汽車的操縱穩(wěn)定性是指在駕駛者不感到過分緊張、疲勞汽車的操縱穩(wěn)定性是指在駕駛者不感到過分緊張、疲勞的情況下，汽車能遵循駕駛者通過轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及轉(zhuǎn)向車輪給定的情況下，汽車能遵循駕駛者通過轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及轉(zhuǎn)向車輪給定的方向行駛，且當(dāng)遭遇外界干擾時，汽車能抵抗干擾而保持的方向行駛，且當(dāng)遭遇外界干擾時，汽車能抵抗干擾而保持穩(wěn)定行駛的能力。穩(wěn)定行駛的能力。汽車的操縱穩(wěn)定性是汽車汽車的操縱穩(wěn)定性是汽車主動安全性主動安全性的重要評價指標(biāo)。的重要評價指標(biāo)。第七章汽車的操縱穩(wěn)定性返回目錄返回目錄1第一節(jié) 概述 本節(jié)將介紹汽車操縱穩(wěn)定性包含的內(nèi)容、車輛坐本節(jié)將介紹汽車操縱穩(wěn)定性包含的內(nèi)容、車輛坐標(biāo)系、轉(zhuǎn)向盤角階躍輸入下的時域響應(yīng)特性等。標(biāo)系、轉(zhuǎn)向盤角階躍輸入下的時域響應(yīng)特性等。本節(jié)還將介紹操縱穩(wěn)定性的研究方法及試驗評價本節(jié)還將介紹操縱穩(wěn)定性的研究方法及試驗評價方法。方法。第五章 汽車的操縱穩(wěn)定性返回目錄返回目錄2 汽車在轉(zhuǎn)向盤輸入或外界干擾輸入下的側(cè)向運動響應(yīng)汽車在轉(zhuǎn)向盤輸入或外界干擾輸入下的側(cè)向運動響應(yīng)隨時間而變化的特性稱為隨時間而變化的特性稱為時域響應(yīng)特性時域響應(yīng)特性。轉(zhuǎn)向盤輸入有角位移輸入和力矩輸入。轉(zhuǎn)向盤輸入有角位移輸入和力矩輸入。外界干擾輸入主要是指側(cè)向風(fēng)和路面不平產(chǎn)生的側(cè)向外界干擾輸入主要是指側(cè)向風(fēng)和路面不平產(chǎn)生的側(cè)向力。力。第一節(jié) 操縱穩(wěn)定性概述一、操縱穩(wěn)定性包含的內(nèi)容31.轉(zhuǎn)向盤角階躍輸入下的響應(yīng)穩(wěn)態(tài)響應(yīng)穩(wěn)態(tài)響應(yīng)瞬態(tài)響應(yīng)瞬態(tài)響應(yīng) 橫擺角速度增益橫擺角速度增益轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向靈敏度。向靈敏度。評價參量評價參量 反應(yīng)時間。反應(yīng)時間。橫擺角速度波動的橫擺角速度波動的無阻尼圓頻率。無阻尼圓頻率。評價參量評價參量第一節(jié) 操縱穩(wěn)定性概述操縱穩(wěn)定性包含的內(nèi)容操縱穩(wěn)定性包含的內(nèi)容4 轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角正弦輸入轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角正弦輸入下，頻率由下，頻率由0變化變化時，汽車橫擺角速度與時，汽車橫擺角速度與轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角的振幅比及轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角的振幅比及相位差的變化規(guī)律。相位差的變化規(guī)律。共振峰頻率。共振峰頻率。共振時振幅比。共振時振幅比。相位滯后角。相位滯后角。穩(wěn)態(tài)增益。穩(wěn)態(tài)增益。評價參量評價參量第一節(jié) 操縱穩(wěn)定性概述2.橫擺角速度頻率響應(yīng)特性操縱穩(wěn)定性包含的內(nèi)容操縱穩(wěn)定性包含的內(nèi)容53.轉(zhuǎn)向盤中間位置操縱穩(wěn)定性 轉(zhuǎn)向靈敏度。轉(zhuǎn)向靈敏度。轉(zhuǎn)向盤力特性。轉(zhuǎn)向盤力特性。轉(zhuǎn)向功靈敏度。轉(zhuǎn)向功靈敏度。評價參量評價參量第一節(jié) 操縱穩(wěn)定性概述 轉(zhuǎn)向盤力輸入轉(zhuǎn)向盤力輸入下的時域響應(yīng)。下的時域響應(yīng)。回正后剩余橫擺角回正后剩余橫擺角速度與剩余橫擺角。速度與剩余橫擺角。達(dá)到剩余橫擺角速達(dá)到剩余橫擺角速度的時間。度的時間。評價參量評價參量4.回正性操縱穩(wěn)定性包含的內(nèi)容操縱穩(wěn)定性包含的內(nèi)容 轉(zhuǎn)向盤小轉(zhuǎn)角、低頻轉(zhuǎn)向盤小轉(zhuǎn)角、低頻正弦輸入下，汽車高速正弦輸入下，汽車高速行駛時的操縱穩(wěn)定性。行駛時的操縱穩(wěn)定性。6車型車型最小轉(zhuǎn)最小轉(zhuǎn)向半向半徑徑/m（左（左/右）右）Audi A45.6/5.6（軸距（軸距2650 mm）寶馬寶馬520i5.65/5.65（軸距（軸距2830 mm）雷克薩斯雷克薩斯LS4305.4/5.3（軸距（軸距2925 mm）一些常見車型的最小轉(zhuǎn)向半徑一些常見車型的最小轉(zhuǎn)向半徑評價參量：最小轉(zhuǎn)向半徑。