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1、汽车理论课件第五章汽车的操纵稳定性汽车理论（PowerPoint版）1*本讲稿第一页，共五十二页引 言 1.操纵稳定性 2.操纵稳定性涉及工况 3.操纵稳定性的重要性汽车理论（PowerPoint版）2*本讲稿第二页，共五十二页第一节 概述n思考题思考题 如何判断汽车操纵稳定性好坏？n本节应掌握的内容本节应掌握的内容 1.操纵稳定性的评价指标。2.车辆坐标系。3.稳态转向特性。汽车理论（PowerPoint版）3*本讲稿第三页，共五十二页一、基本内容 1 1时域响应时域响应 2 2频域响应频域响应 3 3回正性回正性 4 4转向半径转向半径 5 5转向轻便性转向轻便性 6 6直线行驶性直线行驶
2、性 7 7典型行驶工况典型行驶工况 8 8极限行驶工况极限行驶工况 9 9转向盘中间位置操纵稳定性转向盘中间位置操纵稳定性汽车理论（PowerPoint版）4*本讲稿第四页，共五十二页二、车辆坐标系与时域响应1 1车辆坐标系车辆坐标系 汽车理论（PowerPoint版）5*本讲稿第五页，共五十二页二、车辆坐标系与时域响应2 2时域响应时域响应 nSteady statenTransient stat 3 3稳态响应特性稳态响应特性 n不足转向 n中性转向 n过多转向 汽车理论（PowerPoint版）6*本讲稿第六页，共五十二页二、车辆坐标系与时域响应 4 4瞬态响应特性瞬态响应特性 n反应时
3、间 、n超调量 n波动频率 n稳定时间 汽车理论（PowerPoint版）7*本讲稿第七页，共五十二页三、人车闭路系统1.1.开路（环）系统开路（环）系统 2.2.闭闭路（环）系统路（环）系统 汽车理论（PowerPoint版）8*本讲稿第八页，共五十二页第一节 概述四、汽车实验的两种评价方法四、汽车实验的两种评价方法 1实车试验/驾驶模拟器 2客观评价/主观评价五、时频响应的评价指标五、时频响应的评价指标 1 1方向盘角阶跃输入下的稳态响应方向盘角阶跃输入下的稳态响应 （1）增益曲线 （2）增益 （3）稳定性因数 汽车理论（PowerPoint版）9*本讲稿第九页，共五十二页五、时频响应的评
4、价指标 2 2方向盘角阶跃输入下的瞬态响应方向盘角阶跃输入下的瞬态响应 （1）或 曲线 （2）反应时间 （3）衰减圆频率 3 3横摆角速度频率响应特性横摆角速度频率响应特性 （1）共振峰频率f （2）1 Hz时的相位滞后角 汽车理论（PowerPoint版）10*本讲稿第十页，共五十二页第一节结束！第一节结束！汽车理论（PowerPoint版）11*本讲稿第十一页，共五十二页第二节 轮胎的侧偏特性 n思考题思考题 轮胎侧偏特性在汽车建模中的重要性？n本节应掌握的内容本节应掌握的内容 1.轮胎的侧偏特性 2.侧偏现象 3.附着椭圆汽车理论（PowerPoint版）12*本讲稿第十二页，共五十二页
5、第二节 轮胎的侧偏特性一、基本概念 二、轮胎坐标系 汽车理论（PowerPoint版）13*本讲稿第十三页，共五十二页三、侧偏现象/侧偏曲线1侧偏力车轮中心 沿Y轴方向作用有 侧向力 汽车理论（PowerPoint版）14*本讲稿第十四页，共五十二页2侧偏现象车轮行驶方向偏离车轮平面的方向。汽车理论（PowerPoint版）15*本讲稿第十五页，共五十二页3侧偏力侧偏角曲线汽车理论（PowerPoint版）16*本讲稿第十六页，共五十二页四、侧偏特性的影响因素 汽车理论（PowerPoint版）17*本讲稿第十七页，共五十二页四、侧偏特性的影响因素汽车理论（PowerPoint版）18*本讲稿
6、第十八页，共五十二页四、侧偏特性的影响因素汽车理论（PowerPoint版）19*本讲稿第十九页，共五十二页四、侧偏特性的影响因素汽车理论（PowerPoint版）20*本讲稿第二十页，共五十二页四、侧偏特性的影响因素汽车理论（PowerPoint版）21*本讲稿第二十一页，共五十二页四、侧偏特性的影响因素汽车理论（PowerPoint版）22*本讲稿第二十二页，共五十二页 五、回正力矩 汽车理论（PowerPoint版）23*本讲稿第二十三页，共五十二页五、回正力矩汽车理论（PowerPoint版）24*本讲稿第二十四页，共五十二页五、回正力矩汽车理论（PowerPoint版）25*本讲稿第
