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54汽车操纵稳定性与悬架PowerPointPre.pptx

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第六章-汽车操纵稳定性PPT课件

第六章-汽车操纵稳定性PPT课件

汽车的操纵稳定性不仅影响到汽车驾驶的操纵方便程度，也 是影响汽车安全性的重要因素之一。
汽车的操纵稳定性包括两个相互关联的部分，即操作性和稳 定性。
操纵性是汽车能够确切地响应驾驶员指令的能力。
稳定性是汽车抵抗改变其行驶方向的各种外界干扰(路面扰
动或风扰动)，并保持稳定行驶而不失去控制，甚至翻车或侧
滑的能力。
力越小。 ➢薄水层的影响
路面有薄水层时，轮 胎可能会完全失去侧偏 力，这称为“滑水”现 象。
24
回 正 力 矩 TZ
载荷W
回 正 力 矩 TZ
赛车胎 子午线胎
斜交胎
侧偏角
回 正 力 矩 TZ
4~6 TZ 制动力 F b 4~6 TZ
驱动 FX或 力制F 动 bF 力 TZ 驱动 FX或 力制F 动 bF 力 TZ
式 中 ， kF称y 为k侧 偏 刚 度
（ N/rad ） 。 为 曲 线 在 =0 处 的斜率。按轮胎坐标系，侧 偏力和侧偏角总是反号，故 侧偏刚度总是负值。
17
汽车理论
侧偏力与侧偏角的关系
18
汽车理论
影响轮胎侧偏特性的主要因素
影响轮胎侧偏弹性的主要因素是： 轮胎结构参数 轮胎的使用参数 具体包括侧偏角、外倾角、垂直载荷、在接地印迹 上的分布、路面附着系数、轮胎的纵向滑移率等
种情况：
c
c
u
u
u′
Fy
Fy
△
FY lFz c
没有侧向滑移
u
c
有侧向滑移
FY lFz
图 有侧向力作用时刚性车轮的滚动
实际上：车轮都不是刚性的，车轮存在侧向弹性，因此，即

使侧向力Fy没有达到车轮与地面之间的附着极限，车轮的行驶

汽车操作稳定性ppt

汽车操作稳定性ppt

02
电动车辆对操作稳定的改进
电动车辆可以通过优化动力系统和悬挂系统设计，提高车辆的操作稳定性，减少振动和摆动。
未来汽车操作稳定性研究方向
深入研究车辆动力学模型，建立更加精确的模型，为操作稳定性控制提供基础。
车辆动力学建模
控制算法优化
传感器融合技术
人机协同控制
深入研究先进控制算法，提高控制精度和响应速度，提高车辆的操作稳定性。
悬挂系统
悬挂系统连接车轮与车身，并负责缓冲路面不平整引起的冲击。独立悬挂和非独立悬挂是两种主要的悬挂系统类型。
转向系统与悬挂系统
车辆动力学研究的是车辆在运动过程中的受力情况，包括重力、惯性力、摩擦力和空气阻力等。
车辆动力学
车辆控制系统是现代汽车的标配，它可以帮助驾驶员更好地控制车辆的行驶状态。ABS、ESP等都是常见的车辆控制系统。
这些新型悬挂系统技术的应用可以显著提高车辆的操控性能和行驶安全性。
例如，电子稳定控制系统（ESC）可以通过传感器检测车辆的动态状态，并通过制动和发动机扭矩干预来调整车辆行驶轨迹。
案例三：新型悬挂系统对操作稳定性的提升
谢谢您的观看
THANKS
路况因素
车辆结构
车辆的结构设计不合理，如悬挂系统、制动系统等，会导致车辆在行驶过程中产生晃动、摆动等问题，影响操作稳定性。
影响操作稳定性的因素
驾驶员技能
驾驶员的技能水平不足，如对车辆性能不了解、驾驶技巧不熟练等，会导致在行驶过程中出现操作失误、过度操纵等问题，影响操作稳定性。
路况条件
道路的坡度、弯度、路面质量等都会影响车辆的操作稳定性。例如，在湿滑路面行驶时，路面摩擦系数降低，车辆容易打滑，影响操作稳定性。
定义
操作稳定性是评价车辆性能的重要指标之一，直接关系到车辆的行驶安全和乘坐舒适性。

