《汽车的操纵稳定性》PPT课件
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汽车操作稳定性课件
01
结构优化
通过改进转向系统的结构设计，如采用更轻量化的材料、优化构件的截
面形状等，以减小系统的惯性力矩，提高操控敏捷性。
02
助力特性优化
针对动力辅助转向系统，可以通过调整助力特性曲线，使驾驶员在不同
车速和转向角度下获得更合适的助力感，提高操控稳定性。
03
智能化技术融合
引入先进的传感器和控制算法，实现转向系统的智能化控制，如主动前
机械式转向系统：主要由齿轮、齿条、转向器等 机械构件组成，结构简单，成本较低，但操控起 来较为费力。
类型
动力辅助转向系统：通过液压或电动方式，为驾 驶员提供额外的转向助力，减小转向力矩，提高 操控稳定性，包括液压助力转向系统、电动助力 转向系统等。
转向系统对操作稳定性的影响
转向刚度
转向系统的刚度会影响驾驶员的 转向感受，过高的刚度会使驾驶 员感到操作吃力，而过低的刚度
则可能导致操控不灵敏。
路面反馈
转向系统能够传递路面的信息给 驾驶员，如果系统设计不当，可 能导致路面反馈过于模糊或被过 滤掉，降低驾驶员对车辆状态的
感知能力。
回中性
良好的转向系统应具有回中性， 即当驾驶员释放转向盘时，车辆 应能自动回到直线行驶状态，回
中性不良会影响操控稳定性。
转向系统的优化与改进
性和操控性。
05
汽车操作稳定性的评价与 测试
操作稳定性的评价方法
主观评价
基于驾驶员在驾驶过程中的感受和经验进行评价，包括方向盘手感、车身稳定 性等。主观评价具有直观性和实时性，但受到个体差异和驾驶技能水平的影响 。
客观评价
通过量化和客观的测试指标对操作稳定性进行评价，如横摆角速度、侧向加速 度等。客观评价能够准确地反映车辆的性能，但需要专业的测试设备和环境。
第六章-汽车操纵稳定性PPT课件
汽车的操纵稳定性不仅影响到汽车驾驶的操纵方便程度，也 是影响汽车安全性的重要因素之一。
汽车的操纵稳定性包括两个相互关联的部分，即操作性和稳 定性。
操纵性是汽车能够确切地响应驾驶员指令的能力。
稳定性是汽车抵抗改变其行驶方向的各种外界干扰(路面扰
动或风扰动)，并保持稳定行驶而不失去控制，甚至翻车或侧
滑的能力。
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。
24
回 正 力 矩 TZ
载荷W
回 正 力 矩 TZ
赛车胎 子午线胎
斜交胎
侧偏角
回 正 力 矩 TZ
4~6 TZ 制动力 F b 4~6 TZ
驱动 FX或 力制F 动 bF 力 TZ 驱动 FX或 力制F 动 bF 力 TZ
式 中 ， kF称y 为k侧 偏 刚 度
（ N/rad ） 。 为 曲 线 在 =0 处 的斜率。按轮胎坐标系，侧 偏力和侧偏角总是反号，故 侧偏刚度总是负值。
17
汽车理论
侧偏力与侧偏角的关系
18
汽车理论
影响轮胎侧偏特性的主要因素
影响轮胎侧偏弹性的主要因素是： 轮胎结构参数 轮胎的使用参数 具体包括侧偏角、外倾角、垂直载荷、在接地印迹 上的分布、路面附着系数、轮胎的纵向滑移率等
种情况：
c
c
u
u
u′
Fy
Fy
△
FY lFz c
没有侧向滑移
u
c
有侧向滑移
FY lFz
图 有侧向力作用时刚性车轮的滚动
实际上：车轮都不是刚性的，车轮存在侧向弹性，因此，即
使侧向力Fy没有达到车轮与地面之间的附着极限，车轮的行驶
汽车的操纵稳定性PPT课件
度在z轴上的分量——横摆角速度 r 等等（参看图5-1）
5
2、汽车的时域响应可分为不随时间变化的稳态响应 和随时间变化的瞬态响应。汽车等速直线行驶是一种稳态， 给汽车以方向盘角阶跃输入，一般汽车经短暂时间后便进 入等速圆周行驶，这也是一种稳态，称为方向盘角阶跃输 入下进入的稳态响应。
在等速直线行驶与等速 圆周行驶这两个稳态运动之 间的过渡过程便是一种瞬态， 相应的瞬态运动响应称为方 向盘角阶跃输入下的瞬态响 应。
9
三、人-汽车闭路系统
尽管试验得到的人-汽车闭路系统的性能真实地反映 了汽车的操纵稳定性能，但是由于进行试验的驾驶者的操 作特性起了反馈作用，所以客观性及再现性就不如开路系 统汽车的时域响应好。还应指出，人-汽车系统的操纵稳 定性只能在已具有实际车辆的条件下通过试验求得，目前 还不能做到通过理论分析与计算来进行准确的预测。所以， 在产品开发阶段，广泛应用的理论分析对象仍然只能是开 路系统汽车的时域响应。
