汽车理论-操作稳定性课件

第五章第五章 汽车操纵稳定性汽车操纵稳定性第一节第一节 概概 述述 一、一、汽车操纵稳定性汽车操纵稳定性研究内容研究内容 a.汽汽车车正正确确遵遵循循驾驾驶驶员员通通过过操操纵纵机机构构所所给给定定的的方方向的能力；向的能力；b.汽汽车车抵抵抗抗企企图图改改变变行行驶驶方方向向干干扰扰、保保持持稳稳定定行行驶驶方方向向的的能能力力。不不能能过过分分降降低低车车速速或或造造成成驾驾驶驶员员疲劳。疲劳。1、什么是操纵稳定性什么是操纵稳定性a.“飘飘”汽汽车车自自己己改改变变方方向向。升升力力或或转转向向系系、轮胎、轮胎、悬架等问题。悬架等问题。b.“反应迟钝反应迟钝”转向反应慢。转向反应慢。c.“晃晃”左右摇摆，行驶方向难于稳定。左右摇摆，行驶方向难于稳定。d.“丧丧失失路路感感”操操纵纵稳稳定定性性不不好好的的汽汽车车在在高高速速或或急剧转向时会丧失路感，导致驾驶员判断的困难。急剧转向时会丧失路感，导致驾驶员判断的困难。e.“e.“失失控控”某某些些工工况况下下汽汽车车不不能能控控制制方方向向。制制动时无法转向动时无法转向,甩尾，侧滑，侧翻。甩尾，侧滑，侧翻。2、操纵稳定性不好的表现操纵稳定性不好的表现 发飘现象发飘现象 “因四五级大风，小车开到时速因四五级大风，小车开到时速100公里就开始左右公里就开始左右晃，在超大货车的时候特别明显，超一辆，车就猛地晃晃，在超大货车的时候特别明显，超一辆，车就猛地晃一下，必须用双手握住方向盘，才能沿着车道行驶，有一下，必须用双手握住方向盘，才能沿着车道行驶，有几回车速过快在弯道被风吹到边上那道去了，赶紧将车几回车速过快在弯道被风吹到边上那道去了，赶紧将车速降下来，不敢再快了。速降下来，不敢再快了。”“飞度在超越大型卡车、客车的时候，明显感觉车子飞度在超越大型卡车、客车的时候，明显感觉车子不稳，远不如我以前开过的宝来。当你超车的时候感觉不稳，远不如我以前开过的宝来。当你超车的时候感觉车好像在向大车靠近，整个车辆超过以后会很明显的感车好像在向大车靠近，整个车辆超过以后会很明显的感觉到一股力量把你往旁边推，很危险！觉到一股力量把你往旁边推，很危险！”上面这两段话，是驾车者对轿车发飘现象的描述。上面这两段话，是驾车者对轿车发飘现象的描述。赛车赛车 赛车负升力翼 制动跑偏制动跑偏 ABS系统对比试系统对比试验验 车辆稳定性控制车辆稳定性控制 系统系统VSC 四轮转向系统四轮转向系统4WS作用作用 4.294.29交通事故轨迹交通事故轨迹图图 4.294.29交通事故车照片交通事故车照片 4.294.29交通事故分析结论交通事故分析结论1 1该车错误地在前、后轴混装子午线轮胎和斜交轮胎。该车错误地在前、后轴混装子午线轮胎和斜交轮胎。前轮为子午胎前轮为子午胎205R16，胎宽，胎宽205mm；后轮为斜交胎后轮为斜交胎7.50-16N，胎宽，胎宽190.5mm。前后胎的结构、胎宽、花纹、前后胎的结构、胎宽、花纹、磨损程度均不同。斜交胎的侧偏刚度明显低于同一直径磨损程度均不同。斜交胎的侧偏刚度明显低于同一直径尺寸的子午胎，加之所安装的斜交胎胎宽较小，更加剧尺寸的子午胎，加之所安装的斜交胎胎宽较小，更加剧了后轮侧偏刚度的降低。这是一种危险的轮胎混装方式。了后轮侧偏刚度的降低。这是一种危险的轮胎混装方式。根据汽车理论，前轮侧偏刚度高、后轮侧偏刚度低将导根据汽车理论，前轮侧偏刚度高、后轮侧偏刚度低将导致显著减少汽车不足转向，或变为过多转向特性，即增致显著减少汽车不足转向，或变为过多转向特性，即增大了汽车转向时向内侧加剧转向的危险。具有过多转向大了汽车转向时向内侧加剧转向的危险。具有过多转向特性的汽车，在转向时达到一定车速特性的汽车，在转向时达到一定车速(称为称为“临界车速临界车速”)时，将会出乎意外地向转向内侧激转，造成事故。时，将会出乎意外地向转向内侧激转，造成事故。