評價參量：最小轉(zhuǎn)向半徑。第一節(jié) 操縱穩(wěn)定性概述5.轉(zhuǎn)向半徑操縱穩(wěn)定性包含的內(nèi)容操縱穩(wěn)定性包含的內(nèi)容7 評價轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤輕便評價轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤輕便程度的特性。程度的特性。包括原地轉(zhuǎn)向輕便性、包括原地轉(zhuǎn)向輕便性、低速行駛轉(zhuǎn)向輕便性和高低速行駛轉(zhuǎn)向輕便性和高速行駛轉(zhuǎn)向輕便性。速行駛轉(zhuǎn)向輕便性。轉(zhuǎn)向力。轉(zhuǎn)向力。轉(zhuǎn)向功。轉(zhuǎn)向功。目前部分轎車上使用的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（目前部分轎車上使用的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPS），），能很好地兼顧各種車速下行駛時的轉(zhuǎn)向輕便性。能很好地兼顧各種車速下行駛時的轉(zhuǎn)向輕便性。評價參量評價參量第一節(jié) 操縱穩(wěn)定性概述6.轉(zhuǎn)向輕便性操縱穩(wěn)定性包含的內(nèi)容操縱穩(wěn)定性包含的內(nèi)容8直線行駛性直線行駛性轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角和（累計值）轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角和（累計值）側(cè)向風(fēng)敏感性側(cè)向風(fēng)敏感性路面不平敏感性路面不平敏感性側(cè)向偏移側(cè)向偏移評價參量評價參量評價參量評價參量第一節(jié) 操縱穩(wěn)定性概述7.直線行駛性能操縱穩(wěn)定性包含的內(nèi)容操縱穩(wěn)定性包含的內(nèi)容9 蛇行性能蛇行性能 移線性能移線性能 雙移線性能雙移線性能回避障礙性能回避障礙性能 轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)向力、側(cè)向加速度、橫力、側(cè)向加速度、橫擺角速度、側(cè)偏角、擺角速度、側(cè)偏角、車速等。車速等。在汽車性能參數(shù)里，往往以應(yīng)急性能給出。在汽車性能參數(shù)里，往往以應(yīng)急性能給出。主要包括：蛇行繞樁速度（滿載主要包括：蛇行繞樁速度（滿載/空載）、空載）、緊急變線速度（滿載緊急變線速度（滿載/空載）?？蛰d）。評價參量評價參量第一節(jié) 操縱穩(wěn)定性概述8.典型行駛工況性能操縱穩(wěn)定性包含的內(nèi)容操縱穩(wěn)定性包含的內(nèi)容10 三輛轎車在做三輛轎車在做蛇形繞樁性能對蛇形繞樁性能對比測試。比測試。第一節(jié) 操縱穩(wěn)定性概述11第一節(jié) 操縱穩(wěn)定性概述12汽車在繞樁（轉(zhuǎn)向）時車身總有一定的傾斜汽車在繞樁（轉(zhuǎn)向）時車身總有一定的傾斜第一節(jié) 操縱穩(wěn)定性概述13有些轎車的車身側(cè)傾比較嚴(yán)重有些轎車的車身側(cè)傾比較嚴(yán)重第一節(jié) 操縱穩(wěn)定性概述14車身外傾車身外傾駕駛艙內(nèi)傾駕駛艙內(nèi)傾設(shè)計的理念是駕設(shè)計的理念是駕駛艙永不傾斜駛艙永不傾斜第一節(jié) 操縱穩(wěn)定性概述15第一節(jié) 操縱穩(wěn)定性概述16車型車型緊急變線速度緊急變線速度/（km h1）（空載）（空載）新雅閣新雅閣97.3 馬自達(dá)馬自達(dá)6120 Audi A4124.9 Audi A8131.6一些常見轎車的緊急變線速度一些常見轎車的緊急變線速度第一節(jié) 操縱穩(wěn)定性概述操縱穩(wěn)定性包含的內(nèi)容操縱穩(wěn)定性包含的內(nèi)容17第一節(jié) 操縱穩(wěn)定性概述蛇形繞樁測試蛇形繞樁測試（視頻）（視頻）18極限側(cè)向加速度極限側(cè)向加速度抗側(cè)翻能力抗側(cè)翻能力極限車速極限車速 回至原來路徑回至原來路徑所需時間所需時間評價參量評價參量評價參量評價參量評價參量評價參量 圓周行駛極限圓周行駛極限側(cè)向加速度側(cè)向加速度第一節(jié) 操縱穩(wěn)定性概述9.極限行駛能力 發(fā)生側(cè)滑時的發(fā)生側(cè)滑時的控制能力控制能力操縱穩(wěn)定性包含的內(nèi)容操縱穩(wěn)定性包含的內(nèi)容19第一節(jié) 操縱穩(wěn)定性概述1.