常用方向盘角阶跃输入下的瞬态响应来表征汽车的操 纵稳定性。
7
图5-3上画出 了一辆等速行驶 汽车在t=0时,驾 驶员急速转动方 向盘至角度δsw0 并维持此转角不 变时的汽车瞬态 响应曲线
8
汽车的瞬态响应，它具有如下几个特点： （1）时间上的滞后 （2）执行上的误差 （3）横摆角速度的波动 （4）进入稳态所经历的时间
10
四、汽车试验的两种评价方法及时域响应与频率响应特 性的评价指标
汽车性能最后应通过试验来进行测定与评价。试验中 的性能评价有主观评价和客观评价两种方法。客观评价法 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操纵稳定性的方法。 主观评价法就是感觉评价，其方法是让试验评价人员，根 据试验时自己的感觉来进行评价，并按规定的项目和评分 办法进行评分。
5
2、汽车的时域响应可分为不随时间变化的稳态响应 和随时间变化的瞬态响应。汽车等速直线行驶是一种稳态， 给汽车以方向盘角阶跃输入，一般汽车经短暂时间后便进 入等速圆周行驶，这也是一种稳态，称为方向盘角阶跃输 入下进入的稳态响应。
在等速直线行驶与等速 圆周行驶这两个稳态运动之 间的过渡过程便是一种瞬态， 相应的瞬态运动响应称为方 向盘角阶跃输入下的瞬态响 应。
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三、人-汽车闭路系统
尽管试验得到的人-汽车闭路系统的性能真实地反映 了汽车的操纵稳定性能，但是由于进行试验的驾驶者的操 作特性起了反馈作用，所以客观性及再现性就不如开路系 统汽车的时域响应好。还应指出，人-汽车系统的操纵稳 定性只能在已具有实际车辆的条件下通过试验求得，目前 还不能做到通过理论分析与计算来进行准确的预测。所以， 在产品开发阶段，广泛应用的理论分析对象仍然只能是开 路系统汽车的时域响应。
常用方向盘角阶跃输入下的瞬态响应来表征汽车的操 纵稳定性。
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图5-3上画出 了一辆等速行驶 汽车在t=0时,驾 驶员急速转动方 向盘至角度δsw0 并维持此转角不 变时的汽车瞬态 响应曲线
8
汽车的瞬态响应，它具有如下几个特点： （1）时间上的滞后 （2）执行上的误差 （3）横摆角速度的波动 （4）进入稳态所经历的时间
10
四、汽车试验的两种评价方法及时域响应与频率响应特 性的评价指标
汽车性能最后应通过试验来进行测定与评价。试验中 的性能评价有主观评价和客观评价两种方法。客观评价法 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操纵稳定性的方法。 主观评价法就是感觉评价，其方法是让试验评价人员，根 据试验时自己的感觉来进行评价，并按规定的项目和评分 办法进行评分。
《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。
教学课件：第六章-汽车的操纵稳定性
实验结果
对比仿真结果与实验结果，验证仿真模型的准确性和 有效性，为优化设计提供依据。
06
总结与展望
本章总结
操纵稳定性定义
汽车的操纵稳定性是指驾驶员按照自己的意愿操纵汽车行驶方向和行驶状态的能力，同时 要求汽车能按驾驶员的意图保持稳定的行驶状态，且在行驶过程中具有良好的抗干扰能力 及自动回正能力。
教学课件：第六章-汽车 的操纵稳定性
• 引言 • 汽车操纵稳定性基础知识 • 汽车操纵稳定性分析方法 • 汽车操纵稳定性试验与评价 • 汽车操纵稳定性优化设计 • 总结与展望
01
引言
课程介绍
汽车操纵稳定性是汽车动力学的一个 重要研究方向，涉及到汽车行驶时的 操控性能和稳定性。
本章将介绍汽车操纵稳定性的基本概 念、研究方法以及相关实验，为后续 章节的学习打下基础。
线性二自由度汽车模型通过建立线性微分方程来描述汽车的动态行为，使得数学分 析变得相对简单。
线性二自由度汽车模型广泛应用于汽车操纵稳定性分析和控制系统的设计。
线性二自由度汽车的操纵稳定性分析
横摆运动分析
横摆运动是指汽车绕垂直于地面 的轴线的旋转运动，主要受到前 轮转角、侧向加速度和侧向风的 影响。
