所做的标记 为时间坐标的原点。
驾驶员突然转动方向盘到一定的角度，再立即转回到原来位置，
汽车操纵稳定性测试实验
操稳性测试
一、理论基础
3． 稳态响应与瞬态响应
1) 系统输入
给转向盘一个角位移输入，称为角位移输入；给 转向盘一个力矩输入，称为力矩输入。
2) 输入种类
有阶跃输入、正弦输入、脉冲输入3种。
阶跃
正弦
脉冲
xua
t
选
t
t
操稳性测试
一、理论基础
3． 稳态响应与瞬态响应
3) 时域响应
(1) 稳态响应：系统输入为周期性或恒定性的， 输出也是周期性或恒定性的，输入和输出之 间相对稳定。
不足转向 过多转向
δ 不变
汽车的三种 稳态转向特性
操稳性测试
一、理论基础
4．操纵稳定性的评价与试验方法
主观评价方法：让试验评价人员根据试验时自己 的感觉来进行评价，即感觉评价。
客观评价方法：通过仪器测出表征性能的物理量 如横摆角速度、侧向加速度、侧倾角及转向力来 评价汽车操纵稳定性，可用室内台架试验，测定 并评价有关操纵稳定的性质，也可通过道路试验， 计测汽车转弯和越线行驶的运动状态。
(2) 瞬态响应：从转向至稳态响应的中间过程， 即系统输入为周期性或恒定性而输出不是周 期性或恒定性，两者不保持相对稳定。
操稳性测试
一、理论基础
3． 稳态响应与瞬态响 应
4) 稳态转向特性
中性转向
不足转向、中性转向、过 多转向。
操纵稳定性良好的汽车应
具有适度的不足转向特性， 一般的汽车不应该具有过 多转向的特性。
本节主要内容：
简介汽车操纵稳定性能方面理论知识，操纵稳定 性能试验目的和要求，主要仪器设备及其工作原 理，实验步骤。
重点：基础理论、试验数据处理
操稳性测试
一、理论基础
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。
汽车理论---第五章 汽车操纵稳定性(5.1-5.2)
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二、轮胎的侧偏现象和侧偏力—侧偏角曲线 1.侧偏力FY概念
侧偏力FY 侧向力Fy
Fy
FY
汽车行驶时，由于路面的侧面倾斜，侧 向风或曲线行驶时的离心作用，车轮中心 沿Y轴方向有侧向力Fy，相应地面上将产 生地面侧向反作用力Fy，称为侧偏力FY.
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第二节 轮胎的侧偏特性
1）在刚性轮上作用侧向力 F
发生侧滑时的 控制能力
回至原来路径 所需时间
操纵稳定性包含的内容
第一节 操纵稳定性概述
二、车辆坐标系与转向盘角阶跃 输入下的时域响应
1.车辆坐标系
汽车时域响应分为稳态响应和瞬态响应。 转向盘角阶跃输入下进入的稳态响应：等速直线行 驶，急剧转动转向盘，然后维持转角不变，即对汽 车施以转向盘角阶跃输入，汽车经短暂的过渡过程 后进入等速圆周行驶工况。 转向盘角阶跃输入下的瞬态响应：等速直线行驶和 等速圆周行驶两个稳态运动之间的过渡过程所对应 的瞬间运动响应。 稳态转向特性：不足转向、中性转向、过多转向。 转向盘保持一个固定转角不变，缓慢加速或以不同 车速等速行驶时，不足转向的汽车转向半径逐渐增 大，中性转向的汽车转向半径不变，而过多转向的 汽车转向半径逐渐减小。
相位滞后角。
稳态增益。
操纵稳定性包含的内容
第一节 操纵稳定性概述
3.转向盘中间位置操纵稳定性
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。 评价参量 转向灵敏度。
转向盘力特性。
转向功灵敏度。
4.回正性
转向盘力输入 下的时域响应。
评价参量
回正后剩余横摆角
速度与剩余横摆角。
最大横摆角速度Wr1常大于稳 态值Wro，Wr1/Wro×100% 称为超调量，它表示执行指令 误差的大小；
11.6-汽车操纵稳定性试验
• 图11.13 阶跃响应示意图
• (4)横摆角速度总方差Er：横摆角速度总方差Er可按下式计算：
•
•
(11一28)
• 式中：θi为阶跃试验时转向盘转角输入值，(°)；
•
ri为汽车横摆角速度响应的瞬时值，rad/s；
•
θ0为阶跃试验时转向盘转输入的终值，(°)；
•
r0为汽车横摆角速度响应的新稳态值，rad/s；
11.5 汽车操纵稳定性试验
•
汽车操纵稳定性分为两个方面：一是操纵性；二是稳定性。
1) 操纵性：指汽车能够确切地响应驾驶员转向指令的能力；
• 2) 稳定性：指汽车受到外界扰动(路面扰动或阵风扰动)后恢复原来
运动状态的能力。
•
两者很难截然分开，稳定性的好坏可直接影响操纵性的好坏，
反之亦然，因此，把两者统称为操纵稳定性。
(2)峰值响应时间tp：以
转向盘转角达到终值50％的
时刻作为时间坐标的原点，
到所测变量响应第一个峰值
时止的一段时间间隔称为峰
值响应时间。
•
(3)横摆角速度超调量σ：
横摆角速度超调量σ可按下式
计算：
•
(11—27)
• 式中：rmax为横摆角速度响应 最大值，rad/s；r0为横摆角速 度响应稳态值，rad/s。
不同车速通过时，靠调整方向盘转角来保证汽车沿固定转弯半径
运动，测出车速与方向盘转角，并绘制θ—ay曲线。
•
转向盘转角θ可直接利用时间历程曲线进行采样，而后乘以标
定系数即可求得。侧向加速度ay可采用下述两种方法之一求得。
• (1)计算法
• 利用下式直接计算出侧向加速度ay，即：
•
(11—23)
汽车操纵稳定性
汽车操纵稳定性汽车操纵稳定性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, 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。
0 5.1汽车上坡时的受丈图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 0 zRF 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 轴的正随着道路坡度增大，前轮的地面法向反作用图工：淳车在根旬临世上祎冋时的冥力匡方向。
（1）车轮平面 垂直于车轮旋转轴（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。
胎上的力，绕y 轴的力矩。
图示方向为正。
上的力，绕z 轴的力矩。
图示方向为正。
方向（车轮行驶方向）与 x 轴的夹角。
图示方向为正。
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△ u ,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。