車輛穩(wěn)定性控制研究

1、本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）摘 要本文研究了車輛的穩(wěn)定性控制技術(shù)，主要包括幾個有代表性的傳感器的信號采集和數(shù)據(jù)處理以及它們對車輛操縱穩(wěn)定性、行駛穩(wěn)定性的影響。研究側(cè)滑傳感器時采用了VC+6.0軟件編程的方法將接收到的數(shù)據(jù)信號進行篩選和剔除，使測量結(jié)果更加真實，同時也降低了誤差。用理論分析的方法分析了轉(zhuǎn)向系的一些主要性能參數(shù)對操縱穩(wěn)定性的影響，例如轉(zhuǎn)向系效率、轉(zhuǎn)向系的角傳動比、轉(zhuǎn)向系的剛度等。制動系統(tǒng)中主要分析了車輪和懸架對車輛穩(wěn)定性的影響，通過對現(xiàn)行車輛操縱穩(wěn)定性評價指標的分析可以更有針對性的進行參數(shù)的調(diào)整，使車輛保持良好的穩(wěn)定性。關(guān)鍵詞：汽車穩(wěn)定性； 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)； 制動系統(tǒng)； 傳感器Abstract

2、The vehicle stability control technology is studied in this paper, including a few representative sensor signal acquisition and data processing as well as their impact on vehicle handling and stability, driving stability. VC + +6.0 software programming method is used to filter the received data sign

3、al to make the results more realistic, while also reducing the error. With the theoretical analysis of the method of analysis the impact on the handling and stability of some of the key performance parameters of the steering system, such as the steering system efficiency, the Steering System angle g

4、ear ratio steering system stiffness. Brake system, wheels and suspension on vehicle stability, handling and stability evaluation, analysis of existing vehicles can be more targeted adjustment parameters to maintain the stability of the vehicle.Key words: stability of automobile；steering system； brak

5、e system； sensor目 錄第1章 緒 論11.1 車輛穩(wěn)定性研究的背景和意義11.2 車輛穩(wěn)定性研究的國內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢11.3 本文研究內(nèi)容4第2章 車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)52.1 車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)簡介52.2 車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)工作原理62.3 車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)構(gòu)成62.4 車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)工作過程7第3章 穩(wěn)定性控制系統(tǒng)的信號采集93.1 車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)主要傳感器93.2 側(cè)滑傳感器的測量原理與信號采集93.3 扭矩傳感器的測量原理與信號采集133.4 加速度傳感器測量原理與信號采集153.5 方向盤轉(zhuǎn)向角傳感器的信號采集15第4章 車輛穩(wěn)定性影響因素分析174.1

6、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與轉(zhuǎn)向特性174.2 轉(zhuǎn)向系主要性能參數(shù)及對汽車操縱穩(wěn)定性的影響194.2.1轉(zhuǎn)向系的效率194.2.2轉(zhuǎn)向系的角傳動比與力傳動比214.2.3轉(zhuǎn)向系的傳動間隙特性244.2.4轉(zhuǎn)向系的剛度254.3 制動系對操縱穩(wěn)定性的影響25第5章 汽車操縱穩(wěn)定性評價指標的分析與建議27第6章 總結(jié)33參考文獻34致謝36附錄37III第1章 緒 論1.1 車輛穩(wěn)定性研究的背景和意義車輛穩(wěn)定性包括操縱穩(wěn)定性和制動穩(wěn)定性兩部分。而制動穩(wěn)定性的發(fā)展又在不斷的更新?lián)Q代，汽車防抱死制動系統(tǒng)(簡稱ABS)是提高和改善汽車制動性能的重要途徑，它能充分發(fā)揮輪胎與路面的潛在附著力，最大限度地改善汽車的制動性能，以

7、滿足行車安全的需要，它一直是人們追求的目標。雖然ABS的理論基礎(chǔ)早已確立，但鑒于相關(guān)工業(yè)如電子技術(shù)水平的限制，使可靠性、價格效益比成為ABS發(fā)展道路上的兩大障礙。20世紀80年代以來，由于電子技術(shù)的發(fā)展，ABS可靠性得以完善，加之汽車行駛速度的提高，致使制動時車輪抱死拖滑成為行車安全的重大隱患之一，為了改善制動性能，保障行車安全，促進了ABS的使用日益廣泛。世界各發(fā)達國家都對汽車安全性提出了強制性要求，20世紀90年代歐、美、日等發(fā)達國家為了提高汽車安全性，制定了嚴格的法規(guī)。事實證明，ABS的發(fā)展和國家的汽車安全法規(guī)密切相關(guān)。1995年，北美產(chǎn)轎車ABS的裝用率達70%，歐洲轎車ABS裝用率約

8、為40%。目前，ABS已成為這些國家生產(chǎn)轎車的標準裝備。車輛穩(wěn)定性是行車安全的一重要保證，為了讓人們的出行更加的安全、便捷，所以對于車輛穩(wěn)定性的研究不斷進步，這樣不但能夠減少甚至避免交通事故。通過對道路狀況、汽車運行工況等不同情況下保持穩(wěn)定的臨界值試驗，車輛的穩(wěn)定性才不斷提高；另一方面通過對汽車整體的縱向穩(wěn)定性和橫向穩(wěn)定性在不同情況時能夠更好的保證汽車的穩(wěn)定。認識并學習當前先進的汽車穩(wěn)定性設(shè)計的原理、發(fā)展方向。通過廣泛的查閱資料可以掌握有關(guān)車輛穩(wěn)定性的不同的研究方法；過運用數(shù)據(jù)采集將采集到的數(shù)據(jù)用不同的計算方法，將得到的結(jié)果進行分析比較他們的優(yōu)缺點，通過對幾個典型案例的分析可以鑒定出現(xiàn)側(cè)翻、側(cè)

9、滑的原因，出現(xiàn)故障的部件，這樣就做到了理論與實踐相結(jié)合，在實踐中檢驗和完善對車輛穩(wěn)定性的預(yù)測和判斷。通過系統(tǒng)的整體分析和某些部件的局部分析可以全面而又深刻的研究汽車在行駛中的操縱穩(wěn)定性和制動穩(wěn)定性。1.2 車輛穩(wěn)定性研究的國內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢1999年我國制定的國家強制性標準GB-12676汽車制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、性能和試驗方法中已把裝用ABS作為強制性法規(guī)。到2005年，國產(chǎn)車輛ABS裝車率將達到50%。微車、客車的裝車率為20%，也就是說液壓制動ABS的需求量將達到75萬-81萬套；而中、重型載貨車，大、中型客車ABS的裝車率為100%；氣制動ABS需求量為35萬-45萬套；這樣，到2005年國

10、內(nèi)ABS總需求量為108萬-126萬套。我國ABS產(chǎn)品正處于起步階段，氣動ABS相對液壓ABS的推廣門檻要低一些。一方面氣動ABS主要是針對重型車及大客車，這類車型主要由國內(nèi)生產(chǎn)，且國家強制性法規(guī)不是強制要求這部分車輛裝用ABS系統(tǒng)。一、ABS系統(tǒng)技術(shù)升級過程ABS系統(tǒng)中涉及以下幾方面技術(shù)：一是傳感器。傳統(tǒng)上ABS傳感器以電磁感應(yīng)式傳感器為主，目前國內(nèi)市場90%是以這種傳感器為主，氣動ABS幾乎100%采用這種傳感器。這種傳感器的優(yōu)點是成本低，抗惡劣環(huán)境的能力強，但缺點是要求工作間隙較小，低速時往往沒有信號。近幾年由于半導體技術(shù)的發(fā)展，霍爾型傳感器逐步在液壓ABS系統(tǒng)中采用，它的特點是體積小，