7、二十五页，共五十二页第二节结束！第二节结束！汽车理论（PowerPoint版）26*本讲稿第二十六页，共五十二页第三节 线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应 n思考题思考题 怎样简化为模型？n本节应掌握的内容本节应掌握的内容 1.假设条件 2.公式推导 3.时域响应特性、频域响应特性汽车理论（PowerPoint版）27*本讲稿第二十七页，共五十二页一、数学模型 1假设假设前轮转角输入 平面运动线性轮胎 两轮摩托车。汽车理论（PowerPoint版）28*本讲稿第二十八页，共五十二页一、数学模型 2模型模型 汽车理论（PowerPoint版）29*本讲稿第二十九页，共五十二页二、稳态响应1稳
8、态响应稳态响应 稳态时：const，则线、角加速度均为零。解方程可得稳态横摆角速度增益，即转向灵敏度：其中 稳定性因数（s2m-2）汽车理论（PowerPoint版）30*本讲稿第三十页，共五十二页二、稳态响应2稳态响应的三种类型稳态响应的三种类型 K=0 中性转向：K0 不足转向：，特征车速 K0 过多转向：，临界车速汽车理论（PowerPoint版）31*本讲稿第三十一页，共五十二页二、稳态响应2稳态响应的三种类型稳态响应的三种类型 汽车理论（PowerPoint版）32*本讲稿第三十二页，共五十二页二、稳态响应 2稳态响应的三种类型稳态响应的三种类型 汽车应具有适度的不足转向特性？前轮转
9、角：转向半径：汽车理论（PowerPoint版）33*本讲稿第三十三页，共五十二页二、稳态响应3表征稳态响应的参数表征稳态响应的参数（1）汽车理论（PowerPoint版）34*本讲稿第三十四页，共五十二页 作业 证明：汽车理论（PowerPoint版）35*本讲稿第三十五页，共五十二页二、稳态响应3表征稳态响应的参数表征稳态响应的参数 （2）转向半径的比值 当 时，汽车理论（PowerPoint版）36*本讲稿第三十六页，共五十二页 汽车理论（PowerPoint版）37*本讲稿第三十七页，共五十二页三、瞬态响应1 瞬态响应：瞬态响应：（1）推导 瞬态时，二自由度方程的两个未知数可以是 和
10、，通过消元法消去 ，得到 的一元二阶常系数微分方程。由常微分方程的性质或解法先得到其通解和特解，最后得到正常汽车（小阻尼）的 。汽车理论（PowerPoint版）38*本讲稿第三十八页，共五十二页或 汽车理论（PowerPoint版）39*本讲稿第三十九页，共五十二页三、瞬态响应（2）表征瞬态品质好坏的参数 a)固有圆频率 汽车理论（PowerPoint版）40*本讲稿第四十页，共五十二页三、瞬态响应（2）表征瞬态品质好坏的参数 b)阻尼比 c)反应时间 d)峰值反应时间 汽车理论（PowerPoint版）41*本讲稿第四十一页，共五十二页三、瞬态响应2 瞬态响应的稳定条件瞬态响应的稳定条件：
11、（1）时，只要 就收敛。（2）时，应为正值，即 。过多转向汽车，的车速为临界车速 。，不稳定。，与稳态响应的临界车速是一样的。汽车理论（PowerPoint版）42*本讲稿第四十二页，共五十二页四、频率响应特性1 频率响应特性频率响应特性：幅频特性、相频特性2富氏变换：富氏变换：汽车理论（PowerPoint版）43*本讲稿第四十三页，共五十二页四、频率响应特性2富氏变换：富氏变换：式中 的富氏变换。的富氏变换。频率响应函数：汽车理论（PowerPoint版）44*本讲稿第四十四页，共五十二页四、频率响应特性2富氏变换：富氏变换：幅频特性幅频特性：要求共振频率高些，通频带宽些，以保证操纵平要求
12、共振频率高些，通频带宽些，以保证操纵平稳。稳。相频特性相频特性：要求相位差小些，以保证反映灵敏。要求相位差小些，以保证反映灵敏。汽车理论（PowerPoint版）45*本讲稿第四十五页，共五十二页 汽车理论（PowerPoint版）46*本讲稿第四十六页，共五十二页四、频率响应特性3评价汽车操纵稳定性的评价汽车操纵稳定性的5个参数个参数 （1），即稳态增益，a。（2）共振峰频率 。（3）共振时的增幅比 ，对应超调量。（4）低频时的相位滞后角应小些，。（5）高频时的相位滞后角应小些，。汽车理论（PowerPoint版）47*本讲稿第四十七页，共五十二页 汽车理论（PowerPoint版）48*本讲稿第四十八页，共五十二页 汽车理论（PowerPoint版）49*本讲稿第四十九页，共五十二页 汽车理论（PowerPoint版）50*本讲稿第五十页，共五十二页第三节结束！第三节结束！汽车理论（PowerPoint版）51*本讲稿第五十一页，共五十二页第四节 提高操纵稳定性的电子控制系统 n思考题思考题 就你所知有哪些？n本节应了解的内容本节应了解的内容 4WS、VSC（自学内容）汽车理论（PowerPoint版）52*本讲稿第五十二页，共五十二页