車輛坐標(biāo)系二、車輛坐標(biāo)系與轉(zhuǎn)向盤角階躍輸入下的時域響應(yīng)20 汽車直線行駛時，急速轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤至某一轉(zhuǎn)角時，停止轉(zhuǎn)汽車直線行駛時，急速轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤至某一轉(zhuǎn)角時，停止轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤并維持此轉(zhuǎn)角不變，即給汽車以動轉(zhuǎn)向盤并維持此轉(zhuǎn)角不變，即給汽車以轉(zhuǎn)向盤角階躍輸入轉(zhuǎn)向盤角階躍輸入。時間時間 t轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向向盤盤轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角角第一節(jié) 操縱穩(wěn)定性概述2.穩(wěn)態(tài)響應(yīng)特性 轉(zhuǎn)向盤角階躍輸入經(jīng)短暫時間后，汽車進(jìn)入等速圓周行駛，轉(zhuǎn)向盤角階躍輸入經(jīng)短暫時間后，汽車進(jìn)入等速圓周行駛，稱為轉(zhuǎn)向盤角階躍輸入下進(jìn)入的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。稱為轉(zhuǎn)向盤角階躍輸入下進(jìn)入的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。21不足轉(zhuǎn)向不足轉(zhuǎn)向 ；中性轉(zhuǎn)向中性轉(zhuǎn)向 不變；不變；過多轉(zhuǎn)向過多轉(zhuǎn)向 。穩(wěn)態(tài)響應(yīng)特性有三種類型穩(wěn)態(tài)響應(yīng)特性有三種類型第一節(jié) 操縱穩(wěn)定性概述22 轉(zhuǎn)向盤角階躍輸轉(zhuǎn)向盤角階躍輸入前后，入前后，直線行駛與直線行駛與等速圓周行駛這兩個等速圓周行駛這兩個穩(wěn)態(tài)運動之間的過渡穩(wěn)態(tài)運動之間的過渡過程是一種瞬態(tài)，相過程是一種瞬態(tài)，相應(yīng)的瞬態(tài)運動響應(yīng)稱應(yīng)的瞬態(tài)運動響應(yīng)稱為為轉(zhuǎn)向盤角階躍輸入轉(zhuǎn)向盤角階躍輸入下的瞬態(tài)響應(yīng)下的瞬態(tài)響應(yīng)。第一節(jié) 操縱穩(wěn)定性概述3.瞬態(tài)響應(yīng)特性23 1）時間上的滯后）時間上的滯后瞬態(tài)響應(yīng)的評價指標(biāo)瞬態(tài)響應(yīng)的評價指標(biāo)第一節(jié) 操縱穩(wěn)定性概述2）執(zhí)行上的誤差）執(zhí)行上的誤差（r1/r0）100 稱為超調(diào)量稱為超調(diào)量3）橫擺角速度的波動）橫擺角速度的波動 波動的波動的 2/T,取取決于汽車的結(jié)構(gòu)參數(shù)決于汽車的結(jié)構(gòu)參數(shù) 4）進(jìn)入穩(wěn)態(tài)所經(jīng)歷）進(jìn)入穩(wěn)態(tài)所經(jīng)歷的時間的時間24將汽車作為開路控制系統(tǒng)將汽車作為開路控制系統(tǒng)人人汽車系統(tǒng)作為閉路系統(tǒng)汽車系統(tǒng)作為閉路系統(tǒng)第一節(jié) 操縱穩(wěn)定性概述三、操縱穩(wěn)定性的研究方法25 通過儀器測出橫擺角通過儀器測出橫擺角速度、側(cè)向加速度、側(cè)速度、側(cè)向加速度、側(cè)傾角及轉(zhuǎn)向力。傾角及轉(zhuǎn)向力。讓試驗評價人員根讓試驗評價人員根據(jù)試驗時自己的感覺據(jù)試驗時自己的感覺進(jìn)行評價。進(jìn)行評價。人人汽車閉路系統(tǒng)汽車閉路系統(tǒng)第一節(jié) 操縱穩(wěn)定性概述四、操縱穩(wěn)定性的兩種試驗評價方法開路系統(tǒng)開路系統(tǒng)主觀評價法主觀評價法客觀評價法客觀評價法26第七章第七章 汽車的操縱穩(wěn)定性汽車的操縱穩(wěn)定性 本節(jié)將首先建立線性二自由度汽車模型，在此基礎(chǔ)本節(jié)將首先建立線性二自由度汽車模型，在此基礎(chǔ)上，分析汽車的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)特性、瞬態(tài)響應(yīng)特性和頻率響上，分析汽車的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)特性、瞬態(tài)響應(yīng)特性和頻率響應(yīng)特性。應(yīng)特性。第三節(jié) 線性二自由度汽車模型對前輪角輸入的響應(yīng)返回目錄返回目錄27一、線性二自由度汽車模型運動微分方程1.