11、工作間隙大，信號幅度與速度無關(guān)，還可以測試間隙及方向，特別是用于ABS升級的產(chǎn)品，所以霍爾型傳感器呈現(xiàn)逐步增多的趨勢。二是ABS控制器。目前ABS控制器主要以16位單片機為主，一般采用雙CPU，也有采用單CPU的。其所用到各種硬件芯片，國外大的半導體廠商都有成熟的解決方案，所以硬件實現(xiàn)已比較簡單。ECU硬件的方面主要是朝集成化方向發(fā)展，一些公司采用先進的半導體技術(shù)試圖將功率驅(qū)動芯片與CPU集成在一起，將各種輔助功能，如電源、通信也集成在一起。這樣芯片就可以集成到一兩個器件上，大大提高了系統(tǒng)的可靠性。在軟件方面也有人試圖將ABS軟件標準化，軟件開發(fā)朝著圖形化及自動代碼生成方向發(fā)展，這樣會導致要求

12、更高的CPU計算速度和更大的內(nèi)存及程序存儲空間。二、電子制動將是發(fā)展方向ABS技術(shù)在20世紀90年代初期就已成熟，近十年來沒有突破性的發(fā)展，但在ABS技術(shù)進行的擴展，將ABS的內(nèi)涵給予了很大的提升。ABS最初的擴展是防滑控制系統(tǒng)，它分為制動防滑(EDS)和驅(qū)動防滑(TCS)兩部分，有時統(tǒng)稱為ASR。在此基礎(chǔ)上擴展了后軸制動力感載控制，即EBD功能，以及電子助力制動EBA，這些擴展仍是以ABS為主。90年代中期，ABS進入了一個全新的發(fā)展，ABS只是作為全新系統(tǒng)的一個子系統(tǒng)，而不是一個主要的系統(tǒng)，但它仍把ABS作為一個重要組成部分。氣動ABS演化為EBS，即電子制動系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上發(fā)展為穩(wěn)定性控

13、制系統(tǒng)ESP，穩(wěn)定性控制系統(tǒng)主要利用車輛加速度傳感器和橫擺角速度傳感器，對車輛橫向穩(wěn)定性進行控制，如對過度轉(zhuǎn)向及不足轉(zhuǎn)向進行糾正，防止車輛失去穩(wěn)定性。還有一些系統(tǒng)將傾翻警告集成到這類系統(tǒng)中，這種系統(tǒng)的控制主要以制動為主，所以ABS是其重要的組成部分。液壓ABS目前演化成穩(wěn)定性控制，即ESP系統(tǒng)。它是控制操作過程中的橫向穩(wěn)定性，通用制動成驅(qū)動力的調(diào)節(jié)來調(diào)整整車的橫向穩(wěn)定性，目前這種系統(tǒng)已批量裝車，國內(nèi)中高檔轎車已開始裝車，在此基礎(chǔ)進行擴展的功能有；將助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與ESP相結(jié)合，更好地控制車輛穩(wěn)定性。下一代產(chǎn)品已進行了批量生產(chǎn)，即電子制動系統(tǒng)，將傳統(tǒng)的制動液壓傳動部分改為電傳動，但制動力仍靠液壓及

14、主缸分泵產(chǎn)生，這樣可以提高制動的響應(yīng)速度，減小制動距離，同時可以實現(xiàn)Brake-by-wire的功能。未來液壓ABS系統(tǒng)將向全電子系統(tǒng)過渡，但可靠性及成本是一個非常大的障礙，全電子制動要求制動電機有足夠的制動力，但目前的12V電源很難滿足要求，要求未來的42伏電源系統(tǒng)的實施后才可能變成現(xiàn)實?？傊?，現(xiàn)代汽車制動控制技術(shù)正朝著電子制動控制方向發(fā)展。全電制動控制因其巨大的優(yōu)越性，將取代傳統(tǒng)的以液壓為主的傳統(tǒng)制動控制系統(tǒng)而占據(jù)下一代制動控制系統(tǒng)統(tǒng)治地位。同時，隨著其他汽車電子技術(shù)特別是超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，電子元件的成本及尺寸不斷下降。汽車電子制動控制系統(tǒng)將與其他汽車電子系統(tǒng)如汽車電子懸架系統(tǒng)、汽車

15、主動式方向擺動穩(wěn)定系統(tǒng)、電子導航系統(tǒng)、無人駕駛系統(tǒng)等融合在一起成為綜合的汽車電子控制系統(tǒng)，未來的汽車中就不存在孤立的制動控制系統(tǒng)，各種控制單元集中在較少的ECU中，并將逐漸代替常規(guī)的控制系統(tǒng)，實現(xiàn)車輛控制的智能化。三、國內(nèi)汽車安全現(xiàn)狀汽車制動控制技術(shù)的發(fā)展受整個汽車工業(yè)發(fā)展的制約。有一個巨大的汽車市場的吸引，各種先進的電子技術(shù)、生物技術(shù)、信息技術(shù)以及各種智能技術(shù)才會陸續(xù)應(yīng)用到汽車制動控制系統(tǒng)中來。圍繞著汽車安全產(chǎn)品，除大家熟知的ABS安全氣囊外。近幾年在ABS基礎(chǔ)擴展的系統(tǒng)有ESP穩(wěn)定系統(tǒng)、EBS電子制動系統(tǒng)、ACC自動巡航系統(tǒng)、抗傾翻系統(tǒng)、自動防撞系統(tǒng)，這些都與ABS有關(guān)5。另外還有輪胎壓力

16、監(jiān)測系統(tǒng)TMPS、夜視系統(tǒng)。這些系統(tǒng)絕大部分都已進入商業(yè)化及批量生產(chǎn)階段。但ABS可以說是一個最基礎(chǔ)的系統(tǒng)，如果ABS不能開發(fā)成功，其他更高級的系統(tǒng)則無法進入，要么不完善。但有些系統(tǒng)與ABS關(guān)系小些，如TMPS(汽車輪胎氣壓報警技術(shù))，由于它比較簡單，目前國內(nèi)很多企業(yè)都在開發(fā)和生產(chǎn)TMPS系統(tǒng)，這也不一定是十分好的事情。1.3 本文研究內(nèi)容分析轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和制動系統(tǒng)對車輛穩(wěn)定性的影響，在分析轉(zhuǎn)向系統(tǒng)時運用定量分析的方法分析速度、轉(zhuǎn)彎半徑、質(zhì)心高度三個參數(shù)來考量車輛穩(wěn)定性的最佳工況或者范圍；制動系統(tǒng)的穩(wěn)定性，為了保證汽車行駛安全，發(fā)揮高速行駛的能力，制動系必須滿足下列要求；一、制動效能好。評價汽車制

17、動效能的指標有；制動距離、制動減速度、制動時間；二、操縱輕便，制動時的方向穩(wěn)定性好。制動時，前后車輪制動力分配合理，左右車輪上的制動力應(yīng)基本相等，以免汽車制動時發(fā)生跑偏和側(cè)滑；三、制動平順性好。制動時應(yīng)柔和、平穩(wěn)；解除時應(yīng)迅速、徹底；四、散熱性好，調(diào)整方便。這要求制動蹄摩擦片抗高溫能力強，潮濕后恢復(fù)能力快，磨損后間隙能夠調(diào)整，并能夠防塵、防油；五、帶掛車時，能使掛車先于主車產(chǎn)生制動，后于主車解除制動；掛車自行脫掛時能自行進行制動。研究車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)的組成、工作原理、工作過程及實際應(yīng)用。第2章 車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)2.1 車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)簡介車身穩(wěn)定控制系統(tǒng)(車輛穩(wěn)定性控制)，英文全稱(Ve

