汽車的操縱穩(wěn)定性和平順性教案

汽車的操縱穩(wěn)定性和平順性教案第一頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日2005年《汽車?yán)碚摗氛n時(shí)安排第五章汽車的操縱穩(wěn)定性（12學(xué)時(shí)）第一節(jié)概述（1學(xué)時(shí)）第二節(jié)輪胎的側(cè)偏特性（3學(xué)時(shí)）第三節(jié)線性二自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)（6學(xué)時(shí)）第四節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系（2學(xué)時(shí)）第二頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日2005年《汽車?yán)碚摗氛n時(shí)安排第六章汽車的平順性（10學(xué)時(shí)）第一節(jié)人體對(duì)振動(dòng)的反映和平順性的評(píng)價(jià)（1學(xué)時(shí)）第二節(jié)路面不平度的統(tǒng)計(jì)特性（1學(xué)時(shí)）第三節(jié)汽車振動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化

單質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)（4學(xué)時(shí)）第四節(jié)車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)（4學(xué)時(shí)）第三頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第五章汽車的操縱穩(wěn)定性汽車的操縱穩(wěn)定性：在駕駛者不感到過(guò)分緊張、疲勞的條件下，汽車能遵循駕駛者通過(guò)轉(zhuǎn)向系及轉(zhuǎn)向車輪給定的方向行駛，且當(dāng)遭遇外界干擾時(shí)，汽車能抵抗干擾而保持穩(wěn)定行駛的能力。第四頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第一節(jié)概述第五頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第一節(jié)概述系統(tǒng)輸入：轉(zhuǎn)向盤角階躍輸入系統(tǒng)輸出：橫擺角速度第六頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第一節(jié)概述

操縱穩(wěn)定性良好的汽車應(yīng)具有適度的不足轉(zhuǎn)向特性第七頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第二節(jié)輪胎的側(cè)偏特性

一、輪胎的坐標(biāo)系第八頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第二節(jié)輪胎的側(cè)偏特性

二、輪胎的側(cè)偏現(xiàn)象和側(cè)偏力－側(cè)偏角曲線側(cè)偏力的產(chǎn)生：路面的側(cè)向傾斜側(cè)向風(fēng)曲線行駛時(shí)的離心力第九頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第二節(jié)輪胎的側(cè)偏特性

二、輪胎的側(cè)偏現(xiàn)象和側(cè)偏力－側(cè)偏角曲線剛性車輪輪胎無(wú)側(cè)向彈性第十頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第二節(jié)輪胎的側(cè)偏特性

二、輪胎的側(cè)偏現(xiàn)象和側(cè)偏力－側(cè)偏角曲線彈性車輪輪胎有側(cè)向彈性輪胎的側(cè)偏現(xiàn)象—側(cè)偏力作用在滾動(dòng)車輪上，沒(méi)有達(dá)到車輪與地面的側(cè)向附著極限，車輪的行駛方向?qū)⑵x車輪平面的方向。輪胎的側(cè)偏角α—當(dāng)側(cè)偏力作用在滾動(dòng)車輪上，車輪與地面的接觸印跡的中心線與車輪平面和地面的交線的夾角。第十一頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第十二頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第十三頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第二節(jié)輪胎的側(cè)偏特性

二、輪胎的側(cè)偏現(xiàn)象和側(cè)偏力－側(cè)偏角曲線側(cè)偏力Fy與側(cè)偏角α的關(guān)系：Fy＝f(α)第十四頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日側(cè)偏角不超過(guò)5度時(shí)，側(cè)偏力Fy與側(cè)偏角α成線性關(guān)系。汽車正常行駛時(shí)，側(cè)向加速度不超過(guò)0.4g，側(cè)偏角不超過(guò)4～5度。第二節(jié)輪胎的側(cè)偏特性

二、輪胎的側(cè)偏現(xiàn)象和側(cè)偏力－側(cè)偏角曲線第十五頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日側(cè)偏剛度k：側(cè)偏力Fy－側(cè)偏角α曲線在α＝0處的斜率。即作用在輪胎上的側(cè)偏力與輪胎產(chǎn)生的側(cè)偏角的比值，k=dFy/dα(α＝0）。在小側(cè)偏角范圍內(nèi)側(cè)偏力Fy與側(cè)偏角α成線性關(guān)系，F(xiàn)y=kα第二節(jié)輪胎的側(cè)偏特性

二、輪胎的側(cè)偏現(xiàn)象和側(cè)偏力－側(cè)偏角曲線第十六頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第二節(jié)輪胎的側(cè)偏特性

