第六章-汽车的操纵稳定性

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汽车的操纵稳定性详解

汽车的操纵稳定性详解
轮胎滑移率:指汽车在制动时,车轮抱死程度。 轮胎滑转率:指汽车驱动时,车轮滑转程度。 轮胎滑动率:轮胎滑移率和轮胎滑转率。
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。

《汽车操纵稳定性》课件

《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

(4)用转向半径表示汽车稳态转向特性
(5)用静态储备系数S·M来表征汽车稳态转向特性
S M a' a k2 a L k1 k2 L
3.汽车稳态转向特性对操纵稳定性的影响
汽车不能具有过多转向特性。汽车具有中性转向特性 也不好,因为汽车本身或外界使用条件的某些变化,中性 转向特性的汽车常会转变成过多转向特性而使操纵稳定性 变差。不足转向特性的汽车转向灵敏性较差,汽车的不足 转向性不可过大。因此,只有具有适度不足转向特性的汽 车,才具有良好的操纵稳定性,才能保持行车安全。《机 动车运行安全技术条件》(GB7258-2004)规定,汽车(三 轮汽车除外)应具有适度的不足转向特性。
6.4.2 轮胎
1.轮胎气压 2.轮胎结构型式
6.4.3 汽车驱动方式
转向时随施加于轮胎上切向力的增加, 轮胎的侧偏刚度减小,使汽车产生的侧偏角增 大。因此,后轮驱动的汽车转向时施加驱动力, 后轮侧偏刚度减小,使后轮侧偏角增加,有减 小不足转向、向过多转向转化的趋势。前轮驱 动的汽车转向时施加驱动力,前轮侧偏刚度减 小,使前轮侧偏角增加,有增加不足转向的作 用。
第三节
汽车稳态转向特性与瞬态响应
主讲教师:刁立福
由转向盘输入引起的汽车运动状况,可分为 不随时间而变化的稳态与随时间变化的瞬态两种, 相应的汽车响应称为稳态响应与瞬态响应。
6.3.1 汽车稳态转向特性
1.汽车稳态转向的几何关系
L R
(1
2)
2.汽车稳态转向特性的表示方法
(1)用汽车稳定性因数表示汽车稳态转向特性
过多转向特性增加。 对载货汽车来说,由于后轮载荷的变化常比前轮载
荷变化大3~4倍,因而如果在一定的侧向加速度下,空 载时前轮侧偏角往往比后轮侧偏角大;那么满载时后轮 侧偏角则往往比前轮侧偏角大得多。因此,加大后轴载 荷会增大汽车的过多转向的倾向,这可以说是所有汽车 的共同的特性。而载货汽车由于其后轴载荷变化幅度大, 所以重载时往往出现过多转向的倾向。

教学课件:第六章-汽车的操纵稳定性

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。

汽车操纵稳定性

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

汽车理论课件 第六章 汽车的操纵稳定性

汽车理论课件 第六章 汽车的操纵稳定性

• 操纵性是指汽车能够确切地响应
驾驶员指令的能力。
• 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。
一 汽车坐标系
• 汽车坐标系及其描述
r横摆角速度( yaw) w垂直速度
p侧倾角速度(roll ) q俯仰角速度( pitch)
汽车理论
Automobile Theory
XXXX大学车辆与动力学院
车辆与动力工程学院
School of Vehicle & Motive Power Engineering
本节课内容提要
本课程的结构、地位和要求; 汽车动力性等六大性能概念;
汽车理论学科发展情况。
车辆与动力工程学院
School of Vehicle & Motive Power Engineering
第二节 汽车转向运动学和动力学
一、无侧偏时的转向运动
cot1
co t 2
OG L
OD L
d L
1 2
2
R0
L
tan
R0
L
二、有侧偏时的转向运动
tan(
1)
AD OD
tan 2
BD OD
R
L
2 1
L R
1
2
三、转向时的受力分析
FY1
mu2 R
b L
cos
1
mu2 R
b L
FY 2
基本要求
• 纪律要求: • 作业:
车辆与动力工程学院
School of Vehicle & Motive Power Engineering