18、hicle Stability Control）。它是由豐田汽車公司開發(fā)的一種主動安全系統(tǒng)。與其功能相近的系統(tǒng)還有寶馬的DSC動態(tài)穩(wěn)定控制、大眾的ESP電子穩(wěn)定程序。近幾年來，豐田在主動安全性方面取得了巨大的成就，從美國的權(quán)威J.D.POWER的測評結(jié)果來看，雷克薩斯主動安全技術(shù)方面的評價超過寶馬和奔馳。其間，車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)功不可沒。作為車輛的輔助控制系統(tǒng)，它可以對因猛打方向盤或者路面濕滑而引起的側(cè)滑現(xiàn)象進行控制。當傳感器檢測出車輛側(cè)滑時，系統(tǒng)能自動對各車輪的制動以及發(fā)動機動力進行控制。車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)能快速的將車輛于轉(zhuǎn)彎過程中出現(xiàn)的轉(zhuǎn)向過度或轉(zhuǎn)向不足的現(xiàn)象修正到原有正常路徑的循跡行駛，

19、此套系統(tǒng)系由方向盤轉(zhuǎn)角傳感器、減速度感測器、車身偏擺角速度感測器、制動油壓感測器以及輪速感測器所組成的系統(tǒng)，可控制當車輛轉(zhuǎn)彎過程中當車輛處于轉(zhuǎn)向過度的情形下，會降低發(fā)動機的輸出力矩，且執(zhí)行前面外側(cè)輪的制動作用，來產(chǎn)生一向外的的力量使車身行駛的方向回復(fù)到正常的軌跡，而當車輛在轉(zhuǎn)彎過程中處于轉(zhuǎn)向不足的情形下，除仍會降低發(fā)動機動力輸出，且于后兩輪會根據(jù)轉(zhuǎn)向不足的程度施與不同的制動力，其目的也是要產(chǎn)生回復(fù)至正常行駛路徑的力量，而使車輛在轉(zhuǎn)彎的行駛過程中有好的行駛方向穩(wěn)定性。一、技術(shù)發(fā)展穩(wěn)定控制系統(tǒng)是從其他技術(shù)上發(fā)展起來的，例如ABS和牽引力控制技術(shù)，這些系統(tǒng)工作時，都必須檢測車輪是否將要抱死并能單獨的

20、調(diào)整車輪的制動力。穩(wěn)定控制系統(tǒng)利用了這項技術(shù)以及所用的傳感器和計算控制單元?？刂茊卧粩嗟谋O(jiān)測并處理從轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、車輪和車身上的傳感器上傳來的信號，確定車輛過彎時是否正在打滑。如果發(fā)現(xiàn)打滑，控制單元對需要制動的車輪進行微量制動以幫助穩(wěn)定車輛的行駛狀態(tài)。有些系統(tǒng)還可以進一步的調(diào)整發(fā)動機的輸出功率。從而可以在不需要駕駛員干涉的情況下幫助其控制車輛。二、特點與ABS等其他主動安全系統(tǒng)相比，車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)擁有三大特點：1)實時監(jiān)控：車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)控駕駛者的操控動作（轉(zhuǎn)向、制動和油門等）、路面信息、汽車運動狀態(tài)，并不斷向發(fā)動機和制動系統(tǒng)發(fā)出指令。2)主動干預(yù)：ABS等安全技術(shù)主要是對駕駛

21、者的動作起干預(yù)作用，但不能調(diào)控發(fā)動機。車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)則可以通過主動調(diào)控發(fā)動機節(jié)氣門，以調(diào)整發(fā)動機的轉(zhuǎn)速，并調(diào)整每個輪子的驅(qū)動力和制動力，來修正汽車的過度轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)向不足。3)事先提醒：當駕駛者操作不當或路面異常時，車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)會用警告燈警示駕駛者。2.2 車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)工作原理車輛打滑最主要的原因是由于路面狀況的突然改變，使車輪失去附著力，造成車輛失去操控性，或是由于駕駛員為閃躲路面突然出現(xiàn)情況而出現(xiàn)的過當操作，使車輛所需的動力超過車輪附著力的上限，因而造成打滑，產(chǎn)生行車危險。車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)可在車輛行駛時隨時監(jiān)測由各傳感器所提供的車輛動態(tài)信息，以了解車輛目前的狀況。當車身打滑，

22、各傳感器信息與平穩(wěn)行駛的數(shù)據(jù)不同時，系統(tǒng)據(jù)此判斷出車輛出現(xiàn)打滑情況，自動介入車輛的操控，通過制動控制器來修正車輛的動態(tài)。由于所有打滑現(xiàn)象均是因為部分車輪超過了該輪所能承擔的附著力而造成的，因此針對打滑問題而開發(fā)的車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)可提供高標準的主動安全。車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)能夠避免前輪抓地力或后輪的抓地力達到極限時，汽車轉(zhuǎn)向的穩(wěn)定性就會受到極大的影響。車輛轉(zhuǎn)彎行駛時，如前輪首先達到附著(抓地)極限，則會引起“漂出”現(xiàn)象(不足轉(zhuǎn)向)，此時駕駛員怎樣打轉(zhuǎn)向盤也不能減小轉(zhuǎn)彎半徑，從而難以循蹤跡駛，出現(xiàn)轉(zhuǎn)向失靈。而如果后輪首先達到附著極限，則將造成“甩尾”現(xiàn)象(過度轉(zhuǎn)向)，車輛本身會變得不穩(wěn)定，汽車被快

23、速拉向轉(zhuǎn)向一側(cè)。車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)通過對不同車輪獨立地實施制動，使車輛產(chǎn)生相應(yīng)的回轉(zhuǎn)力矩，以避免“漂出”和“甩尾”現(xiàn)象的產(chǎn)生。為抑制前輪的側(cè)滑，首先制動后輪，以產(chǎn)生向內(nèi)旋轉(zhuǎn)運動，然后對4個車輪進行制動，使車速降到某一水平，以平衡旋轉(zhuǎn)運動，使轉(zhuǎn)向在轉(zhuǎn)彎力的范圍內(nèi)進行。當出現(xiàn)后輪側(cè)滑時，外前輪被制動，以產(chǎn)生向外旋轉(zhuǎn)的運動，確保汽車的穩(wěn)定性。2.3 車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)構(gòu)成一、車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)主要由以下幾部分組成：(1)用于檢測車輛狀態(tài)和駕駛員操作的傳感器部分車身橫擺率傳感器(亦稱橫擺角速度傳感器、滑傳感器或翻轉(zhuǎn)角速度傳感器)。該傳感器安裝在汽車行李艙前部，與汽車垂直軸線平行，用于檢測汽車的橫擺率(

