汽车理论-汽车的操纵稳定性课件

第六节汽车操纵稳定性与传动系的关系第五章汽车的操纵稳定性本节将介绍地面切向反作用力对汽车稳态转向特性的影响，还将介绍利用地面切向反作用力控制转向特性的方法和原理。返回目录1一、地面切向反作用力与“不足－过多转向特性”的关系1）汽车在弯道上以大驱动力加速行驶第六节汽车操纵稳定性与传动系的关系FZ1↓汽车有增加不足转向的趋势加速行驶时k1↓k2↑FZ2↑α2↓α1↑2前驱汽车增大了不足转向趋势2）Ft对α的影响

Ft↑，FY=C，α↑随着驱动力的增加，维持转向所需的FY将使α↑。前驱汽车α1随Ft

增大而增大第六节汽车操纵稳定性与传动系的关系33）前轮受半轴驱动转矩的影响会产生不足变形转向，增加了前驱动汽车不足转向的趋势。第六节汽车操纵稳定性与传动系的关系43）前轮受半轴驱动转矩的影响会产生不足变形转向，增加了前驱动汽车不足转向的趋势。如果半轴水平力矩臂为第六节汽车操纵稳定性与传动系的关系5汽车在弯道上行驶时，车厢侧倾，外侧车轮的ζ减小，内侧增加。作用于外侧车轮的

减小，内侧增加。这两个力矩之差使前轮受到一令转向角变小的力矩。增加了汽车的不足转向趋势。第六节汽车操纵稳定性与传动系的关系6试分析当汽车用发动机制动时，前轮驱动的汽车趋于增加不足转向还是减小不足转向？后轮驱动的汽车呢？为什么？思考第六节汽车操纵稳定性与传动系的关系

4）随着驱动力的增加，轮胎回正力矩通常也有所增加，这也增加了前轮驱动汽车的不足转向趋势。7二、地面切向反作用力控制转向特性的基本概念简介1.切向力对ωr的影响第六节汽车操纵稳定性与传动系的关系82.切向力控制方法1）总切向反作用力控制ABS就是总制动力控制，保证较佳的滑动率，提高制动时汽车的方向稳定性。TCS是总驱动力控制，防止出现过大的滑转率，提高驱动时汽车的方向稳定性。第六节汽车操纵稳定性与传动系的关系92）前、后轮间切向力分配比例的控制图中αF、αR—前轴、后轴的外侧车轮驱动力与该轴驱动力之比；αC—前轴驱动力与整车驱动力之比。第六节汽车操纵稳定性与传动系的关系10第六节汽车操纵稳定性与传动系的关系

ETS：日产公司研制了总是保持“中性转向”特性的电子控制前、后驱动力分配系统。113）内、外侧车轮间切向力分配的控制由二自由度汽车模型可以得到由于改变内、外侧驱动力分配的比例，与在装有普通差速器的汽车上再施加一定数值的横摆力偶矩是一样的，这种驱动力的控制方式也常称为横摆力偶矩控制。第六节汽车操纵稳定性与传动系的关系12即FY1减小，FY2增大；前轮侧偏角减小，后轮侧偏角增大，汽车不足转向量减小。+FX2-FX2FY1FY2汽车稳态圆周行驶时第六节汽车操纵稳定性与传动系的关系FY1FY213图中αF、αR—前轴、后轴的外侧车轮驱动力与该轴驱动力之比；αC—前轴驱动力与整车驱动力之比。第六节汽车操纵稳定性与传动系的关系14第六节汽车操纵稳定性与传动系的关系直接横摆力偶矩控制提高弯道加速行驶的机理15下一节第六节汽车操纵稳定性与传动系的关系本节内容结束16第五章汽车的操纵稳定性防抱死制动系统（ABS）与驱动力控制系统（TCS）都是提高汽车操纵稳定性的电子控制系统。目前有更多的电子控制系统能显著改善汽车的操纵稳定性。第七节提高操纵稳定性的电子控制系统返回目录17第七节提高操纵稳定性的电子控制系统1.四轮转向系统（4WS）18技术极大地缩小了大型车辆的转向半径，使得这些车辆具有紧凑型轿车的转向半径。第七节提高操纵稳定性的电子控制系统19第七节提高操纵稳定性的电子控制系统系统是以ABS为基础发展而成的。基本工作原理是：在大侧向加速度、大侧偏角的极限工况下，利用左右两侧制动力之差产生的横摆力偶矩来防止出现难以控制的侧滑现象。2.车辆稳定性控制系统（VSC或称ESP）20第七节提高操纵稳定性的电子控制系统VSC（ESP）的作用21第七节提高操纵稳定性的电子控制系统VSC（ESP）的作用22前轴侧滑出现“驶出”现象加大内侧车轮的制动力第七节提高操纵稳定性的电子控制系统VSC（ESP）的作用抑制前轮侧滑23后轴侧滑出现甩尾现象加大外侧车轮的制动力第七节提高操纵稳定性的电子控制系统抑制后轮侧滑VSC（ESP）的作用24提高操纵稳定性的各种电子控制系统的有效工作区域驱动力分配控制制动力分配控制侧倾刚度分配控制第七节提高操纵稳定性的电子控制系统25第七节提高操纵稳定性的电子控制系统起始车速120km/h、频率0.6Hz的转向角正弦输入下的响应一、极限工况下前轴侧滑与后轴侧滑的特点26第七节提高操纵稳定性的电子控制系统起始车速120km/h、频率0.6Hz的转向角正弦输入下的响应一、极限工况下前轴侧滑与后轴侧滑的特点27