汽车概论第六章汽车性能

汽车概论第六章汽车性能

影响平顺性的因素
汽车的悬挂质量由车身、车架及其上的总成所构成。悬架 结构、轮胎、悬挂质量和非悬挂质量是影响汽车平顺性的 重要因素。
1. 悬架结构
悬架结构主要指弹性元件、导向装置与减振装置,其中弹 性元件与悬架系统的阻尼对平顺性影响较大。 (1) 弹性元件 (2)阻尼系统的阻尼
2. 轮胎
轮胎由于本身的弹性,在很大程度上吸收了因路面不平所 产生的振动,因此它和悬架系统共同保证了汽车的平顺性
2. 汽车的行驶阻力
(2)空气阻力 汽车直线行驶时所受空气的作用力,在行驶方向上的分力,称为空气阻力
。空气阻力分为压力阻力和摩擦阻力两部分。 (3)坡度阻力 如下图所示,当汽车上坡行驶时,其重力沿坡道斜面的分力表现为对汽
车行驶的一种阻力,称坡度阻力。
汽车的驱动力和行驶阻力
2. 汽车的行驶阻力
(4)加速阻力
车辆坐标系与转向盘阶跃输入下的时域响应
汽车作等速圆周行驶,即汽车转向盘角阶跃输入下进入稳 态响应,其特性成为汽车转向稳态特性。分为不足转向、 中性转向和过度转向三种。这三种不同转向特性的汽车具 有如下图所示行驶特点:
人-车闭路系统
驾驶员-汽车系统是一个闭环控制系统。在汽车行驶过 程中,驾驶员根据需要,操纵转向盘使汽车做转向运动。 路面的凹凸不平、侧风、偏载等影响汽车的行驶。驾驶员 根据道路、交通等情况,通过眼、手及身体感知的汽车运 动状况(输出参数),经过头脑的分析、判断(反馈), 修正其对转向盘的操纵。如此不断地反复循环,操纵汽车 行驶前进,如下图所示。
2. 制动侧滑 侧滑是指汽车制动时,某一轴的车轮或两轴的车轮发生横 向滑动的现象。
3. 前轮失去转向能力 前轮失去转向能力是指弯道制动时,汽车不再按照原来的 行驶方向而沿弯道切线方向驶出的现象。

《汽车理论》汽车操纵稳定性

《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

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。

汽车的操纵稳定性分析和评价指标

汽车的操纵稳定性分析和评价指标
当车速为 ucr -1 K u c r称为临界车速。临界车速越低,过多转向量越大。
32
以上分析可知: 具有适度不足转向的汽车具有良好的操作稳定性; 过度的不足转向会加剧轮胎的磨损。
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。
(1)扁平率小,k大 (2)垂直载荷大,k大 (3)轮胎气压高,k大
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。
18
α一定时, W大,FY大。
FY = k ,即k 大。
19
(3)轮胎气压高,k大
20
(4)FX 越大,FY 越小
FY1
FY2
FX2
FX1
21
(5)路面干湿状态
22
轮胎胎面、路面粗糙程度、水层厚度与滑水现象的关系
转向油泵
转向减振器 转向直拉杆 转向器 转向摇臂
转向横拉杆
转向油管 转向控制阀
转向节臂
3
4
5
操纵稳定性的研究方法
将汽车作为开路控制系统 人—汽车系统作为闭路系统
6
操纵稳定性的两种试验评价方法
开路系统
人—汽车闭路系统
客观评价法
主观评价法
通过仪器测出横摆角 速度、侧向加速度、侧 倾角及转向力。
让试验评价人员根 据试验时自己的感觉 进行评价。
7
4.1 汽车的转向特性
➢轮胎的侧偏特性 ➢汽车的转向特性
一、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。
8
1)在刚性轮上作用侧向力 F y
c
c
u
u
u'

汽车操纵稳定性内容、评价指标与检验方法

汽车操纵稳定性内容、评价指标与检验方法

轮胎坐标系
轮胎的侧偏现象
因轮胎侧向弹性,车轮受侧向力的作用使轮心速度方 向偏离车轮平面的现象。侧向力因转向、路面倾斜、风力 等引起。转向引起的侧向力总是指向汽车内侧。侧偏角总 是位于和侧偏力指向相反的一侧。
轮胎的侧偏现象
轮胎的侧偏特性
在侧偏角<5时,侧偏力和侧偏角成线性关系。这时,
式中,k称为侧偏刚度F(y N/rkad)。为曲线在=0处的斜率。
又有
1()
式中:为前轮转角(已知); 为前轮速度与x轴夹角(未知)。
又有
tg u1yvar var
u1x u u u
式中:u,v为汽车质心速度在x,y轴上的分量; u1x,v1y为前轮轮心速度在x,y轴上的分量 为前轮速度与x轴夹角(现在已知)。
根据上式,有
1()u va ur -
同理,
2
v u
F YF Y F Y k k
外倾角对操稳性的影响
外倾角增大会影响最大地面侧向反力,降 低极限侧向加速度,故高速汽车转弯时应使 前外轮尽量垂直于地面。
轮胎特性参数的正负规定
(一)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。
二自由度汽车模型
(三)力学分析
根据牛顿定律
Fx max m(u vr )
Fy may m(vur )
M z
Iz
r
式中:Fx ,Fy为作用在汽车质心上的外力合力在x、y 轴上的投影。