4.294.29交通事故分析结论交通事故分析结论2 2 该车在车祸前相当一段时间行驶中存在方向跑偏、该车在车祸前相当一段时间行驶中存在方向跑偏、发摆故障，临出车祸前出现严重的蛇行现象发摆故障，临出车祸前出现严重的蛇行现象(事故车事故车驾驶员口述笔录驾驶员口述笔录)，这是因为该车转向系统相关零部，这是因为该车转向系统相关零部件间累计间隙过大，方向盘自由行程严重超差，而件间累计间隙过大，方向盘自由行程严重超差，而又未及时维修又未及时维修(或维修质量不佳或维修质量不佳)，未排除故障，带，未排除故障，带病运行，导致该车行驶中前束值或大或小不断变化，病运行，导致该车行驶中前束值或大或小不断变化，使汽车行驶处于极不稳定状态，这也加剧了过多转使汽车行驶处于极不稳定状态，这也加剧了过多转向的趋势。向的趋势。4.29交通事故分析结论3在车祸发生前，该车左后轮制动器因左后半轴油封损坏，齿轮油漏入左后轮制动器而导致该轮制动器工作失效。根据驾驶员笔录，在车祸发生前他曾采取过刹车减速措施。在刹车后，由于右侧制动力大于左侧，产生一回转力矩(如下图中M所示)，使汽车突然在顺时针方向(也即向弯道内侧)回转。总之，过多转向趋势和不均衡制动力造成的回转力矩相叠加，是该车发生突然激转、酿成车祸的根本原因。05-5-30交通事故1 05-5-30交通事故2 滑水引起的汽车失控滑水引起的汽车失控2003年年6月的一天早晨，一辆雅阁在成南高速路由月的一天早晨，一辆雅阁在成南高速路由成都向遂宁疾驰。当行驶到距成都成都向遂宁疾驰。当行驶到距成都62公里路段时，公里路段时，路右边是一块山崖，山崖前方是护栏。直线路况看路右边是一块山崖，山崖前方是护栏。直线路况看来不错，只是路面因下雨有一层浅浅的积水。驾驶来不错，只是路面因下雨有一层浅浅的积水。驾驶员没有在意，继续以员没有在意，继续以140km/h速度冲过去。驶过积水速度冲过去。驶过积水层时，车身突然失控，一头向路边护栏撞去。驾驶层时，车身突然失控，一头向路边护栏撞去。驾驶员大惊，猛踩刹车，总算没有撞到护栏，但轿车却员大惊，猛踩刹车，总算没有撞到护栏，但轿车却剧烈旋转起来，绕垂直轴猛烈掉头转过剧烈旋转起来，绕垂直轴猛烈掉头转过180度后，撞度后，撞向山崖。巨大的撞击力使轿车凌空翻身反弹到路上。向山崖。巨大的撞击力使轿车凌空翻身反弹到路上。轿车严重损坏，所幸两位乘员都系了安全带，且气轿车严重损坏，所幸两位乘员都系了安全带，且气囊弹出，幸运地死里逃生。囊弹出，幸运地死里逃生。3 3、汽车操纵稳定性评价方法、汽车操纵稳定性评价方法1 1 汽车操纵稳定性评价方法汽车操纵稳定性评价方法2 2二、二、车辆坐标系及转向盘角阶跃车辆坐标系及转向盘角阶跃 下的时域响应下的时域响应1、车辆坐标系和主要运动形式、车辆坐标系和主要运动形式2、汽车稳态响应、汽车稳态响应3、汽车瞬态响应、汽车瞬态响应三、三、人人-车闭环系统车闭环系统1.客观评价法客观评价法客客观观评评价价通通过过仪仪器器测测试试能能定定量量评评价价汽汽车车性性能能，且且能能通通过过分分析析求求出出其其与与汽汽车车结结构构参参数数间的关系。间的关系。2.主观评价法主观评价法3.主主观观评评价价考考虑虑到到了了人人的的感感觉觉，能能发发现现仪仪器器不不能能测测试试出出的的现现象象，是是操操纵纵稳稳定定性性的的最最终评价方法，但很难给出定量评价数据。终评价方法，但很难给出定量评价数据。四、汽车试验的两种评价方法四、汽车试验的两种评价方法第二节第二节 轮胎的侧偏特性轮胎的侧偏特性一、轮胎坐标系因轮胎侧向弹性，车轮受侧向力的作用使轮心速因轮胎侧向弹性，车轮受侧向力的作用使轮心速度方向偏离车轮平面的现象。侧向力因转向、路度方向偏离车轮平面的现象。侧向力因转向、路面倾斜、风力等引起。转向引起的侧向力总是指面倾斜、风力等引起。转向引起的侧向力总是指向汽车内侧。侧偏角总是位于和侧偏力指向相反向汽车内侧。侧偏角总是位于和侧偏力指向相反的一侧。的一侧。二、轮胎的二、轮胎的侧偏现象侧偏现象 1、轮胎的侧、轮胎的侧偏现象偏现象(图图)在侧偏角在侧偏角u滑移滑移 r0称为不足转向。不足转向汽车加速时，和中称为不足转向。不足转向汽车加速时，和中性转向时比，根据性转向时比，根据稳态横摆角速度增益较小，即稳态横摆角速度增益较小，即 r r较小。但因较小。但因R=，故不足转向汽车转向半径随车速增大而增大。故不足转向汽车转向半径随车速增大而增大。