侧倾运动分析
影响操纵稳定性的因素
汽车的结构设计、悬挂系统、转向系统、轮胎等都会影响汽车的操纵稳定性。
操纵稳定性评价
通过一系列试验和评价指标来评价汽车的操纵稳定性，如蛇形试验、转向盘角阶跃试验、 稳态回转试验等。
下章预告
第七章内容概述
介绍汽车制动系统的基本组成和 工作原理，以及制动性能的评价 指标和试验方法。
重点与难点
汽车操纵稳定性评价标准
横摆角速度标准
根据不同车速和转向盘转 角下的横摆角速度值，制 定相应的评价 角下的侧向加速度值，制 定相应的评价标准。
对比仿真结果与实验结果，验证仿真模型的准确性和 有效性，为优化设计提供依据。
06
总结与展望
本章总结
操纵稳定性定义
汽车的操纵稳定性是指驾驶员按照自己的意愿操纵汽车行驶方向和行驶状态的能力，同时 要求汽车能按驾驶员的意图保持稳定的行驶状态，且在行驶过程中具有良好的抗干扰能力 及自动回正能力。
教学课件：第六章-汽车 的操纵稳定性
• 引言 • 汽车操纵稳定性基础知识 • 汽车操纵稳定性分析方法 • 汽车操纵稳定性试验与评价 • 汽车操纵稳定性优化设计 • 总结与展望
01
引言
课程介绍
汽车操纵稳定性是汽车动力学的一个 重要研究方向，涉及到汽车行驶时的 操控性能和稳定性。
本章将介绍汽车操纵稳定性的基本概 念、研究方法以及相关实验，为后续 章节的学习打下基础。
线性二自由度汽车模型通过建立线性微分方程来描述汽车的动态行为，使得数学分 析变得相对简单。
线性二自由度汽车模型广泛应用于汽车操纵稳定性分析和控制系统的设计。
线性二自由度汽车的操纵稳定性分析
横摆运动分析
横摆运动是指汽车绕垂直于地面 的轴线的旋转运动，主要受到前 轮转角、侧向加速度和侧向风的 影响。
侧倾运动分析
影响操纵稳定性的因素
汽车的结构设计、悬挂系统、转向系统、轮胎等都会影响汽车的操纵稳定性。
操纵稳定性评价
通过一系列试验和评价指标来评价汽车的操纵稳定性，如蛇形试验、转向盘角阶跃试验、 稳态回转试验等。
下章预告
第七章内容概述
介绍汽车制动系统的基本组成和 工作原理，以及制动性能的评价 指标和试验方法。
重点与难点
汽车操纵稳定性评价标准
横摆角速度标准
根据不同车速和转向盘转 角下的横摆角速度值，制 定相应的评价 角下的侧向加速度值，制 定相应的评价标准。
汽车操作稳定性ppt课件
➢ 最大的设计车速大于或等于100km/h时为20°； 最大的设计车速小于100km/h时为30°；
➢ 转向盘最大自由转动量的测量一般采用转向力— 角位移仪器来测量。
49
二、车辆的最小转弯直径和内外轮转角
➢ 车辆转向时，从瞬时转向中心到 前外轮轮辙中心线的距离即为转 弯半径。
➢ 二倍的转弯半径即为转弯直径， 最小转弯直径不得大于24m。
➢ 无离心力时，存在不侧滑最 大角。
V0maxV0max gR
gBR 2hg
B
2 hg
45
3、汽车侧向稳定性系数
➢ 从安全角度，侧滑发生在侧翻前 ➢ 侧向稳定系数 ➢ 尽量降低汽车重心高度
46
表5-4 几种汽车侧翻阈值的范围
车辆类型 跑车 微型轿车 豪华轿车 轻型客货两用车 客货两用车 中型货车 重型货车
52
4.4 转向轮侧滑的检测
53
复习汽车构造的知识
54
55
56
前轮前束：脚尖向内，所谓“内八字脚”的意思，指的是左右前轮分别 向内。采用这种结构目的是修正上述前轮外倾角引起的车轮向外侧转动。57
58
一、侧滑量与车轮定位的关系
➢ 外倾角引起的侧滑——向 内滑动
➢ 前束引起的侧滑——向外 滑动
垂直载荷过 大时，轮胎与 地面接触区的 压力分布不均 匀，使 k反而有 所减小。
17
α一定时， W大，FY大。
FY = k ，即k 大。
18
（3）轮胎气压高，k大
19
（4）FX 越大，FY 越小
FY1
FY2
FX2
FX1
20
（5）路面干湿状态
21
轮胎胎面、路面粗糙程度、水层厚度与滑水现象的关系
➢ 转向盘最大自由转动量的测量一般采用转向力— 角位移仪器来测量。
49
二、车辆的最小转弯直径和内外轮转角
➢ 车辆转向时，从瞬时转向中心到 前外轮轮辙中心线的距离即为转 弯半径。
➢ 二倍的转弯半径即为转弯直径， 最小转弯直径不得大于24m。
➢ 无离心力时，存在不侧滑最 大角。
V0maxV0max gR
gBR 2hg
B
2 hg
45
3、汽车侧向稳定性系数
➢ 从安全角度，侧滑发生在侧翻前 ➢ 侧向稳定系数 ➢ 尽量降低汽车重心高度
