汽車系統(tǒng)動力學復習資料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向系及轉向車輪給定的方向行駛，且當受到外界干擾時，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、轉彎干擾：路不平、側風、貨物或乘客偏載汽車系統(tǒng)坐標系及運動形式汽車操縱穩(wěn)定性輸入、輸出 輸入：轉向盤角度輸入。響應：時域響應、頻域響應。汽車時域響應分為穩(wěn)態(tài)響應和瞬態(tài)響應。 1、轉向盤角階躍輸入下進入的穩(wěn)態(tài)響應：等速直線行駛，急劇轉動轉向盤，然后維持轉角不變，即對汽車施以轉向盤角階躍輸入，汽車經(jīng)短暫的過渡過程后進入等速圓周行駛工況。 2、轉向盤角階躍輸入下的瞬態(tài)響應：等

2、速直線行駛和等速圓周行駛兩個穩(wěn)態(tài)運動之間的過渡過程所對應的瞬間運動響應。 穩(wěn)態(tài)響應特性分類：不足轉向、中性轉向、過度轉向。轉向盤保持一個固定轉角不變，緩慢加速或以不同車速等速行駛時，不足轉向的汽車轉向半徑逐漸增大，中性轉向的汽車轉向半徑不變，而過度轉向的汽車轉向半徑逐漸減小。駕駛員-汽車閉環(huán)系統(tǒng)汽車時域響應：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，操縱轉向盤使汽車做轉向運動。路面的凹凸不平、側風、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、其對轉向盤的操縱。如此不斷地反復循環(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，用測試儀器測量轉向時的汽車系統(tǒng)的物理參數(shù)。試驗項目：(1)、蛇形試驗：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)、響應試驗(轉向盤轉角階躍輸入)轉向瞬態(tài)：評價汽車的動態(tài)特性。(3)、轉向瞬態(tài)響應試驗(轉向盤轉角脈沖輸入)：評價汽車的動態(tài)特性。(4)、轉向回正性能試驗：評價汽車從曲線行駛自行回復到直線行駛的過渡過程和能力。(5)、轉向輕便性試驗：通過測定汽車在低速大轉角時的轉向輕便性，來評價駕駛員操縱汽車轉向盤的輕重程度。 (6)、穩(wěn)態(tài)回轉試驗。(固定轉向盤轉角連續(xù)

4、加速、定轉彎半徑法等。)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)、轉向盤測力計：轉向盤作用轉矩、轉角。(3)、加速度計：測定汽車作曲線行駛時的側向和縱向加速度。(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。如轉向盤階躍輸入下進入的穩(wěn)態(tài)響應等。輪胎坐標系、側偏特性側偏特性：側偏力、回正力與側偏角的關系。 側偏現(xiàn)象、側偏力、側偏角、側偏特性 保證汽車具有良好的操縱穩(wěn)定性要求：輪胎具有較大的側偏剛度和側偏力，這樣汽車的極限性能越好。譬如按圓周行駛的極限側向加速度就越高。最大側

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、結構、充氣壓力，3、路面材料、結構、潮濕程度，4、車輪外傾角。輪胎結構、工作條件與側偏剛度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，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 一定側偏角下，驅動力或制動力增加時，側偏力逐漸有所減小，這是由于輪胎側線彈性有所改變的所至。當縱向力相當大時，側偏力顯著下降。接近附著極限時，切向力已耗

6、去大部分附著力，而側向力能利用的附著力很小?；静倏v模型線性二自由度數(shù)學模型的理想化假設條件忽略轉向系的影響，以前輪轉角作為輸入；汽車只進行平行于地面的平面運動，而忽略懸架的作用；汽車前進（縱軸）速度不變，只有沿y軸的側向速度和繞z軸的橫擺運動(ayLa，S.M.0，為正值。在質心位置上作用的側向力引起的前輪側偏角a1大于后輪側偏角a2 ，汽車具有不足轉向特性。當質心在中性轉向點之后時，aa，S.M.1，稱為大阻尼，橫擺角速度響應r(t)是單調上升的。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r(t)也是單調上升，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)響應品質的參數(shù)橫擺角速度r波動時的固有頻率、阻尼比x、反應時間、過擺量（超調量）阻尼比x質量m，轉動慣量Iz和軸距的減少，可使x增大側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時間反應時間是指角階躍輸入后汽車橫擺角速度第一次到達穩(wěn)態(tài)值所需時間車速增加，值減少 m、L增大，也減少 轉動慣量Iz的增加將使有顯著的增長 增大后

8、輪側偏剛度Ka2，值減小。過擺量（超調量）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系，增大 可使過擺量減少。2.4 橫擺角速度頻率響應特性在汽車操縱穩(wěn)定性中，常以前輪轉角 或轉向盤轉角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特性來表征汽車的動態(tài)特性二自由度汽車模型運動微分方程的橫擺角速度頻率特性，可由其運動微分方程的傅立葉變換求得實際汽車的橫擺角速度頻率特性是通過轉向盤角脈沖輸入瞬態(tài)響應試驗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滯后于轉向盤轉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