24、汽車繞垂直軸旋轉(zhuǎn)的角速度)。它記錄汽車繞垂直軸線的運動，用來監(jiān)測車輛后部因側(cè)滑發(fā)生的甩尾。作用類似飛機陀螺，時刻監(jiān)視著汽車方向的穩(wěn)定性，確定汽車是否在打滑，使汽車保持相對于垂直軸線的穩(wěn)定性。減速度傳感器(G傳感器)。G傳感器水平安裝在汽車重心附近地板下方的中間位置，以檢測汽車的縱向和橫向加速度。對轉(zhuǎn)彎時產(chǎn)生的離心力起反應(yīng)，確定車輛是否在通過彎道時打滑。轉(zhuǎn)向角度傳感器。傳感器安裝在轉(zhuǎn)向盤后側(cè)，監(jiān)測轉(zhuǎn)向盤旋轉(zhuǎn)的角度，幫助確定汽車行駛方向是否正確。制動液壓傳感器。制動液壓傳感器安裝在車輛的液壓控制裝置上部，用于檢測駕駛員進行制動操作時制動液壓的變化。輪速傳感器。輪速傳感器安裝在每個車輪上，用于檢測各

25、車輪的角速度，確定車輪是否打滑。節(jié)氣門開度傳感器。節(jié)氣門開度傳感器安裝在節(jié)氣門執(zhí)行器上，以檢測節(jié)氣門開啟度角的變化。(2)車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)執(zhí)行控制器ECU部分該ECU安裝在車廂內(nèi)，通過線束與每個傳感器和執(zhí)行器相連； 用于估算汽車側(cè)滑狀態(tài)和計算恢復(fù)到安全狀態(tài)所需的旋轉(zhuǎn)動量和減速度。(3)執(zhí)行器部分根據(jù)計算結(jié)果，執(zhí)行器部分用于控制每個車輪制動力和發(fā)動機輸出功率，包括：節(jié)氣門執(zhí)行器。該執(zhí)行器安裝在發(fā)動機進氣通道上，在車輛穩(wěn)定性控制控制發(fā)動機輸出功率期間，由它來控制發(fā)動機節(jié)氣門開閉。液壓控制裝置。車輛穩(wěn)定性控制液壓控制裝置主要由供能裝置、制動總泵及制動助力器、選擇電磁閥、控制電磁閥4部分組成。供能裝

26、置。由電機驅(qū)動的液壓泵和蓄壓器組成。蓄壓器貯存由液壓泵供應(yīng)的液壓油，作為液壓裝置的壓力源。制動總泵和制動助力器。根據(jù)駕駛員的制動操作產(chǎn)生液壓，并進行助力。選擇電磁閥。當車輛穩(wěn)定性控制、TRC或ABS系統(tǒng)工作時，它關(guān)閉制動總泵的液壓油輸送，并把從供能部分(動力液壓)來的液壓油或從制動助力器(調(diào)節(jié)液壓)來的液壓油送到控制電磁閥，從而控制每個車輪分泵的液壓?？刂齐姶砰y。當車輛穩(wěn)定性控制、TRC或ABS工作時，通過增加或降低每個車輪分泵的液壓，以控制各車輪的制動力。(4)信息顯示部分車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)以駕駛員為主要操作者，通過警示裝置(指示燈和蜂鳴器)向駕駛員提供車輛或車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)工作狀態(tài)信息，

27、預(yù)警車輛在高速轉(zhuǎn)彎時可能出現(xiàn)的失控，確保安全行駛。信息顯示部分主要由車輛穩(wěn)定性控制工作指示燈、車輛穩(wěn)定性控制蜂鳴器、側(cè)滑指示燈、多路信息顯示器(含車輛穩(wěn)定性控制故障警告指示)組成。2.4 車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)工作過程駕駛員對制動踏板的操作力傳遞到車輛穩(wěn)定性控制液壓控制裝置，正常情況下，系統(tǒng)執(zhí)行常規(guī)的制動助力功能；當車輪在加速或減速下出現(xiàn)滑移時，執(zhí)行TCS和ABS功能；當汽車出現(xiàn)側(cè)滑時，系統(tǒng)執(zhí)行車輛穩(wěn)定性控制功能，將受到控制的制動液壓施加到每個車輪。由于車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)可在汽車高速轉(zhuǎn)彎將要出現(xiàn)失控時有效地增加汽車穩(wěn)定性來減少事故的發(fā)生，因此必須按照車輛的狀態(tài)來自動地對各個車輪進行制動。系統(tǒng)通過檢

28、測汽車的狀態(tài)和駕駛員的操作，根據(jù)估算出汽車失穩(wěn)的程度來計算恢復(fù)汽車穩(wěn)定所需的旋轉(zhuǎn)運動和減速大小，并相應(yīng)地控制每一個車輪的制動力和發(fā)動機的動力輸出。車輛穩(wěn)定性控制抑制轉(zhuǎn)向不足和轉(zhuǎn)向過度抑制前輪側(cè)滑(轉(zhuǎn)向不足)。前輪的側(cè)滑造成汽車有朝轉(zhuǎn)向外側(cè)前輪偏移的趨勢，形成不足轉(zhuǎn)向，即在進入彎道時轎車的轉(zhuǎn)向半徑大于彎道的半徑，在這種情況下，汽車很容易沖出路面。為確保車輛循跡行駛，首先要通過減速，有效地減小所需的轉(zhuǎn)向力，并利用后輪保留的轉(zhuǎn)向力，額外地增加向轉(zhuǎn)向角內(nèi)側(cè)的旋轉(zhuǎn)運動(此時，后輪也可以產(chǎn)生最大的轉(zhuǎn)彎力)；因此首先要制動后輪，以得到向內(nèi)旋轉(zhuǎn)的運動，然后對4個車輪進行制動，使車速降到某一水平來平衡旋轉(zhuǎn)運動，

29、使轉(zhuǎn)向在轉(zhuǎn)彎力的范圍內(nèi)進行。系統(tǒng)通過對位于轉(zhuǎn)向內(nèi)側(cè)后輪施加經(jīng)過精確計算的脈沖瞬時制動力，以產(chǎn)生預(yù)定的滑動率，導致該車輪受到的側(cè)向力迅速減少而縱向制動力迅速增大，于是產(chǎn)生了一個與橫擺方向相同的橫擺力矩。其目的也是要產(chǎn)生回復(fù)至正常行駛路徑的力量，從而使車輛在轉(zhuǎn)彎的行駛過程中具有良好的行駛方向穩(wěn)定性。當因前輪產(chǎn)生側(cè)滑而出現(xiàn)“漂出”(不足轉(zhuǎn)向)現(xiàn)象時，車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)將制動力施加到2個后輪上。車輛穩(wěn)定性控制液壓控制裝置通過選擇電磁閥和控制電磁閥的動作把經(jīng)調(diào)節(jié)的供能部分的動力液壓油送至2個后輪制動輪缸。(2)抑制后輪側(cè)滑(轉(zhuǎn)向過度)。為抵消后輪的側(cè)滑，可以額外增加向外的旋轉(zhuǎn)運動，以防止汽車的不穩(wěn)定性。

30、所以，當出現(xiàn)后輪側(cè)滑時，制動外前輪，以產(chǎn)生向外的運動，確保汽車的穩(wěn)定性。當后輪產(chǎn)生側(cè)滑而使汽車滑移角增加時，車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)立即將制動力施加到正在轉(zhuǎn)彎的外前輪上。車輛穩(wěn)定性控制液壓控制裝置通過選擇電磁閥和控制電磁閥的動作把經(jīng)過調(diào)節(jié)的供能部分動力液壓油送至正在轉(zhuǎn)彎的外前輪制動輪缸，控制電磁閥由通斷占空比來驅(qū)動，以把動力液壓調(diào)節(jié)控制到合適的水平。例如，行駛在路滑的左側(cè)彎道上的車輛，當過度轉(zhuǎn)向開始使得車子向右甩尾時，車輛穩(wěn)定性控制傳感器感覺到了滑動，就迅速讓右前輪制動，使汽車產(chǎn)生順時針方向的轉(zhuǎn)矩，從而將汽車保持在原來的車道內(nèi)。第3章 穩(wěn)定性控制系統(tǒng)的信號采集3.1 車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)主要傳感器車用

