汽车理论余志生版53精要.ppt

有一辆五吨汽车，满载时总质量为9300kg，轴距4m，轴荷分配为前轴为25%，后轴75%，空载时的轴荷分配为前轴为55%，后轴45%，每个轮胎的侧偏刚度：前轮胎52630N/rad，后轮胎58820 N/rad。试问： ⑴该车满载和空载行驶时，其有什么稳定转向特性？并求其临界车速或特征车速。 ⑵从稳定转向特性上看，该车在装载时，应注意什么？ * 第五章 汽车的操纵稳定性 ?本节将首先建立线性二自由度汽车模型，在此基础上，分析汽车的稳态响应特性、瞬态响应特性和频率响应特性。 第三节 线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应 返回目录 一、线性二自由度汽车模型运动微分方程 1.建模中假设 2）忽略悬架的作用；车身只作平行于地面的平面运动，绕 z 轴的位移、绕 y 轴的俯仰角和绕 x 轴的侧倾角均为零，且 ； 3）汽车前进速度不变。 第三节 线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应 思考：车辆坐标系中，汽车共有多少个自由度？ ?在上述假设下，汽车被简化为只有侧向和横摆两个自由度的两轮汽车模型。 1）忽略转向系统的影响，直接以前轮转角作为输入； ?假定汽车 ay≤0.4g，轮胎侧偏特性处于线性范围内；不计地面切向力FX、外倾侧向力 、回正力矩 TZ、垂直载荷的变化对轮胎侧偏刚度的影响。 x y 第三节 线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应 2.两轮汽车模型及车辆坐标系 ?确定汽车质心（绝对）加速度在车辆坐标系的分量ax和ay。 第三节 线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应 3.运动学分析 沿Ox轴速度分量的变化为 上式除以Δt并取极限得 考虑到 很小并忽略二阶微量 同理可得 第三节 线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应 Y向力平衡 对质心取矩 质心侧偏角 第三节 线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应 代入运动微分方程式得 1.稳态响应 稳态时ωr为定值 消去v 第三节 线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应 二、前轮角阶跃输入下汽车的稳态响应 —等速圆周行驶 称为稳态横摆角速度增益，也称转向灵敏度。 K—稳定性因数。 第三节 线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应 ? R 与 u 无关，汽车具有中性转向的特性。 1）中性转向 当 K=0 时，由 第三节 线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应 2.稳态响应的三种类型 第三节 线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应 汽车的稳态横摆角速度增益曲线 L δ δ R0 u O ?当汽车低速转向时，离心力很小，FY1和FY2也很小。 ?中性转向汽车的转向半径R等于汽车以极低车速转向（忽略侧偏角）时的转向半径R0。 第三节 线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应 由于 K0，所以RR0 且 u↑→ R↑ 汽车具有不足转向特性 ?横摆角速度增益为与轴距L相等的中性转向汽车横摆角速度增益的一半。 ? 称为特征车速。当不足转向量增加时，K 增大，特征车速降低。 2）不足转向 当 K＞0 时，由 横摆角速度增益比中性转向时要小。 第三节 线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应 第三节 线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应 汽车的稳态横摆角速度增益曲线 横摆角速度增益 比中性转向时要大。 由 RR0 u↑→ R↓→ 汽车具有过多转向特性。 当 K＜0 时，由 3）过多转向 第三节 线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应 当车速为 ?这意味着很小的前轮转角将产生极大的横摆角速度，汽车将发生激转而侧滑或侧翻。由于过多转向汽车有失去稳定性的危险，汽车应具有适度的不足转向特性。 称为临界车速。临界车速越低，过多转向量越大。 第三节 线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应 第三节 线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应 汽车的稳态横摆角速度增益曲线 1）前、后轮侧偏角绝对值之差α1-α2 由于ay与FY1/k1（即α1）、FY2/k2（即α2）符号相反，当α1、 α2取绝对值时，ay也取绝对值 K0，不足转向 K=0，中性转向 K0，过多转向 第三节 线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应 3.几个表征稳态响应的参数 由 当汽车以极低车速行驶时 当 u 提高后，如果 汽车具有不足转向特性 汽车具有过多转向特性 第三节 线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应 第三节 线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应 思考：如何得到 ？ ?已知u、ωr、δ即可确定 。 第三节 线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应 K=0， R/R0=1，汽车具有中性转向特点； K0， R/