汽車操操縱穩(wěn)定性PPT課件

1、汽車維修業(yè)務(wù)接待汽車維修業(yè)務(wù)接待汽車維修業(yè)務(wù)接待汽車維修業(yè)務(wù)接待5.1 5.1 汽車操縱穩(wěn)定性研究的汽車操縱穩(wěn)定性研究的 主要內(nèi)容主要內(nèi)容5.2 5.2 汽車極限行駛穩(wěn)定性汽車極限行駛穩(wěn)定性5.3 5.3 輪胎的側(cè)偏特性輪胎的側(cè)偏特性5.4 5.4 汽車的轉(zhuǎn)向特性汽車的轉(zhuǎn)向特性5.5 5.5 汽車轉(zhuǎn)向輪的振動(dòng)汽車轉(zhuǎn)向輪的振動(dòng) 5.6 5.6 轉(zhuǎn)向輪的穩(wěn)定效應(yīng)轉(zhuǎn)向輪的穩(wěn)定效應(yīng)目錄汽車維修業(yè)務(wù)接待汽車維修業(yè)務(wù)接待5.1 汽車操縱穩(wěn)定性研究的主要內(nèi)容汽車操縱穩(wěn)定性研究的主要內(nèi)容操縱性：操縱性：汽車能夠確切地響應(yīng)駕汽車能夠確切地響應(yīng)駕 駛員轉(zhuǎn)向指令的能力。駛員轉(zhuǎn)向指令的能力。穩(wěn)定性：穩(wěn)定性：汽車行駛中

2、具有抵抗改汽車行駛中具有抵抗改 變行駛方向的各種干擾并變行駛方向的各種干擾并 保持穩(wěn)定行駛的能力。保持穩(wěn)定行駛的能力。 汽車維修業(yè)務(wù)接待汽車維修業(yè)務(wù)接待 1、極限行駛穩(wěn)定性、極限行駛穩(wěn)定性 橫向傾翻的最大坡度；橫向傾翻的最橫向傾翻的最大坡度；橫向傾翻的最大大車速；縱向行駛穩(wěn)定性。車速；縱向行駛穩(wěn)定性。2、直線行駛性能、直線行駛性能 抗側(cè)風(fēng)和路面不平度的穩(wěn)定性?？箓?cè)風(fēng)和路面不平度的穩(wěn)定性。3、轉(zhuǎn)向輕便性、轉(zhuǎn)向輕便性 原地轉(zhuǎn)向輕便性原地轉(zhuǎn)向輕便性(靜態(tài)靜態(tài)) 行駛轉(zhuǎn)向輕便性行駛轉(zhuǎn)向輕便性(動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài))4、轉(zhuǎn)向靈敏性、轉(zhuǎn)向靈敏性 時(shí)域響應(yīng)：穩(wěn)態(tài)響應(yīng)、瞬態(tài)響應(yīng)；時(shí)域響應(yīng)：穩(wěn)態(tài)響應(yīng)、瞬態(tài)響應(yīng)； 頻域響應(yīng)：

3、振幅比頻域響應(yīng)：振幅比(增益增益)、相位比。、相位比。汽車維修業(yè)務(wù)接待汽車維修業(yè)務(wù)接待5.2 汽車極限行駛穩(wěn)定性汽車極限行駛穩(wěn)定性 1. 橫向傾翻的最大坡度橫向傾翻的最大坡度 2. 橫向傾翻的最大車速橫向傾翻的最大車速 3. 縱向行駛穩(wěn)定性縱向行駛穩(wěn)定性 汽車在坡道尤其是橫坡上喪失穩(wěn)定性的汽車在坡道尤其是橫坡上喪失穩(wěn)定性的表現(xiàn)為汽車的翻傾和滑移：表現(xiàn)為汽車的翻傾和滑移：汽車維修業(yè)務(wù)接待汽車維修業(yè)務(wù)接待靜態(tài)受力分析靜態(tài)受力分析如右圖示：如右圖示： 當(dāng)當(dāng)角增大到重力角增大到重力g通過通過a點(diǎn)時(shí)的點(diǎn)時(shí)的角稱為橫向傾翻的極限角稱為橫向傾翻的極限坡度，此時(shí)得坡度，此時(shí)得gghbhbtg22/max 實(shí)際

4、上，大多數(shù)汽車在未達(dá)到實(shí)際上，大多數(shù)汽車在未達(dá)到max時(shí)就開始滑動(dòng)，主要是時(shí)就開始滑動(dòng)，主要是由于驅(qū)動(dòng)輪與地面的附著力由于驅(qū)動(dòng)輪與地面的附著力f不夠造成的。不夠造成的。1.橫向傾翻的最大坡度橫向傾翻的最大坡度hgfzlfzrbgsingcosg汽車維修業(yè)務(wù)接待汽車維修業(yè)務(wù)接待下面進(jìn)一步分析汽車側(cè)滑在翻傾之前的條件：下面進(jìn)一步分析汽車側(cè)滑在翻傾之前的條件： 設(shè)在坡道上轉(zhuǎn)向，則產(chǎn)生一離心力設(shè)在坡道上轉(zhuǎn)向，則產(chǎn)生一離心力fc，在離心力的，在離心力的作作 用下可能向左翻傾，則向左的力矩必須大于向右的力用下可能向左翻傾，則向左的力矩必須大于向右的力矩：矩：22m a xm a x c o ss in2c