特征车速特征车速 U Uchch是不足转向汽车稳态横摆角速度增益最大时的车是不足转向汽车稳态横摆角速度增益最大时的车速，速，称为特征车速。称为特征车速。汽车过多转向汽车过多转向K0时，时，K0不足转向不足转向0时，时，KR0时，时，K0不足转向不足转向若若R=R0时，时，K=0中性转向中性转向若若RR0时，时，Ka时，汽车质心在时，汽车质心在cn前，前，S.M.0,K0当当aa时，汽车质心在时，汽车质心在cn后，后，S.M.0,K0,K=0,中性转向中性转向当当aa时，汽车质心在时，汽车质心在cn前，前，S.M.0,K0，不足转向不足转向当当aa时，汽车质心在时，汽车质心在cn后，后，S.M.0,K0的情况，的情况，(5-21)变为：变为：1.1.瞬态响应瞬态响应（续（续3）(5-32)式中式中(5-11)图图5-35-3 1.瞬态响应（续4）五、表征瞬态响应的几个参数五、表征瞬态响应的几个参数(5-34)1.1.波动的固有频率波动的固有频率0 0小轿车的固有频率小轿车的固有频率f0(=0/2)在在0.8-1.2Hz之间。之间。固有频率高些较好。固有频率高些较好。图5-36(5-35)2.2.阻尼比阻尼比 小了超调量大，故小了超调量大，故 大大些较好。些较好。(5-36)3.3.反应时间反应时间 反应时间反应时间 指指 r第一次到达稳定值的时间。第一次到达稳定值的时间。小小些较好。些较好。(5-37)4.4.达到第达到第1 1峰值的时间峰值的时间 达到第达到第1峰值的时间峰值的时间 小小些较好。些较好。六、瞬态响应的稳定条件六、瞬态响应的稳定条件方程方程(5-20)对应的齐次方程为对应的齐次方程为对应的特征方程为对应的特征方程为根为：根为：(5-25)六、瞬态响应的稳定条件六、瞬态响应的稳定条件（续）（续）方程稳定性理论指出，方程稳定性理论指出，(5-25)中中s的实部如为的实部如为正数，则方程正数，则方程(5-23)的解不稳定，因为解中总的解不稳定，因为解中总是有一项是有一项ereal(s)t存在。可以证明，当稳定性因存在。可以证明，当稳定性因数数K0(过多转向过多转向)且车速且车速时，汽车瞬态响应不稳定。时，汽车瞬态响应不稳定。七、小结七、小结第四节第四节 汽车操纵稳定性和汽车操纵稳定性和悬架的关系悬架的关系前前 言言这里这里 1，2等于等于Fy1/k1，Fy2/k2。这里这里k1，k2是假是假定轮胎垂直载荷不变、外倾角为定轮胎垂直载荷不变、外倾角为0、且侧偏角较小时、且侧偏角较小时的侧偏刚度，是一种简化的模型。实际上的侧偏刚度，是一种简化的模型。实际上 和许多其和许多其他因素有关：轮胎垂直载荷；外倾角；悬架导向杆系他因素有关：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：变形、车身侧倾等。故汽车轮胎的实际总侧偏角应为：前前 言（续）言（续）=弹性侧偏角（考虑了轮胎垂直载荷和外弹性侧偏角（考虑了轮胎垂直载荷和外倾角）倾角）+车身侧倾转向角车身侧倾转向角+悬架导向杆系变形转悬架导向杆系变形转向角。向角。也就是说，侧偏角不但和轮胎特性与载荷也就是说，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。有关，而且与汽车悬架、转向系有关。1.汽车的侧倾汽车的侧倾 1）车厢侧倾轴）车厢侧倾轴车厢相对地面转动的瞬时轴线称为车厢相对地面转动的瞬时轴线称为车厢侧车厢侧倾轴（图倾轴（图5-42）。它与前后轴处的垂直断面的。它与前后轴处的垂直断面的交点称为前、后交点称为前、后侧倾中心侧倾中心。它由悬架。它由悬架导向机导向机构决定，可由图解或实验求得。构决定，可由图解或实验求得。图解法原理图解法原理假定车厢不动，地面相对车厢的瞬时转动中心假定车厢不动，地面相对车厢的瞬时转动中心即为侧倾中心。先确定二车轮瞬时中心及它们接即为侧倾中心。先确定二车轮瞬时中心及它们接地点的速度方向。把地面看成一个刚体，根据二地点的速度方向。把地面看成一个刚体，根据二车轮接地点速度方向确定地面相对汽车运动的瞬车轮接地点速度方向确定地面相对汽车运动的瞬心（即侧倾中心）。心（即侧倾中心）。