汽车转向系统动力学(一.二)

-汽车转向系统动力学14-1概述研究内容评价方法：客观评价法、主观评价法车辆的结构参数对操稳性的影响操稳性与其它性能的协调统一问题，参数匹配问题“贼”反应迟钝汽车的操纵稳定性问题“飘”失去控制丧失路感汽车转向系统动力学是研究驾驶员给系统以转向指令后汽车在曲线行驶中的运动学和动力学特性-汽车转向系统动力学24-1概述客观评价法：用测试仪器测物理参数蛇形试验方向盘转角阶跃输入试验方向盘转角脉冲输入试验转向回正性能试验转向轻便性试验稳态回转试验GM试验ControlResponseTestFrequencyResponseTestMaximumLateralAccelarationTestOn-centerHandlingTestGB6323-86试验-汽车转向系统动力学34-1概述ISO试验steady-statecirculardrivingbehaviouropen-looptestprocedurelateraltransientresponsetestsmethodsopen-looptestmethodsbrakinginaturn–open-looptestproceduretesttrackforaseverelane-changemanoeuvrepart1:double-lanechangetesttrackforaseverelane-changemanoeuvrepart2:obstacleavoidancepoweroffreactionsofavehicleinaturn-open-looptestmethod-汽车转向系统动力学44-1概述0r1r)(tr095.0r005.1rT0sw转向盘转角sw反应时间稳定时间稳态横摆角速度0r超调量%10001rrtt峰值反应时间最大横摆角速度1r-汽车转向系统动力学54-1概述瞬态响应特征评价参数横摆角速度响应时间横摆角速度峰值响应时间横摆角速度超调量横摆角速度总方差侧向加速度响应时间侧向加速度峰值时间侧向加速度超调量侧向加速度总方差汽车因素TB稳态横摆角速度增益-汽车转向系统动力学64-1概述主观评价法：驾驶员根据不同的驾驶任务操纵汽车时，依据对操纵动作难易程度的感觉来对汽车进行评价直线行驶稳定性（包括转向回正能力、侧风敏感性、路面不平敏感性等）行车变道的操纵性转弯稳定（包括转向的准确性、固有转向特性、转弯制动特性等）操纵负荷多弯道路段上汽车总特性的评价。汽车的乘坐操纵舒适性（空间、力度等，如踏板、手柄）-汽车转向系统动力学74-1概述主观评价法：驾驶员根据不同的驾驶任务操纵汽车时，依据对操纵动作难易程度的感觉来对汽车进行评价人数：不少于20，有经验、有文化的普通驾驶员路：L50Km,Vmax不小于最高车速的70％车辆：正常主观评分：如5级分制：5，4，3，2，1，对应于很好，较好，中等，较差，很差。NT=(l*wl+c*wc+R*wr+S*ws+F*wf)/5-汽车转向系统动力学84-1概述方案1234567891011121314名次90Km/h5911174102836141312110Km/h7811146921035131214实例驾驶员对14个车辆方案中的每个方案进行汽车易操纵性的主观评价，然后将14个车辆方案进行主观排序。-汽车转向系统动力学94-1概述理论研究方法开环线性系统闭环系统汽车路面不平侧风的手脚驾驶员驾驶员路面条件交通状况气候驾驶员－汽车闭环系统-汽车转向系统动力学104-2汽车操纵稳定性工程分析方法数学模型为了简化数学模型并保证足够的工程分析精度，把多自由度模型缩减为只有y和的二自由度模型。其方法是忽略y和以外其它自由度的惯性和阻尼而计及它们运动的静态耦合效应。只要把简单的二自由度模型中的轮胎侧偏刚度换以综合了各种侧偏效应的车轮当量侧偏刚度，就可变成缩减的二自由度数学模型。即：=i-汽车转向系统动力学114-2汽车操纵稳定性工程分析方法假设条件☆忽略转向系的影响，以前轮转角作为输入；☆汽车只进行平行于地面的平面运动，而忽略悬架的作用；☆汽车前进（纵轴）速度不变，只有沿y轴的侧向速度和绕z轴的横摆运动(ay0.4g)；☆驱动力不大，对侧偏特性无影响；☆忽略空气阻力；☆忽略左右轮胎因载荷变化引起轮胎特性的变化；☆忽略回正力矩的变化。-汽车转向系统动力学124-2汽车操纵稳定性工程分析方法运动微分方程Y向力平衡对质心取矩-汽车转向系统动力学134-2汽车操纵稳定性工程分析方法运动微分方程-汽车转向系统动力学144-2汽车操纵稳定性工程分析方法运动微分方程YFZT-汽车转向系统动力学154-2汽车操纵稳定性工程分析方法评价指标反映稳态特性的参量：不足转向量1－2，转向灵敏度和汽车重心侧偏角。时域反映横摆运动瞬态响应的参量：峰值反应时间和横摆角速度超调量。频域反映横摆运动瞬态响应的参量：固有频率，幅值比和相位差。综合参量：汽车因素TB，TB必须在同一工况下得出，通常V＝31.3m／s，ay＝0.4g。