汽車理論-汽車的操縱穩(wěn)定性課件

第六節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與傳動系的關(guān)系第五章汽車的操縱穩(wěn)定性本節(jié)將介紹地面切向反作用力對汽車穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性的影響，還將介紹利用地面切向反作用力控制轉(zhuǎn)向特性的方法和原理。返回目錄1一、地面切向反作用力與“不足－過多轉(zhuǎn)向特性”的關(guān)系1）汽車在彎道上以大驅(qū)動力加速行駛第六節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與傳動系的關(guān)系FZ1↓汽車有增加不足轉(zhuǎn)向的趨勢加速行駛時k1↓k2↑FZ2↑α2↓α1↑2前驅(qū)汽車增大了不足轉(zhuǎn)向趨勢2）Ft對α的影響

Ft↑，F(xiàn)Y=C，α↑隨著驅(qū)動力的增加，維持轉(zhuǎn)向所需的FY將使α↑。前驅(qū)汽車α1隨Ft

增大而增大第六節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與傳動系的關(guān)系33）前輪受半軸驅(qū)動轉(zhuǎn)矩的影響會產(chǎn)生不足變形轉(zhuǎn)向，增加了前驅(qū)動汽車不足轉(zhuǎn)向的趨勢。第六節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與傳動系的關(guān)系43）前輪受半軸驅(qū)動轉(zhuǎn)矩的影響會產(chǎn)生不足變形轉(zhuǎn)向，增加了前驅(qū)動汽車不足轉(zhuǎn)向的趨勢。如果半軸水平力矩臂為第六節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與傳動系的關(guān)系5汽車在彎道上行駛時，車廂側(cè)傾，外側(cè)車輪的ζ減小，內(nèi)側(cè)增加。作用于外側(cè)車輪的

減小，內(nèi)側(cè)增加。這兩個力矩之差使前輪受到一令轉(zhuǎn)向角變小的力矩。增加了汽車的不足轉(zhuǎn)向趨勢。第六節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與傳動系的關(guān)系6試分析當汽車用發(fā)動機制動時，前輪驅(qū)動的汽車趨于增加不足轉(zhuǎn)向還是減小不足轉(zhuǎn)向？后輪驅(qū)動的汽車呢？為什么？思考第六節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與傳動系的關(guān)系

4）隨著驅(qū)動力的增加，輪胎回正力矩通常也有所增加，這也增加了前輪驅(qū)動汽車的不足轉(zhuǎn)向趨勢。7二、地面切向反作用力控制轉(zhuǎn)向特性的基本概念簡介1.切向力對ωr的影響第六節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與傳動系的關(guān)系82.切向力控制方法1）總切向反作用力控制ABS就是總制動力控制，保證較佳的滑動率，提高制動時汽車的方向穩(wěn)定性。TCS是總驅(qū)動力控制，防止出現(xiàn)過大的滑轉(zhuǎn)率，提高驅(qū)動時汽車的方向穩(wěn)定性。第六節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與傳動系的關(guān)系92）前、后輪間切向力分配比例的控制圖中αF、αR—前軸、后軸的外側(cè)車輪驅(qū)動力與該軸驅(qū)動力之比；αC—前軸驅(qū)動力與整車驅(qū)動力之比。第六節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與傳動系的關(guān)系10第六節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與傳動系的關(guān)系