三、輪胎的結(jié)構(gòu)、工作條件對(duì)側(cè)偏特性的影響輪胎扁平率對(duì)側(cè)偏特性有顯著影響。扁平率——輪胎斷面高H與輪胎寬B的比值。扁平率越小，側(cè)偏剛度越大。第十七頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第二節(jié)輪胎的側(cè)偏特性

三、輪胎的結(jié)構(gòu)、工作條件對(duì)側(cè)偏特性的影響輪胎的垂直載荷對(duì)側(cè)偏特性有顯著影響。第十八頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第二節(jié)輪胎的側(cè)偏特性

三、輪胎的結(jié)構(gòu)、工作條件對(duì)側(cè)偏特性的影響輪胎的垂直載荷增加，側(cè)偏剛度加大。第十九頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第二節(jié)輪胎的側(cè)偏特性

三、輪胎的結(jié)構(gòu)、工作條件對(duì)側(cè)偏特性的影響輪胎的充氣壓力增加，側(cè)偏剛度加大。第二十頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第二節(jié)輪胎的側(cè)偏特性

三、輪胎的結(jié)構(gòu)、工作條件對(duì)側(cè)偏特性的影響曲線的包絡(luò)線稱為附著橢圓確定了在一定附著條件下切向力與側(cè)偏力合力的極限。切向力增加，側(cè)偏力減小。第二十一頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第二節(jié)輪胎的側(cè)偏特性

三、輪胎的結(jié)構(gòu)、工作條件對(duì)側(cè)偏特性的影響第二十二頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第二十三頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第二節(jié)輪胎的側(cè)偏特性

四、回正力矩第二十四頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第二節(jié)輪胎的側(cè)偏特性

五、有外傾角時(shí)輪胎的滾動(dòng)外傾側(cè)向力第二十五頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第二節(jié)輪胎的側(cè)偏特性

五、有外傾角時(shí)輪胎的滾動(dòng)FYγ＝kγγFYγ——外傾側(cè)向力；γ——車輪外傾角；kγ——外傾剛度；第二十六頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第二節(jié)輪胎的側(cè)偏特性

五、有外傾角時(shí)輪胎的滾動(dòng)第二十七頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第二節(jié)輪胎的側(cè)偏特性

五、有外傾角時(shí)輪胎的滾動(dòng)FY=FYa+FYγ=kα+kγγFYa——外傾角為零時(shí)的側(cè)偏力；FYγ——側(cè)偏角為零時(shí)的外傾側(cè)向力；γ——車輪外傾角；α——車輪側(cè)偏角kγ——外傾剛度；k——側(cè)偏剛度；第二十八頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第二節(jié)輪胎的側(cè)偏特性

五、有外傾角時(shí)輪胎的滾動(dòng)第二十九頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第二節(jié)輪胎的側(cè)偏特性

五、有外傾角時(shí)輪胎的滾動(dòng)正側(cè)偏角對(duì)應(yīng)負(fù)側(cè)偏力與正回正力矩；正外傾角對(duì)應(yīng)負(fù)外傾側(cè)向力與負(fù)回正力矩。第三十頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第三節(jié)線性二自由度汽車模型

對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)忽略轉(zhuǎn)向系的影響，以前輪轉(zhuǎn)角為輸入；忽略其他方向的運(yùn)動(dòng)，只有平行于地面的平面運(yùn)動(dòng)；假設(shè)沿x軸的勻速運(yùn)動(dòng)，只有沿y軸的側(cè)向運(yùn)動(dòng)和繞z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。輪胎的側(cè)偏特性處于線性范圍；忽略地面切向力對(duì)輪胎側(cè)偏的影響；忽略空氣動(dòng)力的作用；忽略輪胎回正力矩的作用；忽略左右輪載荷變化對(duì)輪胎側(cè)偏的影響；一、線性二自由度汽車模型的運(yùn)動(dòng)微分方程第三十一頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第三十二頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第三節(jié)線性二自由度汽車模型

對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)確定汽車質(zhì)心的（絕對(duì)）加速度

——在車輛坐標(biāo)系上的分量；確定二自由度汽車受到的外力和外力矩

——沿y軸方向的合力和繞質(zhì)心的合力矩；確定加速度和外力以及外力矩的關(guān)系；一、線性二自由度汽車模型的運(yùn)動(dòng)微分方程第三十三頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第三十四頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日1.確定汽車質(zhì)心的（絕對(duì)）加速度

