第四章 汽车的操纵稳定性

2.车辆坐标系与转向盘角阶跃输入下的时域响应
与操纵稳定性有关的主要运动参量 车厢角速度在z轴上的
分量——横摆角速度 r
汽车质心速度在y轴上 分量——侧向速度
v
汽车质心加速度在y轴上的 分量——侧向加速度 a y
稳态响应：汽车等速直线行驶与等速圆周行驶均是一种稳态，称为转
向盘角阶跃输入下的稳态响应。
第四章 汽车的操纵稳定性
一、概述
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。
1.汽车操纵稳定性包含的内容
转向盘角阶跃输入下的稳态响应、瞬态响应及横摆角速度频率特性。
FZ —地面法向反作用力 TZ —回正力矩 —侧偏角
—外倾角
2.轮胎侧偏现象和侧偏力—侧偏角曲线
（1）刚性车轮 当地面反向的合力达 到附着极限时才会产生横向 滑移，其行驶方向才会偏离 车轮平面方向。
（2）弹性车轮 地面反力的合力没有达到 附着极限时，车轮将偏离车轮平 面方向沿着合成速度方向滚动。
侧偏角：
轮胎胎面接地印迹中心线与车 轮平面之间的夹角，侧偏角与侧向 力有关。
FY k

k
—侧偏刚度（ 0 处的斜率） 轮胎的侧偏刚度是决定操纵稳 定性的重要参数，轮胎应有高的侧 偏高度，以保证汽车有良好的操纵 稳定性。
三、稳态响应的三种类型
稳态横摆角速度增益（转向灵敏度）
稳态的横摆角速度与前轮转角之比称为稳态横摆角速度增益。 用来衡量汽车对于驾驶员操纵的反应灵敏程度。
瞬态响应两方面问题：
（1）行驶方向稳定性， 即给汽车以转向盘角阶跃 输入后，汽车能否达到新 的稳定状况。 （2）响应品质问题， 即达到新的稳定之前，其 瞬态响应特性如何。
3.人—汽车闭路系统
二、轮胎的侧偏特性
1.轮胎的坐标系 车轮平面： 垂直于车轮旋 转轴线的轮胎中分平面。
FX —地面切向反作用力 FY —地面侧向反作用力
r u/L u/L 1 m ( a b )u 2 1 Ku 2 2
L k2 k1
K —稳定性因数
K
m a b ( ) 2 L k 2 k1
（1）中性转向
K 0
（2）不足ห้องสมุดไป่ตู้向
K 0
（3）过多转向
K 0
瞬态响应：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
度过程便是一种瞬态，相应的瞬态运动响应称为转向盘角阶跃输入下的 瞬态响应。
稳态转向特性三种类型：
（1）不足转向 （2）中性转向 （3）过多转向
瞬态响应分析：
（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