5、 o ss in.2 (2) 22 , , , .cgcgcgggbbfhfbgghm vg vfg rrg rbhtgvhb tghtgv式 中 離 心 力代 入 上 式 整 理 得 ：若分 母 為 零則任 意 車 速 不 翻 傾a.發(fā)生翻傾條件：發(fā)生翻傾條件：hgfzlfzrbgafxlfxtfca汽車維修業(yè)務(wù)接待汽車維修業(yè)務(wù)接待b.發(fā)生側(cè)滑條件：發(fā)生側(cè)滑條件：2maxmax1 cossin(sincos) : () 1 , , cccffgfggvfgrgrtgvtgtgv 將代入式 整理當(dāng)則任意車速不側(cè)滑。汽車維修業(yè)務(wù)接待汽車維修業(yè)務(wù)接待c、側(cè)滑在翻傾之前的條件、側(cè)滑在翻傾之前的條件

6、為了保證安全，應(yīng)使側(cè)滑在翻傾之前，則必須為了保證安全，應(yīng)使側(cè)滑在翻傾之前，則必須vmax b/2hg，說明產(chǎn)生不了側(cè)滑，只得發(fā)生傾翻，說明產(chǎn)生不了側(cè)滑，只得發(fā)生傾翻，小轎車的重心低，一般能滿足小轎車的重心低，一般能滿足b/2hg，在彎通高速行駛?cè)菀讉?cè)翻。，在彎通高速行駛?cè)菀讉?cè)翻。 若彎道的外側(cè)比內(nèi)側(cè)高，由于重力的橫向分力與轉(zhuǎn)若彎道的外側(cè)比內(nèi)側(cè)高，由于重力的橫向分力與轉(zhuǎn)彎中離心力的橫向分力相反，可以避免側(cè)翻，可以略提彎中離心力的橫向分力相反，可以避免側(cè)翻，可以略提高行駛速度。所以公路在彎道處，路面都是外側(cè)高于內(nèi)高行駛速度。所以公路在彎道處，路面都是外側(cè)高于內(nèi)側(cè)。側(cè)。汽車維修業(yè)務(wù)接待汽車維修業(yè)務(wù)接

7、待 3.縱向行駛穩(wěn)定性縱向行駛穩(wěn)定性 汽車的縱向行駛穩(wěn)定性決定于重心高度和重心汽車的縱向行駛穩(wěn)定性決定于重心高度和重心至前軸（或后軸）的距離。至前軸（或后軸）的距離。 tgmax=a/ hg tgmax=b/ hg 分析從略，與橫向分析方法相同。分析從略，與橫向分析方法相同。汽車坐標(biāo)系及汽車的主要汽車坐標(biāo)系及汽車的主要運(yùn)動(dòng)形式：運(yùn)動(dòng)形式： 前進(jìn)速度前進(jìn)速度v：質(zhì)心速度：質(zhì)心速度沿沿x 軸的分量；軸的分量； 側(cè)傾角速度側(cè)傾角速度p(roll velocity)：質(zhì)心繞：質(zhì)心繞x 軸旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)角速度。角速度。zyx側(cè)傾角速度側(cè)傾角速度p前進(jìn)速度前進(jìn)速度u俯仰角速度俯仰角速度q橫擺角速度橫擺角速度r

8、垂直速度垂直速度w側(cè)向加速度側(cè)向加速度ay側(cè)向速度側(cè)向速度v圖圖52 車輛坐標(biāo)系與汽車的主要運(yùn)動(dòng)形式車輛坐標(biāo)系與汽車的主要運(yùn)動(dòng)形式汽車維修業(yè)務(wù)接待汽車維修業(yè)務(wù)接待 側(cè)向速度側(cè)向速度v：質(zhì)心速度沿：質(zhì)心速度沿y 軸的分量；軸的分量； 俯仰角速度俯仰角速度q(pitch velocity)：質(zhì)心繞：質(zhì)心繞y軸軸旋轉(zhuǎn)角速度；旋轉(zhuǎn)角速度； 垂直速度垂直速度v：質(zhì)心速度沿：質(zhì)心速度沿z 軸的分量；軸的分量； 橫擺角速度橫擺角速度r(yaw velocity)：質(zhì)心繞：質(zhì)心繞z軸軸旋轉(zhuǎn)角速度。旋轉(zhuǎn)角速度。汽車維修業(yè)務(wù)接待汽車維修業(yè)務(wù)接待zyx側(cè)傾角速度側(cè)傾角速度p前進(jìn)速前進(jìn)速度度u俯仰角速俯仰角速度度q橫