单横臂独立悬架上车厢的侧倾中心单横臂独立悬架上车厢的侧倾中心 双横臂独立悬架上车厢的侧倾中心双横臂独立悬架上车厢的侧倾中心 双横臂独立悬架双横臂独立悬架 麦弗逊式独立悬架图（麦弗逊式独立悬架图（5.145.14题）题）等效单横臂悬架等效单横臂悬架以车轮相对车厢的运动瞬心为铰接点的单横臂以车轮相对车厢的运动瞬心为铰接点的单横臂悬架称为原独立悬架的悬架称为原独立悬架的等效单横臂悬架等效单横臂悬架。2）悬架侧倾角刚度）悬架侧倾角刚度悬架侧倾角刚度悬架侧倾角刚度指车厢侧倾时单位转角下悬架指车厢侧倾时单位转角下悬架系统给车厢的总弹性恢复力矩。系统给车厢的总弹性恢复力矩。式中式中T-总弹性恢复力矩总弹性恢复力矩 r-车厢侧倾角车厢侧倾角 悬架线刚度与等效弹簧悬架线刚度与等效弹簧悬架线刚度悬架线刚度指车轮保持在地面上，车厢作垂直指车轮保持在地面上，车厢作垂直运动时，车厢单位位移下悬架给车厢的总弹性恢运动时，车厢单位位移下悬架给车厢的总弹性恢复力。该位移和恢复力均在车轮处度量。复力。该位移和恢复力均在车轮处度量。钢板弹簧的悬架线刚度直接等于弹簧刚度。独钢板弹簧的悬架线刚度直接等于弹簧刚度。独立悬架的线刚度则和其导向杆系有关，这是因为立悬架的线刚度则和其导向杆系有关，这是因为此时车厢向下位移时，车厢受到的的总弹性恢复此时车厢向下位移时，车厢受到的的总弹性恢复力不等于弹簧力。力不等于弹簧力。图5-39 单横臂单横臂悬架线刚度的计算悬架线刚度的计算设车厢不动，一个轮胎处向上的力扣除原平衡力后为设车厢不动，一个轮胎处向上的力扣除原平衡力后为,它引起的车轮垂直位移是它引起的车轮垂直位移是 st，弹簧垂直位移是弹簧垂直位移是 ss。对应的弹簧力增量为对应的弹簧力增量为 Q。由图由图5-40可知，可知，式中式中m是弹簧中心到横臂铰接点距离，是弹簧中心到横臂铰接点距离，n是横臂长。又是横臂长。又故故 单横臂单横臂悬架线刚度的计算悬架线刚度的计算(续续)即一侧悬架的线刚度为即一侧悬架的线刚度为式中式中ks是弹簧实际刚度。整个悬架的线刚度为是弹簧实际刚度。整个悬架的线刚度为 单横臂单横臂悬架线刚度的计算悬架线刚度的计算(续续2)对更复杂的悬架，整个悬架的线刚度为对更复杂的悬架，整个悬架的线刚度为式中式中 ss，st分别是弹簧和车轮处的虚位移。分别是弹簧和车轮处的虚位移。图图5-40 用等效弹簧求悬架侧倾角刚度用等效弹簧求悬架侧倾角刚度设悬架单侧线刚度为设悬架单侧线刚度为,车厢的弹性恢复力矩为车厢的弹性恢复力矩为侧倾角刚度为：侧倾角刚度为：图5-41 汽车总的悬架侧倾角刚度汽车总的悬架侧倾角刚度汽车总的侧倾角刚度汽车总的侧倾角刚度=前后侧倾角刚度前后侧倾角刚度+横向稳定横向稳定杆角刚度。杆角刚度。实际轿车的前侧倾角刚度为实际轿车的前侧倾角刚度为300-1200Nm/()。后后侧倾角刚度为侧倾角刚度为180-700Nm/()。横向稳定杆横向稳定杆 3）车厢侧倾角）车厢侧倾角车厢侧倾角车厢侧倾角指车厢绕侧倾轴的转角，它是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，乘员会很影响乘员感觉，车厢侧倾角过大，乘员会很不舒适。过小则说明侧倾角过大，凸凹不平不舒适。过小则说明侧倾角过大，凸凹不平路面对汽车单边冲击很大，同时会影响驾驶路面对汽车单边冲击很大，同时会影响驾驶员路感。员路感。车厢侧倾角车厢侧倾角（续）（续）式中式中M r是侧倾力矩，是侧倾力矩，K r是悬架总的侧倾是悬架总的侧倾角角刚度。刚度。侧倾力矩由下列三部分组成：侧倾力矩由下列三部分组成：（5-43）悬挂质量离心力引起的侧倾力矩悬挂质量离心力引起的侧倾力矩式中式中ay是侧向加速度是侧向加速度(g)，Gs是是悬挂重量悬挂重量(N)。从图从图(5-42)，Fsy引起的引起的侧倾力矩侧倾力矩为为汽车作稳态行驶时，悬挂质量汽车作稳态行驶时，悬挂质量ms的离心力为的离心力为式中式中h是是悬挂质心到侧倾轴的距离。悬挂质心到侧倾轴的距离。图5-43 侧倾后悬挂质量重力引起的侧倾力矩侧倾后悬挂质量重力引起的侧倾力矩式中式中e是侧倾后是侧倾后悬挂质心偏移距离。悬挂质心偏移距离。