5.1吉林大学汽车理论课件.ppt

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1、汽车理论汽车理论第二十四讲第二十四讲主讲教师：杨志华学时：482 汽车的操纵稳定性是指在驾驶者不感到过分紧张、疲劳汽车的操纵稳定性是指在驾驶者不感到过分紧张、疲劳的情况下，汽车能遵循驾驶者通过转向系统及转向车轮给定的情况下，汽车能遵循驾驶者通过转向系统及转向车轮给定的方向行驶，的方向行驶，且且当遭遇外界干扰时，汽车能抵抗干扰而保持当遭遇外界干扰时，汽车能抵抗干扰而保持稳定行驶的能力。稳定行驶的能力。（操纵操纵+稳定稳定）汽车的操纵稳定性是汽车汽车的操纵稳定性是汽车主动安全性主动安全性的重要评价指标。的重要评价指标。第五章汽车的操纵稳定性返回目录返回目录3第一节 概述 本节将介绍汽车操纵稳定性包

2、含的内容、车辆坐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。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本节还将介绍操纵稳定性的研究方法及试验评价方法。方法。第五章 汽车的操纵稳定性返回目录返回目录4 汽车在转向盘输入或外界干扰输入下的侧向运动响应随汽车在转向盘输入或外界干扰输入下的侧向运动响应随时间而变化的特性称为时间而变化的特性称为时域响应特性时域响应特性。转向盘输入有角位移输入和力矩输入。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。外界干扰输入主要是指侧向风和路面不平产

3、生的侧向力。第一节 操纵稳定性概述一、操纵稳定性包含的内容汽车的操纵稳定性研究内容较广泛，涉及较多的评价指标。汽车的操纵稳定性研究内容较广泛，涉及较多的评价指标。下面做简要介绍。下面做简要介绍。51.转向盘角阶跃输入下的响应稳态响应稳态响应瞬态响应瞬态响应 横摆角速度增益横摆角速度增益转转向灵敏度。向灵敏度。评价参量评价参量 反应时间。反应时间。横摆角速度波动的横摆角速度波动的无阻尼圆频率。无阻尼圆频率。评价参量评价参量第一节 操纵稳定性概述操纵稳定性包含的内容操纵稳定性包含的内容 汽车直线行驶时，急速转动转向盘至某一转角时，停止转汽车直线行驶时，急速转动转向盘至某一转角时，停止转动转向盘并维

4、持此转角不变，即给汽车以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转向盘角阶跃输入。6 转向盘转角正弦输入转向盘转角正弦输入下，频率由下，频率由0变化变化时，汽车横摆角速度与时，汽车横摆角速度与转向盘转角的转向盘转角的振幅比振幅比及及相位差相位差的变化规律。的变化规律。共振峰频率。共振峰频率。共振时振幅比。共振时振幅比。相位滞后角。相位滞后角。稳态增益。稳态增益。评价参量评价参量第一节 操纵稳定性概述2.横摆角速度频率响应特性操纵稳定性包含的内容操纵稳定性包含的内容73.转向盘中间位置操纵稳定性 转向灵敏度。转向灵敏度。转向盘力特性。转向盘力特性。转向功灵敏度。转向功灵敏度。评价参量

5、评价参量第一节 操纵稳定性概述 转向盘力输入转向盘力输入下的时域响应。下的时域响应。回正后剩余横摆角回正后剩余横摆角速度与剩余横摆角。速度与剩余横摆角。达到剩余横摆角速达到剩余横摆角速度的时间。度的时间。评价参量评价参量4.回正性操纵稳定性包含的内容操纵稳定性包含的内容 转向盘小转角、低频转向盘小转角、低频正弦输入下，汽车高速正弦输入下，汽车高速行驶时的操纵稳定性。行驶时的操纵稳定性。8车型车型最小转向半径最小转向半径/m（左（左/右）右）Audi A45.6/5.6（轴距（轴距2650 mm）宝马宝马520i5.65/5.65（轴距（轴距2830 mm）雷克萨斯雷克萨斯LS4305.4/5.

6、3（轴距（轴距2925 mm）一些常见车型的最小转向半径一些常见车型的最小转向半径评价参量：最小转向半径。评价参量：最小转向半径。第一节 操纵稳定性概述5.转向半径操纵稳定性包含的内容操纵稳定性包含的内容9 评价转动转向盘轻便评价转动转向盘轻便程度的特性。程度的特性。包括原地转向轻便性、包括原地转向轻便性、低速行驶转向轻便性和高低速行驶转向轻便性和高速行驶转向轻便性。速行驶转向轻便性。转向力。转向力。转向功。转向功。目前部分轿车上使用的电动助力转向系统（目前部分轿车上使用的电动助力转向系统（EPS），），能很好地兼顾各种车速下行驶时的转向轻便性。能很好地兼顾各种车速下行驶时的转向轻便性。评价参

7、量评价参量第一节 操纵稳定性概述6.转向轻便性操纵稳定性包含的内容操纵稳定性包含的内容10直线行驶性直线行驶性转向盘转角和（累计值）转向盘转角和（累计值）侧向风敏感性侧向风敏感性路面不平敏感性路面不平敏感性侧向偏移侧向偏移评价参量评价参量评价参量评价参量第一节 操纵稳定性概述7.直线行驶性能操纵稳定性包含的内容操纵稳定性包含的内容11 蛇行性能蛇行性能 移线性能移线性能 双移线性能双移线性能回避障碍性能回避障碍性能 转向盘转角、转向转向盘转角、转向力、侧向加速度、横力、侧向加速度、横摆角速度、侧偏角、摆角速度、侧偏角、车速等。车速等。在汽车性能参数里，往往以应急性能给出。在汽车性能参数里，往往