9、擺角速度橫擺角速度r垂直速度垂直速度w側(cè)向加速側(cè)向加速度度ay側(cè)向速側(cè)向速度度v圖圖52 車輛坐標(biāo)系與汽車的主要運(yùn)動(dòng)形式車輛坐標(biāo)系與汽車的主要運(yùn)動(dòng)形式汽車維修業(yè)務(wù)接待汽車維修業(yè)務(wù)接待 5.3 輪胎的側(cè)偏特性輪胎的側(cè)偏特性 側(cè)偏特性主要是指?jìng)?cè)偏力、回正力矩與側(cè)偏特性主要是指?jìng)?cè)偏力、回正力矩與側(cè)偏角之間的關(guān)系。側(cè)偏角之間的關(guān)系。 1） 輪胎坐標(biāo)系輪胎坐標(biāo)系(tyre axis system) 當(dāng)車輪中心沿當(dāng)車輪中心沿y 軸方作用有側(cè)向力軸方作用有側(cè)向力fy，地面將產(chǎn)生，地面將產(chǎn)生地面?zhèn)认蚍醋饔昧Φ孛鎮(zhèn)认蚍醋饔昧y 。由于輪胎具有彈性，即使。由于輪胎具有彈性，即使fy沒有沒有達(dá)到附著極限，車輪行駛

10、方向亦將偏離達(dá)到附著極限，車輪行駛方向亦將偏離x 軸線方向。這軸線方向。這時(shí)輪胎出現(xiàn)側(cè)偏特性。時(shí)輪胎出現(xiàn)側(cè)偏特性。 由于輪胎側(cè)向變形，輪上的由于輪胎側(cè)向變形，輪上的b點(diǎn)將不與支承面上的點(diǎn)將不與支承面上的b1接觸，而與接觸，而與b1接觸，接觸，c點(diǎn)與點(diǎn)與c1 接觸，如此類推。輪胎在接觸，如此類推。輪胎在支承面上的運(yùn)動(dòng)軌跡支承面上的運(yùn)動(dòng)軌跡af 相對(duì)于車輪平面偏離某一角度相對(duì)于車輪平面偏離某一角度。汽車維修業(yè)務(wù)接待汽車維修業(yè)務(wù)接待ab1bcdefd1c1e1f1bcdefab1c1d1e1f1b1c1d1e1f1fyfyw汽車維修業(yè)務(wù)接待汽車維修業(yè)務(wù)接待 輪胎側(cè)偏角輪胎側(cè)偏角(side-slip-

11、angle)： 輪胎接地中心的引進(jìn)方向與車輪中輪胎接地中心的引進(jìn)方向與車輪中心平面方向間的夾角。心平面方向間的夾角。 側(cè)向力與產(chǎn)生的側(cè)偏角側(cè)向力與產(chǎn)生的側(cè)偏角的關(guān)系曲線，的關(guān)系曲線，稱為車輪的側(cè)偏特性。當(dāng)稱為車輪的側(cè)偏特性。當(dāng)不超過不超過45時(shí)，時(shí)，fy與與成線性關(guān)系成線性關(guān)系fy，即：，即：fy=k fy曲線在曲線在=0處的斜率稱為處的斜率稱為側(cè)偏側(cè)偏剛度剛度k(cornering stiffness)，其單位為，其單位為 n/rad (或或n/()）其值為負(fù)值，因負(fù)的側(cè)）其值為負(fù)值，因負(fù)的側(cè)偏力產(chǎn)生正的側(cè)偏角。偏力產(chǎn)生正的側(cè)偏角。 因此，側(cè)偏剛度為負(fù)值，即因此，側(cè)偏剛度為負(fù)值，即fy=-f

12、y，fk=-k。2）輪胎的側(cè)偏現(xiàn)象、側(cè)偏特性曲線）輪胎的側(cè)偏現(xiàn)象、側(cè)偏特性曲線汽車維修業(yè)務(wù)接待汽車維修業(yè)務(wù)接待 圖圖53 輪胎的坐標(biāo)系與地面作用于輪胎的力和力矩輪胎的坐標(biāo)系與地面作用于輪胎的力和力矩xzy正外傾角正外傾角正回正力正回正力矩矩tz車輪行駛方向車輪行駛方向車輪車輪平面平面車輪旋轉(zhuǎn)車輪旋轉(zhuǎn)軸線軸線正地面?zhèn)认蚍凑孛鎮(zhèn)认蚍醋饔昧ψ饔昧y正地面正地面法向法向反作用反作用力力fz正地面正地面切向切向反作用反作用力力fx正翻轉(zhuǎn)力正翻轉(zhuǎn)力矩矩tx正正ty正側(cè)偏角正側(cè)偏角o汽車維修業(yè)務(wù)接待汽車維修業(yè)務(wù)接待 垂直載荷對(duì)垂直載荷對(duì)k的影響：的影響： g，f，側(cè)滑傾向，側(cè)滑傾向，k 輪胎結(jié)構(gòu)對(duì)輪胎結(jié)

13、構(gòu)對(duì)k的影響：的影響： 輪胎寬度輪胎寬度， k ；輪胎氣壓；輪胎氣壓，k ；子午胎：子午胎： k 。 必須注意：輪胎的側(cè)偏現(xiàn)象的產(chǎn)生是必須注意：輪胎的側(cè)偏現(xiàn)象的產(chǎn)生是由于輪胎的側(cè)向彈性變形，與輪胎在道路由于輪胎的側(cè)向彈性變形，與輪胎在道路上的側(cè)滑有本質(zhì)的區(qū)別。上的側(cè)滑有本質(zhì)的區(qū)別。 輪胎的側(cè)偏現(xiàn)象不僅影響車輪的運(yùn)動(dòng)輪胎的側(cè)偏現(xiàn)象不僅影響車輪的運(yùn)動(dòng)軌跡，而且加劇輪胎的磨損；輪胎的側(cè)向軌跡，而且加劇輪胎的磨損；輪胎的側(cè)向變形使?jié)L動(dòng)阻力增加。變形使?jié)L動(dòng)阻力增加。汽車維修業(yè)務(wù)接待汽車維修業(yè)務(wù)接待 3）回正力矩）回正力矩(aligning torque) 由路面作用在輪胎上的力矩矢量，使輪胎繞由路面作用