46
表5-4 几种汽车侧翻阈值的范围
车辆类型 跑车 微型轿车 豪华轿车 轻型客货两用车 客货两用车 中型货车 重型货车
52
4.4 转向轮侧滑的检测
53
复习汽车构造的知识
54
55
56
前轮前束：脚尖向内，所谓“内八字脚”的意思，指的是左右前轮分别 向内。采用这种结构目的是修正上述前轮外倾角引起的车轮向外侧转动。57
58
一、侧滑量与车轮定位的关系
➢ 外倾角引起的侧滑——向 内滑动
➢ 前束引起的侧滑——向外 滑动
垂直载荷过 大时，轮胎与 地面接触区的 压力分布不均 匀，使 k反而有 所减小。
17
α一定时， W大，FY大。
FY = k ，即k 大。
18
（3）轮胎气压高，k大
19
（4）FX 越大，FY 越小
FY1
FY2
FX2
FX1
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（5）路面干湿状态
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轮胎胎面、路面粗糙程度、水层厚度与滑水现象的关系
汽车理论课件：汽车的操纵稳定性共54页文档
汽车理论课件：汽车的操纵 稳定性
31、别人笑我太疯癫，我笑他人看不 穿。(名 言网) 32、我不想听失意者的哭泣，抱怨者 的牢骚 ，这是 羊群中 的瘟疫 ，我不 能被它 传染。 我要尽 量避免 绝望， 辛勤耕 耘，忍 受苦楚 。我一 试再试 ，争取 每天的 成功， 避免以 失败收 常在别 人停滞 不前时 ，我继 续拼搏 。
33、如果惧怕前面跌宕的山岩，生命 就永远 只能是 死水一 潭。 34、当你眼泪忍不住要流出来的时候 ，睁大 眼睛， 千万别 眨眼!你会看到 世界由 清晰变 模糊的 全过程 ，心会 在你泪 水落下 的那一 刻变得 清澈明 晰。盐 。注定 要融化 的，也 许是用 眼泪的 方式。
35、不要以为自己成功一次就可以了 ，也不 要以为 过去的 光荣可 以被永 远肯定 。
谢谢你的、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
31、别人笑我太疯癫，我笑他人看不 穿。(名 言网) 32、我不想听失意者的哭泣，抱怨者 的牢骚 ，这是 羊群中 的瘟疫 ，我不 能被它 传染。 我要尽 量避免 绝望， 辛勤耕 耘，忍 受苦楚 。我一 试再试 ，争取 每天的 成功， 避免以 失败收 常在别 人停滞 不前时 ，我继 续拼搏 。
33、如果惧怕前面跌宕的山岩，生命 就永远 只能是 死水一 潭。 34、当你眼泪忍不住要流出来的时候 ，睁大 眼睛， 千万别 眨眼!你会看到 世界由 清晰变 模糊的 全过程 ，心会 在你泪 水落下 的那一 刻变得 清澈明 晰。盐 。注定 要融化 的，也 许是用 眼泪的 方式。
35、不要以为自己成功一次就可以了 ，也不 要以为 过去的 光荣可 以被永 远肯定 。
谢谢你的、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
汽车理论——操纵稳定性下PPT课件
第五节 汽车操纵稳定性与转向系的关系
2.转向盘力特性
➢转动转向盘时所需要 的力随汽车运动状况而变 化的规律，称为转向盘力 特性。
1
第1页/共80页
第五节 汽车操纵稳定性与转向系的关系
2.转向盘力特性
2
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第五节 汽车操纵稳定性与转向系的关系
3.转向盘力特性的影响因素
➢转向盘力特性决定于下列因素：转向器角传动比及其变化规律、转向 器效率、动力转向器的转向盘操作力特性、转向杆系传动比、转向杆系效 率、由悬架导向杆系决定的主销位置、轮胎上的载荷、轮胎气压、轮胎力 学特性、地面附着条件、转向盘转动惯量、转向柱摩擦阻力以及汽车整体 动力学特性等。
0g处的转向盘转
1.29
矩/（N·m）
0g处的转向盘转
8.8
矩梯度/（N·m·g-1）
0.1g处的转向盘转 1.90 矩/（N·m）
0.1g处的转向盘转 4.2 矩梯度/（N·m·g-1）
中型 美国 前轴 动力 -0.055
0.81
16.5
2.19
4.7
紧凑 美国 前轴 动力 -0.063
0.78
13.0
20
第20页/共80页
第六节 汽车操纵稳定性与传动系的关系