31、傳感器是汽車計算機系統(tǒng)的輸入裝置，它把汽車運行中各種工況信息，如車速、各種介質(zhì)的溫度、發(fā)動機運轉(zhuǎn)工況等，轉(zhuǎn)化成電訊號輸給計算機，以便發(fā)動機處于最佳工作狀態(tài)。車用傳感器很多，判斷傳感器出現(xiàn)的故障時，不能只考慮傳感器本身，而應(yīng)考慮出現(xiàn)故障的整個電路。傳感器分類： 1、按傳感器的物理量分類，可分為位移、力、速度、溫度、流量、氣體成份等傳感器 2、按傳感器工作原理分類，可分為電阻、電容、電感、電壓、霍爾、光電、光柵、熱電偶等傳感器。3、按傳感器輸出信號的性質(zhì)分類，可分為：輸出為開關(guān)量（“1”和0”或“開”和“關(guān)”）的開關(guān)型傳感器；輸出為模擬型傳感器；輸出為脈沖或代碼的數(shù)字型傳感器。3.2 側(cè)滑傳感器的

32、測量原理與信號采集一、測量原理汽車在直線行駛時，由于轉(zhuǎn)向輪定位參數(shù)的改變，會使車輪產(chǎn)生內(nèi)側(cè)滑或外側(cè)滑。根據(jù)轉(zhuǎn)向輪發(fā)生側(cè)滑時，輪胎與地面之間有作用力與反作用力的原理，當汽車在滑動板上通過時，輪胎對滑動板施加一個側(cè)向力，迫使該板產(chǎn)生相應(yīng)的側(cè)向位移，通過位移傳感器和數(shù)據(jù)采集模塊，對該位移量進行實時采集、處理，便可得到轉(zhuǎn)向輪側(cè)滑量的測量值。GB7258 - 2004規(guī)定，轉(zhuǎn)向輪側(cè)滑量應(yīng)小于或等于5m/ km，實驗將滑動板設(shè)計成長1m，寬0.5m，當汽車以5km/h的速度通過滑動板時，其橫向滑動位移量應(yīng)不大于5mm。系統(tǒng)基本測量原理如圖3.1所示。圖3.1 側(cè)滑量基本原理圖測量時車輛以5km/h的速度按

33、照圖示方向緩緩?fù)ㄟ^滑動板，板的側(cè)向位移通過連桿機構(gòu)傳遞給位移傳感器，主控程序利用數(shù)據(jù)采集卡對位移傳感器進行實時監(jiān)控，從而實現(xiàn)對汽車轉(zhuǎn)向輪側(cè)滑量的動態(tài)測量。二、信號采集該測量系統(tǒng)采集到的信號為05V之間的電壓變化量，參照滑動板的實際滑動范圍(左右最大均為10 mm)，當滑動板位于中間位置時，沒有側(cè)滑；當向左偏移時為內(nèi)側(cè)滑，內(nèi)側(cè)滑位移量達到極限值10mm時，輸出電壓為-1.43 V，此時轉(zhuǎn)向輪側(cè)滑量為10 m/ km；向右偏移時為外側(cè)滑，當外側(cè)滑量達到極限值+10mm時，輸出電壓為+1.43V此時側(cè)滑量為10m/km。換算因子通過采集值與實際值進行擬合求得。為了消除外界干擾，降低系統(tǒng)測量誤差，增加

34、測量數(shù)據(jù)的真實性和可靠性，采用了校準測量、濾波設(shè)計、壞值剔除以及信號放大等數(shù)據(jù)處理技術(shù)。校準測量：該處理技術(shù)主要用于消除系統(tǒng)誤差，其基本原理如圖3.2所示。圖3.2 校準測量基本原理圖假設(shè)輸入端接地時，輸入量等效到信號調(diào)理模塊輸入處的值為，則有如下校準方程成立： （3-1） （3-2） （3-3）按表達式（3-3）-（3-1）/（3-2）-（3-1）將3個公式聯(lián)立得 （3-4）整理得 （3-5）由此可見，式(3-5)中并沒有出現(xiàn)和K值，即按照這種處理方法得到的測量值，可以完全消除系統(tǒng)誤差影響。在測量側(cè)滑量時，采用VC+ 6. 0軟件編程實現(xiàn)這種測量方法，以盡量降低和消除測量數(shù)據(jù)在采集、傳輸過程

35、中的附加誤差。濾波處理：主要包括硬件濾波和軟件濾波兩種方法，在硬件上利用RC濾波電路對采集信號進行濾波處理，降低外界干擾對測量信號的影響。為了使測量結(jié)果盡量接近真實值，減小誤差影響，采用了數(shù)字滾動濾波技術(shù)：當采樣到100個點后，去掉最大值和最小值，求其余非零值的平均值，同時將計數(shù)參數(shù)設(shè)為99，若平均值為零，再進行時間判斷，否則繼續(xù)循環(huán)，直至循環(huán)條件滿足，其基本原理如圖3.3所示。圖3.3 滾動濾波原理圖說明；由于本設(shè)計的側(cè)滑板長1m，當車輛以5km/ h的速度通過時，耗時小于1s ，所以圖3.4中規(guī)定時間t的上限為1s。測量過程中保存的M值就是實際測量值。壞值剔除：該測量系統(tǒng)采用的數(shù)據(jù)采集卡P

36、CL - 818L具有16路單端模擬量輸入。為了保證側(cè)滑量測量的準確性，在系統(tǒng)設(shè)計時，從位移傳感器的輸出端引出了三路數(shù)據(jù)傳輸線分別接至采集卡的A1、A2 和A3。測量時，控制軟件實時將三路采集信號進行比較并求其平均值，一旦發(fā)現(xiàn)有一路測量值與另外兩路偏差太大時，則認為該值是壞值，予以剔除。這樣即使某一路采集通道發(fā)生不可預(yù)知的故障，也能保證采集效果和精度。同時，測量結(jié)果以平均值表示還可以減小相對誤差。圖3.4 信號放大原理圖由此可見，側(cè)滑傳感器所測量的數(shù)據(jù)越準確，控制系統(tǒng)才有及時有效的做出判斷和發(fā)出指令使汽車保持平衡和穩(wěn)定，駕駛員才能根據(jù)汽車行駛的狀態(tài)來調(diào)整汽車的速度和轉(zhuǎn)向角度。3.3 扭矩傳感器

37、的測量原理與信號采集一、應(yīng)變式扭矩傳感器基本原理扭矩的測量采用應(yīng)變片電測技術(shù)，在彈性軸上組成應(yīng)變橋，向應(yīng)變橋提供電源即可測得該彈性軸受扭的電信號。將該應(yīng)變信號放大后，經(jīng)過壓頻轉(zhuǎn)換，變成與扭轉(zhuǎn)應(yīng)變正比的頻率信號。 二、特點1.信號輸出可任意選擇波形-方波或脈沖波。2.檢測精度高、穩(wěn)定性好、抗干擾性強。3.不需反復(fù)調(diào)零即可；連續(xù)測量正反扭矩。4.即可測量靜止扭矩，也可測量動態(tài)扭矩。5.體積小、重傳感器可脫離二次儀表獨立使用，只要按插座針號提供 +15V，-15V（200mA）的電源，即可輸出阻抗與扭矩成正比的等方波或脈沖波頻率信號。量輕、易于安裝。三、工作過程將專用的測扭應(yīng)變片用應(yīng)變膠粘貼在被測彈