从图从图(5-43)，有，有 图图5-42 独立悬架非悬挂质量独立悬架非悬挂质量离心力引起的侧倾力矩离心力引起的侧倾力矩式中式中Fr是铰链初的反作用力。是铰链初的反作用力。对图对图(5-44下下)G点取力矩，有点取力矩，有即即 图5-44 独立悬架非悬挂质量离心独立悬架非悬挂质量离心力引起的侧倾力矩（续）力引起的侧倾力矩（续）从图从图(5-44上上)，有，有故故 车厢侧倾角计算车厢侧倾角计算（5-43）式中式中M r是侧倾力矩，是侧倾力矩，K r是悬架总的侧倾角是悬架总的侧倾角刚度。刚度。2.垂直载荷重分配及对稳态特性垂直载荷重分配及对稳态特性的影响的影响 图图5-45 1)侧顷时垂直载荷重分配侧顷时垂直载荷重分配式中式中略去推导，侧顷时前左轮垂直载荷变化量为略去推导，侧顷时前左轮垂直载荷变化量为 Fz1l 侧顷时前左轮垂直载荷变化量侧顷时前左轮垂直载荷变化量Fsy车厢上作用的离心力车厢上作用的离心力bs 车厢质心到后轴的水平距离车厢质心到后轴的水平距离 侧顷时垂直载荷重分配侧顷时垂直载荷重分配(续续)L 轴距轴距h1前侧顷中心离地高度前侧顷中心离地高度K r1 前悬架侧顷角刚度前悬架侧顷角刚度 K r 汽车总侧顷角刚度汽车总侧顷角刚度M r 作用在车厢的外侧顷力矩之和作用在车厢的外侧顷力矩之和(P137)Fu1y前簧下质量产生的离心力前簧下质量产生的离心力hu1前簧下质心离地高度前簧下质心离地高度B1 前轮距前轮距 侧顷时垂直载荷重分配侧顷时垂直载荷重分配(续续2)从上式可知，从上式可知，车厢作用的离心力越大车厢作用的离心力越大(Fsy大大)，或，或质心越靠前质心越靠前(bs大大)，或前侧顷中心越高或前侧顷中心越高(h1大大)，或前悬架侧顷角刚度占总侧顷角刚度比例越高或前悬架侧顷角刚度占总侧顷角刚度比例越高(K r1/K r大大)，或前轮距越小，则前左轮垂直载荷，或前轮距越小，则前左轮垂直载荷变化量就越大。变化量就越大。侧顷时垂直载荷重分配侧顷时垂直载荷重分配(续续3)对前右轮，有：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侧顷时垂直载荷变动对侧偏刚度和稳态特性的影响特性的影响无侧向力时，左右轮垂直载荷无侧向力时，左右轮垂直载荷W0都对应于侧偏刚都对应于侧偏刚度度k0，左右轮侧偏角都为：左右轮侧偏角都为：，式中，式中Fy为左为左右轮侧偏力之和。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汽车转弯受到侧向力时，设左右轮垂直载荷变化为为 W，内外轮的侧偏刚度分别为内外轮的侧偏刚度分别为kl，kr。但内外轮但内外轮的侧偏角相同，的侧偏角相同，内外轮受到的侧向力之和为内外轮受到的侧向力之和为 侧顷时垂直载荷变动对侧偏刚度和稳态特侧顷时垂直载荷变动对侧偏刚度和稳态特性的影响性的影响(续续)式中式中是左右轮垂直载荷变动时的平均侧偏刚度。从图是左右轮垂直载荷变动时的平均侧偏刚度。从图5-46可知，可知，图图5-46 悬架角刚度对稳态特性的影响悬架角刚度对稳态特性的影响增加前悬架角刚度或减少后悬架角刚度，会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，从而增加汽车不使前轮垂直载荷变化量增大，从而增加汽车不足转向。足转向。侧顷时垂直载荷变动对侧偏刚度和稳态特侧顷时垂直载荷变动对侧偏刚度和稳态特性的影响性的影响(续续2)2)K增大，不足转向量增大。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，则反之，如左右后轮垂直载荷变动较大时，则|k2|减减少，少，K减少，不足转向量减少。减少，不足转向量减少。因此，左右前轮垂直载荷变动较大（例如前侧因此，左右前轮垂直载荷变动较大（例如前侧顷角刚度较大）时，则顷角刚度较大）时，则|k1|(这里这里|k1|即上式中的即上式中的)减少，根据减少，根据3.车厢侧倾引起的车轮外倾车厢侧倾引起的车轮外倾 1）有车轮外倾时的侧偏角有车轮外倾时的侧偏角（5-3）FY 是是侧偏力，侧偏力，FY 是是外倾侧向力外倾侧向力这是有车轮外倾时的侧偏角。