建模中假設(shè) 2）忽略懸架的作用；車身只作平行于地面的平面運動，繞）忽略懸架的作用；車身只作平行于地面的平面運動，繞 z 軸的軸的位移、繞位移、繞 y 軸的俯仰角和繞軸的俯仰角和繞 x 軸的側(cè)傾角均為零，且軸的側(cè)傾角均為零，且 ；3）汽車前進(jìn)速度不變。）汽車前進(jìn)速度不變。第三節(jié) 線性二自由度汽車模型對前輪角輸入的響應(yīng)思考：車輛坐標(biāo)系中思考：車輛坐標(biāo)系中，汽車共有多少個自由度？汽車共有多少個自由度？在上述假設(shè)下，汽車被簡化為只有側(cè)向和橫擺兩個自由度的兩輪在上述假設(shè)下，汽車被簡化為只有側(cè)向和橫擺兩個自由度的兩輪汽車模型。汽車模型。1）忽略轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的影響，直接以前輪轉(zhuǎn)角作為輸入；）忽略轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的影響，直接以前輪轉(zhuǎn)角作為輸入；假定汽車假定汽車 ay0.4g，輪胎側(cè)偏特性處于線性范圍內(nèi)；不計地面切向，輪胎側(cè)偏特性處于線性范圍內(nèi)；不計地面切向力力FX、外傾側(cè)向力、外傾側(cè)向力 、回正力矩、回正力矩 TZ、垂直載荷的變化對輪胎側(cè)偏剛、垂直載荷的變化對輪胎側(cè)偏剛度的影響。度的影響。28xy第三節(jié) 線性二自由度汽車模型對前輪角輸入的響應(yīng)2.兩輪汽車模型及車輛坐標(biāo)系29 確定汽車質(zhì)心（絕確定汽車質(zhì)心（絕對）加速度在車輛坐標(biāo)對）加速度在車輛坐標(biāo)系的分量系的分量ax和和ay。第三節(jié) 線性二自由度汽車模型對前輪角輸入的響應(yīng)3.運動學(xué)分析 沿沿Ox軸速度分軸速度分量的變化為量的變化為30上式除以上式除以t并取極限并取極限得得考慮到考慮到 很小并忽略二階微量很小并忽略二階微量同理可得同理可得第三節(jié) 線性二自由度汽車模型對前輪角輸入的響應(yīng)31考慮到考慮到角較小角較小4.二自由度汽車動力學(xué)分析第三節(jié) 線性二自由度汽車模型對前輪角輸入的響應(yīng)32質(zhì)心側(cè)偏角質(zhì)心側(cè)偏角第三節(jié) 線性二自由度汽車模型對前輪角輸入的響應(yīng)33由于由于 整理后得二自由整理后得二自由度汽車運動微分方度汽車運動微分方程式程式第三節(jié) 線性二自由度汽車模型對前輪角輸入的響應(yīng)34代入運動微分方程式得代入運動微分方程式得1.穩(wěn)態(tài)響應(yīng)穩(wěn)態(tài)時穩(wěn)態(tài)時r為定值為定值消去消去v第三節(jié) 線性二自由度汽車模型對前輪角輸入的響應(yīng)二、前輪角階躍輸入下汽車的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)等速圓周行駛35稱為穩(wěn)態(tài)橫擺角速度增益，也稱轉(zhuǎn)向靈敏度。稱為穩(wěn)態(tài)橫擺角速度增益，也稱轉(zhuǎn)向靈敏度。K穩(wěn)定性因數(shù)。穩(wěn)定性因數(shù)。第三節(jié) 線性二自由度汽車模型對前輪角輸入的響應(yīng)36 R 與與 u 無關(guān)，汽車具有中性轉(zhuǎn)向的特性。無關(guān)，汽車具有中性轉(zhuǎn)向的特性。1）中性轉(zhuǎn)向當(dāng)當(dāng) K=0 時，由時，由第三節(jié) 線性二自由度汽車模型對前輪角輸入的響應(yīng)2.穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的三種類型37LR0uO 當(dāng)汽車低速轉(zhuǎn)向時，離當(dāng)汽車低速轉(zhuǎn)向時，離心力很小，心力很小，F(xiàn)Y1和和FY2也很小。也很小。中性轉(zhuǎn)向汽車的轉(zhuǎn)向中性轉(zhuǎn)向汽車的轉(zhuǎn)向半徑半徑R等于汽車以極低車等于汽車以極低車速轉(zhuǎn)向（忽略側(cè)偏角）速轉(zhuǎn)向（忽略側(cè)偏角）時的轉(zhuǎn)向半徑時的轉(zhuǎn)向半徑R0。第三節(jié) 線性二自由度汽車模型對前輪角輸入的響應(yīng)38由于由于 K0，所以，所以RR0且且 u R 汽車具有不足轉(zhuǎn)向特性汽車具有不足轉(zhuǎn)向特性 橫擺角速度增益為與軸距橫擺角速度增益為與軸距L相相等的中性轉(zhuǎn)向汽車橫擺角速度增等的中性轉(zhuǎn)向汽車橫擺角速度增益的一半。益的一半。稱為特征車速。當(dāng)不足轉(zhuǎn)向稱為特征車速。當(dāng)不足轉(zhuǎn)向量增加時，量增加時，K 增大，特征車速降低。增大，特征車速降低。2）不足轉(zhuǎn)向當(dāng)當(dāng) K0 時，由時，由橫擺角速度增益比中性轉(zhuǎn)向時要小。橫擺角速度增益比中性轉(zhuǎn)向時要小。第三節(jié) 線性二自由度汽車模型對前輪角輸入的響應(yīng)39橫擺角速度增益橫擺角速度增益 比中性轉(zhuǎn)向時要大。比中性轉(zhuǎn)向時要大。