汽车的操纵稳定性PPT课件

汽车的操纵稳定性PPT课件
度在z轴上的分量——横摆角速度 r 等等（参看图5-1）
5
2、汽车的时域响应可分为不随时间变化的稳态响应 和随时间变化的瞬态响应。汽车等速直线行驶是一种稳态， 给汽车以方向盘角阶跃输入，一般汽车经短暂时间后便进 入等速圆周行驶，这也是一种稳态，称为方向盘角阶跃输 入下进入的稳态响应。
在等速直线行驶与等速 圆周行驶这两个稳态运动之 间的过渡过程便是一种瞬态， 相应的瞬态运动响应称为方 向盘角阶跃输入下的瞬态响 应。
9
三、人-汽车闭路系统
尽管试验得到的人-汽车闭路系统的性能真实地反映 了汽车的操纵稳定性能，但是由于进行试验的驾驶者的操 作特性起了反馈作用，所以客观性及再现性就不如开路系 统汽车的时域响应好。还应指出，人-汽车系统的操纵稳 定性只能在已具有实际车辆的条件下通过试验求得，目前 还不能做到通过理论分析与计算来进行准确的预测。所以， 在产品开发阶段，广泛应用的理论分析对象仍然只能是开 路系统汽车的时域响应。
常用方向盘角阶跃输入下的瞬态响应来表征汽车的操 纵稳定性。
7
图5-3上画出 了一辆等速行驶 汽车在t=0时,驾 驶员急速转动方 向盘至角度δsw0 并维持此转角不 变时的汽车瞬态 响应曲线
8
汽车的瞬态响应，它具有如下几个特点： （1）时间上的滞后 （2）执行上的误差 （3）横摆角速度的波动 （4）进入稳态所经历的时间
10
四、汽车试验的两种评价方法及时域响应与频率响应特 性的评价指标
汽车性能最后应通过试验来进行测定与评价。试验中 的性能评价有主观评价和客观评价两种方法。客观评价法 是通过测试仪器测出表征性能的物理量如横摆角速度、侧 向加速度、侧倾角及转向力等来评价操纵稳定性的方法。 主观评价法就是感觉评价，其方法是让试验评价人员，根 据试验时自己的感觉来进行评价，并按规定的项目和评分 办法进行评分。

《汽车操纵稳定性》课件

《汽车操纵稳定性》课件

06
汽车操纵稳定性案例分析
案例一：某品牌汽车操纵稳定性优化案例
要点一
总结词
要点二
详细描述
通过优化悬挂系统和转向系统，提高汽车操纵稳定性
该品牌汽车通过改进悬挂系统和转向系统的设计和参数， 实现了在各种路况下都能够保持较好的操纵稳定性。具体 措施包括采用先进的悬挂系统、优化转向齿条和齿轮的设 计、改善轮胎的抓地力等。这些改进使得汽车在高速行驶 、紧急变道和弯道行驶时更加稳定，提高了驾驶的安全性 和舒适性。
汽车操纵稳定性是评价汽车性能的重要指ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ之一，它涉及到汽车的操 控性、安全性、舒适性等多个方面，对驾驶员的驾驶体验和行车安全 具有重要影响。
汽车操纵稳定性的重要性
03
提高行车安全性
提高行驶稳定性
提高乘坐舒适性
良好的汽车操纵稳定性可以提高驾驶员对 汽车的操控信心，减少因失控而引发的交 通事故。
良好的汽车操纵稳定性可以使汽车在行驶 过程中保持稳定，减少侧滑、失稳等现象 的发生，提高行驶安全性。
案例二：某品牌汽车控制系统优化案例
总结词
通过先进的控制系统，提高汽车操纵稳定性
详细描述
该品牌汽车采用了先进的控制系统，如电子稳定程序和 牵引力控制系统，来提高汽车的操纵稳定性。这些系统 通过实时监测车辆的动态特性和驾驶员的操作，自动调 整发动机输出和制动系统的制动力，以保持车辆的稳定 性和控制性。通过这些控制系统的优化，该品牌汽车在 各种驾驶条件下都能够提供更好的操纵性能和安全性。
良好的汽车操纵稳定性可以使汽车在行驶 过程中更加平顺，减少颠簸和振动，提高 乘坐舒适性。
汽车操纵稳定性的历史与发展
历史回顾
早期的汽车由于没有转向助力、悬挂系统等装置，操纵稳定 性较差。随着技术的不断发展，汽车操纵稳定性逐渐得到改 善。

