汽車系統(tǒng)動力學(xué)復(fù)習(xí)資料5

1、5車輛操縱穩(wěn)定性汽車操縱穩(wěn)定性的定義：在駕駛員不感覺過分緊張、疲勞的條件下，汽車能按照駕駛員通過轉(zhuǎn)向系及轉(zhuǎn)向車輪給定的方向行駛，且當(dāng)受到外界干擾時，汽車能抵抗干擾而保持穩(wěn)定行駛的能力。意義：操縱方便性、高速安全性行駛方向：直線、轉(zhuǎn)彎干擾：路不平、側(cè)風(fēng)、貨物或乘客偏載汽車系統(tǒng)坐標(biāo)系及運(yùn)動形式汽車操縱穩(wěn)定性輸入、輸出 輸入：轉(zhuǎn)向盤角度輸入。響應(yīng)：時域響應(yīng)、頻域響應(yīng)。汽車時域響應(yīng)分為穩(wěn)態(tài)響應(yīng)和瞬態(tài)響應(yīng)。 1、轉(zhuǎn)向盤角階躍輸入下進(jìn)入的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)：等速直線行駛，急劇轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤，然后維持轉(zhuǎn)角不變，即對汽車施以轉(zhuǎn)向盤角階躍輸入，汽車經(jīng)短暫的過渡過程后進(jìn)入等速圓周行駛工況。 2、轉(zhuǎn)向盤角階躍輸入下的瞬態(tài)響應(yīng)：等

2、速直線行駛和等速圓周行駛兩個穩(wěn)態(tài)運(yùn)動之間的過渡過程所對應(yīng)的瞬間運(yùn)動響應(yīng)。 穩(wěn)態(tài)響應(yīng)特性分類：不足轉(zhuǎn)向、中性轉(zhuǎn)向、過度轉(zhuǎn)向。轉(zhuǎn)向盤保持一個固定轉(zhuǎn)角不變，緩慢加速或以不同車速等速行駛時，不足轉(zhuǎn)向的汽車轉(zhuǎn)向半徑逐漸增大，中性轉(zhuǎn)向的汽車轉(zhuǎn)向半徑不變，而過度轉(zhuǎn)向的汽車轉(zhuǎn)向半徑逐漸減小。駕駛員-汽車閉環(huán)系統(tǒng)汽車時域響應(yīng)：把汽車作為開環(huán)控制系統(tǒng)的控制特性。駕駛員汽車系統(tǒng)閉環(huán)控制系統(tǒng)：在汽車行駛過程中，駕駛員根據(jù)需要，操縱轉(zhuǎn)向盤使汽車做轉(zhuǎn)向運(yùn)動。路面的凹凸不平、側(cè)風(fēng)、偏載等干擾因素會影響汽車的行駛。駕駛員則根據(jù)道路、交通等情況，通過眼、手及身體感知的汽車運(yùn)動狀況（輸出參數(shù)），經(jīng)過頭腦的分析、判斷（反饋），修正

3、其對轉(zhuǎn)向盤的操縱。如此不斷地反復(fù)循環(huán)，使汽車能穩(wěn)定行駛。汽車操縱穩(wěn)定性的評價方法1、客觀評價法：通過道路試驗(yàn)，用測試儀器測量轉(zhuǎn)向時的汽車系統(tǒng)的物理參數(shù)。試驗(yàn)項(xiàng)目：(1)、蛇形試驗(yàn)：評價汽車的隨動性、收斂性、方向操縱輕便性和事故可避性等。 (2)、響應(yīng)試驗(yàn)(轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角階躍輸入)轉(zhuǎn)向瞬態(tài)：評價汽車的動態(tài)特性。(3)、轉(zhuǎn)向瞬態(tài)響應(yīng)試驗(yàn)(轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角脈沖輸入)：評價汽車的動態(tài)特性。(4)、轉(zhuǎn)向回正性能試驗(yàn)：評價汽車從曲線行駛自行回復(fù)到直線行駛的過渡過程和能力。(5)、轉(zhuǎn)向輕便性試驗(yàn)：通過測定汽車在低速大轉(zhuǎn)角時的轉(zhuǎn)向輕便性，來評價駕駛員操縱汽車轉(zhuǎn)向盤的輕重程度。 (6)、穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)試驗(yàn)。(固定轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角連續(xù)

4、加速、定轉(zhuǎn)彎半徑法等。)常用測試儀器：(1)、五輪儀或非接觸式車速儀：測定車速、時間。(2)、轉(zhuǎn)向盤測力計(jì)：轉(zhuǎn)向盤作用轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)角。(3)、加速度計(jì)：測定汽車作曲線行駛時的側(cè)向和縱向加速度。(4)、角速度陀螺儀：汽車橫擺角速度。(5)、垂直陀螺儀：汽車車身側(cè)傾角、俯仰角。(6)、現(xiàn)場數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。2、主觀評價法：憑借主觀感覺的評價。如轉(zhuǎn)向盤階躍輸入下進(jìn)入的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)等。輪胎坐標(biāo)系、側(cè)偏特性側(cè)偏特性：側(cè)偏力、回正力與側(cè)偏角的關(guān)系。 側(cè)偏現(xiàn)象、側(cè)偏力、側(cè)偏角、側(cè)偏特性 保證汽車具有良好的操縱穩(wěn)定性要求：輪胎具有較大的側(cè)偏剛度和側(cè)偏力，這樣汽車的極限性能越好。譬如按圓周行駛的極限側(cè)向加速度就越高。最大側(cè)