38、性軸上并組成應(yīng)變橋，向應(yīng)變橋提供電源即可測得該彈性軸受扭的電信號。將該應(yīng)變信號放大后，經(jīng)過壓頻轉(zhuǎn)換，變成與扭應(yīng)變成正比的頻率信號。能源輸入及信號輸出是由兩組帶間隙的特殊環(huán)型變壓器承擔的。因此實現(xiàn)了無接觸的能源及信號傳遞能。向傳感器提供15V電源，激磁電路中的晶體振蕩器產(chǎn)生400Hz的方波，經(jīng)過功率放大器即產(chǎn)生交流激磁功率電源，通過能源環(huán)形變壓器從靜止的初級線圈傳遞至旋轉(zhuǎn)的次級線圈，得到的交流電源通過軸上的整流濾波電路得5 V的直流電源，該電源做運算放大器AD822的工作電源；由基準電源AD589與雙運放AD822組成的高精度穩(wěn)壓電源產(chǎn)生4.5V的精密直流電源，該電源既作為電橋電源，又作為放大器

39、及V/F轉(zhuǎn)換器的工作電源。當彈性軸受扭時，應(yīng)變橋檢測得到的mV級的應(yīng)變信號通過儀表放大器AD620放大成1.5v1v的強信號，再通過V/F轉(zhuǎn)換器變換成頻率信號，通過信號環(huán)形變壓器從旋轉(zhuǎn)的初級線圈傳遞至靜止次級線圈，再經(jīng)過傳感器外殼上的信號處理電路濾波、整形即可得到與彈性軸承受的扭矩成正比的頻率信號，該信號為TTL電平，既可提供給專用二次儀表或頻率計顯示也可直接送計算機處理。由于該旋轉(zhuǎn)變壓器動、靜環(huán)之間只有零點幾毫米的間隙，加之傳感器軸上部分都密封在金屬外殼之內(nèi)，形成有效的屏蔽，因此具有很強的抗干擾能力。 傳感器輸出的頻率信號在零點時為10kHz。正向旋轉(zhuǎn)滿量程時為15kHz。反向旋轉(zhuǎn)滿量程時為

40、5kHz。即滿量程變量為5000個數(shù)/每秒。轉(zhuǎn)速測量采用光電齒輪或者磁電齒輪的測量方法，軸每旋轉(zhuǎn)一周可產(chǎn)生60個脈沖，高速或中速采樣時可以用測頻的方法，低速采樣時可以用測周期的方法。本傳感器精度可達0.2% 0.5%（F S）。由于傳感器輸出為頻率信號，所以無需AD轉(zhuǎn)換即可直接送至計算機進行數(shù)據(jù)處理。 四、信號輸出與信號采集1）、扭矩信號輸出基本形式：方波信號、脈沖信號。扭矩傳感器的標準信號輸出是頻率信號，即5-15KHz；為了適應(yīng)客戶需求，無需外置模塊，與原始輸出電路整合設(shè)計直接輸出4-20mA、0-20mA、1-5V、0-5V模擬信號，方便采集。2）、扭矩信號處理形式：扭矩傳感器輸出的頻率

41、信號送到頻率計或數(shù)字表，直接讀取與扭矩成正比的頻率信號或電壓、電流信號。扭矩傳感器的扭矩與頻率信號送給單片機二次儀表，直接顯示實時扭矩值、轉(zhuǎn)速及輸出功率值及通訊信號。直接將扭矩與轉(zhuǎn)速的頻率信號送給計算機或 PLD進行處理。 3.4 加速度傳感器測量原理與信號采集一、工作原理通過測量由于重力引起的加速度，你可以計算出設(shè)備相對于水平面的傾斜角度。通過分析動態(tài)加速度，你可以分析出設(shè)備移動的方式。一般加速度傳感器就是利用了其內(nèi)部的由于加速度造成的晶體變形這個特性。由于這個變形會產(chǎn)生電壓，只要計算出產(chǎn)生電壓和所施加的加速度之間的關(guān)系，就可以將加速度轉(zhuǎn)化成電壓輸出。 加速度傳感器主要用于汽車安全氣囊、防抱

42、死系統(tǒng)、牽引控制系統(tǒng)等安全性能方面。二、靈敏度一般來說，越靈敏越好、越靈敏的傳感器對一定范圍內(nèi)的加速度變化更敏感，輸出電壓的變化也越大，這樣就比較容易測量，從而獲得更精確的測量值。3.5 方向盤轉(zhuǎn)向角傳感器的信號采集方向盤轉(zhuǎn)向角傳感器能測試出方向盤的轉(zhuǎn)向角，轉(zhuǎn)向角速度以及轉(zhuǎn)向三個參數(shù)，這幾個參數(shù)在一定程度上能反映汽車在轉(zhuǎn)彎時的行駛狀態(tài)，準確地獲取這些參數(shù)可以提高汽車的轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性。因而設(shè)計了基于ARM的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。在這個采集系統(tǒng)中方向盤轉(zhuǎn)向角傳感器采集到的數(shù)據(jù)通過CAN總線傳送到ARM中，并對其進行相應(yīng)數(shù)據(jù)處理。 方向盤轉(zhuǎn)向角傳感器安裝在轉(zhuǎn)向盤軸上，轉(zhuǎn)向軸帶動編碼盤的轉(zhuǎn)動，在發(fā)光二極管照射下，

43、形成或明或暗的圖案，通過感光元件轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號，經(jīng)過整形濾波后得到一系列的脈沖信號，通過單片機轉(zhuǎn)換為相對應(yīng)的數(shù)字信號，并通過CAN控制器發(fā)送出去，能提供方向盤轉(zhuǎn)向角的絕對位置。工作電壓是12 V，數(shù)據(jù)是通過CAN發(fā)送出去的，輸出信號為方向盤轉(zhuǎn)角，方向盤的轉(zhuǎn)動方向以及方向盤轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動角速度。一、CAN總線的接收程序設(shè)計CAN總線能夠?qū)崿F(xiàn)點到點以及一點到多點的通信，能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的共享。轉(zhuǎn)向角傳感器數(shù)據(jù)輸出接口為CAN接口。在這個系統(tǒng)中CAN的程序設(shè)計包括：CAN的初始化程序設(shè)計，CAN接收程序的設(shè)計。ARM微控制器接收到的數(shù)據(jù)通過串口來顯示，并將其保存在txt的文檔里，便于在Matlab中處

44、理。具體部分數(shù)據(jù)如下所示： CAN：00 FIF：08 FID：00000236 Dat：11521014BCoF3EoE 接收到的信息包括：CAN：00表示接收的CAN通道為CAN控制器1；FIF：08表示接收的是具有8個字節(jié)的數(shù)據(jù)擴展幀；FID表示幀的ID號；Dat表示接收到的數(shù)據(jù)，如果是遠程幀的話則為0。二、對方向盤轉(zhuǎn)向角傳感器接收的數(shù)據(jù)進行處理 ARM通過CAN總線把從轉(zhuǎn)向角傳感器接收的數(shù)據(jù)通過串口送到上位機上，并且以txt的格式存儲在上位機上，在上位機上利用Matlab對接收來的數(shù)據(jù)進行處理。由于方向盤轉(zhuǎn)向角傳感器的數(shù)據(jù)是通過CAN總線以幀的形式進行發(fā)送的，是一串十六進制數(shù)字，分別代

