第六章 汽车操纵稳定性分析ppt课件.ppt

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1、汽车理论汽车的操纵稳定性预备知识汽车转向系的功能、组成、构造及工作原理。中心思想首先介绍操纵稳定性的基本概念（评价指标、轮胎侧偏特性），然后分析线性二自由度的汽车模型，最后介绍汽车行驶时的侧翻和侧滑。汽车理论第一节概述汽车理论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。汽车的操纵稳定性不仅影响到汽车驾驶的操纵方便程度，也是影响汽车安全性的重要因素之一。汽车的操纵稳定性包括两个相互关联的部分，即操作性和稳定性。操纵性是汽车能够确切地响应驾驶员指令的能力。稳定性是汽车

2、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。汽车理论车辆坐标系和汽车主要运动形式汽车理论沿X方向：纵向运动；绕x方向：侧倾运动；沿Y方向：侧向运动；绕y方向：俯仰运动；沿z方向：上下运动；绕z方向：横摆运动。汽车操纵稳定性评价方法汽车理论汽车理论人--车闭环系统汽车理论汽车试验的两种评价方法客观评价法客观评价通过仪器测试能定量评价汽车性能，且能通过分析求出其与汽车结构参数间的关系。主观评价法主观评价考虑到了人的感觉，能发现仪器不能测试出的现象，是操纵稳定性的最终评价方法，但很难给出定量评价数据。汽车理论汽车理论第二节轮胎的侧

3、偏特性轮胎坐标系汽车理论地面作用在轮胎上的主要力和力矩：沿x方向：地面切向反作用力(纵向力)Fx;沿y方向：地面侧向反作用力(侧向力)Fy;沿z方向：地面法向反作用力Fz;绕x轴：翻转力矩Mx；绕y轴：滚动阻力矩My；绕z轴：回正力矩Mz；汽车在行驶中由于受转向、路面倾斜、风力等引起的侧向力的作用，使轮心速度方向偏离车轮平面的现象。转向引起的侧向力总是指向汽车内侧。侧偏角总是位于和侧偏力指向相反的一侧。轮胎的侧偏现象汽车理论cFyuccFyucu′△没有侧向滑移有侧向滑移图有侧向力作用时刚性车轮的滚动u车轮中心沿Y轴方向若作用有侧向力Fy，相应地在地面上产生地面侧向反作用力FY，FY

4、也称为侧偏力。当有地面侧向反作用力时，若车轮是刚性的，则可能发生两种情况：汽车理论实际上：车轮都不是刚性的，车轮存在侧向弹性，因此，即使侧向力Fy没有达到车轮与地面之间的附着极限，车轮的行驶方向也将偏离车轮平面的方向，即发生侧偏现象。轮胎的侧偏现象汽车理论具有侧向弹性的车轮在垂直载荷的作用下，车轮中心受到侧向力Fy，地面有相应的侧偏力Fy时具有下面的两种情况：车轮静止不滚动：轮胎胎面接地印迹的中心线与轮胎平面分开一个距离Δh，且平行。车轮滚动：接地印迹的中心线与轮胎平面错开，且有一夹角(侧偏角)，此时，车轮沿接地印迹的中心线方向滚动。轮胎不对称受力产生的回正力矩汽车理论回正力矩——绕

5、OZ轴的力矩Tz是使转向车轮回复到直线行驶位置的主要恢复力矩之一，称为回正力矩。回正力矩是由接地面内分布的微元侧向反力产生的。在侧偏角<5时，侧偏力和侧偏角成线性关系。这时，式中，k称为侧偏刚度（N/rad）。为曲线在=0处的斜率。按轮胎坐标系，侧偏力和侧偏角总是反号，故侧偏刚度总是负值。轮胎的侧偏特性汽车理论侧偏特性主要是阐述侧偏力、回正力矩、侧偏角之间的关系。侧偏力与侧偏角的关系汽车理论影响轮胎侧偏特性的主要因素汽车理论影响轮胎侧偏弹性的主要因素是：轮胎结构参数轮胎的使用参数具体包括侧偏角、外倾角、垂直载荷、在接地印迹上的分布、路面附着系数、轮胎的纵向滑移率等垂直载荷增大，k

6、增大；但垂直载荷过大，轮胎与地面接触区的压力变得极不均匀，k反而减小。汽车理论轮胎形式和结构参数的影响a.子午线胎比斜交胎侧偏刚度高。b.扁平率（=轮胎高度H/宽度B）小的轮胎侧偏刚度大。汽车理论c.胎压大，则侧偏刚度大，但胎压太大侧偏刚度基本不变。试验时，可能通过改变减少胎压改变稳态试验结果。汽车理论附着椭圆一定侧偏角下，驱动力或制动力增加时，侧偏力逐渐有所减小，这是由于轮胎侧线弹性有所改变的关系。当纵向力相当大时，侧偏力显著下降，接近附着极限时，切向力已耗去大部分附着力，而侧向力能利用的附着力很小。路面对侧偏特性的影响路面干湿程度的影响路面越湿，最大侧偏力越小。薄水层的影响路

7、面有薄水层时，轮胎可能会完全失去侧偏力，这称为“滑水”现象。第二节线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应汽车理论汽车模型的简化*忽略转向系统的影响，直接以前轮转角为输入。*不考虑振动、侧倾、俯仰运动，认为汽车只作平行于地面的运动；*不考虑轮胎切向力、外倾角、空气阻力的影响；*忽略左右轮胎载荷变化引起的侧偏特性变化；*忽略轮胎回正力矩；*认为轮胎侧偏特性处于线性范围；*认为汽车沿x轴速度不变。汽车理论2.1二自由度汽车模型汽车理论---前轮转角(车轮旋转平