汽车的操纵稳定性和平顺性教案

汽车的操纵稳定性和平顺性教案

总结词:不良车型在操纵稳定性和平 顺性方面存在明显不足,驾驶和乘坐 体验较差。
操纵稳定性:不良车型通常存在转向 反馈模糊、行驶轨迹不稳定的问题。 车轮定位参数不合理或悬挂系统调校 不当可能导致操控性能不佳,使驾驶 员难以控制车辆的行驶轨迹。在高速 行驶或紧急变道时,不良车型可能表 现出较大的侧倾或摆动,降低驾驶安 全性。
07
总结与展望
本课程总结
01
02
03
04
掌握汽车操纵稳定性和平顺性 的基本概念和评价指标。
学习了影响汽车操纵稳定性和 平顺性的主要因素,包括轮胎 、悬挂系统、转向系统等。
理解了如何通过设计优化和调 整来提高汽车的操纵稳定性和
平顺性。
实践了汽车操纵稳定性和平顺 性的测试和评价方法。
对未来研究的展望
路面状况
不同路面状况对车辆的平顺性产 生直接影响,如颠簸的路面会导
致车辆振动加剧。
悬挂系统设计
悬挂系统是影响平顺性的关键因素, 设计合理的悬挂系统可以有效吸收 路面振动,提高平顺性。
座椅舒适度
座椅的舒适度直接影响乘坐人员的 感受,高品质的座椅能够提供更好 的减震效果。数, 提高悬挂系统对路面振动的吸收
平顺性:不良车型可能采用较为粗糙 的减震技术,导致在颠簸路面上行驶 时出现明显的震动和冲击。座椅设计 缺乏人体工程学考虑,长时间乘坐容 易引发疲劳。此外,发动机、传动系 统和底盘之间的匹配不佳可能导致动 力输出不顺畅,进一步影响行驶的平 顺性。整体而言,不良车型在操纵稳 定性和平顺性方面的不足会严重影响 驾驶和乘坐的舒适度及安全性。
驾驶员操作
驾驶员的驾驶技术、对车 辆性能的了解程度以及驾 驶心态等都会影响操纵稳 定性。
道路条件
道路的曲率、路面状况、 能见度等因素也会影响汽 车的操纵稳定性。
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的侧偏力一侧偏角关系曲线。
• 曲线表明,侧偏角不超过5°时,
与成线性关系。汽车正常行驶时, 侧向加速度不超过0.4g,侧偏角
FY
FY k
不超过4°~5°,可以认为侧偏
角与侧偏力成线性关系。
FY与k符号相反
• 曲线在а=0°处的斜率,称为 侧偏刚度k ,单位为N/rad或 N/(°)。由轮胎坐标系有关符号
相应的有侧偏力时的两种情况:
第一种
Fy
–车轮静止不滚动。
由于车轮有侧向弹
性,轮胎发生侧向
FY
变形,轮胎胎面接
地印迹的中心线与
车轮平面不重合,
FY
Fy
错开,但仍平行于
车轮平面。
第二种
车轮滚动。车
弹性轮胎
轮滚动时接触印迹的长
轴线aa,不只是和车轮
Fy
平面错开一定距离,而
且不再与车轮平面cc平
行。图示出车轮的滚动
汽车绕左侧车轮侧翻的条件为:
F cc o sh g F cs inB 2 G c o sB 2 G s inh g
• 汽车转弯半径为R,行驶速度为U,则
Fc
Gu 2 gR
tan 2hg B
侧翻临界条件
• 横向坡道上不发生向外侧翻的极限车速:
gR(B2hg tan) umax 2hg Btan
– 另一类是绊倒侧翻,指汽车行驶时产生侧向滑 移,与路面上的障碍物侧向撞击而将其“绊 倒”。
侧翻和侧滑的临界条件
• 导致侧翻的根本原因是:横向稳定性丧失
侧翻临界条件
• 随着行驶车速的提高,在离心力Fc的作用下, 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FzR=0时,开始侧翻。因此,
• 当横向坡度值 tan 2hg
B
即Umax=∞ ,说明汽车在此 坡度弯道行驶时,任意
速度也不会使汽车绕外 侧车轮侧翻。
思考题
• 为什么在修建公路时,常将弯道处筑有一 定的坡度?
侧滑临界条件
• 在横向坡道上发生侧滑的临界条件是:
Fccosβ- Gsinβ=(Fsinβ+ Gcosβ)φ
第2节 轮胎侧偏特性
第六章 汽车操纵稳定性
第1节 概 述 第2节 轮胎侧偏特性 第3节 汽车转向轮的振动
第1节 概述
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 操纵方便性 高速安全性