二、地面切向反作用力控制转向特性 的基本概念简介
1.切向力对ωr的影响
21
第21页/共80页
第六节 汽车操纵稳定性与传动系的关系
2.切向力控制方法
1）总切向反作用力控制
➢ABS就是总制动力控制，保证较佳的滑动率，提高制动时汽车的方 向稳定性。
第14页/共80页
返回目录
第六节 汽车操纵稳定性与传动系的关系
一、地面切向反作用力与“不足－过多 转向特性”的关系
2.转向盘力特性
➢转动转向盘时所需要 的力随汽车运动状况而变 化的规律，称为转向盘力 特性。
1
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第五节 汽车操纵稳定性与转向系的关系
2.转向盘力特性
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第五节 汽车操纵稳定性与转向系的关系
3.转向盘力特性的影响因素
➢转向盘力特性决定于下列因素：转向器角传动比及其变化规律、转向 器效率、动力转向器的转向盘操作力特性、转向杆系传动比、转向杆系效 率、由悬架导向杆系决定的主销位置、轮胎上的载荷、轮胎气压、轮胎力 学特性、地面附着条件、转向盘转动惯量、转向柱摩擦阻力以及汽车整体 动力学特性等。
0g处的转向盘转
1.29
矩/（N·m）
0g处的转向盘转
8.8
矩梯度/（N·m·g-1）
0.1g处的转向盘转 1.90 矩/（N·m）
0.1g处的转向盘转 4.2 矩梯度/（N·m·g-1）
中型 美国 前轴 动力 -0.055
0.81
16.5
2.19
4.7
紧凑 美国 前轴 动力 -0.063
0.78
13.0
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第六节 汽车操纵稳定性与传动系的关系
二、地面切向反作用力控制转向特性 的基本概念简介
1.切向力对ωr的影响
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第六节 汽车操纵稳定性与传动系的关系
2.切向力控制方法
1）总切向反作用力控制
➢ABS就是总制动力控制，保证较佳的滑动率，提高制动时汽车的方 向稳定性。
第14页/共80页
返回目录
第六节 汽车操纵稳定性与传动系的关系
一、地面切向反作用力与“不足－过多 转向特性”的关系
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抵抗干扰而保持稳定行驶的能力。
精选ppt
2
§5-1 概 述
一、汽车操纵稳定性包含的内容
1、在汽车操纵稳定性的研究中，常把汽车作为一 控制系统，求出汽车曲线行驶的时域响应与频率响应 特性，并以它们来表征汽车的操纵稳定性能。
2、方向盘输入有两种形式：给方向盘作用一个角 位移，称为角位移输入，简称为角输入；给方向盘作
常用方向盘角阶跃输入下的瞬态响应来表征汽车的操 纵稳定性。
精选ppt
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图5-3上画出 了一辆等速行驶 汽车在t=0时,驾 驶员急速转动方 向盘至角度δsw0 并维持此转角不 变时的汽车瞬态 响应曲线
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汽车的瞬态响应，它具有如下几个特点： （1）时间上的滞后 （2）执行上的误差 （3）横摆角速度的波动 （4）进入稳态所经历的时间
用一个力矩，称为力矩输入，简称为力输入。
3、方向盘角阶跃输入下进入的稳态响应及方向盘 角阶跃输入下的瞬态响应，就是表征汽车操纵稳定性 的方向盘角位移输入下的时域响应。回正性是一种方
向盘力输入下的时域响应。
精选ppt
3
横摆角速度频率响应特性是方向盘转角正弦输入下，
频率由0→时，汽车横摆角速度与方向盘转角的振幅比
（2）当地面侧向反作用力FY达到车轮与地面间的附着 极限时，车轮发生侧向滑动，若滑动速度为△u，车轮便 沿合成速度u’方向行驶，偏离了cc 方向。
当车轮有侧向弹性时，即使FY没有达到附着极限，车 轮行驶方向亦将偏离车轮平面cc 的方向，这就是轮胎的侧 偏现象。aa 与 cc 的夹角a，即为侧偏角。
第五章 汽车的操纵稳定性
基本内容：汽车操纵稳定性研究概述 轮胎的侧偏特性
