第5章 汽车的操纵稳定性[1]综述

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汽车操纵稳定性

汽车操纵稳定性

第5章 汽车的操纵稳定性学习目标通过本章的学习,应掌握汽车行驶的纵向和横向稳定性条件;掌握车辆坐标系的有关术语,了解影响侧偏特性的因素,掌握轮胎回正力矩与侧偏特性的关系;熟练掌握汽车的稳态转向特性及其影响因素;了解汽车转向轮的振动和操纵稳定性的道路试验内容。

汽车在其行驶过程中,会碰到各种复杂的情况,有时沿直线行驶,有时沿曲线行驶。

在出现意外情况时,驾驶员还要作出紧急的转向操作,以求避免事故。

此外,汽车还要经受来自地面不平、坡道、大风等各种外部因素的干扰。

一辆操纵性能良好的汽车必须具备以下的能力:(1)根据道路、地形和交通情况的限制,汽车能够正确地遵循驾驶员通过操纵机构所给定的方向行驶的能力——汽车的操纵性。

(2)汽车在行驶过程中具有抵抗力图改变其行驶方向的各种干扰,并保持稳定行驶的能力——汽车的稳定性。

操纵性和稳定性有紧密的关系:操纵性差,导致汽车侧滑、倾覆,汽车的稳定性就破坏了。

如稳定性差,则会失去操纵性,因此,通常将两者统称为汽车的操纵稳定性。

汽车的操纵稳定性,是汽车的主要使用性能之一,随着汽车平均速度的提高,操纵稳定性显得越来越重要。

它不仅影响着汽车的行驶安全,而且与运输生产率与驾驶员的疲劳强度有关。

节汽车行驶的纵向和横向稳定性 5.1.1 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。

图 汽车上坡时的受力图图为汽车上坡时的受力图,如汽车在硬路面上以较低的速度上坡,空气阻力w F 可以忽略不计,由于剩余驱动力用于等速爬坡,即汽车的加速阻力0=j F ,加速阻力矩0=j M ,而车轮的滚动阻力矩f M 的数值相对来说比较小,可不计入。

汽车理论第五章汽车的操纵稳定性

汽车理论第五章汽车的操纵稳定性
FY一定时希望侧 偏角越小越好,所以
|k| 越大越好。
侧偏特性是轮胎极其 重要的特性,是研究 和分析汽车的操纵稳 定性的力学基础。
39
第二节 轮胎的侧偏特性
三、轮胎结构、工作条件对侧偏特性的影响
1) 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
汽车理论
第二十四讲
主讲教师:杨志华
学时:48
第五章汽车的操纵稳定性
➢汽车的操纵稳定性是指在驾驶者不感到过分紧张、疲劳 的情况下,汽车能遵循驾驶者通过转向系统及转向车轮给定 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。 (操纵+稳定)
➢汽车的操纵稳定性是汽车主动安全性的重要评价指标。
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第五章 汽车的操纵稳定性
第一节 概述
➢本节将介绍汽车操纵稳定性包含的内容、车辆坐 标系、转向盘角阶跃输入下的时域响应特性等。
➢本节还将介绍操纵稳定性的研究方法及试验评价 方法。
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第一节 操纵稳定性概述
一、操纵稳定性包含的内容
汽车的操纵稳定性研究内容较广泛,涉及较多的评价指标。 下面做简要介绍。
汽车轮胎
5)外倾时产生的回正力矩
摩托车轮胎
65
第二节 轮胎的侧偏特性
66
第二节 轮胎的侧偏特性
本节内容结束
下一节
67
汽车理论
第二十八讲
主讲教师:杨志华
学时:48
第五章 汽车的操纵稳定性
第三节 线性二自由度汽车模型对前轮角输
入的响应
➢本节将首先建立线性二自由度汽车模型;在此基础 上,分析汽车的稳态响应特性、瞬态响应特性和频率响