行驶方向 干扰 直线 路不平 侧风 转弯 货物或乘客偏载
• 轮胎侧偏特性是轮胎的重要力学特性。
• 侧偏特性主要是指侧偏力、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。
1.轮胎的坐标系和术语
• 建立坐标系
• 垂直于车轮旋转轴线 的轮胎中分平面称为 车轮平面。
• 坐标系原点O为车轮 平面和地平面的交线 与车轮旋转轴线在地 平面上投影线的交点
• 车轮平面与地平面的 交线取为x轴,规定 向前为正。
的地面侧向反作用力,也称为侧偏力 (图a)
2.轮胎侧偏特性
u
Fy
C
FY lFz
• 若车轮是刚性的,则可以发生 两种情况:
– 1)当地面侧向反作用力未超过
车轮与地面间的附着极限时
(
),车轮与地面间没有
u FY
u'
滑动,车轮仍沿其本身平面的 方向行驶
FY
– 2)当地面侧向反作用力达到车
轮与地面间的附着极限时
瞬态响应
响应:时域响应、频域响应。
横摆角速度频率 响应特性 回正性 转向半径 转向轻便性
直线行驶性(侧向风稳 定性、路面不平稳定性、 弯道行驶性)
典型行驶工况
极限行驶性能
2 车辆坐标系及时域响应
p侧倾角速 (ro度l)l
u前进速度
zw
r
q俯仰角速 (p度 i tc)h
侧向速度
r横摆角速(y度aw)
侧翻和侧滑的临界条件
• 汽车侧翻是指汽车在行驶过程中绕其纵轴 线转动90°或更大的角度,以至车身与地 面相接触的一种危险的侧向运动。
• 侧翻分类:
– 一类是曲线运动引起的侧翻,指汽车在道路(包 括侧向坡道)上行驶时,由于汽车的侧向加速度 超过一定限值,使得汽车内侧车轮的垂直反力 为零而引起的侧翻;
过程中,车轮平面上点 A1、A2、A3、…
FY
依次落在地面上,形成点 A′l、A′2、A′3、…,点A′l、vBiblioteka A′2、A′3的连线aa与的夹
角α即为侧偏角。车轮就是
沿着aa方向滚动的。显然,
侧偏角α的数值是与侧向力 Fy有关的。
u ' u
轮胎侧偏刚度
• 图为由试验测出的不同载荷和不同道路上某轮胎
• 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 时指向左方为正。
常用术语
• 翻转力距Tx • 滚动阻力矩Ty • 回正力矩Tz
• 侧偏角α
– 轮胎接地中心位移 方向(车轮行驶方 向)与x轴的夹角。
• 外倾角
– xoz平面与车轮平 面的夹角。
2.轮胎侧偏特性
• 汽车行驶过程中,因路面侧向倾斜、侧向风 或曲线行驶时离心力等的作用,车轮中心沿 轴方向将作用有侧向力,在地面上产生相应
即曲线的斜率逐渐减小。这时,轮胎在接 地面处已发生部分侧滑。最后,侧偏力达
到附着极限时,整个轮胎侧滑
• 最大侧偏力决定于附着条件,即垂直载荷,
轮胎胎面花纹、材料、结构、充气压力, 路面的材料、结构、潮湿程度以及车轮外 倾角等。
• 最大侧偏力越大,汽车极限性能越好,汽 车圆周行驶的极限侧向加速度就越高。
k 2~ 8 8K 0/N rad
规定可知,负的侧偏力产生正
的侧偏角。因此,侧偏刚度为
负值。
侧偏刚度
FY
FY k
• 轿车轮胎值约在-28000~FY与k符号相反 80000N/rad范围内
k 2~ 8 8K 0/N rad
侧偏刚度
k 从表中可看出,轮胎尺寸越大, 值也越大。
侧偏刚度
• 侧偏力较大时,侧偏角以较大的速率增长,
w垂直速度
u
x p
q
车辆坐标系以及运动形 式
y
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。
Fy
v
(
),车轮发生侧向滑动,
若滑动速度为Δu,车轮便沿合
C
FY
成速度的方向行驶,偏离了车 轮平面方向
2.轮胎侧偏特性
• 轮胎的侧偏现象,是指当车轮有侧向弹性
时,即使没有达到附着极限,车轮行驶方 向也将偏离车轮平面的方向。
2.轮胎侧偏特性
• 为了说明轮胎侧偏现象,设具有侧 向弹性的车轮在垂直载荷为G的条 件下,车轮中心受到侧向力,地面
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