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。
第2页
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。
操纵稳定性
增大不平路面对转向盘的冲击。为了减小反冲，有时故意追求较低的转向器的逆效率，这种做法要以减小路感为代价。 （2） 稳态回转 影响稳态回转的因素：质量、轴距、重心、侧偏刚度、悬架等 D 转向总回正力矩主要由以下两部分组成： 一、来自轮胎的转弯侧向力 Y1 绕主销轴的回正力矩 M1 为： M1= Y1×（轮胎拖距 e+主销后倾拖距 l） Y1—— 车辆转弯时，轮胎与路面的摩擦力 e—— 车辆转弯时,接地部轮胎踏面中心线如图 1 变形，使变形硬要恢复到原来状态的橡胶的反作用力就是转弯侧向力 Y1。根据 接地面形状可推定转弯侧向力的着力点，处于从轮胎中心稍偏后的位置。此位置到轮胎中心的距离就是轮胎拖距。 l—— 当主销具有后倾角γ 时，主销轴线与路面交点 a 将位于车轮与路面接触点 b 的前面，如图 2 所示。当汽车直线行驶，若转向 轮偶然受到外力作用而稍有偏转，将使汽车的行驶方向偏离。这时由于汽车本身的离心力作用，在车轮与路面接触点 b 处， 路面对车轮作用着一个转弯侧向力 Y1。Y1 对车轮形成绕主销轴线作用的力矩 Y1l，其方向与车轮偏转方向相反，在此力矩 作用下，将使车轮恢复到原来中间位置，从而保证汽车能稳定的直线行驶。l 为该力矩的力臂。
正力矩。对这种回正力矩可分析如下：设车轮转过转角δ ，轮胎印迹中心由 A 点移至 B 点，横向水平移动量为： △y＝ρ （1－cosδ ） 设胎面的各向曲率相同，近似看成是以 A 点为圆心的球面，则车轮的升高量为： △h=△y sinβ ＇=ρ （1－cosδ ）sinβ ＇ 顾及ρ ＝Dy cosβ ＇,位能的增量为 △u＝Q △h= Q D(1－cosδ ) sinβ ＇cosβ ＇ 其中 Q 为轮荷。回正力矩是位能对δ 的导数，故得： TA= d(△u) QD ＝ 2 sin2β ＇sinδ dδ
《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。
汽车操纵稳定性的研究与评价
汽车操纵稳定性的研究与评价随着汽车工业的不断发展，汽车性能得到了显著提升。
汽车操纵稳定性作为衡量汽车性能的重要指标之一，直接影响着驾驶者的操控感受和行车安全。
因此，对汽车操纵稳定性进行深入研究，提高其评价水平，对于提升汽车产品竞争力具有重要意义。
汽车操纵稳定性研究主要涉及车辆动力学、控制理论、机械系统等多个领域，其目的是在各种行驶条件下，保证汽车具有良好的操控性能和稳定性。
然而，目前汽车操纵稳定性研究仍存在一定的问题，如评价标准不统测试条件不完善等，制约了其发展。
汽车操纵稳定性对于保证驾驶安全具有重要意义。
在行驶过程中，车辆受到外部干扰或自身惯性力的影响，容易导致车身失稳，从而引发交通事故。
良好的汽车操纵稳定性通过有效抑制车身晃动、调整轮胎磨损，为驾驶者提供稳定的操控感，降低交通事故风险。
影响汽车操纵稳定性的因素主要包括以下几个方面：（1）车辆动力学性能：车辆的加速、减速、转弯等动力学性能直接影响驾驶者的操控感受和行车安全。
（2）轮胎性能：轮胎的抓地力、摩擦系数等性能对车辆的操控性和稳定性具有重要影响。
（3）悬挂系统：悬挂系统的设计直接影响车辆的侧倾、振动等特性，从而影响操纵稳定性。
（4）驾驶者的操控技巧：驾驶者的预判、反应速度、操控技巧等直接影响车辆的操纵稳定性。
为提高汽车操纵稳定性，需要采取相应的控制策略。
其中，最重要的是采取主动控制策略，包括：（1）防抱死制动系统（ABS）：通过调节制动压力，防止轮胎抱死，提高制动过程中的稳定性。
（2）电子稳定系统（ESP）：通过传感器实时监测车辆状态，对过度转向或不足转向进行纠正，保证车辆稳定行驶。
（3）四轮驱动（4WD）：通过将驱动力分配到四个轮胎上，提高车辆的加速性能和操控稳定性。
汽车操纵稳定性的评价主要从以下几个方面进行：（1）侧向稳定性：评价车辆在侧向受力情况下的稳定性。