汽车性能与使用5-汽车操纵稳定性

汽车性能与使用5-汽车操纵稳定性

5.3操纵稳定性试验
• 5.3.1路试 • (1)转向轻便性试验:10km/h蛇行(双纽线)
试验:测试转向盘最大转矩、转向盘最大作用 力、转向盘作用功。 • (2)稳态转向特性试验: (1)固定转向盘转 角,等速圆周行驶划圆试验):车速、转向盘 转角,车身横摆角速度 • (2)固定侧向加速度,测定转向盘转角、车 速、车身横摆角速度。定转向盘转角
5.1.4汽车稳态转向特性
• 同样的前轮转角,弹性车轮 由于侧偏特性,其转向半径 与刚性车轮转向半径有差别。 汽车表现出的不同的转向特 性,称为汽车稳态转向特性
,,则则2
,称汽车具有中性转向特性;
R R ,称汽车具有不足转向特性:
,称汽车具有过多0 转向特性;
1 2
• 5.2.4车轮定位 • (1)主销后倾 • (2)主销后倾 • (3)车轮侧偏回正力矩 • 轮胎发生侧偏时会产生作用于轮胎绕轴的回正力矩,是圆周行驶时使转向车
轮恢复到直线行驶位置的主要恢复力矩。 • (4)前轮回转半径为负值
5.2汽车操纵稳定性的影响因素
• 5.2.5电子控制系统 • (1)电控助力转向 • (2)四轮转向: • 同相转向; • 逆相转向 • (3)稳定控制系统 • (4)巡航控制系统
为使汽车具有合理的转向特性
• 总体布置设计中应注意重心的位置,使用中也应 注意重心的位置
• 轮胎的结构形式和气压对侧偏刚度都有较大的影 响,子午线轮胎比斜交轮胎的侧偏刚度大(不允 许不同类型的轮胎装在同一台汽车上)。
• 轮胎的充气压力越大其侧偏刚度也越大。故相对 某种车型而言,以上各方面应合理匹配,以确保 汽车的不足转向性,使乏有良好的操纵稳定性。
R R0
1 2
R R0

汽车理论---第五章汽车操纵稳定性pt(1)分析解析

汽车理论---第五章汽车操纵稳定性pt(1)分析解析
ΔF Kl 2k s Δs
9
第四节 汽车操纵稳定性与悬架的关系
Q ks ss
Δss Δst m n
Fa ΔFa
Q ΔQ
Δss
m Δst n
Δss
Δst
Gu 2
FZ n Qm
ks ss m
m FZ ks ss n
m ks st n
悬架总侧倾刚度等于 KΦr
M r M rI M rII M rIII
前、后悬架及横向稳定杆的侧 倾角刚度之和。
18
第四节 汽车操纵稳定性与悬架的关系
二、侧倾时垂直载荷在左右轮上的重新
分配及其对稳态响应的影响
1.侧倾时垂直载荷在左右轮上的重新分配
工字形车架代表车厢,悬 挂质量为Ms。
地面回到水平位置确 定车厢相对于地面产生侧
倾角Φr时,轮胎外倾
角 ' ' 。
' ' '
26
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
非独立悬架车身侧倾时,前轮外倾角不变。
27
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
纵滑在纵翻之前发生,即:
b max max hg • 统计资料表明,正常装载的汽车,其ψmax值远 超过汽车的爬坡能力,因此不至于发生纵翻 • 但是,如果装载不合理,使汽车的质心过高, 又过分靠后、则有可能发生纵翻。
• 1.汽车在离心力作 用下的侧翻 • 汽车在具有横坡的 弯道上,作等速转向 运动时的受力简图如 图所示。
受到侧向力作用的独立悬架杆系的变形会引起车