由由R 0由于由于 k10,k20，不足轉(zhuǎn)向，不足轉(zhuǎn)向K=0，中性轉(zhuǎn)向，中性轉(zhuǎn)向K0，R/R01，汽車具有不足轉(zhuǎn)向特點；，汽車具有不足轉(zhuǎn)向特點；K0，R/R01，汽車具有過多轉(zhuǎn)向特點。，汽車具有過多轉(zhuǎn)向特點。第三節(jié) 線性二自由度汽車模型對前輪角輸入的響應(yīng)2）轉(zhuǎn)向半徑的比R/R0已知已知48轉(zhuǎn)向半徑的比值轉(zhuǎn)向半徑的比值R/R0曲線曲線第三節(jié) 線性二自由度汽車模型對前輪角輸入的響應(yīng)49轉(zhuǎn)向半徑的比值轉(zhuǎn)向半徑的比值 R/R0 曲線與穩(wěn)定性因數(shù)曲線與穩(wěn)定性因數(shù)K值曲線值曲線第三節(jié) 線性二自由度汽車模型對前輪角輸入的響應(yīng)50第三節(jié) 線性二自由度汽車模型對前輪角輸入的響應(yīng)51靜態(tài)儲備系數(shù)靜態(tài)儲備系數(shù) S.M.：中性轉(zhuǎn)向點到前輪的距離：中性轉(zhuǎn)向點到前輪的距離 與汽與汽車質(zhì)心到前軸距離車質(zhì)心到前軸距離 a 之差與軸距之差與軸距L之比。之比。第三節(jié) 線性二自由度汽車模型對前輪角輸入的響應(yīng)中性轉(zhuǎn)向點中性轉(zhuǎn)向點：使汽車前、后輪產(chǎn)生相等側(cè)偏角的側(cè)向力：使汽車前、后輪產(chǎn)生相等側(cè)偏角的側(cè)向力作用點。作用點。3）用靜態(tài)儲備系數(shù)S.M.來表征汽車穩(wěn)態(tài)響應(yīng)52中性轉(zhuǎn)向中性轉(zhuǎn)向不足轉(zhuǎn)向不足轉(zhuǎn)向過多轉(zhuǎn)向過多轉(zhuǎn)向第三節(jié) 線性二自由度汽車模型對前輪角輸入的響應(yīng)中性轉(zhuǎn)向點中性轉(zhuǎn)向點汽車質(zhì)心汽車質(zhì)心53第七章第七章 汽車的操縱穩(wěn)定性汽車的操縱穩(wěn)定性第四節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系 本節(jié)將學(xué)習(xí)彈性側(cè)偏角、本節(jié)將學(xué)習(xí)彈性側(cè)偏角、側(cè)傾轉(zhuǎn)向角和變形轉(zhuǎn)向角側(cè)傾轉(zhuǎn)向角和變形轉(zhuǎn)向角等基本概念，分析不同懸架及參數(shù)對汽車操縱穩(wěn)定性的等基本概念，分析不同懸架及參數(shù)對汽車操縱穩(wěn)定性的影響，了解改善汽車操縱穩(wěn)定性的方法。影響，了解改善汽車操縱穩(wěn)定性的方法。返回目錄返回目錄54 1）前、后軸左、右兩側(cè)車輪的垂直載荷要發(fā)生變化；前、后軸左、右兩側(cè)車輪的垂直載荷要發(fā)生變化；2）車輪有外傾角，由于懸架導(dǎo)向桿系的運動及變形，外傾角將隨車輪有外傾角，由于懸架導(dǎo)向桿系的運動及變形，外傾角將隨之變化；之變化；3）車輪上有切向反作用力；車輪上有切向反作用力；4）車身側(cè)傾時懸架變形，懸架導(dǎo)向桿系和轉(zhuǎn)向桿系將產(chǎn)生相應(yīng)運車身側(cè)傾時懸架變形，懸架導(dǎo)向桿系和轉(zhuǎn)向桿系將產(chǎn)生相應(yīng)運動及變形。動及變形。綜上，汽車側(cè)偏角還應(yīng)該包括以下三個部分：綜上，汽車側(cè)偏角還應(yīng)該包括以下三個部分：1）彈性側(cè)偏角（）彈性側(cè)偏角（FZ變化和變化和的變化的變化引起的側(cè)偏角引起的側(cè)偏角的變化）；的變化）；2）側(cè)傾轉(zhuǎn)向角（車廂側(cè)傾而導(dǎo)致前后輪轉(zhuǎn)角的變化）；）側(cè)傾轉(zhuǎn)向角（車廂側(cè)傾而導(dǎo)致前后輪轉(zhuǎn)角的變化）；3）變形轉(zhuǎn)向角（懸架導(dǎo)向桿系變形引起的車輪轉(zhuǎn)角的變化）。）變形轉(zhuǎn)向角（懸架導(dǎo)向桿系變形引起的車輪轉(zhuǎn)角的變化）。第四節(jié)第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系 線性二自由度汽車模型對汽車進(jìn)行了較多簡化，汽車行駛過程中，還應(yīng)線性二自由度汽車模型對汽車進(jìn)行了較多簡化，汽車行駛過程中，還應(yīng)考慮以下因素對輪胎側(cè)偏角的影響。考慮以下因素對輪胎側(cè)偏角的影響。55側(cè)傾軸線是側(cè)傾中心的連線。側(cè)傾軸線是側(cè)傾中心的連線。1）側(cè)傾軸線側(cè)傾軸線：車廂相對于地面轉(zhuǎn)動時的瞬時軸線；：車廂相對于地面轉(zhuǎn)動時的瞬時軸線；2）側(cè)傾中心側(cè)傾中心：側(cè)傾軸線通過前、后軸處橫斷面上的瞬時轉(zhuǎn)：側(cè)傾軸線通過前、后軸處橫斷面上的瞬時轉(zhuǎn)動中心；其位置由懸架導(dǎo)向機構(gòu)決定，常用圖解法確定。