45、表的是轉(zhuǎn)向角傳感器采集到的方向盤轉(zhuǎn)角，轉(zhuǎn)角方向以及角速度，在實際應(yīng)用中需要對這些數(shù)據(jù)進行分割，從中提取出方向盤的轉(zhuǎn)角，轉(zhuǎn)角方向以及角速度。第4章 車輛穩(wěn)定性影響因素分析4.1 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與轉(zhuǎn)向特性轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)組成：方向盤、轉(zhuǎn)向軸、轉(zhuǎn)向管柱等組成。它的作用是將駕駛員轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤的操縱力傳給轉(zhuǎn)向器。轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)的功用是將轉(zhuǎn)向器輸出的力和運動傳到轉(zhuǎn)向橋兩側(cè)的轉(zhuǎn)向節(jié)，使兩側(cè)轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)，且使二轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角按一定關(guān)系變化，以保證汽車轉(zhuǎn)向時車輪與地面的相對滑動盡可能小。汽車在轉(zhuǎn)彎的過程中有三種轉(zhuǎn)向特性分別是轉(zhuǎn)向不足、中性轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)向過度。一、轉(zhuǎn)向不足轉(zhuǎn)向不足與轉(zhuǎn)向過度是衡量車輛操控穩(wěn)定性的重要標準。轉(zhuǎn)向不足表現(xiàn)為

46、車輛需要更多的轉(zhuǎn)向輪角度來保持所需行進線路。通常，車輛進入衡定狀態(tài)需要一定的速度，轉(zhuǎn)向不足可以使車輛在較低的速度就能夠進入衡定狀態(tài)。一旦車輛進入衡定狀態(tài)，車體扭轉(zhuǎn)角度將無法隨著轉(zhuǎn)向輪角度增加而繼續(xù)增加。表現(xiàn)為方向盤變輕，即使增加轉(zhuǎn)向角度，車體仍舊按照原先的線路行進而車體扭轉(zhuǎn)角度不會變化。可引起車輛轉(zhuǎn)向不足的因素有以下幾點：1）車體質(zhì)量分配不平衡：平衡的車體質(zhì)量分配應(yīng)該為前后50：50，如果車體前部質(zhì)量大于后部(質(zhì)量分配50：50，如60：40)，車輛將表現(xiàn)為轉(zhuǎn)向不足.反之如果車體前部質(zhì)量小于后部(質(zhì)量分配50：50，如40：60)，車輛將表現(xiàn)為轉(zhuǎn)向過度。2）過高的前懸掛硬度（包括彈簧硬度，減震

47、器硬度，防傾桿硬度）3）過低的后懸掛硬度（包括彈簧硬度，減震器硬度，防傾桿硬度）4）前側(cè)傾點相對于后側(cè)傾點過高。5）后側(cè)傾點相對于前側(cè)傾點過低。6）過寬的后輪間距(左側(cè)后輪中心線到右側(cè)后輪中心線的距離）。7）過寬的后輪輪胎寬度(輪胎與地面接觸面的寬度)。在民用汽車的底盤設(shè)計中，轉(zhuǎn)向不足被認為是一種比較可取的調(diào)較方式。原因是轉(zhuǎn)向不足修正比較容易，通常只須駕駛員收小油門幅度，即可減輕轉(zhuǎn)向不足程度。相反，轉(zhuǎn)向過度的情況要修正起來則比較困難。 從物力法則來說，前輪驅(qū)動的汽車，或者重心比較偏向前方的汽車，較容易出現(xiàn)動態(tài)傾向上的轉(zhuǎn)向不足。但是隨著全球汽車界對駕駛操控主動安全性的進一步考慮，目前無論是前輪驅(qū)

48、動、后輪驅(qū)動還是后輪驅(qū)動的民用轎車，大多將轉(zhuǎn)向動態(tài)特性調(diào)較為轉(zhuǎn)向不足。二、中性轉(zhuǎn)向在轉(zhuǎn)向盤保持以固定轉(zhuǎn)角的情況下，中性轉(zhuǎn)向汽車的轉(zhuǎn)向半徑維持不變。三、轉(zhuǎn)向過度轉(zhuǎn)向過度表現(xiàn)為車輛需要減少轉(zhuǎn)向輪角度來保持所需行進線路。或者車體扭轉(zhuǎn)角度大于轉(zhuǎn)向輪角度。通常，車輛進入衡定狀態(tài)需要一定的速度，轉(zhuǎn)向過度可以使車輛在較高的速度才進入衡定狀態(tài)。一旦車輛進入衡定狀態(tài)，車體扭轉(zhuǎn)角度將無法隨著轉(zhuǎn)向輪角度增加而繼續(xù)增加。表現(xiàn)為方向盤變輕，即使增加轉(zhuǎn)向角度，車體仍舊按照原先的線路行進而車體扭轉(zhuǎn)角度不會變化。這意味著，車手可以在更高的速度下按照自己所預(yù)期的線路通過彎道，然而過多的轉(zhuǎn)向過度，使得車體容易發(fā)生旋轉(zhuǎn)，就是通常說

49、的打轉(zhuǎn)了?？梢疖囕v轉(zhuǎn)向過度的因素有以下幾點： 1）車體質(zhì)量分配不平衡：平衡的車體質(zhì)量分配應(yīng)該為前后50：50，如果車體前部質(zhì)量小于后部(質(zhì)量分配50：50，如60：40)，車輛將表現(xiàn)為轉(zhuǎn)向不足。 2）過低的前懸掛硬度(包括彈簧硬度，減震器硬度，防傾桿硬度)。 3）過高的后懸掛硬度(包括彈簧硬度，減震器硬度，防傾桿硬度)。4）前側(cè)傾點，相對于后側(cè)傾點過低。5）后側(cè)傾點，相對于前側(cè)傾點過高。轉(zhuǎn)向系是用來保持或者改變汽車行駛方向的機構(gòu)，在汽車轉(zhuǎn)向行駛時，保證各轉(zhuǎn)向輪之間有協(xié)調(diào)的轉(zhuǎn)角關(guān)系。機械轉(zhuǎn)向系依靠駕駛員的手力轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤，經(jīng)轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)使轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)。有些汽車還裝有防傷機構(gòu)和轉(zhuǎn)向減振器。采

50、用動力轉(zhuǎn)向的汽車還裝有動力系統(tǒng)，并借助此系統(tǒng)來減輕駕駛員的手力。對轉(zhuǎn)向系提出的要求有：1)汽車轉(zhuǎn)彎行駛時，全部車輪應(yīng)繞瞬時轉(zhuǎn)向中心旋轉(zhuǎn)，這項要求會加速輪胎磨損，并降低汽車的行駛穩(wěn)定性。任何車輪不應(yīng)有側(cè)滑。2)汽車轉(zhuǎn)向行駛后，在駕駛員松開轉(zhuǎn)向盤的條件下，轉(zhuǎn)向輪能自動返回到直線行駛位置，并穩(wěn)定行駛。 3)汽車在任何行駛狀態(tài)下，轉(zhuǎn)向輪不得產(chǎn)生自振，轉(zhuǎn)向盤沒有擺動。 4)轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)和懸架導向裝置共同工作時，由于運動不協(xié)調(diào)使車輪產(chǎn)生的擺動應(yīng)最小。 5)保證汽車有較高的機動性 6)操縱輕便。具有迅速和小轉(zhuǎn)彎行駛能力。 7)轉(zhuǎn)向輪碰撞到障礙物以后，傳給轉(zhuǎn)向盤的反沖力要盡可能小。 8)轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)的