汽车理论_操纵稳定性

汽车理论_操纵稳定性
正的侧偏角,因此,k为负值。 侧偏刚度是决定操纵稳定性的重要轮胎参数。轮
胎应有高的侧偏刚度,以保证汽车良好的操纵稳定 性。
小型轿车:k=-28000~-80000N/rad。 在FY较大时,随着k的增加,α增长很快,这是因 为FY接近Fφ时,轮胎在接地处已发生部分侧滑。
§5-2 轮胎的侧偏特性
三、影响轮胎侧偏特性的因素 轮胎的尺寸、型式和结构参数对侧偏刚度有显著
④ay<0.4g,轮胎侧偏特性处于线 性范围。
⑤驱动力不大,不考虑地面切向 力对轮胎侧偏特性的影响
§5-3 汽车的转向特性
2. 汽车模型的运动微分方程
k1 、 k2—前后轴侧偏刚度 β—质心的侧偏角 u—前进速度 ωr—横摆角速度 δ—前轮转角 IZ—汽车绕Z轴的转动惯量
v —侧向加速度
r —横摆角加速度
B.R/R0<1 K<0 过多转向 1.C. R/R0>1 K>0 不足转向
§5-3 汽车的转向特性
三、 汽车的瞬态响应特性
1.反应时间τ 应小些,比较好 2.峰值反应时间ε 越小越好 3.超调量 r1r010% 0 越小越好 4.横摆角速度ωr波动时的固 有圆频率ω0 应高些较好 5.稳定时间σ 越短越好
( k 1 k 2 ) u 1 ( a 1 b k 2 )k r k 1 m ( v u r )
( a 1 b k 2 )k u 1 ( a 2 k 1 b 2 k 2 )r a 1 k I Z r
§5-3 汽车的转向特性
二、 汽车的稳态响应特性
1.稳态响应(Steady State)
的影响。尺寸较大的轮胎有较高的侧偏刚度。 1.扁平率(H/B×100%)
H/B越小,侧偏刚度越大。

汽车理论课件-汽车的操纵稳定性

汽车理论课件-汽车的操纵稳定性

極限側向加速度 極限車速
發生側滑時的 控制能力
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
評價參量
回至原來路徑 所需時間
操縱穩定性包含的內容
*
汽車理論
第二十五講
主講教師:楊志華
學時:48
第一節 操縱穩定性概述
二、車輛坐標系與轉向盤角階躍 輸入下的時域回應
1.車輛坐標系
右手系
*
第一節 操縱穩定性概述
2.穩態回應特性
➢汽車直線行駛時,急速轉動轉向盤至某一轉角時,停止轉 動轉向盤並維持此轉角不變,即給汽車以轉向盤角階躍輸入。
*
第一節 操縱穩定性概述
2.橫擺角速度頻率回應特性
轉向盤轉角正弦輸 入下,頻率由0→∞變 化時,汽車橫擺角速 度與轉向盤轉角的振 幅比及相位差的變化 規律。
評價參量
➢共振峰頻率。 ➢共振時振幅比。 ➢相位滯後角。 ➢穩態增益。
操縱穩定性包含的內容
*
第一節 操縱穩定性概述
3.轉向盤中間位置操縱穩定性
*
第一節 操縱穩定性概述
瞬態回應的評價指標
1)時間上的滯後
2)執行上的誤差 (ωr1/ωr0)×100%
稱為超調量
3)橫擺角速度的波動 波動的ω =2π/T , 取
決於汽車的結構參數
4)進入穩態所經歷 的時間σ
*
第一節 操縱穩定性概述
三、操縱穩定性的研究方法
將汽車作為開路控制系統 人—汽車系統作為閉路系統
轉向盤小轉角、低頻 正弦輸入下,汽車高速 行駛時的操縱穩定性。
評價參量
4.回正性
➢轉向靈敏度。 ➢轉向盤力特性。 ➢轉向功靈敏度。
轉向盤力輸入 下的時域回應。
評價參量
➢回正後剩餘橫擺角 速度與剩餘橫擺角。

汽车操纵稳定性概述

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

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。

第5章 汽车操纵稳定性

第5章 汽车操纵稳定性

第5章汽车的操纵稳定性学习目标通过本章的学习,应掌握汽车行驶的纵向和横向稳定性条件;掌握车辆坐标系的有关术语,了解影响侧偏特性的因素,掌握轮胎回正力矩与侧偏特性的关系;熟练掌握汽车的稳态转向特性及其影响因素;了解汽车转向轮的振动和操纵稳定性的道路试验内容。