——在車輛坐標(biāo)系上的分量(1).在t時(shí)刻：質(zhì)心速度在x軸上的投影為：(2).在(t+△t)時(shí)刻：質(zhì)心速度在x’軸上的分量為：質(zhì)心速度在y’軸上的分量為：第三節(jié)線性二自由度汽車模型

對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)一、線性二自由度汽車模型的運(yùn)動(dòng)微分方程第三十五頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日(3).t時(shí)刻汽車質(zhì)心速度的變化量在x軸上的投影為：第三節(jié)線性二自由度汽車模型

對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)(t+Δt)時(shí)刻汽車質(zhì)心速度在x軸上的投影為：由于(Δθ)很小，因此第三十六頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日(4).t時(shí)刻質(zhì)心加速度在x軸上的分量除以△t并取極限，得質(zhì)心加速度在x軸上的分量為：

ωr—汽車的橫擺角速度。第三節(jié)線性二自由度汽車模型

對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)同理可得，質(zhì)心加速度在y軸上的分量為：第三十七頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第三節(jié)線性二自由度汽車模型

對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)2.確定二自由度汽車受到的外力和外力矩

——沿y軸方向的合力和繞質(zhì)心的合力矩沿y軸方向的合力：繞質(zhì)心的合力矩：Fy1，F(xiàn)y2——地面對(duì)前后輪的側(cè)向反作用力δ——前輪轉(zhuǎn)角；由于δ較小，因此cosδ=1。第三十八頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第三節(jié)線性二自由度汽車模型

對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)2.確定二自由度汽車受到的外力和外力矩

——沿y軸方向的合力和繞質(zhì)心的合力矩設(shè)：式中，u——質(zhì)心速度在x軸上的投影；v——質(zhì)心速度在y軸上的投影；

β——質(zhì)心速度方向與x軸夾角；

ξ——前輪速度方向與x軸夾角；第三十九頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日2.確定二自由度汽車受到的外力和外力矩

——沿y軸方向的合力和繞質(zhì)心的合力矩根據(jù)坐標(biāo)系的規(guī)定，前后輪的側(cè)偏角為：第三節(jié)線性二自由度汽車模型

對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)第四十頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第三節(jié)線性二自由度汽車模型

對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)2.確定二自由度汽車受到的外力和外力矩

——沿y軸方向的合力和繞質(zhì)心的合力矩第四十一頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日3.確定加速度與外力和外力矩的關(guān)系第三節(jié)線性二自由度汽車模型

對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)Iz——繞z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；——橫擺角加速度第四十二頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日線性二自由度汽車模型的運(yùn)動(dòng)微分方程結(jié)論公式：結(jié)構(gòu)參數(shù)：k1,k2—前后輪胎側(cè)偏剛度；m,Iz—汽車質(zhì)量和繞質(zhì)心的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；a,b—質(zhì)心至前后軸的距離；速度參數(shù)：v—質(zhì)心速度的側(cè)向分量；u—質(zhì)心速度的縱向分量；

ωr—橫擺角速度（轉(zhuǎn)向時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度）；β—v/u;加速度參數(shù)：—側(cè)向加速度；—橫擺角加速度；激勵(lì)或輸入：δ—前輪轉(zhuǎn)角。第四十三頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第三節(jié)線性二自由度汽車模型

對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)二、前輪角階躍輸入下的汽車穩(wěn)態(tài)響應(yīng)

——等速圓周運(yùn)動(dòng)（一）穩(wěn)態(tài)響應(yīng)評(píng)價(jià)指標(biāo)：穩(wěn)態(tài)橫擺角速度增益（轉(zhuǎn)向靈敏度）——穩(wěn)態(tài)的橫擺角速度與前輪轉(zhuǎn)角的比值?！梅?hào)表示。第四十四頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第三節(jié)線性二自由度汽車模型

對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)（一）穩(wěn)態(tài)響應(yīng)穩(wěn)態(tài)時(shí)橫擺角速度為定值，即：代入運(yùn)動(dòng)微分方程，得：第四十五頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第三節(jié)線性二自由度汽車模型

對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)（一）穩(wěn)態(tài)響應(yīng)兩式聯(lián)立并消去v，得穩(wěn)態(tài)橫擺角速度增益為：K——穩(wěn)定性因數(shù)，是表征汽車穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的重要參數(shù)第四十六頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第三節(jié)線性二自由度汽車模型

對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)第四十七頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第三節(jié)線性二自由度汽車模型

對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)第四十八頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第三節(jié)線性二自由度汽車模型