（2）纵向稳定性：评价车辆在纵向受力情况下的稳定性。
（3）横向稳定性：评价车辆在横向受力情况下的稳定性。
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。
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
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。
汽车理论第六章
u v
因此有 同理有
ax
u v
t
du dt
v d
dt
u vr
ay
v u
t
dv dt
u d
dt
v ur
对二自由度汽车模型进行受力分析，外力沿y轴 方向的合力以及绕质心的力矩分别为
FY FY1 cos FY 2
M Z aFY1 cos bFY 2
b r
u
整理得
FY
k1(
ar
u
) k2(
br )
u
MZ
ak1 (
a r
u
) bk2 (
br )
u
由牛顿定理
FY
k1(
a r
u
) k2(
br
u
) m(v ur )
MZ
ak1 (
且忽略左、右侧车轮由于载荷的变化引起的轮胎特性的改变以及轮胎回正力 矩的作用； • 6）汽车运动时的驱动力不大，因此不考虑地面切向力对轮胎特性的影响； • 7）不考虑空气动力的作用。
2、线性二 y u u
x
y r
2
V
u2
u
b
第六章 汽车的操纵稳定性
第一节 概述
• 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，汽车能抵抗 干扰而保持稳定行驶的能力。
• 稳定性是指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。
操纵稳定性试验方法_稳态回转试验
操纵稳定性试验方法_稳态回转试验操纵稳定性试验是航空器进行试验和验证的重要环节之一，稳态回转试验是其中一种常用的方法。
稳态回转试验通过在不同载荷和飞行状态下对航空器进行特定的操纵动作，评估其在各种条件下的稳定性。
本文将介绍稳态回转试验的方法和步骤，并探讨一些相关的技术和注意事项。
稳态回转试验一般包括下面几个步骤：1.设计试验方案：首先，需要制定一个详细的试验方案，在试验方案中明确试验的目标、试验的载荷和飞行状态范围，以及试验的时间和空间约束等。
2.指定操纵动作：根据试验方案，需要指定试验中的操纵动作，包括方向舵、升降舵、副翼等控制面的操纵角度和操纵方式。
这些操纵动作应该可以覆盖试验中的各种载荷和飞行状态。
3.进行试飞：在试验前，需要进行试飞来验证航空器的飞行性能和操纵能力。
试飞应该覆盖试验中的各种载荷和飞行状态，以确保航空器具备进行稳态回转试验的基本条件。
4.进行试验：在试验中，根据试验方案和指定的操纵动作，对航空器进行特定的操纵动作，观察和记录其响应和稳定性特性。
试验中应该保持试验方案中规定的载荷和飞行状态范围，并注意记录试验过程中的各项参数和数据。
5.数据分析和评估：在试验结束后，需要对试验数据进行分析和评估，以获得航空器在不同载荷和飞行状态下的稳定性性能。
数据分析可以采用数学模型、图表和计算机模拟等方法，以获得试验结果的定量和定性分析。
在进行稳态回转试验时1.试验设备和环境：要确保试验设备和环境的稳定性和准确性，包括操纵系统的可靠性和精度、试验平台（如试飞机或试验架）的性能和稳定性、试验场地和大气条件的适宜性等。
试验设备和环境的不稳定性和误差会影响试验结果的准确性和可靠性。
2.试验安全和风险控制：在进行试验时，要注意试验的安全性和风险控制。
试验人员应该严格遵守相关的安全规定和操作规程，并保证试验过程中的安全和风险控制措施的有效性。
3.数据处理和结果解释：试验数据的处理和结果的解释应该依据科学的方法和原则。
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）
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。
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。