51、球頭處，有消除因磨損而產(chǎn)生間隙的調(diào)整機構(gòu)。 9)在車禍中，當轉(zhuǎn)向軸和轉(zhuǎn)向盤由于車架或車身變形而共同后移時，轉(zhuǎn)向系應(yīng)有能使駕駛員免遭或減輕傷害的防傷裝置。 10)進行運動校核，保證轉(zhuǎn)向盤與轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)動方向一致。正確設(shè)計轉(zhuǎn)向梯形機構(gòu)，可以使第一項要求得到保證。轉(zhuǎn)向系中設(shè)置有轉(zhuǎn)向減振器時，能夠防止轉(zhuǎn)向輪產(chǎn)生自振，同時又能使傳到轉(zhuǎn)向盤上的反沖力明顯降低。為了使汽車具有良好的機動性能，必須使轉(zhuǎn)向輪有盡可能大的轉(zhuǎn)角，并要達到按前外輪車輪軌跡計算，其最小轉(zhuǎn)彎半徑能達到汽車軸距的22.5倍。通常用轉(zhuǎn)向時駕駛員作用在轉(zhuǎn)向盤上的切向力大小和轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動圈數(shù)多少兩項指標來評價操縱輕便性。沒有裝置動力轉(zhuǎn)向的轎車，在行駛中

52、轉(zhuǎn)向，此力應(yīng)為50100N；有動力轉(zhuǎn)向時，此力在2050N。當貨車從直線行駛狀態(tài)，以10kmh速度在柏油或水泥的水平路段上轉(zhuǎn)入沿半徑為12m的圓周行駛，且路面干燥，若轉(zhuǎn)向系內(nèi)沒有裝動力轉(zhuǎn)向器，上述切向力不得超過250N。有動力轉(zhuǎn)向器時，不得超過120N。轎車轉(zhuǎn)向盤從中間位置轉(zhuǎn)到每一端的圈數(shù)不得超過2.0圈，貨車則要求不超過3.0圈。 近年來電動、電控動力轉(zhuǎn)向器已得到較快發(fā)展，不久的將來可以轉(zhuǎn)入商品裝車使用。電控動力轉(zhuǎn)向可以實現(xiàn)在各種行駛條件下轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤的力都輕便。4.2 轉(zhuǎn)向系主要性能參數(shù)及對汽車操縱穩(wěn)定性的影響轉(zhuǎn)向系的主要性能有轉(zhuǎn)向系的效率、轉(zhuǎn)向系的角傳動比與力傳動比、轉(zhuǎn)向器傳動副的傳動間隙

53、特性、轉(zhuǎn)向系的剛度以及轉(zhuǎn)向盤的總轉(zhuǎn)動圈數(shù)。4.2.1轉(zhuǎn)向系的效率轉(zhuǎn)向系的效率由轉(zhuǎn)向器的效率和轉(zhuǎn)向操縱及傳動機構(gòu)的效率決定，即轉(zhuǎn)向器的效率又有正效率和負效率之分。轉(zhuǎn)向搖臂軸輸出的功率與轉(zhuǎn)向軸輸入功率P1之比，稱為轉(zhuǎn)向器的正效率： 式中P2轉(zhuǎn)向器的摩擦功率。反之，即轉(zhuǎn)向軸輸出的功率（P3P2）與轉(zhuǎn)向搖臂軸輸入的功率P3之比，稱為轉(zhuǎn)向器的逆效率：正效率越大，轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向輪時轉(zhuǎn)向器的摩擦損失就愈小，轉(zhuǎn)向操縱就愈容易。所以,正效率越大,汽車就越能按照駕駛員的意志行駛,即操縱穩(wěn)定性越好。循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的傳動副為滾動摩擦，摩擦損失小，其正效率可達85；螺桿指銷式和螺桿滾輪式轉(zhuǎn)向器的傳動副存在較大滑動摩擦，效率較

54、低。對于蝸桿和螺桿類轉(zhuǎn)向器，如果忽略軸承和其他地方的摩擦損失而只考慮嚙合副的摩擦，則其正效率為 （4-1）式中蝸桿或螺桿的螺線導程角；摩擦角，；摩擦系數(shù)。逆效率表示轉(zhuǎn)向器的可逆性。根據(jù)逆效率值的大小，轉(zhuǎn)向器又可分為可逆式、極限可逆式與不可逆式三種。可逆式轉(zhuǎn)向器的逆效率較高，這種轉(zhuǎn)向器可將路面作用在轉(zhuǎn)向輪上的大部分力傳遞到轉(zhuǎn)向盤上，使司機的路感好。在汽車轉(zhuǎn)向后也能保證轉(zhuǎn)向輪與方向盤的自動回正，使轉(zhuǎn)向輪行駛穩(wěn)定。但在壞路面上，當轉(zhuǎn)向輪上作用有側(cè)向力時，轉(zhuǎn)向輪承受的沖擊大部分會傳給轉(zhuǎn)向盤，容易產(chǎn)生“打手”現(xiàn)象，同時轉(zhuǎn)向輪容易產(chǎn)生擺振。因此，可逆式轉(zhuǎn)向器宜用在良好路面上形式的車輛。循環(huán)球式和齒輪齒條式

55、轉(zhuǎn)向器均屬于這一類。不可逆式轉(zhuǎn)向器不會將轉(zhuǎn)向輪受到的沖擊力傳到轉(zhuǎn)向盤上。由于它既使司機沒有路感，又不能保證轉(zhuǎn)向輪的自動回正，現(xiàn)代汽車已經(jīng)不再采用。極限可逆式轉(zhuǎn)向器介于上述兩者之間。其逆效率較低，適用于在壞路面上行駛的車輛。當轉(zhuǎn)向輪受到?jīng)_擊力時，其中只有較小的一部分傳給轉(zhuǎn)向盤。如果忽略軸承和其他地方的摩擦損失而只考慮嚙合副的摩擦，則蝸桿和螺桿類轉(zhuǎn)向器的逆效率為 （4-2）式中及見式（41）下的說明。由式（41）、（42）可見：增大導程角不僅能提高正效率，也會提高逆效率，故不宜取得過大。當時，逆效率，這時轉(zhuǎn)向器為不可逆式。因此應(yīng)使，通常螺線的導程角取為810。通常，由轉(zhuǎn)向盤至轉(zhuǎn)向輪的效率即轉(zhuǎn)向系的正效率的平均值為0.670.82；當向上述相反方向傳遞力時逆效率的平均值為0.580.63。轉(zhuǎn)向操縱及傳動機構(gòu)的效率用于評價在這些機構(gòu)中的摩擦損失，其中轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向主銷等的摩擦損失約為轉(zhuǎn)向系總損失的4050，而拉桿球銷的摩擦損失約為轉(zhuǎn)向系總損失的1015。所以,逆效率越小 ,汽車就越能按照駕駛員的意志行駛,即操縱穩(wěn)定性越好。4.2.2轉(zhuǎn)向系的角傳動比與力傳動比一、角傳動比轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角的增量與同側(cè)轉(zhuǎn)向節(jié)轉(zhuǎn)角的相應(yīng)增量之比，稱為轉(zhuǎn)向系的角傳動比。轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角的增量與轉(zhuǎn)向搖臂軸轉(zhuǎn)角的相應(yīng)