對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)（二）穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的三種類型——1.中性轉(zhuǎn)向K=0時(shí)，，即橫擺角速度增益與車速成線性關(guān)系，斜率為1/L。上述關(guān)系式就是汽車以極低車速行駛而無(wú)側(cè)偏角時(shí)的轉(zhuǎn)向關(guān)系。即：前輪轉(zhuǎn)角：δ≈L/R；轉(zhuǎn)向半徑：R≈L/δ；橫擺角速度：ωr≈(u/L)δ第四十九頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第三節(jié)線性二自由度汽車模型

對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)（二）穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的三種類型——2.不足轉(zhuǎn)向K>0，橫擺角速度增益比中性轉(zhuǎn)向時(shí)要小，不再與車速成線性關(guān)系。轉(zhuǎn)向半徑大于中性轉(zhuǎn)向半徑。K值越大，不足轉(zhuǎn)向量越大。第五十頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第三節(jié)線性二自由度汽車模型

對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)（二）穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的三種類型——2.不足轉(zhuǎn)向特征車速——橫擺角速度函數(shù)的最大值，即：特征車速是表征不足轉(zhuǎn)向量的參數(shù)，當(dāng)不足轉(zhuǎn)向量增加時(shí)，K增加，特征車速降低。第五十一頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第三節(jié)線性二自由度汽車模型

對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)（二）穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的三種類型——3.過(guò)多轉(zhuǎn)向K<0，橫擺角速度增益比中性轉(zhuǎn)向時(shí)要大，不再與車速成線性關(guān)系。轉(zhuǎn)向半徑小于中性轉(zhuǎn)向半徑。K值越?。ń^對(duì)值越大），過(guò)多轉(zhuǎn)向量越大。第五十二頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第三節(jié)線性二自由度汽車模型

對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)（二）穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的三種類型——3.過(guò)多轉(zhuǎn)向臨界車速——具有過(guò)多轉(zhuǎn)向的汽車，其橫擺角速度增益趨于無(wú)窮大時(shí)對(duì)應(yīng)的車速。即：臨界車速是表征過(guò)多轉(zhuǎn)向量的參數(shù)。

K值越?。ń^對(duì)值越大），過(guò)多轉(zhuǎn)向量越大，臨界車速越低。第五十三頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第三節(jié)線性二自由度汽車模型

對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)（二）穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的三種類型——3.過(guò)多轉(zhuǎn)向過(guò)多轉(zhuǎn)向汽車達(dá)到臨界車速時(shí)將失去穩(wěn)定性，只要很小的前輪轉(zhuǎn)角就會(huì)產(chǎn)生極大的橫擺角速度，意味著汽車的轉(zhuǎn)向半徑極小，汽車發(fā)生激轉(zhuǎn)而側(cè)滑或翻車。由于過(guò)多轉(zhuǎn)向的汽車有失去穩(wěn)定性的危險(xiǎn)，因此汽車都應(yīng)有適度的不足轉(zhuǎn)向特性。第五十四頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第三節(jié)線性二自由度汽車模型

對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)美國(guó)通用公司研究結(jié)果——橫擺角速度增益曲線應(yīng)落在圖示的滿意區(qū)域內(nèi)。第五十五頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第三節(jié)線性二自由度汽車模型

對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)（三）幾個(gè)表征穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的參數(shù)1.前后輪側(cè)偏角絕對(duì)值之差（α1-α2）第五十六頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第三節(jié)線性二自由度汽車模型

對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)（三）幾個(gè)表征穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的參數(shù)1.前后輪側(cè)偏角絕對(duì)值之差（α1-α2）

前后輪側(cè)偏角絕對(duì)值之差（α1-α2）與K的關(guān)系：第五十七頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第三節(jié)線性二自由度汽車模型

對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)（三）幾個(gè)表征穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的參數(shù)1.前后輪側(cè)偏角絕對(duì)值之差（α1-α2）

前后輪側(cè)偏角絕對(duì)值之差（α1-α2）與K的關(guān)系：線性關(guān)系第五十八頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第三節(jié)線性二自由度汽車模型

對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)（三）幾個(gè)表征穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的參數(shù)1.前后輪側(cè)偏角絕對(duì)值之差（α1-α2）前后輪側(cè)偏角絕對(duì)值之差（α1-α2）與前輪轉(zhuǎn)角δ關(guān)系：第五十九頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第三節(jié)線性二自由度汽車模型

對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)（三）幾個(gè)表征穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的參數(shù)1.前后輪側(cè)偏角絕對(duì)值之差（α1-α2）前后輪側(cè)偏角絕對(duì)值之差（α1-α2）與轉(zhuǎn)向半徑的關(guān)系：第六十頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第三節(jié)線性二自由度汽車模型