8、以应急性能给出。主要包括：蛇行绕桩速度（满载主要包括：蛇行绕桩速度（满载/空载）、空载）、紧急变线速度（满载紧急变线速度（满载/空载）。空载）。评价参量评价参量第一节 操纵稳定性概述8.典型行驶工况性能操纵稳定性包含的内容操纵稳定性包含的内容12 三辆轿车在做三辆轿车在做蛇形绕桩性能对蛇形绕桩性能对比测试。比测试。第一节 操纵稳定性概述13第一节 操纵稳定性概述14汽车在绕桩（转向）时车身总有一定的倾斜汽车在绕桩（转向）时车身总有一定的倾斜第一节 操纵稳定性概述15有些轿车的车身侧倾比较严重有些轿车的车身侧倾比较严重第一节 操纵稳定性概述16车身外倾车身外倾驾驶舱内倾驾驶舱内倾设计的理念是驾设

9、计的理念是驾驶舱永不倾斜驶舱永不倾斜第一节 操纵稳定性概述17第一节 操纵稳定性概述18车型车型紧急变线速度紧急变线速度/（km h1）（空载）（空载）新雅阁新雅阁97.3 马自达马自达6120 Audi A4124.9 Audi A8131.6一些常见轿车的紧急变线速度一些常见轿车的紧急变线速度第一节 操纵稳定性概述操纵稳定性包含的内容操纵稳定性包含的内容19极限侧向加速度极限侧向加速度抗侧翻能力抗侧翻能力极限车速极限车速 回至原来路径回至原来路径所需时间所需时间评价参量评价参量评价参量评价参量评价参量评价参量 圆周行驶极限圆周行驶极限侧向加速度侧向加速度第一节 操纵稳定性概述9.极限行驶能

10、力 发生侧滑时的发生侧滑时的控制能力控制能力操纵稳定性包含的内容操纵稳定性包含的内容汽车理论汽车理论第二十五讲第二十五讲主讲教师：杨志华学时：4821第一节 操纵稳定性概述1.车辆坐标系二、车辆坐标系与转向盘角阶跃输入下的时域响应右手系右手系22 汽车直线行驶时，急速转动转向盘至某一转角时，停止转汽车直线行驶时，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转向盘角阶跃输入。时间时间 t转转向向盘盘转转角角第一节 操纵稳定性概述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，转向盘角阶跃输入经短暂

11、时间后，汽车进入等速圆周行驶，称为称为转向盘角阶跃输入下进入的稳态响应转向盘角阶跃输入下进入的稳态响应。23不足转向不足转向 ；中性转向中性转向 不变；不变；过多转向过多转向 。稳态响应特性有三种类型稳态响应特性有三种类型第一节 操纵稳定性概述24 转向盘角阶跃输转向盘角阶跃输入前后，入前后，直线行驶与直线行驶与等速圆周行驶这两个等速圆周行驶这两个稳态运动之间的过渡稳态运动之间的过渡过程是一种瞬态，相过程是一种瞬态，相应的瞬态运动响应称应的瞬态运动响应称为为转向盘角阶跃输入转向盘角阶跃输入下的瞬态响应下的瞬态响应。第一节 操纵稳定性概述3.瞬态响应特性25 1）时间上的滞后）时间上的滞后瞬态响

12、应的评价指标瞬态响应的评价指标第一节 操纵稳定性概述2）执行上的误差）执行上的误差（r1/r0）100 称为超调量称为超调量3）横摆角速度的波动）横摆角速度的波动 波动的波动的 2/T,取取决于汽车的结构参数决于汽车的结构参数 4）进入稳态所经历）进入稳态所经历的时间的时间26将汽车作为开路控制系统将汽车作为开路控制系统人人汽车系统作为闭路系统汽车系统作为闭路系统第一节 操纵稳定性概述三、操纵稳定性的研究方法显然，对于操稳显然，对于操稳性，闭路系统模性，闭路系统模型是更符合实际型是更符合实际的；但研究起来的；但研究起来更复杂。更复杂。在其他性能的研究中，在其他性能的研究中，反馈可能不重要。反馈

13、可能不重要。27 通过仪器测出横摆角通过仪器测出横摆角速度、侧向加速度、侧速度、侧向加速度、侧倾角及转向力。倾角及转向力。让试验评价人员根让试验评价人员根据试验时自己的感觉据试验时自己的感觉进行评价。进行评价。人人汽车闭路系统汽车闭路系统第一节 操纵稳定性概述四、操纵稳定性的两种试验评价方法开路系统开路系统主观评价法主观评价法客观评价法客观评价法所有的汽车性能，最终都是以主观评价为依据。同时，主观评所有的汽车性能，最终都是以主观评价为依据。同时，主观评价也为客观评价提供定量指标。价也为客观评价提供定量指标。28然而，主观评价法也存在两个严重缺陷：然而，主观评价法也存在两个严重缺陷：一，它受到评价者个人主观因素的影响，不同评价者可一，它受到评价者个人主观因素的影响，不同评价者可能给出差别极大的评价结果；能给出差别极大的评价结果；二，他不能给出二，他不能给出“汽车性能汽车性能”与与“汽车结构汽车结构”之间关系之间关系的信息。的信息。综上：综上：研究汽车的操纵稳定性，闭路系统是非常真实的；但其理研究汽车的操纵稳定性，闭路系统是非常真实的；但其理论模型的建立和分析非常复杂。论模型的建立和分析非常复杂。为此，我们还是采用开路模型，利用客观评价法来分析汽为此，我们还是采用开路模型，利用客观评价法来分析汽车的操纵稳定性。车的操纵稳定性。29下一节下一节第一节 操纵稳定性概述本节内容结束