動中心；其位置由懸架導(dǎo)向機構(gòu)決定，常用圖解法確定。一、車廂側(cè)傾1.車廂側(cè)傾軸線車廂側(cè)傾軸線想一想：先確定側(cè)傾軸線再確定側(cè)傾中心想一想：先確定側(cè)傾軸線再確定側(cè)傾中心，還是先還是先確定側(cè)傾中心再確定側(cè)傾軸線？確定側(cè)傾中心再確定側(cè)傾軸線？第四節(jié)第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系561234O24O13 假定車廂不動，地面和車輪相對車廂轉(zhuǎn)動；假定車廂不動，地面和車輪相對車廂轉(zhuǎn)動；假定車輪與地面間無相對滑動；假定車輪與地面間無相對滑動；對四連桿機構(gòu)會用到三心定理。對四連桿機構(gòu)會用到三心定理。確定側(cè)傾中心時確定側(cè)傾中心時第四節(jié)第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系 四連桿機構(gòu)中相四連桿機構(gòu)中相對兩桿的相對運動瞬對兩桿的相對運動瞬心是相鄰兩桿延長線心是相鄰兩桿延長線的交點。的交點。57Om1）單橫臂獨立懸架車廂的側(cè)傾中心第四節(jié)第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系58DGOlOrOm2）雙橫臂獨立懸架的側(cè)傾中心第四節(jié)第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系59雙橫臂獨立懸架的等效單橫臂懸架雙橫臂獨立懸架的等效單橫臂懸架第四節(jié)第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系60定義：車廂定義：車廂側(cè)傾時，單位車廂轉(zhuǎn)角下，懸架系統(tǒng)給車廂側(cè)傾時，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：總的彈性恢復(fù)力偶矩：1）懸架的線剛度定義：定義：車輪保持在地面上而車廂作垂直運動時，單位車車輪保持在地面上而車廂作垂直運動時，單位車廂位移下，懸架系統(tǒng)給車廂的總彈性恢復(fù)力：廂位移下，懸架系統(tǒng)給車廂的總彈性恢復(fù)力：2.懸架的側(cè)傾角剛度第四節(jié)第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系61（1）非獨立懸架（2）獨立懸架恢復(fù)力恢復(fù)力彈性元件彈性元件導(dǎo)向桿系約束反力導(dǎo)向桿系約束反力第四節(jié)第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系62mn第四節(jié)第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系63用虛位移原理確定懸架側(cè)傾角剛度用虛位移原理確定懸架側(cè)傾角剛度mnssst第四節(jié)第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系64用虛位移原理確定懸架側(cè)傾角剛度用虛位移原理確定懸架側(cè)傾角剛度mn第四節(jié)第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系652）懸架的側(cè)傾角剛度第四節(jié)第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系66 r大，水平晃動大，大，水平晃動大，乘客不穩(wěn)定，無安全感。乘客不穩(wěn)定，無安全感。r小，小，地面不平時有沖擊感。地面不平時有沖擊感。4.車廂側(cè)傾角及側(cè)傾力矩操縱穩(wěn)定性操縱穩(wěn)定性平順性平順性 側(cè)傾角改變了外傾角側(cè)傾角改變了外傾角；側(cè)傾角改變了內(nèi)外車輪的垂側(cè)傾角改變了內(nèi)外車輪的垂直載荷直載荷FZ，從而改變側(cè)偏角，從而改變側(cè)偏角。在確定懸架總側(cè)傾角剛度在確定懸架總側(cè)傾角剛度 時，要時，要綜合考慮對操縱穩(wěn)定性和平順性的影響。綜合考慮對操縱穩(wěn)定性和平順性的影響。第四節(jié)第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系r671）懸掛質(zhì)量的離心力引起的側(cè)傾力矩Mr第四節(jié)第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系682）側(cè)傾后懸掛質(zhì)量重力引起的側(cè)傾力矩Mr第四節(jié)第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系693）獨立懸架中非懸掛質(zhì)量的離心力引起的側(cè)傾力矩Mr第四節(jié)第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系70 懸架總側(cè)傾剛度等于懸架總側(cè)傾剛度等于 前、前、后懸架及橫向穩(wěn)定桿的側(cè)傾角后懸架及橫向穩(wěn)定桿的側(cè)傾角剛度之和。