05第五章-汽车操纵动力学.pptVIP

第5章 汽车操纵动力学 在汽车低速行驶时，沿车辆坐标系X,Y方向，主要关心汽车的转向系统动力学特征；而在高速时，则主要关心操纵动力学特征。随着汽车行驶速度的显著提高，汽车操纵稳定性已经成为现代汽车的主要性能之一。 § 5.1 概述 ⒈汽车的操纵性与稳定性 ⒉操纵稳定性的评价指标 汽车在水平路面上转向行驶时，不发生侧滑的极限稳定车速为 ： （5－1） 汽车转向时不发生侧向倾翻的极限车速为： （5－2） §5.2汽车操纵稳定性的研究方法与内容 在汽车动力学领域的各个研究阶段中，着重是对基本的理论与方法的研究，主要在改善汽车运动学行为和安全的一下三个方面。 ⒈ 对车辆和轮胎行为的建模分析 ⒉ 车辆动力学控制和状态估计 ⒊ 驾驶员－车辆系统的分析 §5.3汽车操纵稳定性模型建立的坐标系 5.3.1 轮胎与车轮的坐标系 5.3.2 车辆的坐标系 5.3.3惯性、车辆及中间坐标系 §5.4 基于两自由度模型的操纵稳定性分析 5.4.1 汽车两自由度模型的状态空间表达 将转向角δ作为控制输入，因此可以将方程写成下面的状态空间形式 则可得 （5－3） 5.4.2 汽车操纵稳定性的稳态响应 在稳态情况下 ，可以结合车辆的过度转向和不足转向特性来进行解释： 1） 质心侧偏角 如果用质心侧偏角表示汽车操纵稳定性的稳态特性，则可得到 （5－4） 2)质心侧偏角增益 （5－5） 3）转向盘转角 （5－6） 5.4.3 汽车操纵稳定性的瞬态响应 1） 用横摆角速度表示 设系统的输入δ为阶跃形式，根据二自由度的汽车运动微分方程，可以写成以 为变量的形式，通常写作 （5－7） 或 （5－8） 2） 用质心侧偏角增益表示 如用质心侧偏角增益表示，则可得传递函数为： （5－9） 5.4.4频率响应特性 ⒈用横摆角速度表示 频率响应函数 为 （5－10） ⒉ 用质心偏角增益表示 （5－11） ⒊ 用侧向加速度表示 5.4.5二自由度操纵稳定性仿真 各种因素对汽车操纵稳定性的影响 1）不同速度下的特性 2）不同轮胎对应的特性 §5.5线性三自由度汽车操纵稳定性模型 5.5.1三自由度操纵稳定性模型建立 根据达朗伯原理可列出三个平衡方程: 绕Z轴力矩平衡式为 沿Y轴力平衡式为 绕X轴力矩平衡式为 代入可得到三自由度模型运动微分方程： 5.5.2三自由度操纵稳定性仿真 5.6汽车操纵稳定性与悬架的关系 本节通过静力学分析简述了侧倾中心高度、侧倾刚度、悬挂质量质心位置等对侧倾运动的影响，即通过静力学分析建立数学模型，得到汽车在转弯是垂向力在各个轮胎上的分配系数。 5.6.1侧倾分析模型 ⒈侧倾中心 ⒉纵倾中心 ⒊转弯时的轮胎垂向力的侧倾角 1）使用力学模型计算 （1）侧翻阈值 （2）轮胎垂向力 （3）考虑侧倾轴线时的侧倾角 3.转弯时的轮胎垂向力和侧倾角 （1）轮胎力的前后分配 （2）各个分配系数的核对 5.6.2 在包括内倾工况下的参数研究 ⒈ 技术参数说明 ⒉结果分析 5.7载荷等因素对汽车操纵稳定性的影响 5.7.1载荷变