汽车理论课件-汽车的操纵稳定性

汽车理论课件-汽车的操纵稳定性

極限側向加速度 極限車速
發生側滑時的 控制能力
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
評價參量
回至原來路徑 所需時間
操縱穩定性包含的內容
*
汽車理論
第二十五講
主講教師：楊志華
學時：48
第一節 操縱穩定性概述
二、車輛坐標系與轉向盤角階躍 輸入下的時域回應
1.車輛坐標系
右手系
*
第一節 操縱穩定性概述
2.穩態回應特性
➢汽車直線行駛時，急速轉動轉向盤至某一轉角時，停止轉 動轉向盤並維持此轉角不變，即給汽車以轉向盤角階躍輸入。
*
第一節 操縱穩定性概述
2.橫擺角速度頻率回應特性
轉向盤轉角正弦輸 入下，頻率由0→∞變 化時，汽車橫擺角速 度與轉向盤轉角的振 幅比及相位差的變化 規律。
評價參量
➢共振峰頻率。 ➢共振時振幅比。 ➢相位滯後角。 ➢穩態增益。
操縱穩定性包含的內容
*
第一節 操縱穩定性概述
3.轉向盤中間位置操縱穩定性
*
第一節 操縱穩定性概述
瞬態回應的評價指標
1）時間上的滯後
2）執行上的誤差 （ωr1/ωr0）×100％
稱為超調量
3）橫擺角速度的波動 波動的ω ＝2π/T , 取
決於汽車的結構參數
4）進入穩態所經歷 的時間σ
*
第一節 操縱穩定性概述
三、操縱穩定性的研究方法
將汽車作為開路控制系統 人—汽車系統作為閉路系統
轉向盤小轉角、低頻 正弦輸入下，汽車高速 行駛時的操縱穩定性。
評價參量
4.回正性
➢轉向靈敏度。 ➢轉向盤力特性。 ➢轉向功靈敏度。
轉向盤力輸入 下的時域回應。
評價參量
➢回正後剩餘橫擺角 速度與剩餘橫擺角。

汽车理论5-4

汽车理论5-4

先确定侧倾轴线再确定侧倾中心，还是先确定 侧倾中心再确定侧倾轴线？
5-4 汽车操纵稳定性与悬架的关系
一、汽车的侧倾
（一)车厢的侧倾轴线
1.单横臂独立悬架车厢的侧倾中心 Om
vd vg
5-4 汽车操纵稳定性与悬架的关系
一、汽车的侧倾
（一)车厢的侧倾轴线
2.双横臂独立悬架车厢的侧倾中心 O13
2
3
1
二、侧倾时垂直载荷对……的影响
FY kl kr
平均侧偏刚度
1 k0 (kl k r ) 2
k'0
显然，平均侧偏刚度k'0小于 变化之前k0。而且ΔW越大 ，则k'0越小。
FY FY α0 则 2k 0 2k 0
5-4 汽车操纵稳定性与悬架的关系
FZ2l FZ 2l FZ 2l
FZ1r FZ 1r FZ 1r
FZ2r FZ 2r FZ 2r
5-4 汽车操纵稳定性与悬架的关系
二、侧倾时垂直载荷……对稳态响应的 影响
设垂直载荷没有发生改变时，左右车轮的垂直载荷 都为W0，左右车轮的侧偏刚度都为k0，W=2W0， 则相应的侧偏角为
思考
如何通过改变前后轴左、右侧 车轮垂直载荷的变化量来提高 汽车的不足转向量？横向稳定 杆用在前后悬架对汽车稳态响 应特性所起到的作用是否相同？ 为什么？
5-4 汽车操纵稳定性与悬架的关系
三、侧倾外倾—侧倾时车轮外倾角的变化
γ+ 不变 侧倾时γ的变 化有三种可能 与FY同向 侧倾 与FY反向 侧倾
5-4 汽车操纵稳定性与悬架的关系
（二)悬架的侧倾角刚度
2.悬架侧倾角刚度KΦr
1 dT K lB 2 dΦr 2 1 B 2 KΦ Kl 2