剛度之和。第四節(jié)第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系71二、側(cè)傾時垂直載荷在左右輪上的重新分配及其對穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的影響1.側(cè)傾時垂直載荷在左右輪上的重新分配 工字形車架代表車廂，懸工字形車架代表車廂，懸掛質(zhì)量為掛質(zhì)量為Ms。工字形車架分別通過前、工字形車架分別通過前、后懸架的側(cè)傾中心后懸架的側(cè)傾中心m01和和m02 與前后軸相鉸接，同時又通過與前后軸相鉸接，同時又通過前后懸架的彈性元件分別與前、前后懸架的彈性元件分別與前、后軸相連接。后軸相連接。第四節(jié)第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系72第四節(jié)第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系73第四節(jié)第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系74第四節(jié)第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系75車身不側(cè)傾時車身不側(cè)傾時車身側(cè)傾后車身側(cè)傾后2.左右輪垂直載荷再分配時輪胎的側(cè)偏剛度 當(dāng)車身側(cè)傾嚴(yán)重時當(dāng)車身側(cè)傾嚴(yán)重時，是增大還是減?。渴窃龃筮€是減??？第四節(jié)第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系76汽車趨于增加不足轉(zhuǎn)向汽車趨于增加不足轉(zhuǎn)向汽車趨于減少不足轉(zhuǎn)向汽車趨于減少不足轉(zhuǎn)向用以上結(jié)論分析，如何通過改變前后軸左、右側(cè)車輪垂用以上結(jié)論分析，如何通過改變前后軸左、右側(cè)車輪垂直載荷的變化量來提高汽車的不足轉(zhuǎn)向量？橫向穩(wěn)定桿直載荷的變化量來提高汽車的不足轉(zhuǎn)向量？橫向穩(wěn)定桿用在前后懸架對汽車穩(wěn)態(tài)響應(yīng)特性所起到的作用是否相用在前后懸架對汽車穩(wěn)態(tài)響應(yīng)特性所起到的作用是否相同？為什么？同？為什么？思考思考第四節(jié)第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系77FY不變不變沿沿FY側(cè)傾側(cè)傾FY-+-減小減小增大增大三、側(cè)傾外傾側(cè)傾時車輪外傾角的變化 側(cè)傾時側(cè)傾時的變的變化有三種可能化有三種可能第四節(jié)第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系沿沿FY相反相反方向側(cè)傾方向側(cè)傾78 地面轉(zhuǎn)過地面轉(zhuǎn)過r確定車確定車輪相對于車廂外傾角輪相對于車廂外傾角 。地面回到水平位置地面回到水平位置確定車廂相對于地面產(chǎn)確定車廂相對于地面產(chǎn)生側(cè)傾角生側(cè)傾角r時，輪胎外時，輪胎外傾角傾角 。車輪外傾角車輪外傾角的確定的確定第四節(jié)第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系79車廂側(cè)傾時不同形式懸架所引起的車廂側(cè)傾時不同形式懸架所引起的車輪外傾角的車輪外傾角的變化變化 非獨立懸架車身側(cè)傾時，前輪外傾角不變。非獨立懸架車身側(cè)傾時，前輪外傾角不變。第四節(jié)第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系80車廂側(cè)傾時不同形式懸架所引起的車廂側(cè)傾時不同形式懸架所引起的車輪外傾角的車輪外傾角的變化變化 雙橫臂懸架前輪外傾角與地面?zhèn)认蛄Ψ较蛳嚯p橫臂懸架前輪外傾角與地面?zhèn)认蛄Ψ较蛳喾?，反，有增大?cè)偏角（絕對值）的作用。有增大側(cè)偏角（絕對值）的作用。第四節(jié)第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系81車廂側(cè)傾時不同形式懸架所引起的車廂側(cè)傾時不同形式懸架所引起的車輪外傾角的車輪外傾角的變化變化 單縱臂懸架前輪外傾角與地面?zhèn)认蛄Ψ较蛳喾?。單縱臂懸架前輪外傾角與地面?zhèn)认蛄Ψ较蛳喾?。第四?jié)第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系82車廂側(cè)傾時不同形式懸架所引起的車廂側(cè)傾時不同形式懸架所引起的車輪外傾角的車輪外傾角的變化變化 單橫臂懸架前輪外傾角與地面?zhèn)认蛄Ψ较蛳嗤ɑ蛳喾矗?。