汽車運(yùn)用工程基礎(chǔ)課件：汽車行駛安全性-操縱穩(wěn)定性 -

汽車運(yùn)用工程基礎(chǔ)汽車行駛安全性4.2汽車的操縱穩(wěn)定性定義：操縱性是指汽車能夠確切地響應(yīng)駕駛員轉(zhuǎn)向指令的能力穩(wěn)定性是指汽車在行駛過程中，具有抵抗改變其行駛方向的各種干擾，并保持穩(wěn)定行駛而不致于失去控制甚至翻車或側(cè)滑的能力。主要內(nèi)容4.2.1輪胎的側(cè)偏特性4.2.2線性兩自由度汽車模型及其運(yùn)動微分方程4.2.3汽車的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)特性4.2.4汽車的瞬態(tài)響應(yīng)特性4.2.5操縱穩(wěn)定性試驗(yàn)1輪胎坐標(biāo)系4.2.1輪胎的側(cè)偏特性地面法向反作用力地面切向反作用力地面?zhèn)认蚍醋饔昧Φ孛孳囕喼行钠囆旭傔^程中，由于路面的側(cè)向傾斜、側(cè)向風(fēng)或曲線行駛時的離心力，車輪中心沿Y軸方向作用有側(cè)向力相應(yīng)在地面產(chǎn)生地面?zhèn)认蚍醋饔昧?，也稱之為側(cè)偏力當(dāng)車輪有側(cè)向彈性時，即使側(cè)偏力沒有達(dá)到附著極限，車輪行駛方向?qū)⑵x車輪平面的方向，為側(cè)偏現(xiàn)象。偏離車輪中心車輪行駛方向與車輪平面的夾角與側(cè)偏力方向相反負(fù)值2側(cè)偏現(xiàn)象、側(cè)偏力、側(cè)偏角3.輪胎結(jié)構(gòu)和工作條件對輪胎側(cè)偏特性的影響尺寸↑的輪胎，k↑；子午線輪胎接地面寬，k大；扁平率：輪胎斷面高度與斷面寬度之比H

/B

↓，

k↑；在一定范圍內(nèi)，載荷↑（Fz

↑），k↑

。但載荷↑太大時，k↓；輪胎充氣壓力

↑，k↑；行駛車速對k影響較??；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)線彈性有所改變的關(guān)系。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，切向力已耗去大部分附著力，而側(cè)向力能利用的附著力很小。確定了在一定附著條件下切向力與側(cè)偏力合力的極限值4.回正力矩—繞oz軸的力矩輪胎發(fā)生側(cè)偏時，還會產(chǎn)生作用于輪胎繞oz軸的力矩Tz，圓周行駛時，Tz是使轉(zhuǎn)向車輪恢復(fù)到直線行駛位置的主要恢復(fù)力矩之一，稱為回正力矩?；卣厥怯山拥孛鎯?nèi)分布的微元側(cè)向反力產(chǎn)生，其合力FY大小與側(cè)向力Fy相等，但其作用點(diǎn)必然在接地印跡幾何中心的后方，偏移某一距離e。e稱為輪胎拖矩，F(xiàn)Ye就是回正力矩Tz。4.2.2線性兩自由度汽車模型及其運(yùn)動微分方程1.車輛坐標(biāo)系2.線性兩自由度汽車模型及其運(yùn)動微分方程

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(ay<0.4g)；

驅(qū)動力不大，對側(cè)偏特性無影響；

忽略空氣阻力；

忽略左右輪胎因載荷變化引起輪胎特性的變化；

忽略回正力矩的變化。Y向力平衡對質(zhì)心取矩4.2.3汽車的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)特性1.穩(wěn)態(tài)響應(yīng)汽車等速行駛時，在前輪角階躍輸入下進(jìn)入穩(wěn)態(tài)響應(yīng)，就是等速圓周行駛。穩(wěn)態(tài)響應(yīng)時橫擺角速度與前輪轉(zhuǎn)角之比來評價穩(wěn)態(tài)響應(yīng)，稱之為穩(wěn)態(tài)橫擺角速度增益，也稱轉(zhuǎn)向靈敏度穩(wěn)定性因素過度轉(zhuǎn)向Over-Steering2.穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的三種類型不足轉(zhuǎn)向Under-Steering中性轉(zhuǎn)向Neutral-Steering中性轉(zhuǎn)向K=01）中性轉(zhuǎn)向當(dāng)汽車以很低的速度或很大轉(zhuǎn)向半徑行駛時，側(cè)偏角很小，即2）不足轉(zhuǎn)向不足轉(zhuǎn)向當(dāng)車速時，汽車穩(wěn)態(tài)橫擺角速度增益達(dá)到最大值，且是同軸距車的中性轉(zhuǎn)向的橫擺角速度增益一半。Uch稱為特征車速。當(dāng)不足轉(zhuǎn)向量增大時，k值增大，特征車速降低。當(dāng)車速時，汽車穩(wěn)態(tài)橫擺角速度增益達(dá)到最大值，且是同軸距車的中性轉(zhuǎn)向的橫擺角速度增益一半。Uch稱為特征車速。當(dāng)不足轉(zhuǎn)向量增大時，k值增大，特征車速降低。3）過多轉(zhuǎn)向過多轉(zhuǎn)向當(dāng)車速時，汽車穩(wěn)態(tài)橫擺角速度增益趨于無窮大。Ucr稱為臨界車速。臨界車速越低，過多轉(zhuǎn)向量越大，且失去穩(wěn)定性。汽車都具有適度的不足轉(zhuǎn)向特性4.2.4汽車的瞬態(tài)響應(yīng)常用轉(zhuǎn)向盤角階躍輸入下的瞬態(tài)響應(yīng)來表征汽車的操縱穩(wěn)定性反應(yīng)時間角階躍輸入后，橫擺角速度第一次達(dá)到穩(wěn)定值所需的時間，小些較好。2.峰值反應(yīng)時間第一次達(dá)到峰值的時間，評價瞬態(tài)橫擺響應(yīng)反應(yīng)快慢。3.超調(diào)量表示執(zhí)行指令誤差的大小。4.橫擺角速度波動時的固有(圓)頻率橫擺角速度繞穩(wěn)定值上下波動的頻率5.穩(wěn)定時間橫擺角速度達(dá)到穩(wěn)態(tài)值的95%~105%之間的時間，進(jìn)入穩(wěn)態(tài)所經(jīng)歷的時間表