重点：线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应分析
自学答疑：汽车操纵稳定性与悬架的关系 汽车操纵稳定性与转向角的关系 汽车操纵稳定性与传动系的关系 提高操纵稳定性的电子控制系统 汽车的侧翻
精选ppt
1
汽车的操纵稳定性是指在驾驶者不感到过分紧张、 疲劳的条件下，汽车能遵循驾驶者通过转向系及转向 车轮给定的方向行驶，且当遭遇外界干扰时，汽车能
车轮中心沿Y轴方向若作用有侧向力Fy，相应地在地 面上产生地面侧向反作用力Fy，Fy也称为侧偏力。当有地 面侧向反作用力时，若车轮是刚性的，则可能发生两种情
况：
精选ppt
14
限时，车轮与地面间没有滑动,车轮仍沿其本身平面 的 cc 方向行驶（图5-6）；
精选ppt
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三、人-汽车闭路系统
尽管试验得到的人-汽车闭路系统的性能真实地反映 了汽车的操纵稳定性能，但是由于进行试验的驾驶者的操 作特性起了反馈作用，所以客观性及再现性就不如开路系 统汽车的时域响应好。还应指出，人-汽车系统的操纵稳 定性只能在已具有实际车辆的条件下通过试验求得，目前 还不能做到通过理论分析与计算来进行准确的预测。所以， 在产品开发阶段，广泛应用的理论分析对象仍然只能是开 路系统汽车的时域响应。
度在z轴上的分量——横摆角速度 r 等等（参看图5-1）
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2、汽车的时域响应可分为不随时间变化的稳态响应 和随时间变化的瞬态响应。汽车等速直线行驶是一种稳态， 给汽车以方向盘角阶跃输入，一般汽车经短暂时间后便进 入等速圆周行驶，这也是一种稳态，称为方向盘角阶跃输 入下进入的稳态响应。
在等速直线行驶与等速 圆周行驶这两个稳态运动之 间的过渡过程便是一种瞬态， 相应的瞬态运动响应称为方 向盘角阶跃输入下的瞬态响 应。
此外，还有一个方向盘角阶跃输入下时域响应的综合 性评价指标，这个评价指标称为汽车因数。
精选ppt
11
方向盘角阶跃输入下进入的稳态响应：
稳态横摆增益曲线
r
)s
ua
.横摆角速度增益（又
称为转向灵敏度）.稳定性因数K。
方向盘角阶跃输入下的瞬态响应：
瞬态横摆响应曲线t或rr0 100%t .反应时间
衰减振动圆频率 0
及相位差的变化图形。
转向半径是评价汽车机动灵活性的物理参量。
转向轻便性是评价转动方向盘轻便程度的特性。
二、车辆坐标系与方向盘角阶跃输入下的时域响应
1、汽车的运动是借固结于运动着的汽车上的动坐标 系——车辆坐标系来描述的。图5-1所示固结于汽车上的 oxyz直角动坐标系就是车辆坐标系。
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XOZ处于汽车左右对称的平面内。当车辆在水平路面上静 止状态下，x轴平行于地面指向前方。z轴通过质心指向上 方，y轴指向驾驶员的左侧，坐标系的原点O常可令其与质 心重合。与操纵稳定性有关的主要运动参量为，车厢角速
与地平面垂直，规定指向上方为正。Y轴在地平面上，规
定面向车轮前进方向时指向左边为正。图5-5上还画了地
面作用于轮胎的力与力矩，即地面切向反作用力Fx、地面 侧向反作用力Fy、地面法向反作用力Fz，以及地面反作用 力绕Z轴的力矩——回正力矩Tz等等。图中还画出了侧偏 角a与外倾角γ
二、轮胎的侧偏现象和侧偏力-侧偏角曲线
横摆角速度频率响应特性：
共振峰频率f ，1HZ时的相位滞后角
稳态转向特性演示
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§5-2 轮胎的侧偏特性
侧偏特性主要是侧偏力、回正力矩与侧偏角间的关 系，它是研究汽车操纵稳定性的基础。 一、轮胎的坐标系
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垂直于车轮旋转轴线的轮胎中分平面称为车轮平面。
车轮平面与地平面的交线取为X轴，规定向前为正。Z轴
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四、汽车试验的两种评价方法及时域响应与频率响应特 性的评价指标