1）当正弦输入转向角超过一定值后，汽车质心侧偏角、前轮侧偏角、后轮侧偏角突然增大，汽车失去稳定性；

2）汽车是否稳定决定于汽车（质心）侧偏角与汽车侧偏角速度。稳定的条件可以近似地表示为。结论第七节提高操纵稳定性的电子控制系统28起始车速为110km/h时正弦转向角输入下的曲线第七节提高操纵稳定性的电子控制系统起始车速为140km/h时正弦转向角输入下的曲线29斜阶跃转向角输入下汽车的响应第七节提高操纵稳定性的电子控制系统30斜阶跃转向角输入下汽车的响应第七节提高操纵稳定性的电子控制系统31第七节提高操纵稳定性的电子控制系统

1）随着前轮转向角的增加，前轮侧偏角加大；但前轮侧偏角达某一角度值后，侧偏力饱和而不再增大，汽车的转向半径也不能再减小。

2）出现的后轮侧偏角小于后轮发挥最大侧偏力所对应的侧偏角值。因此，如果后轮侧偏角增大，就可以产生更大的后轮侧偏力。结论32斜阶跃转向角输入下前轮的侧偏角与汽车转向半径的关系。第七节提高操纵稳定性的电子控制系统达到最小转向半径的前轮侧偏角α1几乎为一常数，增加转向角能减小转向半径的条件为：α1<C333横摆力偶矩M或纵向减速力FX对汽车稳定性的影响第七节提高操纵稳定性的电子控制系统二、横摆力偶矩及制动力的控制效果34横摆力偶矩M或纵向减速力FX对汽车稳定性的影响

第七节提高操纵稳定性的电子控制系统35第七节提高操纵稳定性的电子控制系统横摆力偶矩M或纵向减速力FX对汽车稳定性的影响

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1）为了保持汽车的稳定性，当后轴要侧滑发生激转时，应对汽车施加外侧的横摆力偶矩；

2）当前轴要侧滑而使汽车驶离弯道时，应对汽车施加适当大小向内侧的横摆力偶矩，使后轮的侧偏角达到最大侧偏力的角度；

3）还应对汽车施加纵向减速力。第七节提高操纵稳定性的电子控制系统结论37三、各个车轮制动力控制的效果第七节提高操纵稳定性的电子控制系统38三、各个车轮制动力控制的效果第七节提高操纵稳定性的电子控制系统39第七节提高操纵稳定性的电子控制系统四、四个车轮主动制动的控制效果40五、VSC系统的组成

1）用于向各个车轮施加制动的执行机构；

2）用于控制驱动力的节气门执行机构与节气门传感器；

3）轮速传感器；

4）横摆角速度传感器；

5）侧向、纵向加速度传感器；

6）转向角传感器；

7）制动主缸压力传感器；

8）ECU。第七节提高操纵稳定性的电子控制系统41六、装有VSC系统汽车的试验结果第七节提高操纵稳定性的电子控制系统42六、装有VSC系统汽车的试验结果第七节提高操纵稳定性的电子控制系统43下一节第七节提高操纵稳定性的电子控制系统本节内容结束44第五章汽车的操纵稳定性第八节汽车的侧翻返回目录45汽车侧翻是指汽车在行驶过程中绕其纵轴线转动90°或更大的角度，以至车身与地面相接触的一种极其危险的侧向运动。曲线运动引起的侧翻汽车侧翻可分为两类绊倒侧翻第八节汽车的侧翻46“刚性汽车”是指忽略汽车悬架及轮胎弹性变形；“准静态”是指汽车的稳态转向。一、刚性汽车的准静态侧翻假定第八节汽车的侧翻47当汽车在水平路面直线行驶时，，如果不变，当ay增加时，

将减小；

=0时，汽车开始侧翻侧翻时当β=0时，侧翻阈值为2B/2hg，发生侧翻时的加速度ay称为侧翻阈值则第八节汽车的侧翻。。。48车辆类型质心高度/cm轮距/cm侧翻阈值/g跑车46~51127~1541.2~1.7微型轿车51~58127~1541.1~1.5豪华轿车51~61154~1651.2~1.6轻型客货两用车76~89165~1780.9~1.1客货两用车76~102165~1780.8~1.1中型货车114~140165~1900.6~0.8重型货车154~216178~1830.4~0.6表5-4几种汽车侧翻阈值的范围第八节汽车的侧翻49几种微型轿车的侧翻阈值及侧翻事故率第八节汽车的侧翻50几种轿车和多用途车的侧翻阈值及侧翻事故率随着侧翻阈值的增大，侧翻事故率降低。第八节汽车的侧翻51二、带悬架汽车的准静态侧翻注意观察，该模型与刚性汽车模型有哪些区别？第八节汽车的侧翻52RФ—侧倾率（