單橫臂懸架前輪外傾角與地面?zhèn)认蛄Ψ较蛳嗤ɑ蛳喾矗?。第四?jié)第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系83 側(cè)傾外傾系數(shù)。側(cè)傾外傾系數(shù)。車廂側(cè)傾所引起的車輪外傾角的變化可由下式計算車廂側(cè)傾所引起的車輪外傾角的變化可由下式計算第四節(jié)第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系84四、側(cè)傾轉(zhuǎn)向 車廂側(cè)傾所引起的前轉(zhuǎn)向輪繞主銷的轉(zhuǎn)動、后輪繞垂直車廂側(cè)傾所引起的前轉(zhuǎn)向輪繞主銷的轉(zhuǎn)動、后輪繞垂直于地面軸線的轉(zhuǎn)動，即車輪轉(zhuǎn)角的變動，稱為側(cè)傾轉(zhuǎn)向。于地面軸線的轉(zhuǎn)動，即車輪轉(zhuǎn)角的變動，稱為側(cè)傾轉(zhuǎn)向。側(cè)傾轉(zhuǎn)向系數(shù)。側(cè)傾轉(zhuǎn)向系數(shù)。車輪的側(cè)傾轉(zhuǎn)向角與車廂側(cè)傾角的關(guān)系可以用下式表示車輪的側(cè)傾轉(zhuǎn)向角與車廂側(cè)傾角的關(guān)系可以用下式表示第四節(jié)第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系85后懸架的側(cè)傾轉(zhuǎn)向?qū)Ψ€(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性的影響后懸架的側(cè)傾轉(zhuǎn)向?qū)Ψ€(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性的影響第四節(jié)第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系86第四節(jié)第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系87五、變形轉(zhuǎn)向懸架導(dǎo)向裝置變形引起的車輪轉(zhuǎn)向角 懸架導(dǎo)向桿系各元件在各種力、力矩作用下發(fā)生的懸架導(dǎo)向桿系各元件在各種力、力矩作用下發(fā)生的變形，引起車輪繞主銷或垂直于地面軸線的轉(zhuǎn)動，稱為變形，引起車輪繞主銷或垂直于地面軸線的轉(zhuǎn)動，稱為變形轉(zhuǎn)向，其轉(zhuǎn)角叫做變形轉(zhuǎn)向角。變形轉(zhuǎn)向，其轉(zhuǎn)角叫做變形轉(zhuǎn)向角。變形轉(zhuǎn)向可以使汽車具有恰當(dāng)?shù)牟蛔戕D(zhuǎn)向。變形轉(zhuǎn)向可以使汽車具有恰當(dāng)?shù)牟蛔戕D(zhuǎn)向。變形轉(zhuǎn)向角；變形轉(zhuǎn)向角；側(cè)向力變形轉(zhuǎn)向系數(shù)。側(cè)向力變形轉(zhuǎn)向系數(shù)。估算側(cè)向力變形轉(zhuǎn)向角估算側(cè)向力變形轉(zhuǎn)向角第四節(jié)第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系88第四節(jié)第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系89第四節(jié)第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系90回正力矩變形轉(zhuǎn)向角回正力矩變形轉(zhuǎn)向角a 在回正力矩作用下，懸架和車輪有扭轉(zhuǎn)變形，前、在回正力矩作用下，懸架和車輪有扭轉(zhuǎn)變形，前、后軸車輪均發(fā)生回正力矩變形轉(zhuǎn)向角后軸車輪均發(fā)生回正力矩變形轉(zhuǎn)向角a。回正力矩變形轉(zhuǎn)向系數(shù)；回正力矩變形轉(zhuǎn)向系數(shù)；回正力矩系數(shù)?；卣叵禂?shù)?；卣刈冃无D(zhuǎn)向角回正力矩變形轉(zhuǎn)向角a第四節(jié)第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系91第四節(jié)第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系回正力矩引起的變形轉(zhuǎn)向角回正力矩引起的變形轉(zhuǎn)向角 前軸趨于增加不足轉(zhuǎn)向；后軸趨于減少不足轉(zhuǎn)向。前軸趨于增加不足轉(zhuǎn)向；后軸趨于減少不足轉(zhuǎn)向。92六、變形外傾懸架導(dǎo)向裝置變形引起的外傾角的變化 受到側(cè)向力作用的獨立懸架桿系的變形會引起車受到側(cè)向力作用的獨立懸架桿系的變形會引起車輪外傾角的變化。輪外傾角的變化。第四節(jié)第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系93