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：
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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。
u前进速度
侧向速度
• 汽车操纵稳定性是汽车的主要性能之一。 汽车操纵稳定性可以借助一些相关的物理
量进行评价和分析。汽车操纵稳定性的研
究主要是分析汽车作曲线运动时的响应，
并以相关的物理量来表征汽车的操纵稳定 性能。
二、驾驶员－汽车系统
汽车操纵稳定性的研究对象是将 驾驶人包括在内，进行包含驾驶人反 馈的汽车响应研究
• 人-车闭环系统
三、汽车操纵稳定性试验的评价方法
• 对试验中汽车性能的评价可分为主观评价和客观 评价两种。
• 主观评价法指让试验评价人员根据试验时自己的 感觉进行评价的方法。
• 客观评价法是通过测试一起测出能够表征汽车操 纵稳定性能的参数，如横摆加速度、侧向加速度 以及侧倾角等来评价操纵稳定性的方法。
mu2 R
a L
1
m L
b k1
u2 R
2
m L
a k2
u2 R
第三节 汽车的稳态转向
汽车的等速直线运动就是一种稳态。如 果在等速直线运动时，给汽车一个转向盘角 阶跃输入，即一个定值的方向盘转角，汽车 将经短暂的时间后进入等速圆周运动，即进 入稳态转向（稳态响应）过程。
一、汽车稳态转向特性
稳态转向时横摆角速度增益
汽车理论
• 绪论(通过性)
• 第一章:地面--轮胎力学
• 第二章:汽车动力学
• 第三章:汽车的燃油经济性
• 第四章:汽车发动机功率和传动系传动比选择
• 第五章:汽车的制动性
• 第六章:汽车的操纵稳定性
• 第七章:汽车行驶平顺性
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School of Vehicle & Motive Power Engineering
a
y 对1
关系用斜率表示，斜率
2
0
不足转向
反之，则为过度转向
1－ 2与R的关系
r
1
u
/L Ku
2
r Ku 2 r
u / L
u
1
发生变化或不变
2
2）转向半径之比 R / R0
1 2＝0
R＝R0 ,
R / R0
1 2 0
R R0 1
中性转向
u2
过多转向
转 向 半 径 比 值
FY 2
u
u
u
u
r
)s
R
L R
1
2
R L m( a b )u2 R L k2 k1 R
L
1
m L2
(a k2
b )u 2 k1
1
L Ku
2
稳定性因数
K m(a b) L2 k2 k1
二、稳态转向类型
稳定性因数 K 是表征汽车稳态响应的一个重要的参
数。随着汽车行驶车速的变化，汽车的稳态响应可以
按照稳定性因数 K 的数值分为中性转向，不足转向
Fy
FY1
Cn C
L1
L1
L
3）静态储备系数S.M
使汽车前后轮产生相同侧偏角的
侧向力作用点 中性转向点Cn
静态裕度
SM a`-a L
a`中性转向点至前轴的距离;
a 质心至前轴的距离
FY 2
Fy
FY1
Cn C
a
a`
L
四、影响汽车稳定响应的一些使用参数
1. 轮胎气压
K
m L2
a (
k2
b )
和过度转向三类。
当k>0时，汽车为不足转向； 当k=0时，汽车为中性转向； 当k<0时，汽车为过多转向；
中性转向K 0；r u L
特征车速
r u L
u/L 1 Ku2
uch u
临界车速
r u/L
1 Ku2
u L
ucr
u
三、表征稳态响应的参数 1）前、后轮侧偏角绝对值之差 (1 2 )
汽车操纵稳定性的主观评价是驾驶 人根据不同的驾驶任务操纵汽车时，依据 对操纵动作难易程度的感觉来对汽车进行 评价，即驾驶人对汽车的易操纵性所进行 的评价。
通常指定一组评价者，一般为10－ 25名，用统计的方法来获得评价结果。
汽车操纵稳定性的主观评价包含不同 驾驶任务的多项目评价和总评价。
评价项目可分为：直线行驶稳定性 （包括转向回正能力、侧风敏感性、路向 不平敏感性等）、行车变道的操纵性、转 弯稳定性（包括转向的准确性、固有转向 特性、转弯制动特性等）以及操纵负荷等。
FY1
mL2 L
ay
FY 2
mL1 L
ay
1 2 0 K 0 1 2 0 K 0 1 2 0 K 0
1 2 Kay L
1－2
1 2 Kay L
K 0中性转向
ay
K 0过度转向
a y 0.3 ~ 0.4g，1 2与a y不再为线性关系
和r急剧变化，出现半径迅速增加或减小的现象。
k1
K
m L2
(a (
k2
b k1
)
m L2
a (
k2
b k1
)
m L2
(
b k1
b )
k1
2. 装载质量
载荷与侧偏力的关系
K K 0
K
K
m L2
a (
k2
b k1
)
m L2
a (
k2
b k1
)
m L2
(
b k1
b )
k1
汽车装载质量增大后将使得汽车稳定性 因数 的数值降低，极限情况下将使得 ，汽