14、在輪胎上的力矩矢量，使輪胎繞z 軸旋轉(zhuǎn)的分量，稱為軸旋轉(zhuǎn)的分量，稱為回正力矩回正力矩。ccccccccaaaaaaaavvvefy345附著極限附著極限接地印記內(nèi)地面?zhèn)认蚍醋饔昧拥赜∮泝?nèi)地面?zhèn)认蚍醋饔昧Φ姆植寂c回正力矩的產(chǎn)生的分布與回正力矩的產(chǎn)生圖圖54汽車維修業(yè)務(wù)接待汽車維修業(yè)務(wù)接待 設(shè)汽車以中速或高速轉(zhuǎn)向時(shí)，在汽車質(zhì)心設(shè)汽車以中速或高速轉(zhuǎn)向時(shí)，在汽車質(zhì)心上產(chǎn)生一個(gè)離心力。上產(chǎn)生一個(gè)離心力。為了平衡離心力，路面對(duì)為了平衡離心力，路面對(duì)輪胎產(chǎn)生相應(yīng)的側(cè)向反作用力，即側(cè)偏力輪胎產(chǎn)生相應(yīng)的側(cè)向反作用力，即側(cè)偏力(cornering force)。輪胎在側(cè)偏力的作用下將產(chǎn)輪胎在側(cè)偏力的作用下將產(chǎn)生

15、側(cè)偏，形成相應(yīng)的側(cè)偏角。生側(cè)偏，形成相應(yīng)的側(cè)偏角。 假設(shè)：忽略地面切向反力對(duì)側(cè)偏特性影響，假設(shè)：忽略地面切向反力對(duì)側(cè)偏特性影響，忽略空氣阻力的影響，忽略左右輪受載荷變化忽略空氣阻力的影響，忽略左右輪受載荷變化的影響，于是汽車簡(jiǎn)化為由前、后兩個(gè)輪胎支的影響，于是汽車簡(jiǎn)化為由前、后兩個(gè)輪胎支承，具有側(cè)向和橫擺兩個(gè)自由度汽車模型。承，具有側(cè)向和橫擺兩個(gè)自由度汽車模型。汽車維修業(yè)務(wù)接待汽車維修業(yè)務(wù)接待obacrlv2v1210 00 0- -12r圖圖55 汽車穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖汽車穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖efycfy1fy2vc汽車維修業(yè)務(wù)接待汽車維修業(yè)務(wù)接待 參數(shù)說明：參數(shù)說明：設(shè)前輪轉(zhuǎn)角設(shè)前輪轉(zhuǎn)角，轉(zhuǎn)彎半

16、徑，轉(zhuǎn)彎半徑r， fy1，fy2：前、后輪的側(cè)偏力。：前、后輪的側(cè)偏力。 v1，vc，v2：a，b，c三點(diǎn)的速度。三點(diǎn)的速度。 fc：質(zhì)心的離心力：質(zhì)心的離心力 fcy：fc在在y方向上的分力方向上的分力12() tgaebetgoeoe 兩式相加，且兩式相加，且ae+be=l，則則 tg(-1) + tg2 = l/r。因。因 2 、1較小較小，則則 -1 +2 l/r，故故 = l/r + 1 -21 1、計(jì)算轉(zhuǎn)向角、計(jì)算轉(zhuǎn)向角由幾何關(guān)系：由幾何關(guān)系：汽車維修業(yè)務(wù)接待汽車維修業(yè)務(wù)接待 設(shè)汽車在水平道路上作等速圓周運(yùn)動(dòng)，設(shè)汽車在水平道路上作等速圓周運(yùn)動(dòng)，則則作用在汽車上的側(cè)向力為離心力的側(cè)向

17、分作用在汽車上的側(cè)向力為離心力的側(cè)向分力。力。2 2、計(jì)算、計(jì)算 1 1 ， 2 222 11122212 , cos cyyycycyyyyyfbfaffllffgvbgvaffgr lgr lmvgvfrgr ，當(dāng) 不大時(shí)故，汽車維修業(yè)務(wù)接待汽車維修業(yè)務(wù)接待22121222121212 , yyyg vfgrgvfgrggvvfkkgrkgr則，又，故 汽車看成一個(gè)系統(tǒng)，前輪轉(zhuǎn)角汽車看成一個(gè)系統(tǒng)，前輪轉(zhuǎn)角視為輸入，汽車穩(wěn)視為輸入，汽車穩(wěn)態(tài)橫擺角速度態(tài)橫擺角速度r視為輸出，視為輸出，r = v/r 汽車穩(wěn)態(tài)橫擺角速度汽車穩(wěn)態(tài)橫擺角速度r與前輪轉(zhuǎn)角與前輪轉(zhuǎn)角之比稱為汽之比稱為汽車的車的穩(wěn)態(tài)橫擺

