汽车理论课件 第六章 汽车的操纵稳定性
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汽车理论5-6
5-6 汽车操纵稳定性与传动系的关系
一、地面切向反力增加不足转向趋势
3.前轮驱动汽车的前轮受驱动轴转矩影响会产生 Tk 不足变形转向。 FX rσ r sin
汽车在弯道上行驶时，车厢侧倾，外侧 车轮的ζ减小，内侧增加
作用于外侧车轮的TK减小，内侧增加 两个力矩之差使前轮受到一令转向角变小的力矩 增加了汽车的不足转向趋势
§5-6 汽车操纵稳定性与传动 系的关系
本节将介绍地面切向反作用力对汽车稳 态转向特性的影响，还将介绍利用地面 切向反作用力控制转向特性的方法和原 理。
邹旭东 制作 zxd1020_qd@
5-6 汽车操纵稳定性与传动系的关系
一、地面切向反力增加不足转向趋势
1.弯道大驱动力加速行驶，汽车有增加不足转向的 趋势
Tk FX rσ r sin
5-6 汽车操纵稳定性与传动系的关系
一、地面切向反力增加不足转向趋势
3.前轮驱动汽车的前轮受驱动轴转矩影响会产生 不足变形转向。
如果半轴水平 0
力臂为 r r sin
qσ rσ r sin
Tk FX qσ
加速行 驶时
FZ1↓ FZ2↑
k1↓
α1 ↑ α2↓
汽车有增加不 足转向的趋势
k2↑
5-6 汽车操纵稳定性与传动系的关系一侧偏角下的侧偏力下降（回顾 附着椭圆），需要大的侧偏角满足转向时的侧向加 速度，增加了不足转向。
前驱汽车α1 随 Ft 增大而增大
1.低附着系数路面上不 同驱动形式的汽车的稳 态转向特性
前驱：强不足转向特性 后驱：过多转向特性 全驱：不足转向特性， 与其他路面相似
5-6 汽车操纵稳定性与传动系的关系
第六章-汽车操纵稳定性PPT课件
汽车的操纵稳定性不仅影响到汽车驾驶的操纵方便程度，也 是影响汽车安全性的重要因素之一。
汽车的操纵稳定性包括两个相互关联的部分，即操作性和稳 定性。
操纵性是汽车能够确切地响应驾驶员指令的能力。
稳定性是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。
力越小。 ➢薄水层的影响
路面有薄水层时，轮 胎可能会完全失去侧偏 力，这称为“滑水”现 象。
24
回 正 力 矩 TZ
载荷W
回 正 力 矩 TZ
赛车胎 子午线胎
斜交胎
侧偏角
回 正 力 矩 TZ
4~6 TZ 制动力 F b 4~6 TZ
驱动 FX或 力制F 动 bF 力 TZ 驱动 FX或 力制F 动 bF 力 TZ
式 中 ， kF称y 为k侧 偏 刚 度
（ N/rad ） 。 为 曲 线 在 =0 处 的斜率。按轮胎坐标系，侧 偏力和侧偏角总是反号，故 侧偏刚度总是负值。
17
汽车理论
侧偏力与侧偏角的关系
18
汽车理论
影响轮胎侧偏特性的主要因素
影响轮胎侧偏弹性的主要因素是： 轮胎结构参数 轮胎的使用参数 具体包括侧偏角、外倾角、垂直载荷、在接地印迹 上的分布、路面附着系数、轮胎的纵向滑移率等
种情况：
c
c
u
u
u′
Fy
Fy
△
FY lFz c
没有侧向滑移
u
c
有侧向滑移
FY lFz
图 有侧向力作用时刚性车轮的滚动
实际上：车轮都不是刚性的，车轮存在侧向弹性，因此，即
使侧向力Fy没有达到车轮与地面之间的附着极限，车轮的行驶
汽车理论
式中，k称为侧偏刚度（N/rad）。为曲线在=0处 的斜率。按轮胎坐标系，侧偏力和侧偏角总是反 号，故侧偏刚度总是负值。
三、轮胎结构、工作条件对侧偏特性的影响
1、轮胎垂直载荷对侧偏特性的影响
垂直载荷增大，k增大。但垂直载荷太大k反而减小 。
三、轮胎结构、工作条件对侧偏特性的影响
2、轮胎形式和结构参数对侧偏特性的影响
汽车作稳态行驶时，悬挂质量ms的 离心力为
式中，ay是侧向加速度(g) ，Gs是悬挂 重量(N)。 从图中看到，Fsy引起的侧倾力矩为
式中，h是悬挂质心到侧倾轴的距离。
