第6章-汽车横向动力学

2020/5/30《汽车系统动力学》12020/5/30《汽车系统动力学》22020/5/30《汽车系统动力学》3☆忽略转向系的影响，以前轮转角作为输入；☆车辆只进行平行于地面的平面运动，而忽略悬架的作用；☆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。2020/5/30《汽车系统动力学》4L2L1L21r2uuVxy22YF1YFxxyyuuuVVVxyuutttt2020/5/30《汽车系统动力学》5＋＋＋方向的速度变化量在和其中方向的速度变化量在uuuuuyuuuuuuux]cos)(sin)[(:)sin1cos(]sin)(cos)[(:uuut2020/5/30《汽车系统动力学》6)()(cos2121＋＋rYYrYYumFFumFFY向力平衡对质心取矩2020/5/30《汽车系统动力学》7L2L1L21r2uuVxy22YF1YF1u2020/5/30《汽车系统动力学》8uLuLuLuLurrrr222111)(,222111kFkFYY2020/5/30《汽车系统动力学》92020/5/30《汽车系统动力学》10四前轮角阶跃输入下进入的汽车稳态响应－－等速圆周运动1稳态响应的评价指标：稳态横摆角速度增益或转向灵敏度Sr2020/5/30《汽车系统动力学》11)(12212kLkLLmK2020/5/30《汽车系统动力学》12)(12212kLkLLmK)||||()(2112212212kLkLLmkLkLLmKbLaL212020/5/30《汽车系统动力学》132稳态响应的三种类型过度转向Over-SteeringLuur不足转向Under-Steering中性转向Netural-Steering0)||||(21122kLkLLmK中性转向2020/5/30《汽车系统动力学》14LuLRRLr,,当车辆以很低的速度和/或很大转向半径行驶时，侧偏角很小，即则有与中性转向特性一致,安全2020/5/30《汽车系统动力学》15ruLu21/KuLuchu2020/5/30《汽车系统动力学》16ruLu21/KuLucru2020/5/30《汽车系统动力学》17aur0K0K0Kcruchu过多中性不足2020/5/30《汽车系统动力学》18过度转向车车速达到临界车速时将失去稳定性。因为只要一个很小的转角，横摆角速度增益r/就趋于无穷大。因为假设纵向速度为优先值，根据纵向速度与角速度的关系可知，车的转向半径极小，这样车必定发生激转而发生侧滑或侧翻。时轿车：当侧向加速度（日本）时轿车：当侧向加速度122/35.22,4.0/0035.0~0020.03.0smugamsKgayy133.0~16.0sr2020/5/30《汽车系统动力学》19000000212121KKKLKay21yYyYaLmLFaLmLF12212020/5/30《汽车系统动力学》2021－ya中性转向0K过度转向0K反之，则为过度转向不足转向关系用斜率表示，斜率对速增加或减小的现象。急剧变化，出现半径迅和不再为线性关系与，0aag4.0~3.0a21yry21yLKay212020/5/30《汽车系统动力学》21LuKuKuLuRrrr/1/2221的关系与－发生变化或不变21uAckmann角2020/5/30《汽车系统动力学》220/RR2u中性转向过多转向,0021RR＝＝10210RR2020/5/30《汽车系统动力学》232020/5/30《汽车系统动力学》240RR2u中性转向不足转向过度转向1201KuRR100RRK100RRK的关系20uRR2020/5/30《汽车系统动力学》25质心至前轴的距离离中性转向点至前轴的距静态裕度中性转向点侧向力作用点侧偏角的使车辆前后轮产生相同1111;LLLLLSMCn静态储备系数2020/5/30《汽车系统动力学》261YF1L1LLCnCyF2YF2020/5/30《汽车系统动力学》27rr五、车厢侧倾2020/5/30《汽车系统动力学》28非独立悬架双横臂单纵臂烛式单横臂，ay较小单横臂，ay较大2020/5/30《汽车系统动力学》29侧倾转向是在侧向力作用下，车厢发生侧倾，而引起车轮偏转，即车轮围绕垂直轴线或转向节主销转动。后轴转向是因悬架杆系的运动学关系所产生的车轮转向角。侧倾干涉转向是转向轴因转向杆系和悬架杆系运动学关系干涉所产生的车轮转向角变动。轴转向是发生侧倾转向时，车轴发生的绕垂直轴线的转动。运动学侧偏是车轴和车轮围绕垂直轴线的转动与轮胎侧偏之效果一样。2020/5/30《汽车系统动力学》30后轴前轴2u2u侧倾转向不足转向过度转向2020/5/30《汽车系统动力学》31Omnk0aralaZlF侧倾力作用结果无侧倾力作用2020/5/30《汽车系统动力学》32lF1rF1pBdzdxdxdz0aQd)(a)(b)(CrddpBtgtgdzdxddBdxdBdzdddrrpprrr2/2/侧倾转向系数2020/5/30《汽车系统动力学》33tgtgdzdxddBdxdBdzdddrrpprrr2/2/侧倾转向系数2020/5/30《汽车系统动力学》34变形转向：悬架导向杆系元件在各种力和力矩作用下的弹性变形可能引起车轮围绕主销或垂直地面的轴线的转动。