對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)（三）幾個(gè)表征穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的參數(shù)2.轉(zhuǎn)向半徑的比值R/R0：第六十一頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第三節(jié)線性二自由度汽車模型

對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)（三）幾個(gè)表征穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的參數(shù)2.轉(zhuǎn)向半徑的比值R/R0：當(dāng)K=0時(shí)，R/R0=1，中性轉(zhuǎn)向汽車的轉(zhuǎn)向半徑不變。當(dāng)K>0時(shí)，R/R0>1，不足轉(zhuǎn)向汽車的轉(zhuǎn)向半徑R大于R0，且轉(zhuǎn)向半徑隨車速增加而增大。當(dāng)K<0時(shí)，R/R0<1，過(guò)多轉(zhuǎn)向汽車的轉(zhuǎn)向半徑R小于R0，且轉(zhuǎn)向半徑隨車速增加而減小。第六十二頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第三節(jié)線性二自由度汽車模型

對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)（三）幾個(gè)表征穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的參數(shù)3.靜態(tài)儲(chǔ)備系數(shù)S.M(StaticMargin)中性轉(zhuǎn)向點(diǎn)——使汽車前后輪產(chǎn)生同一側(cè)偏角的側(cè)向力作用點(diǎn)。當(dāng)側(cè)向力作用于中性轉(zhuǎn)向點(diǎn)位置時(shí)，前后輪產(chǎn)生同一側(cè)偏角α，前后輪的側(cè)偏力為：第六十三頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第三節(jié)線性二自由度汽車模型

對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)中性轉(zhuǎn)向點(diǎn)Cn至前軸的距離為:第六十四頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第三節(jié)線性二自由度汽車模型

對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)（三）幾個(gè)表征穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的參數(shù)3.靜態(tài)儲(chǔ)備系數(shù)S.M(StaticMargin)——中性轉(zhuǎn)向點(diǎn)至前軸距離a’和汽車質(zhì)心至前軸距離a之差(a’-a)與軸距L之比值。當(dāng)Cn與質(zhì)心重合時(shí)，α1=α2,S.M.=0,中性轉(zhuǎn)向當(dāng)質(zhì)心在Cn之前時(shí)，α1>α2,a’>a,S.M.>0,不足轉(zhuǎn)向當(dāng)質(zhì)心在Cn之后時(shí)，α1<α2,a’<a,S.M.<0,過(guò)多轉(zhuǎn)向第六十五頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第三節(jié)線性二自由度汽車模型

對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)三、前輪角階躍輸入下的瞬態(tài)響應(yīng)1.前輪角階躍輸入下的橫擺角速度瞬態(tài)響應(yīng)第六十六頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第三節(jié)線性二自由度汽車模型

對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)第六十七頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第四節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系一、汽車的側(cè)傾（一）車廂側(cè)傾軸線——車廂相對(duì)地面轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的瞬時(shí)軸線。側(cè)傾中心——車廂側(cè)傾軸線通過(guò)車廂在前后軸處橫斷面上的瞬時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)中心。側(cè)傾中心的位置決定于懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，分別討論單橫臂獨(dú)立懸架和雙橫臂獨(dú)立懸架的側(cè)傾中心。第六十八頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日單橫臂獨(dú)立懸架的側(cè)傾中心第六十九頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日雙橫臂獨(dú)立懸架的側(cè)傾中心第七十頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日雙橫臂獨(dú)立懸架的側(cè)傾中心第七十一頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第四節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系（二）懸架的側(cè)傾角剛度——側(cè)傾時(shí)（車輪保持在地面上）單位車廂轉(zhuǎn)角下，懸架系統(tǒng)給車廂總的彈性恢復(fù)力偶矩。第七十二頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第四節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系1.懸架的線剛度——車輪保持在地面上而車廂作垂直運(yùn)動(dòng)時(shí)，單位車廂位移下，懸架系統(tǒng)給車廂的總彈性恢復(fù)力。非獨(dú)立懸架：懸架的線剛度等于兩個(gè)彈簧剛度之和。第七十三頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日獨(dú)立懸架的線剛度：K1=2ks(m/n)2第七十四頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第七十五頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第四節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系2.懸架的側(cè)傾角剛度第七十六頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第七十七頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第四節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系（三）車廂側(cè)傾角——車廂在側(cè)向力作用下繞側(cè)傾軸線的轉(zhuǎn)角。側(cè)傾力矩：1.懸掛質(zhì)量離心力引起的側(cè)傾力矩MΦrI；2.側(cè)傾后，懸掛質(zhì)量重力引起的側(cè)傾力矩MΦrII