ETS：日產(chǎn)公司研制了總是保持“中性轉(zhuǎn)向”特性的電子控制前、后驅(qū)動力分配系統(tǒng)。113）內(nèi)、外側(cè)車輪間切向力分配的控制由二自由度汽車模型可以得到由于改變內(nèi)、外側(cè)驅(qū)動力分配的比例，與在裝有普通差速器的汽車上再施加一定數(shù)值的橫擺力偶矩是一樣的，這種驅(qū)動力的控制方式也常稱為橫擺力偶矩控制。第六節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與傳動系的關(guān)系12即FY1減小，F(xiàn)Y2增大；前輪側(cè)偏角減小，后輪側(cè)偏角增大，汽車不足轉(zhuǎn)向量減小。+FX2-FX2FY1FY2汽車穩(wěn)態(tài)圓周行駛時第六節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與傳動系的關(guān)系FY1FY213圖中αF、αR—前軸、后軸的外側(cè)車輪驅(qū)動力與該軸驅(qū)動力之比；αC—前軸驅(qū)動力與整車驅(qū)動力之比。第六節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與傳動系的關(guān)系14第六節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與傳動系的關(guān)系直接橫擺力偶矩控制提高彎道加速行駛的機理15下一節(jié)第六節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與傳動系的關(guān)系本節(jié)內(nèi)容結(jié)束16第五章汽車的操縱穩(wěn)定性防抱死制動系統(tǒng)（ABS）與驅(qū)動力控制系統(tǒng)（TCS）都是提高汽車操縱穩(wěn)定性的電子控制系統(tǒng)。目前有更多的電子控制系統(tǒng)能顯著改善汽車的操縱穩(wěn)定性。第七節(jié)提高操縱穩(wěn)定性的電子控制系統(tǒng)返回目錄17第七節(jié)提高操縱穩(wěn)定性的電子控制系統(tǒng)1.四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（4WS）18技術(shù)極大地縮小了大型車輛的轉(zhuǎn)向半徑，使得這些車輛具有緊湊型轎車的轉(zhuǎn)向半徑。第七節(jié)提高操縱穩(wěn)定性的電子控制系統(tǒng)19第七節(jié)提高操縱穩(wěn)定性的電子控制系統(tǒng)系統(tǒng)是以ABS為基礎(chǔ)發(fā)展而成的?；竟ぷ髟硎牵涸诖髠?cè)向加速度、大側(cè)偏角的極限工況下，利用左右兩側(cè)制動力之差產(chǎn)生的橫擺力偶矩來防止出現(xiàn)難以控制的側(cè)滑現(xiàn)象。2.車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)（VSC或稱ESP）20第七節(jié)提高操縱穩(wěn)定性的電子控制系統(tǒng)VSC（ESP）的作用21第七節(jié)提高操縱穩(wěn)定性的電子控制系統(tǒng)VSC（ESP）的作用22前軸側(cè)滑出現(xiàn)“駛出”現(xiàn)象加大內(nèi)側(cè)車輪的制動力第七節(jié)提高操縱穩(wěn)定性的電子控制系統(tǒng)VSC（ESP）的作用抑制前輪側(cè)滑23后軸側(cè)滑出現(xiàn)甩尾現(xiàn)象加大外側(cè)車輪的制動力第七節(jié)提高操縱穩(wěn)定性的電子控制系統(tǒng)抑制后輪側(cè)滑VSC（ESP）的作用24提高操縱穩(wěn)定性的各種電子控制系統(tǒng)的有效工作區(qū)域驅(qū)動力分配控制制動力分配控制側(cè)傾剛度分配控制第七節(jié)提高操縱穩(wěn)定性的電子控制系統(tǒng)25第七節(jié)提高操縱穩(wěn)定性的電子控制系統(tǒng)起始車速120km/h、頻率0.6Hz的轉(zhuǎn)向角正弦輸入下的響應(yīng)一、極限工況下前軸側(cè)滑與后軸側(cè)滑的特點26第七節(jié)提高操縱穩(wěn)定性的電子控制系統(tǒng)起始車速120km/h、頻率0.6Hz的轉(zhuǎn)向角正弦輸入下的響應(yīng)一、極限工況下前軸側(cè)滑與后軸側(cè)滑的特點27