第5章 汽车的操纵稳定性[1]讲诉
![第5章 汽车的操纵稳定性[1]讲诉](https://img.taocdn.com/s3/m/c34db42d10a6f524ccbf85d8.png)
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
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。
当车速为uch K1时，汽车稳态横摆角速度增益达到最大 值，且其横摆角速度增益为与轴距L相等的中性转向汽车 横摆角速度增益的一半。uch称作特征车速，当不足转向 量增加时，K增大，特征车速uch降低。
过多转向 20
K=-0.009s2·m-2
轴距L=3m
中性转向 K=0
稳态横摆增益 r / (。)s1
（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。
c u
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 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。
二、轮胎的侧偏现象和侧偏力-侧偏角曲线
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：
《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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侧倾角测试标准试验评价：操稳试验评价1.目的2.试验准备3.测量仪器4.测试阶段5.评估6.分析7.操控性8.驾驶性9.评估表1.目的在主观评估中，驾驶员不仅是车辆系统中的控制单元，也同时作为测量仪器对车辆性能特性进行主观感受及评估。
该方法不仅将驾驶特性测试及具体驾驶性能测试结合，而且将驾驶特性与驾驶安全性联系在一起。
然而因为该方法不是基于客观测量，其再现性和准确性存在局限。
2. 评估前工作2.1 准备定义评估主题2.2 试验条件根据测试跑道，路面情况和车辆载荷2.3 测试时期和评估的持续时间2.4 明确评估区间（例如其他车辆作为对比对象，竞争对手的车型等）2.5 必要的话，试验驾驶员可以澄清车辆问题3.测量设备3.1 标定速度表精确度：± 1 km/h。
3.2 测量表4．测试阶段测试阶段随计划而定。
5．评估5.1 根据评级系统进行评估5.1.1 根据评估方法，也可以应用隐蔽评级，例如：如果可能的话，无偏差评级。
5.1.2 通过两人进行评估。
6．分析6.1 平均值=试验结果6.2 通过使用足够数量的评估结果确定不规则值7．操控性描述7.1 总体安全性感受测试车辆的整体性依据驾驶安全性进行评估。
可操作性，合理布置及控制组件的功能性也同样需要评估（驾驶员的工作区）。
7.1.1 评估评估等级包括所有单独标准，例如起动性能，直线驾驶，回转性能，转向性能和制动性能。
被评估且结果过度高于或低于标准的个体标准不应被忽视或过于重视，取决于加重，例如频数及密度-考虑到安全性时评估总体安全性感受时。
7.1.2 车辆状况为达到真实的评估结果，以下参数应在评估项目进行前进行检查：规定轮胎气压，公差界限内的几何数值。
发布的底盘设备。
7.1.3 注释原则上操控性测试应在接近其他车辆的试验场跑道。
7.2 启动性能起动性能评估应包含以下方面的内容：起动下坐，车轮跳动，起动振动，牵引力，方向稳定性和方向盘反馈。
7.2.1 评估评估结果=起动标准的平均值7.2.2 行使条件正常起步和节气门全开-从静止开始加速，不同载荷情况，正向/逆向驾驶，干燥/潮湿/光滑路面。
7.2.3 注释评估包含考虑到在不同载荷下不同的路况。
7.3 启动下坐对从静止状态下正常起步和节气门全开起步下的下坐角（绝对角度）和下坐加速进行评估。
7.3.1 评估绝对车辆抬起和静止加速时的向后下坐。