YF2020/5/30《汽车系统动力学》35zTzTzTzT2a1a2020/5/30《汽车系统动力学》36三自由度模型2020/5/30《汽车系统动力学》372020/5/30《汽车系统动力学》38ESP电控车辆稳定系统4WS四轮转向汽车2020/5/30《汽车系统动力学》39什么是ESPESP---ElectricsStabilityProgramVSC---VehicleStabilityControlSystemVDC---VehicleDynamicControlSystem还有一些来自德文和英文的缩写DSC，PSM，ASMS，ASTC，CBWBS，FSR，ICCS是在ABS基础上发展起来的，防止汽车在转弯和变换车道时发生侧翻事故，确保汽车的横向稳定性。系统主要在大侧向加速度，大侧偏角的极限工况下工作。利用左右制动力之差产生的横摆力偶矩来防止出现难以控制的侧滑现象。转弯时前轮侧滑失去路径跟踪能力叫驶出（DriftOut）后轴侧滑甩尾失去稳定性的叫激转（Spin）2020/5/30《汽车系统动力学》40ESP的应用情况1994年TOYOTA皇冠汽车上装有VSC1998年Mercedes—benz公司在其A级微型轿车上批量安装了ESP以克服该轿车在蛇行路线测试时出现的侧翻现象1999年Mercedes—benz公司在其新出厂的各种轿车上均安装了ESP其他如BMW（DSC），Porsche（保时捷）（PSM）等公司的轿车中也开始采用ESP2020/5/30《汽车系统动力学》412020/5/30《汽车系统动力学》42ESP的作用2020/5/30《汽车系统动力学》43ESP保证汽车在线内行驶2020/5/30《汽车系统动力学》44极限工况下前轴侧滑和后轴侧滑的特点日本丰田汽车公司7自由度汽车模型正弦输入模拟结果120km/h，0.6Hz转向角输入1、正弦输入幅值超过一定值后，汽车前后轮侧偏角大幅度增大，失去稳定性；2、汽车是否稳定取决于汽车（质心）侧偏角和侧偏角速度2020/5/30《汽车系统动力学》45VDC车辆动力学控制系统Bosch公司1995年投放市场的新型主动安全系统（ActiveSafetySystem）根据驾驶员开车时的转向盘角度、油门踏板位置及制动系油压判断驾驶员的驾驶意图根据汽车的横摆角速度、侧向加速度判断汽车的真实运动状况VDC调节发动机功率，由左右侧车轮制动力差构成的横摆力矩和总制动力，以操纵汽车，使汽车尽可能的按驾驶员的行车意图行驶Bosch公司1978年提供ABS产品1986年提供ASR（TCS）1995年提供VDC（在欧洲非常有名）2020/5/30《汽车系统动力学》46转向系统振动分析转向系统结构转向几何关系转向系统振动分析车辆前轴的侧倾振动前轮饶主销的摆振前轴与前轮的耦合振动Ltctgctgkpi/02020/5/30《汽车系统动力学》472020/5/30《汽车系统动力学》482020/5/30《汽车系统动力学》492020/5/30《汽车系统动力学》502020/5/30《汽车系统动力学》512020/5/30《汽车系统动力学》524WS四轮转向系统4WS---FourWheelSteeringSystem4WS汽车转弯行驶时,后两轮也随着前两轮相应转向4WS汽车1985年首先由尼桑公司推出.电控4WS汽车的质心侧偏角总接近于0,车箱与行驶轨迹方向一致,汽车自然流畅的作曲线运动.驾驶员能方便的判断和操作,显著改善操纵稳定性2020/5/30《汽车系统动力学》532020/5/30《汽车系统动力学》542020/5/30《汽车系统动力学》552020/5/30《汽车系统动力学》564WS汽车2020/5/30《汽车系统动力学》57RobotVehiclesWhatDistinguishesaRobot?Autonomous?“Intelligent”Mechanism?UsefulTask?CadillacNightVisionSystemSegwayKodiak-UnivofAlberta2020/5/30《汽车系统动力学》58TwoWheel(Bicycle)ModelLowSpeedTurningR=L/(forsmall)2020/5/30《汽车系统动力学》59TwoWheel(Bicycle)ModelHighSpeedCorneringTiresSlipDuringAllCorneringCenterofTurnDictatedbyFrontvs.RearSlip2020/5/30《汽车系统动力学》60TireSlipAngleDifferenceBetweenDirectionofTravelandDirectiontheWheelisPointingTorsionalSpring-HandonTableExample2020/5/30《汽车系统动力学》61CamberThrustCamber:AngleofTireLeanFromVerticalExamples:MotorcycleRoadGraderTrackingGroovesinRoadPictureFrom:://《汽车系统动力学》62Stability-Oversteer(Loose)RearLateralTractionExceededVehicleEntersaSpinCompletelyUnstableAboveCriticalSpeed2020/5/30《汽车系统动力