汽车在其行驶过程中,会碰到各种复杂的情况,有时沿直线行驶,有时沿曲线行驶。

在出现意外情况时,驾驶员还要作出紧急的转向操作,以求避免事故。

此外,汽车还要经受来自地面不平、坡道、大风等各种外部因素的干扰。

一辆操纵性能良好的汽车必须具备以下的能力:(1)根据道路、地形和交通情况的限制,汽车能够正确地遵循驾驶员通过操纵机构所给定的方向行驶的能力——汽车的操纵性。

(2)汽车在行驶过程中具有抵抗力图改变其行驶方向的各种干扰,并保持稳定行驶的能力——汽车的稳定性。

操纵性和稳定性有紧密的关系:操纵性差,导致汽车侧滑、倾覆,汽车的稳定性就破坏了。

如稳定性差,则会失去操纵性,因此,通常将两者统称为汽车的操纵稳定性。

汽车的操纵稳定性,是汽车的主要使用性能之一,随着汽车平均速度的提高,操纵稳定性显得越来越重要。

它不仅影响着汽车的行驶安全,而且与运输生产率与驾驶员的疲劳强度有关。

5.1节汽车行驶的纵向和横向稳定性5.1.1 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。

图5.1 汽车上坡时的受力图F可图5.1为汽车上坡时的受力图,如汽车在硬路面上以较低的速度上坡,空气阻力w以忽略不计,由于剩余驱动力用于等速爬坡,即汽车的加速阻力0=j F ,加速阻力矩0=j M ,而车轮的滚动阻力矩f M 的数值相对来说比较小,可不计入。

汽车理论5汽车的操纵稳定性

汽车理论5汽车的操纵稳定性

第5章汽车的操纵稳定性学习目标通过本章的学习,应掌握汽车行驶的纵向和横向稳定性条件;掌握车辆坐标系的有关术语,了解影响侧偏特性的因素,掌握轮胎回正力矩与侧偏特性的关系;熟练掌握汽车的稳态转向特性及其影响因素;了解汽车转向轮的振动和操纵稳定性的道路试验内容。

汽车在其行驶过程中,会碰到各种复杂的情况,有时沿直线行驶,有时沿曲线行驶。

在出现意外情况时,驾驶员还要作出紧急的转向操作,以求避免事故。

此外,汽车还要经受来自地面不平、坡道、大风等各种外部因素的干扰。

一辆操纵性能良好的汽车必须具备以下的能力:(1)根据道路、地形和交通情况的限制,汽车能够正确地遵循驾驶员通过操纵机构所给定的方向行驶的能力——汽车的操纵性。

(2)汽车在行驶过程中具有抵抗力图改变其行驶方向的各种干扰,并保持稳定行驶的能力——汽车的稳定性。

操纵性和稳定性有紧密的关系:操纵性差,导致汽车侧滑、倾覆,汽车的稳定性就破坏了。

如稳定性差,则会失去操纵性,因此,通常将两者统称为汽车的操纵稳定性。

汽车的操纵稳定性,是汽车的主要使用性能之一,随着汽车平均速度的提高,操纵稳定性显得越来越重要。

它不仅影响着汽车的行驶安全,而且与运输生产率与驾驶员的疲劳强度有关。

5.1节汽车行驶的纵向和横向稳定性5.1.1 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。

图5.1 汽车上坡时的受力图图5.1为汽车上坡时的受力图,如汽车在硬路面上以较低的速度上坡,空气阻力可以忽略不计,由于剩余驱动力用于等速爬坡,即汽车的加速阻力,加速阻力矩,而车轮的滚动阻力矩的数值相对来说比较小,可不计入。