；3.獨(dú)立懸架中，非懸掛質(zhì)量離心力引起的側(cè)傾力矩MΦrIII懸架總的側(cè)傾角剛度：前、后懸架及橫向穩(wěn)定桿的側(cè)傾角剛度之和第七十八頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第七十九頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第八十頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第四節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系二、側(cè)傾時(shí)垂直載荷在左右車輪上的重新分配及對(duì)穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的影響側(cè)傾時(shí)，外側(cè)車輪的垂直載荷增加，內(nèi)側(cè)車輪的垂直載荷減少。輪胎側(cè)偏剛度與垂直載荷有關(guān)，側(cè)傾時(shí)由于垂直載荷在左右車輪上的重新分配，引起左右輪胎的平均側(cè)偏剛度下降。對(duì)于前軸趨于增加不足轉(zhuǎn)向，對(duì)于后軸趨于減少不足轉(zhuǎn)向。第八十一頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第八十二頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第八十三頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第四節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系三、側(cè)傾外傾——側(cè)傾時(shí)車輪外傾角的變化側(cè)傾時(shí)，當(dāng)車輪外傾的傾斜方向與地面?zhèn)认蚍醋饔昧Ψ较蛞恢聲r(shí)，側(cè)偏角的絕對(duì)值減??；反之則增大。側(cè)傾外傾系數(shù)——車廂側(cè)傾引起的車輪外傾角的變化。第八十四頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第四節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系四、側(cè)傾轉(zhuǎn)向非獨(dú)立懸架，前懸架的前后支撐點(diǎn)要前高后低，以增加不足轉(zhuǎn)向趨勢(shì)；后懸架的前后支撐點(diǎn)要前低后高，以增加不足轉(zhuǎn)向趨勢(shì)。獨(dú)立懸架，前懸架的前束在輪胎跳動(dòng)過(guò)程中變化要盡可能小，以減少干涉轉(zhuǎn)向。并且在壓縮行程時(shí)前束變化量要減小，伸張行程時(shí)前束變化量要增大，以增加不足轉(zhuǎn)向趨勢(shì)。非獨(dú)立懸架，在輪胎跳動(dòng)過(guò)程中轉(zhuǎn)向節(jié)臂球銷中心的運(yùn)動(dòng)軌跡應(yīng)與懸架中心點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡保持一致，以減少干涉轉(zhuǎn)向。第八十五頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日前懸架后懸架第八十六頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第八十七頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第八十八頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第六章汽車的平順性汽車的平順性——保持汽車在行駛過(guò)程中產(chǎn)生的振動(dòng)和沖擊環(huán)境對(duì)乘員舒適性的影響在一定界限之內(nèi)。路面—汽車—人系統(tǒng)框圖：路面不平度車速?gòu)椥栽枘嵩囐|(zhì)量車身傳至人體的加速度懸架動(dòng)撓度車輪動(dòng)載荷輸入振動(dòng)系統(tǒng)輸出第八十九頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第六章汽車的平順性研究目的：控制振動(dòng)的傳遞，使乘坐者不舒適的感覺(jué)不超過(guò)一定界限。研究?jī)?nèi)容：人體對(duì)振動(dòng)的反映和平順性的評(píng)價(jià)。路面不平度的統(tǒng)計(jì)特性。汽車振動(dòng)系統(tǒng)的傳遞特性。第九十頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第一節(jié)人體對(duì)振動(dòng)的反映

和平順性的評(píng)價(jià)

1997年國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織制定了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO2631人體對(duì)加速度最敏感，因此用振動(dòng)加速度均方根值（包括線振動(dòng)和角振動(dòng)）來(lái)評(píng)價(jià)平順性。座椅支撐面處3個(gè)方向的線振動(dòng)和角振動(dòng)。座椅靠背處3個(gè)方向的線振動(dòng)。腳支撐面處3個(gè)方向的線振動(dòng)。人體對(duì)不同頻率振動(dòng)的敏感程度不同。第九十一頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日平順性的評(píng)價(jià)指標(biāo)——加權(quán)加速度均方根值第一節(jié)人體對(duì)振動(dòng)的反映