18、角速度增益穩(wěn)態(tài)橫擺角速度增益(teady state yaw velocity gain)。3 3、計(jì)算轉(zhuǎn)向靈敏度、計(jì)算轉(zhuǎn)向靈敏度汽車維修業(yè)務(wù)接待汽車維修業(yè)務(wù)接待 22212121212121212/ 11 ()1 () () rsv rv lv llggvkvrkkglggkkkglmgbmgaggllmbakkkl式中故2212221 s /m : () , mabkk kkkl有時(shí)也寫此時(shí)均為負(fù)值。汽車維修業(yè)務(wù)接待汽車維修業(yè)務(wù)接待 rsrs表示在單位前輪轉(zhuǎn)角下的輸入下汽車產(chǎn)生的橫擺角速度，即繞轉(zhuǎn)向中心旋轉(zhuǎn)角速度的響應(yīng)值，因此穩(wěn)態(tài)橫擺速度增益也稱轉(zhuǎn)向靈敏度。汽車維修業(yè)務(wù)接待汽車維修業(yè)務(wù)接待

19、 4 4、穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性、穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性 0, ()rllkvrlr當(dāng)相當(dāng)于轉(zhuǎn)向時(shí)純滾動(dòng)(1) 穩(wěn)定性因數(shù)穩(wěn)定性因數(shù)k：22121212: )()/ )11()rrv rv lv llggvkvrkkgl評(píng)價(jià)參數(shù) 橫擺角速度增益轉(zhuǎn)向靈敏度軸距軸距l(xiāng)3m中性中性轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)向k0過多轉(zhuǎn)向過多轉(zhuǎn)向k0.0019s2/m2不足轉(zhuǎn)向不足轉(zhuǎn)向k0.0006s2/m20501001501020vchvcr)rva/(kmh-1)汽車維修業(yè)務(wù)接待汽車維修業(yè)務(wù)接待22222( ) /()01 : 1(1)/ 01(1) 1-0rnertral steerv lkvkvdv lldvkvkvkv令 此時(shí)的轉(zhuǎn)向特性為中性轉(zhuǎn)

20、向，其橫擺角速度增益，線性關(guān)系 通過原點(diǎn)。 當(dāng)，其增益分母大于，比中性轉(zhuǎn)向時(shí)的增益要小，將增益對(duì) 求導(dǎo)并令一階導(dǎo)數(shù)為零。即， 則。中性轉(zhuǎn)中性轉(zhuǎn)向向k0過多轉(zhuǎn)向過多轉(zhuǎn)向k0.0019s2/m2不足轉(zhuǎn)向不足轉(zhuǎn)向k0.0006s2/m20501001501020vchvcr)rva/(kmh-1)軸距軸距l(xiāng)3m汽車維修業(yè)務(wù)接待汽車維修業(yè)務(wù)接待1 ( )( )rchvcharacteristic speedvkunder steer稱為特征車速，其是一條低于中性轉(zhuǎn)向增益的曲線，此時(shí)轉(zhuǎn)向特性為不足轉(zhuǎn)向。 0,1 ,rkv當(dāng)其增益分母小于 ，比中性轉(zhuǎn)向時(shí)的增益要大，其曲線是隨速度的增加向上彎曲的曲線 當(dāng)達(dá)

21、到某一特定車速使增益的分母趨近于零。中性中性轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)向k0過多轉(zhuǎn)向過多轉(zhuǎn)向k0.0019s2/m2不足轉(zhuǎn)向不足轉(zhuǎn)向k0.0006s2/m20501001501020vchvcr)rva/(kmh-1)軸距軸距l(xiāng)3m汽車維修業(yè)務(wù)接待汽車維修業(yè)務(wù)接待 210,1- , ( )( )crcrkvvvcritical speedkover steer 即其增益為無窮大,則：稱為臨界車速，此時(shí)轉(zhuǎn)向特性為過多轉(zhuǎn)向。 k0 不足轉(zhuǎn)向 k=0 中性轉(zhuǎn)向 k 0，則，則 k 0 為為不足轉(zhuǎn)向；不足轉(zhuǎn)向；1-2 = 0，則，則 k = 0 為為中性轉(zhuǎn)向；中性轉(zhuǎn)向；1-2 0，則，則 k 0k=0k001-2ay圖圖

22、56 表示汽車穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的（表示汽車穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的（1-2）ay曲線曲線汽車維修業(yè)務(wù)接待汽車維修業(yè)務(wù)接待1212/: ()lrlr 由 轉(zhuǎn) 角得i：o點(diǎn)：鋼性輪，前、后輪的交點(diǎn)，保證前后輪純點(diǎn)：鋼性輪，前、后輪的交點(diǎn)，保證前后輪純滾動(dòng)，則滾動(dòng)，則r0=l/。b.（12）與）與r的關(guān)系：的關(guān)系：汽車維修業(yè)務(wù)接待汽車維修業(yè)務(wù)接待 由以上分析可知，由以上分析可知，1-2也可作為表征汽車穩(wěn)也可作為表征汽車穩(wěn)定響應(yīng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)。定響應(yīng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)。iii：若：若12，1-20，則，則r2，1-20，則，則rro，轉(zhuǎn)向半徑變大，說明轉(zhuǎn)向效果受到抑制，轉(zhuǎn)向半徑變大，說明轉(zhuǎn)向效果受到抑制，成為不足轉(zhuǎn)向。成為不足轉(zhuǎn)向。汽