当汽车转弯时，如车这是有车轮外倾时的侧偏角。当汽车转弯时，如车轮外倾方向与转弯方向（即侧向反力方向）一致时，轮外倾方向与转弯方向（即侧向反力方向）一致时，绝对值减少。如绝对值减少。如车轮外倾方向与转弯方向相反时，车轮外倾方向与转弯方向相反时，绝绝对值增加对值增加。2）车轮外倾角的确定车轮外倾角的确定要保持高的极限性能，急速转弯时承受大部分垂要保持高的极限性能，急速转弯时承受大部分垂直载荷的外侧车轮应尽量垂直地面。直载荷的外侧车轮应尽量垂直地面。车轮外倾角由车轮相对于车厢的外倾角车轮外倾角由车轮相对于车厢的外倾角 1和车厢和车厢相对于地面的侧倾角相对于地面的侧倾角 r合成。假设车厢不动，地面合成。假设车厢不动，地面以反方向转过一角度以反方向转过一角度 r。这时根据悬架导向杆系运这时根据悬架导向杆系运动学关系，求出车轮与车厢的相对转动角度动学关系，求出车轮与车厢的相对转动角度 1。然。然后让地面和汽车同时转回到地面水平位置，这样便后让地面和汽车同时转回到地面水平位置，这样便可确定车轮可确定车轮外倾角的值。外倾角的值。图5-47 图5-484.侧倾转向侧倾转向车厢侧倾引起的车轮转向称为侧倾转向，或称轴车厢侧倾引起的车轮转向称为侧倾转向，或称轴转向。侧倾转向会增加或减少不足转向量。转向。侧倾转向会增加或减少不足转向量。图（图（5-49）说明了后轴转向和不足转向量增减的）说明了后轴转向和不足转向量增减的关系。雪铁龙具有的关系。雪铁龙具有的“后轴随动转向后轴随动转向”技术即是为技术即是为了转向时增加不足转向量（见有关文章）了转向时增加不足转向量（见有关文章）。图图5-49 图5-50外侧悬架压缩外侧悬架压缩时，前束减为负时，前束减为负值，车轮向外转。值，车轮向外转。内侧悬架拉伸，内侧悬架拉伸，前束增加，车轮前束增加，车轮向汽车中心转。向汽车中心转。该车侧倾转向引该车侧倾转向引起了不足转向的起了不足转向的增加。增加。5.变形转向变形转向悬架导向装置变形引起的车轮转向称为变形转悬架导向装置变形引起的车轮转向称为变形转向。向。图5-52前后向右转弯 多杆式独立悬架多杆式独立悬架 图5-53 图5-54第五节第五节 操纵稳定性和转向系的关系操纵稳定性和转向系的关系1.侧倾时转向系和悬架的运动干涉的侧倾时转向系和悬架的运动干涉的关系关系 转向系简图转向系简图 图图5-61悬架变形时，转向悬架变形时，转向节球销节球销c将绕将绕o1点旋点旋转，同时主销绕转，同时主销绕o2点点旋转，造成额外的轮旋转，造成额外的轮转向。右转弯时，外转向。右转弯时，外侧左悬架压缩，车轮侧左悬架压缩，车轮向左转，增加了不足向左转，增加了不足转向。转向。2.转向系刚度和转向轮的变形转向转向系刚度和转向轮的变形转向转向系刚度低，前轮变形转向角大，增加不足转向系刚度低，前轮变形转向角大，增加不足转向。转向系刚度高，前轮变形转向角小，不足转向。转向系刚度高，前轮变形转向角小，不足转向增加量小（图转向增加量小（图5-54）。但转向系刚度低不仅路）。但转向系刚度低不仅路感不好，还可能造成前轮摆振。感不好，还可能造成前轮摆振。第六节第六节 操纵稳定性和传动系的关系操纵稳定性和传动系的关系 一一.地面切向反力与转向特性的关系地面切向反力与转向特性的关系以前驱车为例以前驱车为例1.弯道加速时，载荷向后轴转移。故前轴侧偏刚弯道加速时，载荷向后轴转移。故前轴侧偏刚度减少，后轴度减少，后轴侧偏刚度增加。根据侧偏刚度增加。根据2.2.3.3.汽车不足转向量增加。汽车不足转向量增加。一一.地面切向反力与转向特性的关系地面切向反力与转向特性的关系(续续1)2.2.加速时，因驱动力增加，根据图加速时，因驱动力增加，根据图5-12，为了提，为了提供要求的侧偏力，前轮侧偏角就要增大，供要求的侧偏力，前轮侧偏角就要增大，不足不足转向量增加。转向量增加。3.3.受半轴驱动转矩的作用，前驱车会产生变形不受半轴驱动转矩的作用，前驱车会产生变形不足转向。足转向。4.4.驱动力增加时回正力矩增大，也增大不足转向。驱动力增加时回正力矩增大，也增大不足转向。一一.