和平順性的評(píng)價(jià)第九十二頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日位置坐標(biāo)軸加速度均方根值軸加權(quán)系數(shù)頻率加權(quán)函數(shù)加權(quán)加速度均方根值座椅支撐面XsYsZsRxRyRzaxsaysazsaRXaRYaRZ1.001.001.000.630.400.20wdwdwkweweweaxsaysazsaRXaRYaRZ靠背XbYbZbaxbaybazb0.800.500.40wcwdwdaxbaybazb腳XfYfZfaxfayfazf0.800.500.40wkwkwkaxfayfazf[(axs)2+(ays)2+(azs)2+(aRX)2+(aRY)2+(aRZ)2+(axb)2+(ayb)2+(azb)2+(axf)2+(ayf)2+(azf)2]1/2=av第九十三頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日軸加權(quán)系數(shù)：座椅支撐面上三個(gè)線振動(dòng)的軸加權(quán)系數(shù)k=1，是12個(gè)軸向振動(dòng)中人體最敏感的，其余各軸向振動(dòng)的軸加權(quán)系數(shù)都小于0.8。標(biāo)準(zhǔn)中還規(guī)定座椅靠背的水平軸向可由座椅支撐面的水平軸向代替，此時(shí)軸加權(quán)系數(shù)取k=1.4。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T4970-1996：汽車平順性隨機(jī)輸入行駛試驗(yàn)方法。評(píng)價(jià)平順性時(shí)只計(jì)算座椅支撐面上三個(gè)線振動(dòng)。第一節(jié)人體對(duì)振動(dòng)的反映

和平順性的評(píng)價(jià)第九十四頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第一節(jié)人體對(duì)振動(dòng)的反映

和平順性的評(píng)價(jià)頻率加權(quán)函數(shù)：以座椅垂直軸向加速度的頻率加權(quán)函數(shù)為例：4～8Hz頻率范圍內(nèi)的振動(dòng)會(huì)引起人體內(nèi)臟器官產(chǎn)生共振；8～12.5Hz頻率范圍內(nèi)的振動(dòng)對(duì)人體脊椎系統(tǒng)影響很大。第九十五頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第二節(jié)路面不平度的統(tǒng)計(jì)特性路面不平度的功率譜密度：空間功率譜密度：其中，n—空間頻率（m-1)，是波長(zhǎng)的倒數(shù)，表示每米長(zhǎng)度中包括幾個(gè)波長(zhǎng)；n0—參考空間頻率，n0=0.1m-1；Gq(n0)—參考空間頻率下的路面不平度的功率譜密度值，稱為路面不平度系數(shù)；m2/m-1=m3第九十六頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第二節(jié)路面不平度的統(tǒng)計(jì)特性時(shí)間功率譜密度：其中，Gq(f)—時(shí)間功率譜密度，m2s；v—行駛車速，m/s；f—時(shí)間頻率，Hz第九十七頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第三節(jié)汽車振動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化

單質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)一、汽車振動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化七自由度模型：第九十八頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日單自由度模型：第三節(jié)汽車振動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化

單質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)第九十九頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第三節(jié)汽車振動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化

單質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)二、單自由度系統(tǒng)的自由振動(dòng)第一百頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第三節(jié)汽車振動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化

單質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)第一百零一頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第三節(jié)汽車振動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化

單質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)對(duì)振動(dòng)微分方程進(jìn)行付氏變換：三、單自由度系統(tǒng)的頻率響應(yīng)特性第一百零二頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第三節(jié)汽車振動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化

單質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)第一百零三頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日λ=1λ=21/2ξ=0ξ=0.25ξ=0.51100.10.110H(jω)λ第一百零四頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日阻尼比分析：阻尼比對(duì)低頻段（0<λ<0.75）影響不大阻尼比對(duì)共振段（0.75<λ<21/2）影響非常大，放大輸入位移，增加阻尼可使共振峰明顯下降。阻尼比對(duì)高頻段（λ>21/2）影響很大，衰減輸入位移，減小阻尼對(duì)減振有利。因此，一般汽車懸架的阻尼比取0.2~0.4。第三節(jié)汽車振動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化

單質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)第一百零五頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第三節(jié)汽車振動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化

單質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)四、單自由度系統(tǒng)對(duì)路面隨機(jī)輸入的響應(yīng)1.車身加速度功率譜密度第一百零六頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日1100.1H(jω)f=1f=2f0=1f0=2固有頻率提高，在共振段和高頻段都成比例地放大位移輸入。因此降低懸架的固有頻率可以明顯減小振動(dòng)加速度的傳遞，這是改善平順性的基本措施。第一百零七頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第三節(jié)汽車振動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化