1）當正弦輸入轉(zhuǎn)向角超過一定值后，汽車質(zhì)心側(cè)偏角、前輪側(cè)偏角、后輪側(cè)偏角突然增大，汽車失去穩(wěn)定性；

2）汽車是否穩(wěn)定決定于汽車（質(zhì)心）側(cè)偏角與汽車側(cè)偏角速度。穩(wěn)定的條件可以近似地表示為。結(jié)論第七節(jié)提高操縱穩(wěn)定性的電子控制系統(tǒng)28起始車速為110km/h時正弦轉(zhuǎn)向角輸入下的曲線第七節(jié)提高操縱穩(wěn)定性的電子控制系統(tǒng)起始車速為140km/h時正弦轉(zhuǎn)向角輸入下的曲線29斜階躍轉(zhuǎn)向角輸入下汽車的響應(yīng)第七節(jié)提高操縱穩(wěn)定性的電子控制系統(tǒng)30斜階躍轉(zhuǎn)向角輸入下汽車的響應(yīng)第七節(jié)提高操縱穩(wěn)定性的電子控制系統(tǒng)31第七節(jié)提高操縱穩(wěn)定性的電子控制系統(tǒng)

1）隨著前輪轉(zhuǎn)向角的增加，前輪側(cè)偏角加大；但前輪側(cè)偏角達某一角度值后，側(cè)偏力飽和而不再增大，汽車的轉(zhuǎn)向半徑也不能再減小。

2）出現(xiàn)的后輪側(cè)偏角小于后輪發(fā)揮最大側(cè)偏力所對應(yīng)的側(cè)偏角值。因此，如果后輪側(cè)偏角增大，就可以產(chǎn)生更大的后輪側(cè)偏力。結(jié)論32斜階躍轉(zhuǎn)向角輸入下前輪的側(cè)偏角與汽車轉(zhuǎn)向半徑的關(guān)系。第七節(jié)提高操縱穩(wěn)定性的電子控制系統(tǒng)達到最小轉(zhuǎn)向半徑的前輪側(cè)偏角α1幾乎為一常數(shù)，增加轉(zhuǎn)向角能減小轉(zhuǎn)向半徑的條件為：α1<C333橫擺力偶矩M或縱向減速力FX對汽車穩(wěn)定性的影響第七節(jié)提高操縱穩(wěn)定性的電子控制系統(tǒng)二、橫擺力偶矩及制動力的控制效果34橫擺力偶矩M或縱向減速力FX對汽車穩(wěn)定性的影響

第七節(jié)提高操縱穩(wěn)定性的電子控制系統(tǒng)35第七節(jié)提高操縱穩(wěn)定性的電子控制系統(tǒng)橫擺力偶矩M或縱向減速力FX對汽車穩(wěn)定性的影響

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1）為了保持汽車的穩(wěn)定性，當后軸要側(cè)滑發(fā)生激轉(zhuǎn)時，應(yīng)對汽車施加外側(cè)的橫擺力偶矩；

2）當前軸要側(cè)滑而使汽車駛離彎道時，應(yīng)對汽車施加適當大小向內(nèi)側(cè)的橫擺力偶矩，使后輪的側(cè)偏角達到最大側(cè)偏力的角度；

3）還應(yīng)對汽車施加縱向減速力。第七節(jié)提高操縱穩(wěn)定性的電子控制系統(tǒng)結(jié)論37三、各個車輪制動力控制的效果第七節(jié)提高操縱穩(wěn)定性的電子控制系統(tǒng)38三、各個車輪制動力控制的效果第七節(jié)提高操縱穩(wěn)定性的電子控制系統(tǒng)39第七節(jié)提高操縱穩(wěn)定性的電子控制系統(tǒng)四、四個車輪主動制動的控制效果40五、VSC系統(tǒng)的組成