地面切向反力与转向特性的关系地面切向反力与转向特性的关系(续续2)当前驱车用发动机制动时，上述当前驱车用发动机制动时，上述1 1，3 3，4 4项的项的影响会增大过多转向。转弯时且发动机转速较影响会增大过多转向。转弯时且发动机转速较高时突然松油门，是比较危险的。这时汽车有高时突然松油门，是比较危险的。这时汽车有“卷入卷入”（Tuck inTuck in）的可能。）的可能。一一.地面切向反力与转向特性的关系地面切向反力与转向特性的关系(续续3)当后驱车用发动机制动时，制动力增大了后当后驱车用发动机制动时，制动力增大了后轴侧偏角，增大了过多转向，也有轴侧偏角，增大了过多转向，也有“卷入卷入”现现象。象。第七节第七节 提高操纵稳定性的电子控制提高操纵稳定性的电子控制系统系统 TCS系统系统 TCSTCS是是Traction Control SystemTraction Control System（驱动力控制系驱动力控制系统）的缩写。统）的缩写。TCSTCS经常直接与经常直接与ABSABS共用同一个系统。共用同一个系统。ABSABS控制控制4 4个轮，而个轮，而TCSTCS只控制驱动轮，原理与只控制驱动轮，原理与ASRASR系统系统相同。当汽车加速时，相同。当汽车加速时，TCSTCS将滑动控制在一定的范围将滑动控制在一定的范围内，从而防止驱动轮快速滑动。以提高牵引力和保持内，从而防止驱动轮快速滑动。以提高牵引力和保持车辆行驶稳定性。车辆行驶稳定性。TCS TCS、ASRASR可以最大限度利用发动机的驱动力矩，可以最大限度利用发动机的驱动力矩，保证车辆起动、转向和加速过程中的稳定性能。此外，保证车辆起动、转向和加速过程中的稳定性能。此外，还能减小车轮磨损和燃油消耗。任何一部拥有还能减小车轮磨损和燃油消耗。任何一部拥有TCSTCS的的车都会同时有车都会同时有ABSABS系统。系统。EBD系统系统单纯的单纯的ABS功能只是防抱死，仅对所控制功能只是防抱死，仅对所控制的车轮孤立地工作。如果汽车的两侧车轮在的车轮孤立地工作。如果汽车的两侧车轮在不同的路面行驶不同的路面行驶(例如右侧车轮在冰上，左例如右侧车轮在冰上，左侧在干路上侧在干路上)，右侧附着力小，右侧附着力小，ABS就会启就会启动，而左侧不会启动，这时两侧的制动力不动，而左侧不会启动，这时两侧的制动力不同，汽车会侧滑。同，汽车会侧滑。EBD系统系统(续续)EBD系统系统(续续)EBD综合控制综合控制4轮轮ABS，两侧的制动力不，两侧的制动力不同时，强制减小同时，强制减小制动制动力大的一侧制动力，配力大的一侧制动力，配合另一侧的合另一侧的ABS，令汽车两侧的制动力相同。，令汽车两侧的制动力相同。所以所以EBD对防侧滑有一定作用。对防侧滑有一定作用。EBD是是ABS软件上的升级，不涉及硬件的增加。软件上的升级，不涉及硬件的增加。ESP系统系统电子稳定程序系统电子稳定程序系统(ElectricStabilityProgram)简称简称ESP。沃尔沃称其为。沃尔沃称其为DSTC，宝宝马称其为马称其为DSC，凌志称其为凌志称其为VSC。ESP的传感器的传感器转向角传感器转向角传感器:记录方向盘位置。记录方向盘位置。轮速传感器轮速传感器:测量轮速。测量轮速。横摆角速度传感器横摆角速度传感器:居于居于ESP系统的核心，它记录绕车辆绕系统的核心，它记录绕车辆绕垂直轴方向的转动。垂直轴方向的转动。高灵敏度的侧向加速度传感器高灵敏度的侧向加速度传感器:测量车辆转弯时所产生的离心力。测量车辆转弯时所产生的离心力。ESP系统作用原理系统作用原理ESP系统的作用原理如下：期望横摆角速度是系统的作用原理如下：期望横摆角速度是理想理想稳稳定行驶状态下汽车横摆角速度。通过测量前轮转向角、定行驶状态下汽车横摆角速度。通过测量前轮转向角、侧向加速度及车速等参数由侧向加速度及车速等参数由ECU计算给出。当前的实际计算给出。当前的实际横摆角速度由横摆角速度传感器直接提供。期望值与实横摆角速度由横摆角速度传感器直接提供。期望值与实际值的差就反映了实际行驶状态与理想状态的偏离程度。际值的差就反映了实际行驶状态与理想状态的偏离程度。根据这个差值以及实际横摆角速度和前轮转向角，控制根据这个差值以及实际横摆角速度和前轮转向角，控制单元将作出汽车是过度转向还是不足转向的判断。