23、車維修業(yè)務(wù)接待汽車維修業(yè)務(wù)接待2222 (1) (1) (1) 1orrroolvrrvvkvlrkvlrkvrrkvr 又有： k = 0 r/ro = 1 k 0 r/ro 1 說明不足轉(zhuǎn)向汽車的轉(zhuǎn)向半徑總是大于說明不足轉(zhuǎn)向汽車的轉(zhuǎn)向半徑總是大于ro。k 0 r/ro a, 中性轉(zhuǎn)向點(diǎn)在質(zhì)心的后面。此時(shí)，中性轉(zhuǎn)向點(diǎn)在質(zhì)心的后面。此時(shí)，sm0，說明在質(zhì)心位置作用的側(cè)向力使說明在質(zhì)心位置作用的側(cè)向力使12，為不足轉(zhuǎn)向。，為不足轉(zhuǎn)向。 若若aa, 中性轉(zhuǎn)向點(diǎn)在質(zhì)心的前面。此時(shí)，中性轉(zhuǎn)向點(diǎn)在質(zhì)心的前面。此時(shí)，sm0，說，說明在質(zhì)心位置作用的側(cè)向力使明在質(zhì)心位置作用的側(cè)向力使12，為過多轉(zhuǎn)向。，為過

24、多轉(zhuǎn)向。汽車維修業(yè)務(wù)接待汽車維修業(yè)務(wù)接待rr中性轉(zhuǎn)向中性轉(zhuǎn)向k0過多轉(zhuǎn)向過多轉(zhuǎn)向k0角角不變不變圖圖5 8汽車的三種穩(wěn)態(tài)響應(yīng)汽車的三種穩(wěn)態(tài)響應(yīng)汽車維修業(yè)務(wù)接待汽車維修業(yè)務(wù)接待(5) 瞬態(tài)響應(yīng)瞬態(tài)響應(yīng)(transient state response) 汽車轉(zhuǎn)向特性的好壞，在很大程度上取決于過渡狀態(tài)汽車轉(zhuǎn)向特性的好壞，在很大程度上取決于過渡狀態(tài)的運(yùn)動(dòng)狀況。的運(yùn)動(dòng)狀況。 瞬態(tài)響應(yīng)性能好的汽車，從過渡狀態(tài)到穩(wěn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的瞬態(tài)響應(yīng)性能好的汽車，從過渡狀態(tài)到穩(wěn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的過程中應(yīng)該是波動(dòng)最小而響應(yīng)最快。過程中應(yīng)該是波動(dòng)最小而響應(yīng)最快。 瞬態(tài)響應(yīng)為一強(qiáng)迫振動(dòng)微分方程瞬態(tài)響應(yīng)為一強(qiáng)迫振動(dòng)微分方程: 2111 2

25、: , , 2 /, /rororooooobbcmhmbb mbbm 式中是固有圓頻率；是阻尼比；。誤差帶誤差帶r0r1t橫擺角速橫擺角速度度r1汽車維修業(yè)務(wù)接待汽車維修業(yè)務(wù)接待討論邊界條件：前輪角階躍輸入：討論邊界條件：前輪角階躍輸入： 2 . . 22 2 20 sin orororooorororotrbbc e 方程通解特解齊次微分方程的解2(1-) ot 當(dāng)當(dāng)t 0，則微分方程為：，則微分方程為：t 0 = 0汽車維修業(yè)務(wù)接待汽車維修業(yè)務(wù)接待 221 : sin (1-) ortooroobc et 故收斂波的橫擺角速度21 222121221 2: . : (1);()() .

26、: 22(1)ozzozk kclakvmvmim a kb ki kkhbml mi k kkv瞬態(tài)響應(yīng)的評(píng)價(jià)參數(shù)固有圓頻率阻尼比汽車維修業(yè)務(wù)接待汽車維修業(yè)務(wù)接待. : c 反映時(shí)間 響應(yīng)第一次達(dá)到穩(wěn)定值的時(shí)間 00020 , ( ),sin0sin0 orrbtce 當(dāng)時(shí)故: 即： 故有：22211 1ooarctgmvalk汽車維修業(yè)務(wù)接待汽車維修業(yè)務(wù)接待22,:11 1roarctg對(duì)的通解式求導(dǎo) 并令導(dǎo)數(shù)為零 可得誤差帶誤差帶r0r1t橫擺角速橫擺角速度度r1圖圖5 9前輪角階躍輸入前輪角階躍輸入下的瞬態(tài)響應(yīng)下的瞬態(tài)響應(yīng)d.峰值時(shí)間峰值時(shí)間：達(dá)到第一個(gè)峰值：達(dá)到第一個(gè)峰值r1的時(shí)間的

27、時(shí)間汽車維修業(yè)務(wù)接待汽車維修業(yè)務(wù)接待對(duì)二自由度汽車運(yùn)動(dòng)微分方程對(duì)二自由度汽車運(yùn)動(dòng)微分方程. . . 21 21() 2: (2)( ) (b) ( ) h(j )( )rororooorrorbbjjb 進(jìn)行富里葉變換汽車維修業(yè)務(wù)接待汽車維修業(yè)務(wù)接待 222100022222200221000222222002(): h(j)()4()2 ()4rbbbbj 頻 響 系 數(shù) ()()bcj分母有理化后， 12b( )h(j )( )2roroojbj 汽車維修業(yè)務(wù)接待汽車維修業(yè)務(wù)接待22:( )( )( )abc幅頻特性( ):( )( )carctgb 相頻特性a()()fr汽車維修業(yè)務(wù)接待

