4.1汽车操纵稳定性.ppt

假设 汽车具有惯性、弹性、阻尼，是一个多自由度的动力学系统 轮胎、悬架、转向系都具有非线性特性，描述汽车的微分方程应是非线性微分方程，即汽车为一非线性系统。 侧向加速度不大于0.4g，可近似为线性动力学系统 第四章 汽车操纵稳定性 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。 汽车的操纵稳定性是汽车主动安全性的重要评价指标。 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。 操纵性是指汽车能够确切地响应驾驶员指令的能力。 第一节 概述 ?本节将介绍汽车操纵稳定性包含的内容、车辆坐标系、转向盘角阶跃输入下的时域响应特性等。 ?本节还将介绍操纵稳定性的研究方法及试验评价方法。 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。 如下表所示 一、操纵稳定性包含的内容 在汽车操纵稳定性的研究中，常把汽车作为一个控制系统，求出汽车曲线行驶的时域响应与频域响应，并以它们来表征汽车的操纵稳定性。 ?汽车曲线行驶的时域响应：汽车在转向盘输入或外界侧向干扰输入下的侧向运动响应。 ?转向盘输入有角位移输入和力矩输入。 ?外界干扰输入主要是指侧向风和路面不平产生的侧向力。 1.转向盘角阶跃输入下的响应 ①反应时间 ②横摆角速度波动的无阻尼圆频率 转向盘角阶跃输入下的瞬态响应 横摆角速度增益—转向灵敏度 主要评价参量 转向盘角阶跃输入下进入的稳态响应——转向特性 基本内容 ①共振峰频率 ②共振时振幅比 ③相位滞后角 ④稳态增益 主要评价参量 转向盘转角正弦输入下，频率由0→∞变化时，汽车横摆角速度与转向盘转角的振幅比及相位差的变化图形。 基本内容 2.横摆角速度频率响应特性 3.转向盘中间位置操纵稳定性 ①转向灵敏度 ②转向盘力特性 ③转向功灵敏度 主要评价参量 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 基本内容 4.转向回正性 ①回正后剩余横摆角速度与剩余横摆角 ②达到剩余横摆角速度的时间 主要评价参量 转向盘力输入下的时域响应 基本内容 5.转向半径 最小转向半径 主要评价参量 是评价汽车机动灵活性的物理参量。 转向盘转到极限位置，汽车以最低稳定车速转向行驶 基本内容 5.4/5.3（轴距2925 mm ） 雷克萨斯LS430 5.65/5.65（轴距2830 mm ） 宝马520i 5.6/5.6（轴距2650 mm ） Audi A4 最小转向半径/m（左/右） 车型 一些车型的最小转向半径 6.转向轻便性 ①转向力 ②转向功 主要评价参量 评价转动转向盘轻便程度的特性 包括原地转向轻便性、低速行驶转向轻便性和高速行驶转向轻便性 基本内容 7.直线行驶性能 侧向偏移 路面不平度稳定性 侧向偏移 侧向风稳定性 转向盘转角和（累计值） 主要评价参量 直线行驶性 基本内容 8. 典型行驶工况性能 双移线性能—避障性能 移线性能 转向盘转角、转向力、侧向加速度、横摆角速度、侧偏角、车速等 主要评价参量 蛇行性能 基本内容 汽车通过某种模拟典型驾驶操作通道的性能。它们更能如实地反映汽车的操纵稳定性。 回至原来路径所需时间 发生侧滑时的控制能力 极限车速 抗侧翻能力 极限侧向加速度 主要评价参量 圆周行驶极限侧向加速度 基本内容 9.极限行驶能力 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。它表明汽车安全行驶的极限性能。 汽车是由若干部件组成的一个物理系统。 1.车辆坐标系 二、车辆坐标系,转向盘角阶跃输入下的时域响应 固结于汽车的直角动坐标系是就是车辆坐标系。 ?汽车直线行驶时，急速转动转向盘至某一转角时，停止转动转向盘并维持此转角不变，即给汽车以转向盘角阶跃输入 2.稳态响应特性 ?转向盘角阶跃输入经短暂时间后，汽车进入等速圆周行驶，称为转向盘角阶跃输入下进入的稳态响应 时间 t 转向盘转角 汽车的时域响应可分为不随时间变化的稳态响应和随时间变化的瞬态响应。 转向盘保持一固定转角δsw，缓慢回正或以不同车速等速行驶。 不足转向 中性转向 不变 过多转向 稳态响应特性有三种类型 操纵稳定性良好的汽车应具有适度的不足转向特性。 具有中性转向特性的汽车在使用条件变动时，可能转变为具有过多转向特性。 转向盘角阶跃输入前后，直线行驶与等速圆周行驶这两个稳态运动之间的过渡过程是一种瞬态，相应的瞬态运动响应称为转向盘角阶跃输入下的瞬态响应 3.瞬态响应