第四节 汽车操纵稳定性和悬架的关系 侧倾后悬挂质量重力引起的侧倾力矩
从图中有
式中，e是侧倾后悬挂质心偏移距离。
第四节 汽车操纵稳定性和悬架的关系 独立悬架非悬挂质量离心力引起的侧倾力矩
第一节 概述
二、车辆坐标系
第二节 轮胎的侧偏特性 轮胎坐标系
二、轮胎的侧偏现象
▪ 1、侧偏力 地面对轮胎作用的侧向反 力称为侧偏力。侧偏力因 转向、路面倾斜、风力等 引起。转向引起的侧偏力 总是指向汽车转弯的内侧 。
第二节 轮胎的侧偏特性 3、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，
第三节 线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应
3、汽车中性转向
K=0时 ，5-11)式变为：
即转向半径
，因此，汽车K=0时只要前轮转角不变
，不同速度下对应的转向半径就不变，它总是等于汽车在极
低速行驶时（无侧偏角）的转向半径。因此K=0时汽车稳态
响应为中性转向。
第三节 线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应
荷变化量增大，从而增加汽车不足转向。
第四节 汽车操纵稳定性和悬架的关系
三、轮胎结构、工作条件对侧偏特性的影响
1、轮胎垂直载荷对侧偏特性的影响
垂直载荷增大，k增大。但垂直载荷太大k反而减小 。
三、轮胎结构、工作条件对侧偏特性的影响
2、轮胎形式和结构参数对侧偏特性的影响
汽车作稳态行驶时，悬挂质量ms的 离心力为
式中，ay是侧向加速度(g) ，Gs是悬挂 重量(N)。 从图中看到，Fsy引起的侧倾力矩为
式中，h是悬挂质心到侧倾轴的距离。
第四节 汽车操纵稳定性和悬架的关系 侧倾后悬挂质量重力引起的侧倾力矩
从图中有
式中，e是侧倾后悬挂质心偏移距离。
第四节 汽车操纵稳定性和悬架的关系 独立悬架非悬挂质量离心力引起的侧倾力矩
第一节 概述
二、车辆坐标系
第二节 轮胎的侧偏特性 轮胎坐标系
二、轮胎的侧偏现象
▪ 1、侧偏力 地面对轮胎作用的侧向反 力称为侧偏力。侧偏力因 转向、路面倾斜、风力等 引起。转向引起的侧偏力 总是指向汽车转弯的内侧 。
第二节 轮胎的侧偏特性 3、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，
第三节 线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应
3、汽车中性转向
K=0时 ，5-11)式变为：
即转向半径
，因此，汽车K=0时只要前轮转角不变
，不同速度下对应的转向半径就不变，它总是等于汽车在极
低速行驶时（无侧偏角）的转向半径。因此K=0时汽车稳态
响应为中性转向。
第三节 线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应
荷变化量增大，从而增加汽车不足转向。
第四节 汽车操纵稳定性和悬架的关系
汽车理论第六章 修改
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
L
R0 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
一、汽车稳态转向特性
稳态转向时横摆角速度增益
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
L 1 Ku 2
稳定性因数
K
m L2
a ( k2
b )
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
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。
临界车速
r u/L
汽车理论：汽车侧向动力学
=
−(δ
−ξ)
=
β
+
L1ωr
u
−δ
α2
= υ − L2ωr
u
=
β
−
L2ωr
u