汽车性能最后应通过试验来进行测定与评价。试验中 的性能评价有主观评价和客观评价两种方法。客观评价法 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操纵稳定性的方法。 主观评价法就是感觉评价，其方法是让试验评价人员，根 据试验时自己的感觉来进行评价，并按规定的项目和评分 办法进行评分。
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汽车的等速圆周行驶，即汽车方向盘角阶跃输入下进 入的稳态响应。一般也称它为汽车的稳态转向特性，汽车 的稳态转向特性分为三种类型：不足转向、中性转向和过 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。一般汽车不应具有过多转向特性，也不应具有中性转 向特性，因为中性转向汽车在使用条件变动时，有可能转 变为过多转向特性。
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§5-1 概 述
一、汽车操纵稳定性包含的内容
1、在汽车操纵稳定性的研究中，常把汽车作为一 控制系统，求出汽车曲线行驶的时域响应与频率响应 特性，并以它们来表征汽车的操纵稳定性能。
2、方向盘输入有两种形式：给方向盘作用一个角 位移，称为角位移输入，简称为角输入；给方向盘作
常用方向盘角阶跃输入下的瞬态响应来表征汽车的操 纵稳定性。
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图5-3上画出 了一辆等速行驶 汽车在t=0时,驾 驶员急速转动方 向盘至角度δsw0 并维持此转角不 变时的汽车瞬态 响应曲线
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汽车的瞬态响应，它具有如下几个特点： （1）时间上的滞后 （2）执行上的误差 （3）横摆角速度的波动 （4）进入稳态所经历的时间
用一个力矩，称为力矩输入，简称为力输入。
3、方向盘角阶跃输入下进入的稳态响应及方向盘 角阶跃输入下的瞬态响应，就是表征汽车操纵稳定性 的方向盘角位移输入下的时域响应。回正性是一种方
向盘力输入下的时域响应。
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横摆角速度频率响应特性是方向盘转角正弦输入下，
频率由0→时，汽车横摆角速度与方向盘转角的振幅比
（2）当地面侧向反作用力FY达到车轮与地面间的附着 极限时，车轮发生侧向滑动，若滑动速度为△u，车轮便 沿合成速度u’方向行驶，偏离了cc 方向。
当车轮有侧向弹性时，即使FY没有达到附着极限，车 轮行驶方向亦将偏离车轮平面cc 的方向，这就是轮胎的侧 偏现象。aa 与 cc 的夹角a，即为侧偏角。
第五章 汽车的操纵稳定性
基本内容：汽车操纵稳定性研究概述 轮胎的侧偏特性
重点：线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应分析
自学答疑：汽车操纵稳定性与悬架的关系 汽车操纵稳定性与转向角的关系 汽车操纵稳定性与传动系的关系 提高操纵稳定性的电子控制系统 汽车的侧翻
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汽车的操纵稳定性是指在驾驶者不感到过分紧张、 疲劳的条件下，汽车能遵循驾驶者通过转向系及转向 车轮给定的方向行驶，且当遭遇外界干扰时，汽车能
车轮中心沿Y轴方向若作用有侧向力Fy，相应地在地 面上产生地面侧向反作用力Fy，Fy也称为侧偏力。当有地 面侧向反作用力时，若车轮是刚性的，则可能发生两种情
况：
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限时，车轮与地面间没有滑动,车轮仍沿其本身平面 的 cc 方向行驶（图5-6）；
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三、人-汽车闭路系统