單質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)四、單自由度系統(tǒng)對(duì)路面隨機(jī)輸入的響應(yīng)2.車輪與路面間動(dòng)載荷的功率譜密度第一百零八頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第三節(jié)汽車振動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化

單質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)四、單自由度系統(tǒng)對(duì)路面隨機(jī)輸入的響應(yīng)3.懸架動(dòng)撓度的功率譜密度第一百零九頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第三節(jié)汽車振動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化

單質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)四、單自由度系統(tǒng)對(duì)路面隨機(jī)輸入的響應(yīng)結(jié)論：懸架阻尼比應(yīng)為小阻尼，保持在0.2~0.4之間。降低固有頻率可以明顯減小車身加速度，這是改善平順性的一個(gè)基本措施。但降低固有頻率會(huì)使動(dòng)撓度增加，懸架限位行程增大，因此降低固有頻率是有限的。第一百一十頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第四節(jié)車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)一、運(yùn)動(dòng)方程與振型分析系統(tǒng)輸出和輸入：z2(t)——車身垂直位移輸出；z1(t)——車輪垂直位移輸出；q(t)——路面不平度位移輸入；結(jié)構(gòu)參數(shù)：M2——懸掛質(zhì)量（車身質(zhì)量）；M1——非懸掛質(zhì)量（車輪質(zhì)量）；K——懸架剛度；Kt——輪胎剛度；C——減振器的阻尼系數(shù)；第一百一十一頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第四節(jié)車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)一、運(yùn)動(dòng)方程與振型分析隔離體受力分析：M2M1第一百一十二頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第四節(jié)車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)一、運(yùn)動(dòng)方程與振型分析運(yùn)動(dòng)微分方程：無(wú)阻尼自由振動(dòng)的運(yùn)動(dòng)微分方程：第一百一十三頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第四節(jié)車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)一、運(yùn)動(dòng)方程與振型分析若M1不動(dòng)（z1=0），則相當(dāng)于只有車身質(zhì)量M2的單自由度無(wú)阻尼自由振動(dòng)，微分方程為：若M2不動(dòng)（z2=0），則相當(dāng)于只有車輪質(zhì)量M1的單自由度無(wú)阻尼自由振動(dòng)，微分方程為：偏頻——雙質(zhì)量系統(tǒng)只有單獨(dú)一個(gè)質(zhì)量振動(dòng)時(shí)的部分頻率。ω0和ωt都被稱為偏頻。第一百一十四頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第四節(jié)車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)一、運(yùn)動(dòng)方程與振型分析系統(tǒng)的頻率方程或特征方程：低的主頻率與ω0接近，高的主頻率ω2與ωt接近。當(dāng)激振頻率接近ω1時(shí)，產(chǎn)生低頻共振；當(dāng)激振頻率接近ω2時(shí)，產(chǎn)生高頻共振。第一百一十五頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第四節(jié)車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)二、雙質(zhì)量系統(tǒng)的傳遞特性對(duì)運(yùn)動(dòng)微分方程進(jìn)行付氏變換：第一百一十六頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第四節(jié)車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)二、雙質(zhì)量系統(tǒng)的傳遞特性整理得：第一百一十七頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第四節(jié)車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)二、雙質(zhì)量系統(tǒng)的傳遞特性第一百一十八頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第四節(jié)車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)激振頻率f(Hz)激振頻率f(Hz)f0ftf0ft11二、雙質(zhì)量系統(tǒng)的傳遞特性第一百一十九頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第四節(jié)車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)三、響應(yīng)量的幅頻特性1.車身加速度對(duì)的幅頻特性第一百二十頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第四節(jié)車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)三、響應(yīng)量的幅頻特性2.相對(duì)動(dòng)載荷Fd/G對(duì)的幅頻特性第一百二十一頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第四節(jié)車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)三、響應(yīng)量的幅頻特性3.懸架動(dòng)撓度對(duì)的幅頻特性第一百二十二頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第四節(jié)車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)四、響應(yīng)量的均方根值第一百二十三頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第四節(jié)車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)第一百二十四頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第四節(jié)車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)五、系統(tǒng)參數(shù)對(duì)振動(dòng)響應(yīng)均方根值的影響1.車身固有頻率車身加速度和車輪動(dòng)載荷的均方根值與車身固有頻率成正比變化，變化幅度大于車身固有頻率的變化幅度；懸架動(dòng)撓度的均方根值與車身固有頻率成反比變化，變化幅度小于車身固有頻率的變化幅度。第一百二十五頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第四節(jié)車身與車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)第一百二十六頁(yè)，共一百三十六頁(yè)，編輯于2023年，星期日第四節(jié)