加速期间的下坐运动平稳性如何？7.3.2 行使条件正常起步和节气门全开-从静止开始加速，不同摩擦系数下不同载荷（干燥/潮湿/光滑）。
7.3.3 注释注意黑暗中大灯变化区间。
7.4 车轮跳动评估，无论驱动轮是否在高扭矩条件下运转，不能出现阶段性车轮跳动。
7.4.1 评估车辆应平稳起动，车轮及方向盘位置必须要保持稳定。
7.4.2 行使条件静止下节气门全开加速，不同载荷情况，干燥/潮湿/光滑路面；μ-开裂，回转，直线驾驶。
7.4.3 注释车轮跳动明显，尤其是在潮湿路面上起动时。
不要将其与发动机爆声混淆。
7.5 起动期间的摆动在起动和加速时短期剧烈输入后松开方向盘评估车辆反应。
曲线末端车辆的振动特性同样需要进行评估。
7.5.1 评估车辆抖动需要在剧烈短期操控输入后减弱。
如果在行驶模式（4.5级）下振动未减弱或振幅增大，评估结果需降级。
7.5.2 行使条件在车辆加速期间，输入可在各档位最大发动机扭矩时被感应到。
（转向角最大60度，操控速度400度每秒，各种载荷况）。
7.5.3 注释大多数情况下，当车辆仅搭载驾驶员时振动是最关键的指标。
见测试步骤”振动”。
7.6 牵引力对车辆的起动能力和加速性能进行评估。
7.6.1 评估考虑到路况和车辆概念(前驱，后驱，四驱，差速锁)。
应保证有良好的牵引力（驱动轮无空转）。
7.6.2 行使条件在不同载荷下，车辆在干燥/潮湿/光滑路面；μ-开裂区域，平坦路面，上坡路（冬季测试）配备和不配备挂车的情况下行驶。
7.6.3 注释为了获得主观评估结果，可能会实施加速测量。
7.7 方向稳定性对车辆是否能保证起动时车辆继续沿着预先确定的方向行驶（直线或曲线）进行评估。
7.7.1 评估要求车辆在起动和加速时保证稳定的方向稳定性（直线行驶或弧线行驶）。
任何偏移例如从转向角=0的制动偏移将导致评估结果降级。
7.7.2 行使条件不同载荷和道路摩擦系数下的起动和加速性能。
保持方向盘在适当位置。
7.7.3 注释不同的气压，几何值或轮胎会导致偏移，因此应保证各项参数与给定值相符。
7.8 方向盘反馈7.8.1 评估起步和加速时方向盘反应，例如方向盘打向一侧，在适当位置时的方向盘力矩，松开方向盘后的转向角度。
7.8.2 评估不要求反馈。
该指标的降级主要取决于方向盘力矩（方向盘握住在一定位置时）。
和转向角度（松开方向盘）。
7.8.3 行使条件静止时加速和低速持续驾驶时加速。
在不同载荷和不同摩擦系数下对反馈进行测试。
7.8.4 注释“方向盘反馈”标准主要应用于前驱车和配备不同长度的驱动轴。
轮胎间隙和载荷情况是最重要的因素。
最不利的载荷情况为车辆加驾驶员。
7.9 直线行使直线驾驶应包含以下标准做为整体来进行评估。
方向稳定性，针对纵向路面接缝的敏感度，载荷变化对转向的影响，自动转向，摆动不稳定和侧风敏感度。
7.9.1 行使条件各种载荷（包含仅在车辆一侧的载荷），加速至最高车速，乡间小路和高速公路区域，直线行驶。
7.10 平整路面上的方向稳定性在目测的路面平整的高速公路或乡村公路上，评估车辆的直线行驶性能。
7.10.1 评估在无驾驶员干涉及路面干涉的情况下，车辆必须保持预先确定的方向下行驶直至最高车速。
转向修正以保证方向将被降级。
7.10.2 行使条件各种载荷（包含仅在车辆一侧的载荷），加速至最高车速，乡间小路和高速公路区域，直线行驶。
7.10.3 注释注意侧风或阵强风。
7.11 不平整路面上的方向稳定性在外表路面不平整的公路（经常修补的乡村路）上评估车辆的直线行驶性能。
7.11.1 评估在不平整路面上车辆在无需纠正的前提下保持预先确定的方向。
评估标准取决于实施纠正车辆保持直线行驶转向动作的频率及强度以及方向盘在适当位置时车辆的左右偏移。
7.11.2 行使条件各种载荷（包含仅在车辆一侧的载荷在极度不平整的路面。
7.12 针对纵向路面接缝的敏感度对车辆行驶过有小角度纵向路面接缝的车辆反馈进行评估。
7.12.1 评估车辆行驶方向在跨越高速公路，接缝线，标志线等上的纵向路面接缝时不应受到影响。
方向盘不要求有反馈。
7.12.2 行使条件加速至最高车速，各种载荷，高速公路和乡村公路。
7.12.3 注释针对纵向路面接缝的敏感度通常是由轮胎弹性过高和/或橡胶悬置影响。