操纵稳定性

操纵稳定性

第三节 前轮角阶跃输入的瞬态响应
将式(5—4)、(5—5)代人式(5—3),整理后得汽车转向运动微分方程式
图5-6 弹性车轮与侧偏现象
合肥工业大学 机械与汽车工程学院
第二节 轮胎的侧偏特性
二、轮胎的侧偏特性
轮胎的侧偏持性是指侧偏力FY与侧偏角α之间的数值关系
图5—7轮胎的侧偏特性
合肥工业大学 机械与汽车工程学院
第二节 轮胎的侧偏特性
➢ 从图5-7中,可以看出:当侧偏角小于3o~5o时,FY与α成线性关系。汽 车正常行驶时,侧向加速度不超过0.4g,侧偏角不超过4o~5o,可以认为 侧偏力与侧偏角成线性关系。
5-11 二自由度汽车模型
合肥工业大学 机械与汽车工程学院
第三节 前轮角阶跃输入的瞬态响应
k11 k22 may
.
ak11 bk22 Iz r
确定汽车质心绝对加速度在 y轴上 的分量ay。
(5-3)
[( ) cos u sin ]
考虑到△θ很小,cos△θ≈1,sin△θ≈△θ, 上式可改写为
第二节 轮胎的侧偏特性
轮胎侧偏现象的原因,主要有以下两方面:
➢ (1)当侧偏力FY达到车轮与地面问的附着极限时,车轮发生侧向滑 动,若滑动速度△u,车轮便沿合成速度u’方向运动,偏离了车轮平 面CC方向。如图5-5
图5-5 有侧向力作用时刚性车轮的滚动
合肥工业大学 机械与汽车工程学院
第二节 轮胎的侧偏特性
操纵性差,导致汽车侧滑,回转,倾覆,汽车的稳定性就破 坏了,稳定性差就会失去操纵性,使汽车处于危险状态,所以通常 只统称为操纵稳定性。
合肥工业大学 机械与汽车工程学院
第一节 概述
本章将着重讨论方向盘角阶跃入下的稳态响应和瞬态响应。

第五章 汽车的操纵稳定性

第五章 汽车的操纵稳定性

武汉科技大学车辆工程教研室
外 倾 回 正 力 矩
武汉科技大学车辆工程教研室
轮胎特性参数的正负规定
武汉科技大学车辆工程教研室
第三节 线性二自由度汽车模型 对前轮角输入的响应
武汉科技大学车辆工程教研室
一、线性二自由度汽车模型的 运动微分方程
1.物理模型
假设
前轮转角输入
平面运动
线性轮胎 两轮摩托车
L
结论:与无侧偏相比,有侧偏时的转向半径
武汉科技大学车辆工程教研室
(三)几个表征稳态响应的参数
R 2.转向半径的比值 R0
R
0
u
R0
L
1 2
L


u R r u L 2 1 Ku
1 Ku L 1 Ku R
武汉科技大学车辆工程教研室
一、汽车的侧倾
(一)车厢侧倾轴线
车厢相对地面转动的瞬时轴线称为车厢侧倾
轴线。它与前后轴处的垂直断面的交点称为前、 后侧倾中心。它由悬架导向机构决定,可由图解 或实验求得。
武汉科技大学车辆工程教研室
侧倾中心的图解法
假定车厢不动,地面相对车厢的瞬时转动中心即为
侧倾中心。先确定二车轮瞬时中心及它们接地点的速度
k2 a a a S .M . L k1 k 2 L k 2b k1a (k1 k 2 ) L
k1a k1a k1a
= > <
k 2b k 2b k 2b
, K=0 ,K>0 ,K<0
1 K ( 1 2 ) L ay
当a’=a时,汽车质心和cn重合,S.M.=0, 当a’>a时,汽车质心在cn前,S.M.>0, 当a<a’时,汽车质心在cn后,S.M.<0,