54汽车操纵稳定性与悬架-PowerPointPre

54汽车操纵稳定性与悬架-PowerPointPre

从上式可知，车厢作用的离心力越大(Fsy大)， 或质心越靠前(bs 大)，或前侧顷中心越高 (h1大) ， 或前悬架侧顷角刚度占总侧顷角刚度比例越高 (K r1
/ K r大) ，或前轮距越小，则前左轮垂直载荷变化
量就越大。
对前右轮，有： Fz1r= -Fz1l
2. 侧顷时垂直载荷变动对侧偏刚度和稳态特性的影响
K增大，不足转向量增大。 反之，如左右后轮垂直载荷变动较大时，则|k2|减少， K减少，不足
转向量减少。
树立质量法制观念、提高全员质量意 识。20.12.1520.12.15Tuesday, December 15, 2020
人生得意须尽欢，莫使金樽空对月。23:50:5623:50:5623:5012/15/2020 11:50:56 PM
侧顷时前左轮垂直载荷变化量为
Fsy
bs L
h1
Fz1l
K r1 K r
M r
Fu1 y hu1
B1
式中
L —轴距
Fz1l —侧顷时前左轮垂直载荷变化量 Fsy—车厢上作用的离心力 bs —车厢质心到后轴的水平距离
h1—前侧顷中心离地高度 K r1 —前悬架侧顷角刚度 K r —汽车总侧顷角刚度 M r —作用在车厢的外侧顷力矩之 和Fu1y—前簧下质量产生的离心力 hu1—前簧下质心离地高度 B1 —前轮距
=弹性侧偏角（考虑了轮胎垂直载荷和外倾角） +
车身侧倾转向角+悬架导向杆系变形转向角。
也就是说，侧偏角不但和轮胎特性与载荷有关， 而且与汽车悬架、转向系有关。
一、汽车的侧倾
（一）车厢侧倾轴
车厢相对地面转动的瞬时轴线称为车厢侧倾 轴。它与前后轴处的垂直断面的交点称为前、后 侧倾中心。它由悬架导向机构决定，可由图解或 实验求得。

5.4--汽车操纵稳定性与悬架的关系(共41张)

5.4--汽车操纵稳定性与悬架的关系(共41张)