1）用于向各個車輪施加制動的執(zhí)行機構(gòu)；

2）用于控制驅(qū)動力的節(jié)氣門執(zhí)行機構(gòu)與節(jié)氣門傳感器；

3）輪速傳感器；

4）橫擺角速度傳感器；

5）側(cè)向、縱向加速度傳感器；

6）轉(zhuǎn)向角傳感器；

7）制動主缸壓力傳感器；

8）ECU。第七節(jié)提高操縱穩(wěn)定性的電子控制系統(tǒng)41六、裝有VSC系統(tǒng)汽車的試驗結(jié)果第七節(jié)提高操縱穩(wěn)定性的電子控制系統(tǒng)42六、裝有VSC系統(tǒng)汽車的試驗結(jié)果第七節(jié)提高操縱穩(wěn)定性的電子控制系統(tǒng)43下一節(jié)第七節(jié)提高操縱穩(wěn)定性的電子控制系統(tǒng)本節(jié)內(nèi)容結(jié)束44第五章汽車的操縱穩(wěn)定性第八節(jié)汽車的側(cè)翻返回目錄45汽車側(cè)翻是指汽車在行駛過程中繞其縱軸線轉(zhuǎn)動90°或更大的角度，以至車身與地面相接觸的一種極其危險的側(cè)向運動。曲線運動引起的側(cè)翻汽車側(cè)翻可分為兩類絆倒側(cè)翻第八節(jié)汽車的側(cè)翻46“剛性汽車”是指忽略汽車懸架及輪胎彈性變形；“準靜態(tài)”是指汽車的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向。一、剛性汽車的準靜態(tài)側(cè)翻假定第八節(jié)汽車的側(cè)翻47當汽車在水平路面直線行駛時，，如果不變，當ay增加時，

將減?。?/p>

=0時，汽車開始側(cè)翻側(cè)翻時當β=0時，側(cè)翻閾值為2B/2hg，發(fā)生側(cè)翻時的加速度ay稱為側(cè)翻閾值則第八節(jié)汽車的側(cè)翻。。。48車輛類型質(zhì)心高度/cm輪距/cm側(cè)翻閾值/g跑車46~51127~1541.2~1.7微型轎車51~58127~1541.1~1.5豪華轎車51~61154~1651.2~1.6輕型客貨兩用車76~89165~1780.9~1.1客貨兩用車76~102165~1780.8~1.1中型貨車114~140165~1900.6~0.8重型貨車154~216178~1830.4~0.6表5-4幾種汽車側(cè)翻閾值的范圍第八節(jié)汽車的側(cè)翻49幾種微型轎車的側(cè)翻閾值及側(cè)翻事故率第八節(jié)汽車的側(cè)翻50幾種轎車和多用途車的側(cè)翻閾值及側(cè)翻事故率隨著側(cè)翻閾值的增大，側(cè)翻事故率降低。第八節(jié)汽車的側(cè)翻51二、帶懸架汽車的準靜態(tài)側(cè)翻注意觀察，該模型與剛性汽車模型有哪些區(qū)別？第八節(jié)汽車的側(cè)翻52RФ—側(cè)傾率（

）。某轎車hr/hg=0.5、RΦ=0.1，。與剛性汽車相比，閾值減小了5%。當

=0時，側(cè)翻閾值為當汽車受到側(cè)向力作用時，外側(cè)輪胎產(chǎn)生彈性變形，從而輪胎接地中心向內(nèi)偏移，輪距B減小，使得側(cè)翻閾值又減小約5%。第八節(jié)汽車的側(cè)翻例53三、汽車的瞬態(tài)側(cè)翻第八節(jié)汽車的側(cè)翻圖5-8854階躍輸入下的側(cè)傾響應(yīng)由于超調(diào)量的影響，汽車的瞬態(tài)側(cè)傾閾值比準靜態(tài)時要小。第八節(jié)汽車的側(cè)翻55超調(diào)量的大小取決于側(cè)傾阻尼，隨著阻尼比的增加，側(cè)傾閾值也增大。第八節(jié)汽車的側(cè)翻56在側(cè)向加速度正弦輸入的情況下，汽車側(cè)傾響應(yīng)取決于輸入頻率。輸入頻率等于側(cè)傾共振頻率時，側(cè)傾閾值達到最小。第八節(jié)汽車的側(cè)翻57下一節(jié)第八節(jié)汽車的側(cè)翻本節(jié)內(nèi)容結(jié)束58第五章汽車的操縱穩(wěn)定性第八節(jié)汽車的側(cè)翻返回目錄59汽車側(cè)翻是指汽車在行駛過程中繞其縱軸線轉(zhuǎn)動90°或更大的角度，以至車身與地面相接觸的一種極其危險的側(cè)向運動。曲線運動引起的側(cè)翻汽車側(cè)翻可分為兩類絆倒側(cè)翻第八節(jié)汽車的側(cè)翻60“剛性汽車”是指忽略汽車懸架及輪胎彈性變形；“準靜態(tài)”是指汽車的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向。一、剛性汽車的準靜態(tài)側(cè)翻假定第八節(jié)汽車的側(cè)翻61當汽車在水平路面直線行駛時，，如果不變，當ay增加時，