汽车理论 课件之第5章 汽车的操纵稳定性

汽车理论 课件之第5章 汽车的操纵稳定性
与外倾角变动产生的弹 性侧偏角。 1.弹性侧偏角:垂直载荷 车厢外倾导致转向杆系 运动 2.侧倾转向角:侧向力使 销的转动。 而产生的前轮平面绕主 3.变形转向角:侧向力使 车厢外倾导致悬架导向 杆系 变形而产生的后轮平面 绕垂直地面轴线的转动 。
48
1.
车身侧倾轴线:车厢相对地面转动时瞬 时轴线。 侧倾中心:侧倾轴线通过车厢在前后轴 处横断面的瞬时转动中心。 侧倾中心的位置由悬架的导向机构所决 定。 可用解析和图解两种方法获得侧倾中心。 图解方法是利用可逆原理,即假设车厢 不动而地面相对车厢发生转动,求出地 面相对车厢的瞬时转动中心,它也是车 厢的侧倾中心。
1 2 0 K 0 1 2 0 K 0 1 2 0 K 0
1 2 Ka y L
40
1- 2
1 2 Ka y L
K 0中性转向
ay
K 0过度转向
a y 0.3 ~ 0.4 g, 1 2与a y不再为线性关系
6
sw const .
K 0不足转向 K=0中性转向
K 0过度转向
understeering
oversteering
7
r1
T
r0
r (t )
0.95 r 0
1.05 r 0
sw

调量 r0
反应时间
r1最大横摆角速度 r 0稳态横摆角速度
49
Fy
E F
无侧向力 有侧向力
ms g
D
G
Fl
Fr
单横摆臂独立悬架及车 厢
50
C C
mg
Fy
Om
E F
d

汽车操作稳定性范文

汽车操作稳定性范文

汽车操作稳定性范文首先,悬挂系统对于车辆的稳定性起着关键作用。

一个稳定的悬挂系统可以提供更好的路面接触,减少车辆的倾斜和侧滑现象。

常见的悬挂系统有独立悬挂和梁式悬挂两种。

独立悬挂可以使车轮更好地适应路面变化,保持较好的路面抓地力,从而提高车辆的稳定性。

而梁式悬挂由于刚性较强,相对稳定性较差。

其次,转向系统对于车辆的操控性和稳定性同样非常重要。

一个良好的转向系统应该具备良好的回馈性、精准度和灵敏度。

在紧急情况下,驾驶者可以准确地控制车辆的转向,避免事故的发生。

刹车系统是保证车辆安全的关键部件之一,对于车辆的操控和稳定性起着至关重要的作用。

一个优秀的刹车系统应该具备良好的刹车感觉、响应速度和制动力量。

驾驶者可以通过控制刹车系统来保持车辆的稳定性和安全性。

车身结构也对车辆的稳定性产生较大的影响。

一个结构合理的车身可以提供较好的刚性和稳定性。

在面对弯道、急转弯等行驶情况时,一个稳定的车身结构可以减少动力侧滑和倾斜,提高车辆的操控性和稳定性。

此外,轮胎的选择和状况也对车辆的操控性和稳定性起着至关重要的作用。

轮胎是车辆与路面之间唯一的接触面,对车辆的抓地力和操控性具有重要的影响。

驾驶者应选择适合路况和自身需求的轮胎,并保持良好的轮胎状况,例如适时更换磨损严重的轮胎以确保车辆的操控性和稳定性。

为提高汽车的操作稳定性,制造商在设计和制造过程中也应该加强相应的措施。

首先,通过模拟计算和试验等方法来优化汽车的悬挂系统、转向系统和刹车系统等关键部件。

其次,应该合理设计车身结构,提高车身刚性。

此外,还可以通过各种控制系统来提高汽车的操控性,例如电子稳定控制系统(ESC)、主动安全系统等。

这些系统可以通过感知驾驶环境和车辆状态,准确预测潜在的危险并及时采取相应的控制措施,提高车辆的稳定性和安全性能。

总之,汽车操作稳定性是衡量一辆汽车性能的重要指标,影响着驾驶者的操控感受和行驶安全。

通过优化车辆的悬挂系统、转向系统、刹车系统、车身结构和轮胎等关键因素,以及加强制造商在设计和制造过程中的技术和措施,可以提高汽车的操作稳定性,为驾驶者提供更好的操控性和安全性能。