前轮和后轮侧偏力：
FY1 = k1α1
FY 2 = k2α 2
同济大学,汽车学院 左曙光教授教案
汽车线性两自由度模型
⎧ ⎨ ⎩
k 1α
L1k
1+
1α 1
k 2α
−L
2=m
2 k 2α 2
(u =
ω
I
r+
z ω& r
υ&
)
将
ωr δ
⎟⎞ ⎠S
=
u/L 1+ Ku2
δ = (1+ K ) ⋅u2 ⋅ L 保持半径不变 R
δ
K >0
K =0
K <0
现代轿车， 侧向加速度0.3g时，K ≈ 0.0024s2 m2 侧向加速度0.5g时，K ≈ 0.0026s2 m2
同济大学,汽车学院 左曙光教授教案
几个表征稳态响应的参数
1、前后轮侧偏角之差 (α1 −α2 )
uch =
−1 K
当 uch =
− 1 时 (临界车速 )， K
ωr δ
⎟⎞ ⎠K <0
=
∞
K ↑, uch ↓ 过多转向越大
u → uch时， 很小的δ 也会ωr (∞), 产生急转、 侧滑和翻车
同济大学,汽车学院 左曙光教授教案
前轮角阶跃作用下的汽车稳态响应
稳态响应的三种类型：不足转向、中性转向、过度转向
实验工况：车速 ２２.35m/s；侧向加速度 0.4g
汽车理论课件汽车的操纵稳定性与悬架的关系概要
回正力矩变形转向角δa
a
1100Na
T
T
— 回正力矩变形转向系数；N a — 回正力矩系数。
汽车理论课件汽车的操纵稳定性与
38
悬架的关系概要
第四节 汽车操纵稳定性与悬架的关系
回正力矩引起的变形转向角
➢前轴趋于增加不足转向；后轴趋于减少不足转向。
汽车理论课件汽车的操纵稳定性与
39
悬架的关系概要
第四节 汽车操纵稳定性与悬架的关系
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。
➢工字形车架分别通过前、 后悬架的侧倾中心m01和m02 与前后轴相铰接，同时又通过 前后悬架的弹性元件分别与前、 后轴相连接。
第五章 汽车的操纵稳定性
第四节 汽车操纵稳定性与悬架的关系
➢本节将学习弹性侧偏角、 侧倾转向角和变形转向角 等基本概念，分析不同悬架及参数对汽车操纵稳定性的 影响，了解改善汽车操纵稳定性的方法。
汽车理论课件汽车的操纵稳定性与 悬架的关系概要
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第四节 汽车操纵稳定性与悬架的关系
➢线性二自由度汽车模型对汽车进行了较多简化，汽车行驶过程中，还应 考虑以下因素对轮胎侧偏角的影响。
32
悬架的关系概要
第四节 汽车操纵稳定性与悬架的关系
后悬架的侧倾转向对稳态转向特性的影响
汽车理论课件汽车的操纵稳定性与
33
悬架的关系概要
第四节 汽车操纵稳定性与悬架的关系
汽车理论课件汽车的操纵稳定性与
34
悬架的关系概要
第四节 汽车操纵稳定性与悬架的关系
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。
汽车理论汽车操纵稳定性81页PPT
汽车理论汽车操纵稳定性
1、纪律是管理关系的形式。——阿法 纳西耶 夫 2、改革如果不讲纪律，就难以成功。
3、道德行为训练，不是通过语言影响 ，而是 让儿童 练习良 好道德 行为， 克服懒 惰、轻 率、不 守纪律 、颓废 等不良 行为。 4、学校没有纪律便如磨房里没有水。 ——夸 美纽斯
5、教导儿童服从真理、服从集体，养 成儿童 自觉的 纪律性 ，这是 儿童道 德教育 最重要 的部分 。—— 陈鹤琴
16、业余生活要有意义，不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为
1、纪律是管理关系的形式。——阿法 纳西耶 夫 2、改革如果不讲纪律，就难以成功。
3、道德行为训练，不是通过语言影响 ，而是 让儿童 练习良 好道德 行为， 克服懒 惰、轻 率、不 守纪律 、颓废 等不良 行为。 4、学校没有纪律便如磨房里没有水。 ——夸 美纽斯