將減??；

=0時，汽車開始側(cè)翻側(cè)翻時當β=0時，側(cè)翻閾值為2B/2hg，發(fā)生側(cè)翻時的加速度ay稱為側(cè)翻閾值則第八節(jié)汽車的側(cè)翻。。。62車輛類型質(zhì)心高度/cm輪距/cm側(cè)翻閾值/g跑車46~51127~1541.2~1.7微型轎車51~58127~1541.1~1.5豪華轎車51~61154~1651.2~1.6輕型客貨兩用車76~89165~1780.9~1.1客貨兩用車76~102165~1780.8~1.1中型貨車114~140165~1900.6~0.8重型貨車154~216178~1830.4~0.6表5-4幾種汽車側(cè)翻閾值的范圍第八節(jié)汽車的側(cè)翻63幾種微型轎車的側(cè)翻閾值及側(cè)翻事故率第八節(jié)汽車的側(cè)翻64幾種轎車和多用途車的側(cè)翻閾值及側(cè)翻事故率隨著側(cè)翻閾值的增大，側(cè)翻事故率降低。第八節(jié)汽車的側(cè)翻65二、帶懸架汽車的準靜態(tài)側(cè)翻注意觀察，該模型與剛性汽車模型有哪些區(qū)別？第八節(jié)汽車的側(cè)翻66RФ—側(cè)傾率（

）。某轎車hr/hg=0.5、RΦ=0.1，。與剛性汽車相比，閾值減小了5%。當

=0時，側(cè)翻閾值為當汽車受到側(cè)向力作用時，外側(cè)輪胎產(chǎn)生彈性變形，從而輪胎接地中心向內(nèi)偏移，輪距B減小，使得側(cè)翻閾值又減小約5%。第八節(jié)汽車的側(cè)翻例67三、汽車的瞬態(tài)側(cè)翻第八節(jié)汽車的側(cè)翻圖5-8868階躍輸入下的側(cè)傾響應(yīng)由于超調(diào)量的影響，汽車的瞬態(tài)側(cè)傾閾值比準靜態(tài)時要小。第八節(jié)汽車的側(cè)翻69超調(diào)量的大小取決于側(cè)傾阻尼，隨著阻尼比的增加，側(cè)傾閾值也增大。第八節(jié)汽車的側(cè)翻70在側(cè)向加速度正弦輸入的情況下，汽車側(cè)傾響應(yīng)取決于輸入頻率。輸入頻率等于側(cè)傾共振頻率時，側(cè)傾閾值達到最小。第八節(jié)汽車的側(cè)翻71下一節(jié)第八節(jié)汽車的側(cè)翻本節(jié)內(nèi)容結(jié)束72第九節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性的路上試驗第五章汽車的操縱穩(wěn)定性返回目錄73操縱穩(wěn)定性路上試驗的測量儀器和測取的參數(shù)第九節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性的路上試驗測量儀器測取的參數(shù)非接觸式車速儀或第五輪儀和時間信號發(fā)生器測量車速和時間測力轉(zhuǎn)向盤測量轉(zhuǎn)向盤作用轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)角加速度計測量加速度陀螺儀測量橫擺角速度、航向角和側(cè)傾角74一、低速行駛轉(zhuǎn)向輕便性試驗第九節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性的路上試驗雙紐線軌跡的極坐標方程為，時，雙紐線頂點處的曲率半徑最小，

，最小曲率半徑應(yīng)按試驗汽車的最小轉(zhuǎn)向半徑的1.1倍，并圓整到比此乘積大的一個整數(shù)來確定。75轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩—轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角曲線以轉(zhuǎn)向盤最大轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)向盤最大作用力及轉(zhuǎn)向