4
第4页，共41页。
第四节 汽车操纵稳定性与悬架的关系
1）单横臂独立悬架车厢(chēxiāng)的侧倾中心
Om
vd
vg
5
第5页，共41页。
第四节 汽车操纵稳定性与悬架的关系
2）双横臂独立(dúlì)悬架的侧倾中心
vd
Or
D
Om
第6页，共41页。
Ol
G
vg
6
第四节 汽车操纵稳定性与悬架的关系
双横臂独立(dúlì)悬架的等效单横臂悬架
FZ
2
2
汽车趋于减少不足转向
FZ1
(Fsy
bs L
h1
Kr1Φr
Fu1 y hu1 )
/ B1
FZ 2
(Fsy
as L
h2
Kr2Φr
Fu2yhu2 ) / B2
思考
用以上结论分析，如何通过改变前后轴左、右侧车轮垂直载荷的 变化量来提高汽车的不足转向量？横向稳定杆用在前后悬架对汽 车稳态响应特性所起到的作用是否相同？为什么？
Δst
FZn Qm
ksssm
FZ
ks
m n
ss
Δss
m
n
Δst
Gu 2
FZ ΔFZ
ks
m n
2
st
FZ st
ks
m
2
n
Kl
2
ks
m n
2
10
第10页，共41页。
第四节 汽车操纵稳定性与悬架的关系
用虚位移原理(yuánlǐ)确定悬架侧倾角刚 度
Fa ΔFa
Q Q
Δst
Δss
m
Gu
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K增大，不足转向量增大。 反之，如左右后轮垂直载荷变动较大时，则|k2|减少， K减少，不足
转向量减少。
Thank You...
You made my day!
9、有时候读书是一种巧妙地避开思考 的方法 。21.1.3021.1.30Saturday, January 30, 2021 10、阅读一切好书如同和过去最杰出 的人谈 话。10:13:5510:13:5510:131/30/2021 10:13:55 AM 11、越是没有本领的就越加自命不凡 。21.1.3010:13:5510:13Jan-2130-Jan-21 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人 的错儿 。10:13:5510:13:5510:13Satur day, January 30, 2021 13、知人者智，自知者明。胜人者有 力，自 胜者强 。21.1.3021.1.3010:13:5510:13:55Januar y 30, 2021 14、意志坚强的人能把世界放在手中 像泥块 一样任 意揉捏 。2021年1月30日星期 六上午 10时13分55秒 10:13:5521.1.30 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自 我。。2021年1月上午 10时13分21.1.3010:13Januar y 30, 2021 16、业余生活要有意义，不要越轨。2021年1月30日 星期六 10时13分55秒 10:13:5530 January 2021 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要 自强不 息。上 午10时13分55秒上午10时13分10:13:5521.1.30
h2
M r Gse Gshr
r
e
h
Gs Om
e hr
2. 侧倾后悬挂质量重力引起的侧倾力矩
从图中有
M rII Gse Gshr
式中，e是侧倾后悬挂质心偏移距离。
3.独立悬架非悬挂质量离心力引起的侧倾力矩
对图中G点取力矩，有
Fr GN
Fuy 2
r
即
Fr
Fuy 2
r
1 GN
式中，Fr是铰链处的反作用力。
从上式可知，车厢作用的离心力越大(Fsy大)， 或质心越靠前(bs 大)，或前侧顷中心越高 (h1大) ， 或前悬架侧顷角刚度占总侧顷角刚度比例越高 (K r1
/ K r大) ，或前轮距越小，则前左轮垂直载荷变化
量就越大。
对前右轮，有： Fz1r= -Fz1l
2. 侧顷时垂直载荷变动对侧偏刚度和稳态特性的影响
K
1 L ay
(1
2 )
这里1， 2等于Fy1/k1， Fy2/k2。这里k1，k2是假定轮胎垂直载荷不变、 外倾角为0、且侧偏角较小时的侧偏刚度，是一种简化的模型。实际上和 许多其他因素有关：轮胎垂直载荷；外倾角；悬架导向杆系变形、车身侧 倾等。故汽车轮胎的实际总侧偏角应为：
1.弹性侧偏角：垂直载荷 与外倾角变动产生的弹 性侧偏角。 而2.侧产倾生转的向前角轮：平侧面向绕力主使销车的厢转外动倾。导致转向杆系 运动 3.变形转向角：侧向力使 车厢外倾导致悬架导向 杆系 变形而产生的后轮平面 绕垂直地面轴线的转动 。
