汽车系统动力学第2版喻凡基本课件第12章节扩展的操纵模型及实例分析.ppt

第七节 操纵动力学性能分析 至此,分别代表不足转向程度这六项,即可由车辆参数明确地表示如下: 第七节 操纵动力学性能分析 表12-8　六组车辆参数的总不足转向参数κ值及其各项分量值 影响因 素标号 各因素内容描述 不足转向参数分配/[(°)/g] 福特 Pinto 欧洲 Saloon 公路越野两用车 沃尔沃 满载 空载 264 760 ① 轮胎侧偏刚度 0.61 0.43 -0.51 0.08 0.31 0.99 ② 前轮外倾刚度 1.61 0.05 -0.64 -0.40 0.12 0.13 ③ 前轴侧倾转向效应 0.34 -0.17 0.79 0.48 0.30 0.20 ④ 转向系统变形效应 2.68 0.93 1.02 0.74 3.25 1.54 ⑤ 转向系统及前轮外倾的影响 0.53 0 -0.10 -0.05 0 0 ⑥ 后轴侧倾转向效应 0.81 0.10 0 0 0.08 -0.08 单位侧向加速度引起的总不足转向参数 6.58 1.33 0.56 0.84 4.06 2.79 单位侧向加速度引起的侧倾角 8.6 4.8 20 12 3.8 4.1 第七节 操纵动力学性能分析 2 稳定性分析 通过对复平面内的不同车辆系统特征值的比较,分析六组不同车辆参数的相对稳定性,如图12-10所示,其中不同车辆系统特征值均为车辆行驶速度的函数。每一车型都显示了两个重要的振动模态:大阻尼情况下，同时考虑了车身侧倾影响的侧向运动或横摆为主模态;而低阻尼时,以伴有横摆或侧向运动成分在内的车身侧倾为主模态。 第一种模态下的系统特征值一般居于图中左下区域,呈低频、大阻尼状态;而第二种模态的系统特征值一般在图的右上方,呈高频、小阻尼状态。除此之外,不同车型的结果在总体趋势上差别不大。正如所预料的那样,严重不足转向的福特Pinto的侧向或横摆运动的模态阻尼最小,该结论还可从图11-19所示的与别克车型结果的比较中看出。 第七节 操纵动力学性能分析 图12-10　六种不同车辆的系统特征值比较 第七节 操纵动力学性能分析 第一种模态下的系统特征值一般居于图中左下区域,呈低频、大阻尼状态;而第二种模态的系统特征值一般在图的右上方,呈高频、小阻尼状态。 由以上结果获得的总体信息体现着两面性。一方面,这些结果不易解释,通常需要花些时间来掌握判别与某一特定模态相关的频率和阻尼的技巧和经验,并且要想合理地解释某一参数的变化会如何影响其结果,同样也需要时间和经验;另一方面,这些特征值的计算结果可能在获取车辆的相对信息中更为有用,比如在不同车型和不同车辆比较时使用,而不是将它们作为操纵稳定性的绝对指标。因此,通常的做法是将这些结果与稳态响应和频率响应信息结合使用,并通过对比的方法来分析车辆操纵动力学方面的性能。 第七节 操纵动力学性能分析 3 频率响应分析 六种车型在转向输入下的车辆侧向加速度和侧倾角增益的幅频函数如图12-11所示。计算中,各种输入条件下的车辆行驶速度均为20m/s,转向盘输入幅值均为1rad。可以看出,由于各种车型的侧向加速度增益的大小不同,很难对不同车型的结果进行比较。 然而,由结果可知:当频率为零时,各种车型的侧向加速度增益稳态值不尽相同,而且随着频率的增加,变化趋势也有差别。因此,为了对这六种不同车型进行比较,最好是将它们进行统一的标定处理,以达到相同的稳态值。这种做法体现在图12-12所示的分析结果中,每种车型均采用了不同的输入幅值,但获得的稳态侧向加速度均为0.3g。 第七节 操纵动力学性能分析 图12-11　不同车型的侧向加速度和侧倾角增益的幅频函数 第七节 操纵动力学性能分析 图12-12　侧向加速度均设定为0.3g时不同车型的稳态频率响应比较 第七节 操纵动力学性能分析 3 频率响应分析 由图12-12可以看出,四种轿车在该车速下的响应极为相似,但是公路越野两用车的响应在低频段逐渐减小,其原因是由于该车型的轮胎侧倾刚度相对本身车重较低所致。 在侧倾响应分析中,公路越野两用车具有相对较高的质心和较低的悬架侧倾刚度,因此其侧倾角增益值比欧洲Saloon等轿车要高得多。福特Pinto具有相对较小的刚度和阻尼,因此在0.8Hz附近略微显示了共振趋势,尽管图中显示的趋势不甚明显,但随着车速的增加这一特性将变得更加显著。 本章完 谢谢 * 第四节 转向系统的影响 因此,运动方程组式(12-36)~式(12-42)则可写成如下矩阵形式: 第四节 转向系统的影响 对于上面导出的系统方程,做几点说明: 1) 方程为包含的二阶方程,虽