5、偏力的影響因素1、附著條件j及垂直載荷FZ，2、輪胎胎面花紋、材料、結(jié)構(gòu)、充氣壓力，3、路面材料、結(jié)構(gòu)、潮濕程度，4、車輪外傾角。輪胎結(jié)構(gòu)、工作條件與側(cè)偏剛度1、尺寸的輪胎，k 2、子午線輪胎接地面寬，k大；3、鋼絲比尼龍輪胎k大；4、扁平率：輪胎斷面高度與斷面寬度之比H /B ， k ；5、在一定范圍內(nèi)，載荷 （FZ ） ，k 。但載荷太大時，k；6、輪胎充氣壓力 ，k ；7、行駛車速對k影響較??；8、潮濕特別在積水時，k 很大。 附著橢圓 一定側(cè)偏角下，驅(qū)動力或制動力增加時，側(cè)偏力逐漸有所減小，這是由于輪胎側(cè)線彈性有所改變的所至。當(dāng)縱向力相當(dāng)大時，側(cè)偏力顯著下降。接近附著極限時，切向力已耗

6、去大部分附著力，而側(cè)向力能利用的附著力很小。基本操縱模型線性二自由度數(shù)學(xué)模型的理想化假設(shè)條件忽略轉(zhuǎn)向系的影響，以前輪轉(zhuǎn)角作為輸入；汽車只進(jìn)行平行于地面的平面運(yùn)動，而忽略懸架的作用；汽車前進(jìn)（縱軸）速度不變，只有沿y軸的側(cè)向速度和繞z軸的橫擺運(yùn)動(ayLa，S.M.0，為正值。在質(zhì)心位置上作用的側(cè)向力引起的前輪側(cè)偏角a1大于后輪側(cè)偏角a2 ，汽車具有不足轉(zhuǎn)向特性。當(dāng)質(zhì)心在中性轉(zhuǎn)向點(diǎn)之后時，aa，S.M.1，稱為大阻尼，橫擺角速度響應(yīng)r(t)是單調(diào)上升的。隨著時間的增長，r趨近于穩(wěn)態(tài)橫擺角速度r0 ；但當(dāng)車速超過臨界車速vcr后， r是發(fā)散的，趨于無窮大，此時，汽車失去穩(wěn)定性x=1，稱為臨界阻尼，

7、橫擺響應(yīng)r(t)也是單調(diào)上升，且趨近于穩(wěn)態(tài)橫擺角速度。x1，稱為小阻尼，橫擺響應(yīng)r(t)是一條收斂于穩(wěn)態(tài)橫擺角速度的減幅正弦曲線。 瞬態(tài)響應(yīng)特性曲線阻尼比x愈大，衰減愈快，阻尼比x 小，不僅衰減慢，而且過擺量也大曲線表明橫擺角速度最后都趨于穩(wěn)態(tài)橫擺角速度評價瞬態(tài)響應(yīng)品質(zhì)的參數(shù)橫擺角速度r波動時的固有頻率、阻尼比x、反應(yīng)時間、過擺量（超調(diào)量）阻尼比x質(zhì)量m，轉(zhuǎn)動慣量Iz和軸距的減少，可使x增大側(cè)偏剛度增大也有助于x的增大阻尼比隨車速的降低而迅速增大反應(yīng)時間反應(yīng)時間是指角階躍輸入后汽車橫擺角速度第一次到達(dá)穩(wěn)態(tài)值所需時間車速增加，值減少 m、L增大，也減少 轉(zhuǎn)動慣量Iz的增加將使有顯著的增長 增大后

8、輪側(cè)偏剛度Ka2，值減小。過擺量（超調(diào)量）過擺量指橫擺角速度第一個最大值與穩(wěn)態(tài)值的百分比，它表明瞬態(tài)響應(yīng)中振蕩時可能出現(xiàn)的最大偏差，這一數(shù)值希望小一些好過擺量大小與阻尼比有密切關(guān)系，增大 可使過擺量減少。2.4 橫擺角速度頻率響應(yīng)特性在汽車操縱穩(wěn)定性中，常以前輪轉(zhuǎn)角 或轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角sw為輸入，汽車橫擺角速度r為輸出的汽車橫擺角速度頻率響應(yīng)特性來表征汽車的動態(tài)特性二自由度汽車模型運(yùn)動微分方程的橫擺角速度頻率特性，可由其運(yùn)動微分方程的傅立葉變換求得實(shí)際汽車的橫擺角速度頻率特性是通過轉(zhuǎn)向盤角脈沖輸入瞬態(tài)響應(yīng)試驗(yàn)求得的幅頻特性反映了駕駛員以不同頻率輸入指令時，汽車執(zhí)行駕駛員指令失真的程度相頻特性反映了汽車橫擺角速度r滯后于轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角的失真程度橫擺角速度頻率特性的評定參數(shù)n 頻率為零