尽管试验得到的人-汽车闭路系统的性能真实地反映 了汽车的操纵稳定性能，但是由于进行试验的驾驶者的操 作特性起了反馈作用，所以客观性及再现性就不如开路系 统汽车的时域响应好。还应指出，人-汽车系统的操纵稳 定性只能在已具有实际车辆的条件下通过试验求得，目前 还不能做到通过理论分析与计算来进行准确的预测。所以， 在产品开发阶段，广泛应用的理论分析对象仍然只能是开 路系统汽车的时域响应。
度在z轴上的分量——横摆角速度 r 等等（参看图5-1）
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2、汽车的时域响应可分为不随时间变化的稳态响应 和随时间变化的瞬态响应。汽车等速直线行驶是一种稳态， 给汽车以方向盘角阶跃输入，一般汽车经短暂时间后便进 入等速圆周行驶，这也是一种稳态，称为方向盘角阶跃输 入下进入的稳态响应。
在等速直线行驶与等速 圆周行驶这两个稳态运动之 间的过渡过程便是一种瞬态， 相应的瞬态运动响应称为方 向盘角阶跃输入下的瞬态响 应。
此外，还有一个方向盘角阶跃输入下时域响应的综合 性评价指标，这个评价指标称为汽车因数。
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方向盘角阶跃输入下进入的稳态响应：
稳态横摆增益曲线
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.横摆角速度增益（又
称为转向灵敏度）.稳定性因数K。
方向盘角阶跃输入下的瞬态响应：
瞬态横摆响应曲线t或rr0 100%t .反应时间
衰减振动圆频率 0
及相位差的变化图形。
转向半径是评价汽车机动灵活性的物理参量。
转向轻便性是评价转动方向盘轻便程度的特性。
二、车辆坐标系与方向盘角阶跃输入下的时域响应
1、汽车的运动是借固结于运动着的汽车上的动坐标 系——车辆坐标系来描述的。图5-1所示固结于汽车上的 oxyz直角动坐标系就是车辆坐标系。
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XOZ处于汽车左右对称的平面内。当车辆在水平路面上静 止状态下，x轴平行于地面指向前方。z轴通过质心指向上 方，y轴指向驾驶员的左侧，坐标系的原点O常可令其与质 心重合。与操纵稳定性有关的主要运动参量为，车厢角速
与地平面垂直，规定指向上方为正。Y轴在地平面上，规
定面向车轮前进方向时指向左边为正。图5-5上还画了地
面作用于轮胎的力与力矩，即地面切向反作用力Fx、地面 侧向反作用力Fy、地面法向反作用力Fz，以及地面反作用 力绕Z轴的力矩——回正力矩Tz等等。图中还画出了侧偏 角a与外倾角γ
二、轮胎的侧偏现象和侧偏力-侧偏角曲线
横摆角速度频率响应特性：
共振峰频率f ，1HZ时的相位滞后角
稳态转向特性演示
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§5-2 轮胎的侧偏特性
侧偏特性主要是侧偏力、回正力矩与侧偏角间的关 系，它是研究汽车操纵稳定性的基础。 一、轮胎的坐标系
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垂直于车轮旋转轴线的轮胎中分平面称为车轮平面。
车轮平面与地平面的交线取为X轴，规定向前为正。Z轴
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四、汽车试验的两种评价方法及时域响应与频率响应特 性的评价指标
汽车性能最后应通过试验来进行测定与评价。试验中 的性能评价有主观评价和客观评价两种方法。客观评价法 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操纵稳定性的方法。 主观评价法就是感觉评价，其方法是让试验评价人员，根 据试验时自己的感觉来进行评价，并按规定的项目和评分 办法进行评分。
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汽车的等速圆周行驶，即汽车方向盘角阶跃输入下进 入的稳态响应。一般也称它为汽车的稳态转向特性，汽车 的稳态转向特性分为三种类型：不足转向、中性转向和过 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。一般汽车不应具有过多转向特性，也不应具有中性转 向特性，因为中性转向汽车在使用条件变动时，有可能转 变为过多转向特性。