28、汽車維修業(yè)務(wù)接待幅頻特性：幅頻特性： 反映汽車執(zhí)行駕駛員指令失真的程度。反映汽車執(zhí)行駕駛員指令失真的程度。 在低頻區(qū)接近一水平線，在某一頻率在低頻區(qū)接近一水平線，在某一頻率fr時(shí)時(shí)，幅值比達(dá)最，幅值比達(dá)最大值，處于共振狀態(tài)。大值，處于共振狀態(tài)。希望：幅頻特性平一些，以保證不同工況下失真度較小。希望：幅頻特性平一些，以保證不同工況下失真度較小。相頻特性：相頻特性： 反映汽車橫擺角速度反映汽車橫擺角速度r 滯后方向盤轉(zhuǎn)角的失真程度滯后方向盤轉(zhuǎn)角的失真程度 。希望：相頻特性小一些，以保證汽車有快速靈活的反應(yīng)。希望：相頻特性小一些，以保證汽車有快速靈活的反應(yīng)。汽車維修業(yè)務(wù)接待汽車維修業(yè)務(wù)接待5.5 汽

29、車轉(zhuǎn)向輪的振汽車轉(zhuǎn)向輪的振動(dòng)動(dòng) 汽車在行駛過程汽車在行駛過程 ，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)向輪的，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)向輪的左右擺振和上下跳動(dòng)現(xiàn)象。左右擺振和上下跳動(dòng)現(xiàn)象。 下面分別分析轉(zhuǎn)向輪振動(dòng)的原因：下面分別分析轉(zhuǎn)向輪振動(dòng)的原因： 1、轉(zhuǎn)向輪的振動(dòng)與共振、轉(zhuǎn)向輪的振動(dòng)與共振 2、車輪不平衡的影響、車輪不平衡的影響 3、懸架與轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)關(guān)系不協(xié)調(diào)、懸架與轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)關(guān)系不協(xié)調(diào)的影響的影響 汽車維修業(yè)務(wù)接待汽車維修業(yè)務(wù)接待1、轉(zhuǎn)向輪的振動(dòng)與共振、轉(zhuǎn)向輪的振動(dòng)與共振212122211222111:2:2 22ptptptbtkbtkb kb kttkb kb kkjj板簧恢復(fù)力矩輪胎恢復(fù)力矩轉(zhuǎn)向橋繞縱軸

30、的角剛度：轉(zhuǎn)向橋的振動(dòng)頻率：b1bmkpt2t1kt汽車維修業(yè)務(wù)接待汽車維修業(yè)務(wù)接待 由轉(zhuǎn)向橋的振動(dòng)頻率可知，若彈性系統(tǒng)的剛度減小，由轉(zhuǎn)向橋的振動(dòng)頻率可知，若彈性系統(tǒng)的剛度減小，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量越大，則振動(dòng)頻率越低。轉(zhuǎn)動(dòng)慣量越大，則振動(dòng)頻率越低。 一方面：由于平順性的要求，采用彈性較大的懸掛一方面：由于平順性的要求，采用彈性較大的懸掛和輪胎，即和輪胎，即kp, , kt值減??；為了安全轉(zhuǎn)向輪裝有制動(dòng)器，值減??；為了安全轉(zhuǎn)向輪裝有制動(dòng)器，使轉(zhuǎn)動(dòng)慣量使轉(zhuǎn)動(dòng)慣量j 1，j 2增大。增大。 另一方面，隨著汽車行駛速度的提高，道路條件的另一方面，隨著汽車行駛速度的提高，道路條件的改善，路面譜容易在低頻區(qū)，從而增

31、加了共振的可能性。改善，路面譜容易在低頻區(qū)，從而增加了共振的可能性。汽車維修業(yè)務(wù)接待汽車維修業(yè)務(wù)接待2、車輪不平衡的影響、車輪不平衡的影響 設(shè)車輪的不平衡質(zhì)量為設(shè)車輪的不平衡質(zhì)量為m，其位置在半徑為，其位置在半徑為r的圓周上，的圓周上，車速為車速為va， 則離心力為：則離心力為：fc =m2r 水平分力：水平分力：fx =m2rcost 垂直分力：垂直分力：fy=m2rsint 水平分力水平分力fx 在使車輪繞主銷擺振、垂直分力在使車輪繞主銷擺振、垂直分力fy 強(qiáng)使強(qiáng)使車輪沿垂直軸線振動(dòng)。隨著車速的提高，車輪沿垂直軸線振動(dòng)。隨著車速的提高，fx 和和fy 會(huì)隨著會(huì)隨著增加。增加。 為了避免因車