第五章汽车操纵稳定性

第五章汽车操纵稳定性
路面不可能被压低,车轮下
边缘不可能陷入路面之下,
而是车轮连同整个汽车前部 被向上抬起相应高度h。一 旦外力消失,转向轮就会在
汽车前部重力作用下力图自 动回正到旋转前的中间位置
➢由于主销内倾, 转向时,路面作用在 转向轮上的阻力对主销轴线产生的力矩 减小,从而可减少转向时驾驶员施加在 转向盘上的力,使转向操纵轻便
(A)若轮胎内倾,路面垂直反力F 产生的分力F2向外,增加了轮胎脱 出的可能性。(说明汽车超载是很 危险的,它会大大增加轮胎内倾的 可能性,造成轮胎甩出) (B)轮胎垂直于地面,路面垂直 反力F ,不产生分力。(说明:汽 车要按规定装载,因为有了前轮外 倾,汽车满载后,轮胎基本上垂直 于地面。) (C)只有轮胎外倾,路面垂直反 力F产生的分力F2向内,使得轮胎 紧紧靠在转向节上,提高了轮胎的 工作安全性。
反力 Y 对车轮形成饶主销轴线作用的力矩 M〓F× L,其方向正好与车轮偏转方向相 反。在此力矩作用下,将使车轮回复到原 来中间位置,从而保证汽车能稳定地直线 行驶,故此力矩称为稳定力矩(回正力 矩)。
同理:在汽车转向后的回正过程中,此力矩具有帮助驾 驶员使转向车轮回正的作用,使汽车转向后回正操纵轻 便
主销内倾
定义:当汽车水平停放时,在汽车的横向垂面内,主销轴线与地面垂线的夹 角β为主销内倾角。 作用:①自动回正作用(尤其是在静态下) ②转向轻便
当转向轮在外力作用下绕主
销旋转(假设旋转180°,即 由图b中左边位置转到右边 位置)而偏离中间位置时, 由于主销内倾,车轮的最低 点将陷入路面以下h处,即 定性?即方程的解什么情况下是稳定的?
单横臂独立悬架车厢上的侧倾中心
根据杠杆原理
转向桥
转向轮定位
一、概述:

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

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。
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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:
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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。 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。
变速演示
§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
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 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
方向盘角阶跃输入下进入的稳态响应: r 稳态横摆增益曲线 ) 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: r 瞬态横摆响应曲线 t或 100% t .反应时间 r0 衰减振动圆频率0
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
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 度为z轴上的分量——横摆角速度 r 等等(参看图5-1)
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。
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。 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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没有侧向滑移 有侧向滑移 图5-6 有侧向力作用时刚性车轮的滚动
FY-曲线在 =0。处的斜率称为侧偏刚度k,FY=ka 显然轮胎的最大侧偏力决定于附着条件,即垂直载荷。
三、轮胎的结构、工作条件对侧偏特性的影响 尺寸较大的轮胎有较高的侧偏刚度。 轮胎断面高 H与轮胎断面宽 B之比H/B×100% 称为扁 平率。 垂直载荷增大后,侧偏刚度随垂直载荷的增加而加大, 但垂直载荷过大时,轮胎产生很大的径向变形,侧偏刚 度反而有所减小。 轮胎的充气压力对侧偏刚度也有显著影响。随着气压 的增加,侧偏刚度增大,但气压过高后刚度不再变化。 行驶车速对侧偏刚度的影响很小。
当纵向力相当大时,侧偏力显著下降。因为此时接近 附着极限,切向力已耗去大部分附着力,而侧向能利用的 附着力很少。由图还可看出,这组曲线的包络线接近于一 椭圆,一般称为附着椭圆。 路面有薄水层时,由于滑水现象(hydroplaning),会 出现完全丧失侧偏力的情况 四、回正力矩——绕OZ轴的力矩 Tz是使转向车轮回复到直线行驶位置的主要恢复力矩 之一,称为回正力矩。
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:
(1)当地面侧向反作用力FY未超过车轮与地面间的附着 极限时,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);
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
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
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
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。
第五章 汽车的操纵稳定性
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。
§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 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。
(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。 的夹角a,即为侧偏角。 aa 与 cc
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