）。某轿车hr/hg=0.5、RΦ=0.1，。与刚性汽车相比，阈值减小了5%。当

=0时，侧翻阈值为当汽车受到侧向力作用时，外侧轮胎产生弹性变形，从而轮胎接地中心向内偏移，轮距B减小，使得侧翻阈值又减小约5%。第八节汽车的侧翻例53三、汽车的瞬态侧翻第八节汽车的侧翻图5-8854阶跃输入下的侧倾响应由于超调量的影响，汽车的瞬态侧倾阈值比准静态时要小。第八节汽车的侧翻55超调量的大小取决于侧倾阻尼，随着阻尼比的增加，侧倾阈值也增大。第八节汽车的侧翻56在侧向加速度正弦输入的情况下，汽车侧倾响应取决于输入频率。输入频率等于侧倾共振频率时，侧倾阈值达到最小。第八节汽车的侧翻57下一节第八节汽车的侧翻本节内容结束58第五章汽车的操纵稳定性第八节汽车的侧翻返回目录59汽车侧翻是指汽车在行驶过程中绕其纵轴线转动90°或更大的角度，以至车身与地面相接触的一种极其危险的侧向运动。曲线运动引起的侧翻汽车侧翻可分为两类绊倒侧翻第八节汽车的侧翻60“刚性汽车”是指忽略汽车悬架及轮胎弹性变形；“准静态”是指汽车的稳态转向。一、刚性汽车的准静态侧翻假定第八节汽车的侧翻61当汽车在水平路面直线行驶时，，如果不变，当ay增加时，

将减小；

=0时，汽车开始侧翻侧翻时当β=0时，侧翻阈值为2B/2hg，发生侧翻时的加速度ay称为侧翻阈值则第八节汽车的侧翻。。。62车辆类型质心高度/cm轮距/cm侧翻阈值/g跑车46~51127~1541.2~1.7微型轿车51~58127~1541.1~1.5豪华轿车51~61154~1651.2~1.6轻型客货两用车76~89165~1780.9~1.1客货两用车76~102165~1780.8~1.1中型货车114~140165~1900.6~0.8重型货车154~216178~1830.4~0.6表5-4几种汽车侧翻阈值的范围第八节汽车的侧翻63几种微型轿车的侧翻阈值及侧翻事故率第八节汽车的侧翻64几种轿车和多用途车的侧翻阈值及侧翻事故率随着侧翻阈值的增大，侧翻事故率降低。第八节汽车的侧翻65二、带悬架汽车的准静态侧翻注意观察，该模型与刚性汽车模型有哪些区别？第八节汽车的侧翻66RФ—侧倾率（

）。某轿车hr/hg=0.5、RΦ=0.1，。与刚性汽车相比，阈值减小了5%。当

=0时，侧翻阈值为当汽车受到侧向力作用时，外侧轮胎产生弹性变形，从而轮胎接地中心向内偏移，轮距B减小，使得侧翻阈值又减小约5%。第八节汽车的侧翻例67三、汽车的瞬态侧翻第八节汽车的侧翻图5-8868阶跃输入下的侧倾响应由于超调量的影响，汽车的瞬态侧倾阈值比准静态时要小。第八节汽车的侧翻69超调量的大小取决于侧倾阻尼，随着阻尼比的增加，侧倾阈值也增大。第八节汽车的侧翻70在侧向加速度正弦输入的情况下，汽车侧倾响应取决于输入频率。输入频率等于侧倾共振频率时，侧倾阈值达到最小。第八节汽车的侧翻71下一节第八节汽车的侧翻本节内容结束72第九节汽车操纵稳定性的路上试验第五章汽车的操纵稳定性返回目录73操纵稳定性路上试验的测量仪器和测取的参数第九节汽车操纵稳定性的路上试验测量仪器测取的参数非接触式车速仪或第五轮仪和时间信号发生器测量车速和时间测力转向盘测量转向盘作用转矩及转角加速度计测量加速度陀螺仪测量横摆角速度、航向角和侧倾角74一、低速行驶转向轻便性试验第九节汽车操纵稳定性的路上试验双纽线轨迹的极坐标方程为，时，双纽线顶点处的曲率半径最小，

，最小曲率半径应按试验汽车的最小转向半径的1.1倍，并圆整到比此乘积大的一个整数来确定。75转向盘转矩—转向盘转角曲线以转向盘最大转矩、转向盘最大作用力及转向