-汽车转向系统动力学164-2汽车操纵稳定性工程分析方法评价指标稳态响应转向灵敏度)(12212kLkLLmK-汽车转向系统动力学174-2汽车操纵稳定性工程分析方法稳态响应的三种类型-汽车转向系统动力学184-2汽车操纵稳定性工程分析方法评价指标稳态响应前后轮车偏角绝对值之差LKay21转向半径比值20Ku1RR静态储备系数212'..kaaaSMLkkL-汽车转向系统动力学194-2汽车操纵稳定性工程分析方法评价指标瞬态响应的品质参数固有频率ω02212122101)(KumIkkuLmuIukkLbkakmuzz阻尼比ζ)1(2221212212KukkmILkkIkbkamzz反应时间τ202021/1Lkmuaarctg峰值反应时间ε20211arctg-汽车转向系统动力学204-2汽车操纵稳定性工程分析方法频率响应特性频率响应函数幅频特性222221000100022222222222200002244rrHjBBBBjBcj相频特性22cBABCarctg-汽车转向系统动力学214-2汽车操纵稳定性工程分析方法频率响应特性-汽车转向系统动力学224-2汽车操纵稳定性工程分析方法计及悬架、转向等影响因数的汽车操纵稳定性分析侧偏柔度（corneringcompliance）这个概念来表明线性范围内汽车前、后轮侧偏角的大小。侧偏柔度是根据小侧向加速度时汽车零部件的线性特性外推到侧向加速度为一个g时的侧偏角，其单位为（°）／g，以符号D表示。用侧偏柔度D代替侧偏刚度K前后侧偏柔度gifeeidicibiaiiDDDDDDDD-汽车转向系统动力学234-2汽车操纵稳定性工程分析方法Dai侧向力引起的轮胎弹性侧偏角(º/g)侧倾外倾引起的侧偏角，(º/g)侧倾外倾系数一个g时的外倾角ggbikkD-汽车转向系统动力学244-2汽车操纵稳定性工程分析方法侧向力变形外倾引起的侧偏角，(º/g)E回正力矩系数(Nm/rad)轮胎回正力矩引起前、后轮侧偏力的变化而产生的侧偏角Ddi)()(1122211bkEDbkEDDdad侧向力变形外倾系数yFgYZciFkkFD1000-汽车转向系统动力学254-2汽车操纵稳定性工程分析方法e1和e2轮胎拖距；1＝57.3G(b+e2)/(k1L)=57.3Gb(L+e2/b)/(k1L)2=57.3G(a-e1)/(k2L)=57.3Ga(L-e1/a)/(k2L)轮胎回正力矩引起前、后轮侧偏力的变化而产生的侧偏角DdimgFy1’Fy2’e1e2aba-e1b+e2L-汽车转向系统动力学264-2汽车操纵稳定性工程分析方法侧倾转向引起的车轮转向角，(º/g)侧向力变形转向引起的车轮转向角gYeiDYZfiFFD1000侧倾转向系数侧向力变形转向系数YF-汽车转向系统动力学274-2汽车操纵稳定性工程分析方法回正力矩变形转向引起的车轮转向角，(º/g)U＝D1－D2不足转向量稳定性因数K＝U/(57.3gL)TTDZgi100回正力矩变形转向系数T-汽车转向系统动力学284-2汽车操纵稳定性工程分析方法评价指标瞬态响应的品质参数固有频率ω02212122101)(KumIkkuLmuIukkLbkakmuzz-汽车转向系统动力学294-2汽车操纵稳定性工程分析方法阻尼比ζ)1(2221212212KukkmILkkIkbkamzz-汽车转向系统动力学304-2汽车操纵稳定性工程分析方法反应时间τ202021/1Lkmuaarctg峰值反应时间ε20211arctg-汽车转向系统动力学314-2汽车操纵稳定性工程分析方法侧风作用时的转向特性侧风力横摆风力矩22)(ryywvACFeFvLACMywrMzw22)(-汽车转向系统动力学324-2汽车操纵稳定性工程分析方法侧风作用时的转向特性侧风力系数横摆风力矩系数yyCCMMCC2ACKy常数概括为系数-汽车转向系统动力学334-2汽车操纵稳定性工程分析方法侧风作用时的转向特性侧风力横摆风力矩2rywvKF2rveKMyMCLCe-汽车转向系统动力学344-2汽车操纵稳定性工程分析方法计及侧风及横摆风力矩，则整车的运动微分方程)()()(..2121.21vvmvKKKLKLvKKrwba..212212.21)()(zrwababaIveKKLKLKLvKLKL直线行驶时000，，02121rwvKKKK）（02121rwabaveKKLKLKL）（-汽车转向系统动力学354-2汽车操纵稳定性工程分析方法21122KKeLKeLKLKvabwr）（）（受侧风时驾驶员为保持直线行驶所需调整的转向角δ=0所需的风压中心距)()(21210KKLKLKeba-汽车转向系统动力学364-2汽车操纵稳定性工程分析方法全轮转向特性对转弯半径的影响LRctgvvvvLLRsincos纯前轮转向时附加后轮转向后)1()]1(sin[cos*LvLvvKLKLR极限转弯半径)1()1(maxmaxLhLLLhgKLKKKLR-汽车转向系统动力学374-2汽车操纵稳定性工程分析方法全轮转向特性对转向传动比影响纯前轮转向时wavvi全轮转向时(1)(1)wwavavhvLLiiKK-汽车转向系统动力学384-2汽车操纵稳定性工程分析方法全轮转向特性纯前轮转向时全轮转向时稳态横摆角速度增益..21vwavvLiKv.221()(1)1(1)aLaavvLiKvLKviKv-汽车转向系统动力学394-2汽车操纵稳定性工程分析方法全轮转向特性瞬态时域响应-汽车转向系统动力学404-2汽车操纵稳定性工程分析方法全轮转向特性频率特性