5、教导儿童服从真理、服从集体，养 成儿童 自觉的 纪律性 ，这是 儿童道 德教育 最重要 的部分 。—— 陈鹤琴
16、业余生活要有意义，不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为
汽车理论-汽车的操纵稳定性
加速行
FZ1↓
k1↓
α1↑
驶时
FZ2↑
k2↑
α2↓
汽车有增加不 足转向的趋势
2
第六节 汽车操纵稳定性与传动系的关系
2）Ft 对α的影响
Ft↑， FY=C，α↑ 随着驱动力的增加，维持 转向所需的FY 将使α↑。
前驱汽车α1 随 Ft 增大而增大 前驱汽车增大了不足转向趋势
3
第六节 汽车操纵稳定性与传动系的关系
四、四个车轮主动制动的控制效果
40
第七节 提高操纵稳定性的电子控制系统
五、VSC系统的组成
1）用于向各个车轮施加 制动的执行机构；
2）用于控制驱动力的节 气门执行机构与节气门传 感器；
3）轮速传感器； 4）横摆角速度传感器； 5）侧向、纵向加速度传 感器； 6）转向角传感器； 7）制动主缸压力传感器； 8）ECU。
6
第六节 汽车操纵稳定性与传动系的关系
4）随着驱动力的增加，轮胎回正力矩通常也有所增 加，这也增加了前轮驱动汽车的不足转向趋势。
思考 ➢试分析当汽车用发动机制动时，前轮驱动的汽车趋于 增加不足转向还是减小不足转向？后轮驱动的汽车呢？为 什么？
7
第六节 汽车操纵稳定性与传动系的关系
二、地面切向反作用力控制转向特性 的基本概念简介
一、刚性汽车的准静态侧翻
➢“刚性汽车”是指 忽略汽车悬架及轮胎弹 性变形；“准静态”是 指汽车的稳态转向。
假定 sin cos 1
may hg
mghg
FZi
B
1 2
mgB
0
ay g
1 2
B
hg
FZi mg
hg
B
1 2
FZi mg
汽车理论教学课件-汽车的操纵稳定性-提高操纵稳定性的电子控制系统
3）还应对汽车施加纵向减速力。
21
第七节 提高操纵稳定性的电子控制系统
三、各个车轮制动力控制的效果
22
第七节 提高操纵稳定性的电子控制系统
三、各个车轮制动力控制的效果
23
第七节 提高操纵稳定性的电子控制系统
四、四个车轮主动制动的控制效果
24
第七节 提高操纵稳定性的电子控制系统
五、VSC系统的组成
10
第七节 提高操纵稳定性的电子控制系统
一、极限工况下前轴侧滑与后轴侧滑的特点
起始车速120km/h、频率0.6Hz的转向角正弦输入下的响应
11
第七节 提高操纵稳定性的电子控制系统
结论
1）当正弦输入转向角超过后轮侧偏角突然增大，汽车失去稳定性；
2）汽车是否稳定决定于汽车（质心）侧偏角与汽车侧偏
Quadrasteer
技术极大地缩
小了大型车辆
的转向半径， 使得这些车辆 具有紧凑型轿 车的转向半径。
3
第七节 提高操纵稳定性的电子控制系统
2.车辆稳定性控制系统（VSC或称ESP）
系统是以ABS为基础发展而成的。 基本工作原理是：在大侧向加速度、大侧偏角的极限
工况下，利用左右两侧制动力之差产生的横摆力偶矩来防
第七节 提高操纵稳定性的电子控制系统
六、装有VSC系统汽车的试验结果
27
第七节 提高操纵稳定性的电子控制系统
本节内容结束
下一节
28
VSC（ESP）的作用
后轴侧滑出
现甩尾现象 抑制后轮侧滑 加大外侧车
轮的制动力
8
第七节 提高操纵稳定性的电子控制系统
提高操纵稳定性的各种电子控制系统的有效工作区域
侧倾刚度 分配控制 驱动力 分配控制
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• 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
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
车辆与动力工程学院
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