kr
是左右轮垂直载荷变动时的平均侧偏刚度。从图可知，
k0' k0
增加前悬架角刚度或减少后悬架角刚度，会使前轮垂直 载荷变化量增大，从而增加汽车不足转向。
因此，左右前轮垂直载荷变动较大（例如前侧顷角刚度较大）时， 则|k1|(这里|k1|即上式中的 )减k0' 少，根据
mb a
K
L2
( k1
k2
)
h0 r
KF
r
Fuy 2
Fl '
Om
Fr
EKF
N
G
Fuy
Fl h0 Fr'
r2
Fz FY
N
G
FY
Fz
从图中有
M rIII
Fr' EF
Fuy r
KF GN
KF h0 r GN r
故
M rIII Fuy (h0 r)
车厢侧倾角计算
M r M rI M rII M rIII
r
dT d r
1. 悬架的线刚度
悬架的线刚度：车轮保持在地面上作垂直运动
时，单位车厢位移下悬架系统给车厢的总弹性
恢复力。K S
dQ dS
kl
2k
s
m n
2
2. 悬架的角刚度
等效弹簧：车厢在侧倾时所受到的弹性恢复力 相当一个具有悬架线刚度的螺旋弹簧。
用等效弹簧求悬架侧倾角刚度
设ms g
D
Fl
G
Fr
无侧向力 有侧向力
d
Fl D
C
Om
E
F
C
Fy
mg
g G Fr
单横摆臂独立悬架车厢的侧倾中心
Or
Ol
D
G
双横摆臂独立悬架及车 厢
d
Or
Ol
D
Om
G
g
双横摆臂独立悬架车厢的侧倾中心
麦弗逊式独立悬架三维图
（二）悬架的角刚度
悬架的侧倾角刚度：侧倾时，单位侧倾转角
下悬架给车厢总弹性恢复力偶矩。Kr
无侧向力时，左右轮垂直载荷W0都对应于侧偏刚度k0，左右轮侧偏 角都为：0 Fy / 2k0，式中Fy为左右轮侧偏力之和。
汽车转弯受到侧向力时，设左右轮垂直载荷变化为W，内外轮的
侧偏刚度分别为kl，kr。但内外轮的侧偏角相同
Fy kl kr
故
Fy kl kr
Fy 2k0'
式中
k0'
kl
2
1.悬挂质量离心力引起的侧倾力矩
汽车作稳态行驶时，悬挂质量ms的离心力为
u2 Fsy ms R ayGs
式中，ay是侧向加速度(g) ，Gs是悬挂重量(N)。 从图中看到，Fsy引起的侧倾力矩为
M rI Fsyh
式中，h是悬挂质心到侧倾轴的距离。
Gs
hs
h H
h Om1
1
N
as
bs
L
Om2
K
' l
,车厢的弹性恢复力矩为
dT 2单轮力 轮距 / 2
2(
K
' l
B 2
dr )
B 2
1 2
K
' l
B
2
d
r
侧倾角刚度为：
Kr
dT d r
1 2
Kl' B2
汽车总的悬架侧倾角刚度
汽车总的侧倾角刚度=前后侧倾角刚度+横向稳定杆角 刚度。 实际轿车的前侧倾角刚度为300-1200 Nm/ (°)。后侧 倾角刚度为180-700Nm/ (°) 。
侧顷时前左轮垂直载荷变化量为
Fsy
bs L
h1
Fz1l
K r1 K r
M r
Fu1 y hu1
B1
式中
L —轴距
Fz1l —侧顷时前左轮垂直载荷变化量 Fsy—车厢上作用的离心力 bs —车厢质心到后轴的水平距离
h1—前侧顷中心离地高度 K r1 —前悬架侧顷角刚度 K r —汽车总侧顷角刚度 M r —作用在车厢的外侧顷力矩之 和Fu1y—前簧下质量产生的离心力 hu1—前簧下质心离地高度 B1 —前轮距
=弹性侧偏角（考虑了轮胎垂直载荷和外倾角） +
车身侧倾转向角+悬架导向杆系变形转向角。
也就是说，侧偏角不但和轮胎特性与载荷有关， 而且与汽车悬架、转向系有关。
一、汽车的侧倾
（一）车厢侧倾轴
车厢相对地面转动的瞬时轴线称为车厢侧倾 轴。它与前后轴处的垂直断面的交点称为前、后 侧倾中心。它由悬架导向机构决定，可由图解或 实验求得。
M r K r
式中，M r是侧倾力矩，K r是悬架总的侧倾角刚度。
二、垂直载荷重分配及对稳态特性的影响
Fsy
h Gs r
F L2s
L sy L1 s
Fs1 y
Fs2 y
Fs1 y
Tr1
Fu1 y
h1
hu1
F1l
B1
Fs2 y
Fu 2 y
F1r
Tr 2
h2
hu 2
B2
F2l
F2r
1. 侧顷时垂直载荷重分配
（三）车厢的侧倾角
车厢侧倾角指车厢绕侧倾轴的转角，它是影响汽 车操纵稳定性的一个重要参数。它也影响乘员感觉， 车厢侧倾角过大，乘员会很不舒适。侧倾角过小， 平顺性差，凸凹不平路面对汽车单边冲击很大，同 时会影响驾驶员路感。
r
M r K r
式中，M r是侧倾力矩，K r是悬架总的侧倾角刚度。
侧倾力矩由下列三部分组成：