32、輛不平衡而引起振動(dòng)，對(duì)車輪應(yīng)進(jìn)行為了避免因車輛不平衡而引起振動(dòng)，對(duì)車輪應(yīng)進(jìn)行靜平衡和動(dòng)平衡檢查。靜平衡和動(dòng)平衡檢查。fxfyfcr fxfx汽車維修業(yè)務(wù)接待汽車維修業(yè)務(wù)接待3、懸架與轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)關(guān)系不協(xié)調(diào)的影響、懸架與轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)關(guān)系不協(xié)調(diào)的影響 當(dāng)車輪受到?jīng)_擊時(shí)，彈簧變形，當(dāng)車輪受到?jīng)_擊時(shí)，彈簧變形，c點(diǎn)繞點(diǎn)繞o1點(diǎn)作點(diǎn)作aa運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)。 當(dāng)車輪上下跳動(dòng)時(shí)當(dāng)車輪上下跳動(dòng)時(shí)c又繞又繞o2點(diǎn)作點(diǎn)作bb 運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)發(fā)生干涉。運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)發(fā)生干涉。 因此，轉(zhuǎn)向節(jié)在水平面內(nèi)因此，轉(zhuǎn)向節(jié)在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，使轉(zhuǎn)向輪繞主銷向左、轉(zhuǎn)動(dòng)，使轉(zhuǎn)向輪繞主銷向左、向右擺動(dòng)。向右擺動(dòng)。 若將前鉸接點(diǎn)靠近轉(zhuǎn)向機(jī)，

33、若將前鉸接點(diǎn)靠近轉(zhuǎn)向機(jī)，使使c點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向一致，不致使點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向一致，不致使轉(zhuǎn)向節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)，而不發(fā)生擺動(dòng)。轉(zhuǎn)向節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)，而不發(fā)生擺動(dòng)。vao2o1cabba圖圖5 51010轉(zhuǎn)向系與懸架的運(yùn)動(dòng)干涉轉(zhuǎn)向系與懸架的運(yùn)動(dòng)干涉汽車維修業(yè)務(wù)接待汽車維修業(yè)務(wù)接待 5.6 轉(zhuǎn)向輪的穩(wěn)定效轉(zhuǎn)向輪的穩(wěn)定效應(yīng)應(yīng) 轉(zhuǎn)向輪的穩(wěn)定效應(yīng)轉(zhuǎn)向輪的穩(wěn)定效應(yīng)是指轉(zhuǎn)向輪具有是指轉(zhuǎn)向輪具有保持中間位置（直線行駛位置）及當(dāng)轉(zhuǎn)保持中間位置（直線行駛位置）及當(dāng)轉(zhuǎn)向輪偏移后能自動(dòng)返回至中間位置（自向輪偏移后能自動(dòng)返回至中間位置（自動(dòng)回正）的能力。轉(zhuǎn)向輪的穩(wěn)定效應(yīng)主動(dòng)回正）的能力。轉(zhuǎn)向輪的穩(wěn)定效應(yīng)主要取決于主銷內(nèi)傾，主銷后傾及輪胎外要取決于主銷

34、內(nèi)傾，主銷后傾及輪胎外傾。傾。1、主銷內(nèi)傾的穩(wěn)定作用、主銷內(nèi)傾的穩(wěn)定作用2、主銷后傾的穩(wěn)定作用、主銷后傾的穩(wěn)定作用3、轉(zhuǎn)向車輪外傾的穩(wěn)定作用、轉(zhuǎn)向車輪外傾的穩(wěn)定作用4、前束的作用、前束的作用汽車維修業(yè)務(wù)接待汽車維修業(yè)務(wù)接待1、主銷內(nèi)傾的穩(wěn)定作用、主銷內(nèi)傾的穩(wěn)定作用 當(dāng)輪胎旋轉(zhuǎn)當(dāng)輪胎旋轉(zhuǎn)180，如圖示輪胎的最低點(diǎn)在路面以，如圖示輪胎的最低點(diǎn)在路面以下，實(shí)際上不可能、輪胎仍應(yīng)在路面，于是汽車前輪下，實(shí)際上不可能、輪胎仍應(yīng)在路面，于是汽車前輪上升，由于汽車的重力作用有迫傳車輪自動(dòng)回正回復(fù)上升，由于汽車的重力作用有迫傳車輪自動(dòng)回正回復(fù)直線行駛傾向。直線行駛傾向。這就是由于主銷內(nèi)傾而使轉(zhuǎn)向輪具有穩(wěn)定效應(yīng)。這就是由于主銷內(nèi)傾而使轉(zhuǎn)向輪具有穩(wěn)定效應(yīng)。 主銷內(nèi)傾角主銷內(nèi)傾角一般為一般為58,是由設(shè)計(jì)決定的是由設(shè)計(jì)決定的, 不調(diào)不調(diào)整。整。 主銷內(nèi)傾減小車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)臂主銷內(nèi)傾減小車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)臂a，一方面轉(zhuǎn)向時(shí)，一方面轉(zhuǎn)向時(shí)輕便，另一方面減小地面的沖擊給駕駛員的反沖力。輕便，另一方面減小地面的沖擊給駕駛員的反沖力。汽車維修業(yè)務(wù)接待汽車維修業(yè)務(wù)接待haa圖圖511 前輪主銷內(nèi)傾角的作用前輪主銷內(nèi)傾角的作用汽車維修業(yè)務(wù)接待汽車維修業(yè)務(wù)接待2、主銷后傾的穩(wěn)定作用、主銷后傾的穩(wěn)定作用 fc ：汽車轉(zhuǎn)向時(shí)的離心力：汽車轉(zhuǎn)向時(shí)的離