7.13 载荷变更的转向对车辆由滑行变为行驶模式或反之时车辆针对预先确定方向的偏移进行评估。
7.13.1 评估车辆在载荷变化的情况下车辆预先确定行驶方向不应产生偏移。
出现的偏移将降低评估结果。
7.13.2 行使条件由载荷变化操纵反馈通常发生在发动机最高扭矩区间。
载荷变化操纵试验在各档位最大发动机时进行，搭配不同载荷工况及车轮间隙。
7.13.3 注释载荷变更操控通常是由左右车轮悬架的差异导致的。
例如车桥几何性质，跳起及回弹引起的行政变化，不同力的弹性和输入例如不同长度驱动轴（前驱）。
7.14 车辆自动转向对左右车辆或所有车轮受到冲撞时的方向稳定性进行评估。
7.14.1 评估不管在是何种路面上车辆应保持预先确定的方向。
评估方向改变或车身运动与碰撞严重度和强度保持一致。
7.14.2 行使条件不同载荷搭配不同车速进行直线行驶。
7.14.3 注释由于概念（轮距，前张）引起的几何尺寸变化导致可车辆自转向。
车轮悬架不同步以及转向系统也可以导致车辆自转向。
7.15 摆动不稳定对剧烈输入后车辆的反馈进行评估。
7.15.1 评估车辆转向后应以迅速抖动衰减的行驶尽快的回到预先确定的行驶方向上。
振荡未衰减或振幅增高都将影响评估结果。
7.15.2 行使条件在不同载荷最高车速下进行转向。
7.15.3 注释振动主要由车辆驱动形式和载荷较轻的情况下发生。
前驱车的振动主要由驱动轴角度和传动轴关系引起。
应注意额定的车轮间隙。
方向盘的转动惯量也可以严重影响振动行为。
7.16 侧风感应度7.17 转向性能转向性能作为针对所有标准的通用性项目进行评估，即驾驶员进行转向操作。
包括准静态回转在内的标准（见回转性能）。
7.17.1 评估转向性能评估是转向性能中所有标准的综合。
高于或低于平均值的个体标准值根据其重要性和频率影响转向评估的最终结果。
7.17.2 行使条件转向性能评估在整个测试环节中进行。
7.18 转向输入反馈转向操纵后，车辆反馈在考虑到转向反馈，沟渠影响，转向输入后的反馈及路面接触感下进行评估。
7.18.1 评估良好的公路接触面是通过及时的转向反馈和转向梯度效用，这将有益于转向性能的评估结果。
车辆应针对预先确定的转向输入自发且顺畅的做出犯哭，不会产生脱离预先确定行驶半径的偏移。
如果要修正转向角度，将产生转向输入和恶劣公路接触面的反馈。
7.18.2 行使条件各种载荷，车辆在专业试验跑道或高速公路上加速至最高车速。
7.19 转向反馈对车辆转向输入到车辆改变行驶方向所需反馈时间进行评估。
7.19.1 评估车辆反馈应自发从方向盘中心到给定转向角度进行反馈。
假设该反馈过慢或过快，需标记相应的等级并对评估结果降级。
7.19.2 行使条件加速至最高车速的转向反馈特性，转向输入应在区间+10%，转向角度速度约为20 - 50 %.7.19.3 注释7.20 梯度效应7.20.1 评估转向成效应随着转向操纵一同增长。
应在评估结果图上标明转向过度和转向不足并随之降低评估等级。
7.20.2 行使条件转向梯度的评估条件为直线行驶依据车速到方向盘角大约为± 30°.，转向速度大约为20 - 50°/s.7.21 转向反馈对车辆转向操纵后反馈7.21.1 评估在转向输入角度基础上的方向改变应有持续性。
如果车辆改变方向，即使转向角度保持不变，评估结果将降级。
转向输入后的反馈可以由前桥或者后桥引起，取决于车桥的弹性。
7.21.2 行使条件车辆直线行驶下进行转向反馈评估，预先确定一个转向角度并且保持直至达到稳定回转状态。
转向速度为y 20 - 50°/s，转向角度最大至20°（取决于车速）7.21.3 注释转向输入后的反馈有可能由于车桥或车轮过度弹性值引起。
7.22 公路接触面对转动操纵后由侧向力导致的及悬架系统柔顺力引起的显著的反馈力进行评估。
7.22.1 评估要求对转向输入有良好的反馈效应以及方向盘具有良好的路面反馈传递性。
7.22.2 行使条件直线行驶，回转，变道，各种载荷最高至额定载重量，最高车速，道路摩擦系数（干燥-光滑）7.23 中心转向感受转向力矩提升和车辆反馈小转向角度中心的位置感觉进行评估。