单元将作出汽车是过度转向还是不足转向的判断。ESP对过多转向的控制对过多转向的控制1.一旦出现过多转向，驱动力分配系统就降低驱动力一旦出现过多转向，驱动力分配系统就降低驱动力（后驱），根据附着椭圆的原理，这提高了其侧向附（后驱），根据附着椭圆的原理，这提高了其侧向附着力，从而产生一个与过多转向相反的横摆力矩。着力，从而产生一个与过多转向相反的横摆力矩。2.位于弯道外侧的非驱动前轮开始时几乎不滑动，若位于弯道外侧的非驱动前轮开始时几乎不滑动，若仅依靠动力分配系统还不能制止开始发生的不稳定状仅依靠动力分配系统还不能制止开始发生的不稳定状态，控制系统将自动对该前轮实施瞬时制动，导致该态，控制系统将自动对该前轮实施瞬时制动，导致该车轮受到的侧向力迅速减少而纵向制动力迅速增大，车轮受到的侧向力迅速减少而纵向制动力迅速增大，于是也产生一个与横摆方向相反的横摆力矩。于是也产生一个与横摆方向相反的横摆力矩。ESP对过多转向的控制（续）对过多转向的控制（续）3.此时由于对一个前轮制动，车速也会降低，从而获此时由于对一个前轮制动，车速也会降低，从而获得了一个附带产生的有利稳定性的因素。得了一个附带产生的有利稳定性的因素。ESP对过多转向的控制（图）对过多转向的控制（图）ESP对不足转向的控制对不足转向的控制1.一旦一旦ESP判定汽车具有较大的不足转向倾向，控判定汽车具有较大的不足转向倾向，控制系统会自动对位于弯道内侧的后轮实施瞬时制动，制系统会自动对位于弯道内侧的后轮实施瞬时制动，导致该车轮受到的导致该车轮受到的纵向制动力迅速增大而纵向制动力迅速增大而侧向力迅侧向力迅速减少，于是产生了一个与横摆方向相同的横摆力速减少，于是产生了一个与横摆方向相同的横摆力矩。矩。ESP对不足转向的控制对不足转向的控制(续续)2.此外还有两个减少不足转向的因素。首先，由此外还有两个减少不足转向的因素。首先，由于制动而使车速降低；其次，由于差速器的作用，于制动而使车速降低；其次，由于差速器的作用，对内侧后轮制动从而导致外侧后轮被加速，即外侧对内侧后轮制动从而导致外侧后轮被加速，即外侧后轮受到的驱动力增加而侧向力减少，于是产生了后轮受到的驱动力增加而侧向力减少，于是产生了又一个所期望的横摆力矩。又一个所期望的横摆力矩。ESP对不足转向的控制（图）ESP的控制1（图）ESP的控制2（图）ESP的控制3（图）ESP的控制4（图）ESPESP的三大特点的三大特点1.实时监控：实时监控：ESP能够实时监控驾驶者的操控动作、能够实时监控驾驶者的操控动作、路面反应、汽车运动状态，并不断向发动机和制动系路面反应、汽车运动状态，并不断向发动机和制动系统发出指令。统发出指令。2.主动干预：主动干预：ABS对只对只干预干预制动，不能调控发动机。制动，不能调控发动机。ESP则可以通过调控发动机的转速，并调整每个轮子则可以通过调控发动机的转速，并调整每个轮子的驱动力和制动力，来修正汽车的过度转向和转向不的驱动力和制动力，来修正汽车的过度转向和转向不足。足。3.事先提醒：当驾驶者操作不当或路面异常时，事先提醒：当驾驶者操作不当或路面异常时，ESP会用警告灯警示驾驶者。会用警告灯警示驾驶者。BASBAS制动辅助系统制动辅助系统调查显示，有调查显示，有90%的驾驶员紧急情况刹车时的驾驶员紧急情况刹车时不果断。当驾驶员迅速踩下制动踏板但力度不不果断。当驾驶员迅速踩下制动踏板但力度不足时，足时，BAS便会启动，便会启动，启动启动ABSABS，并在不足并在不足1秒秒的时间内把制动力增至最大，从而缩短紧急制的时间内把制动力增至最大，从而缩短紧急制动距离。动距离。图图5-66第八节第八节 汽车操纵稳定性试验汽车操纵稳定性试验1.低速转向轻便性试验低速转向轻便性试验2.稳态转向特性试验稳态转向特性试验3.瞬态横摆响应试验瞬态横摆响应试验4.汽车回正能力试验汽车回正能力试验 测力方向盘测力方向盘（图）（图）双扭线双扭线（图）（图）方向盘转角方向盘转角-转矩曲线转矩曲线（图）（图）第六章第六章 汽车平顺性汽车平顺性第一节第一节 人体对振动的反应人体对振动的反应和平顺性的评价和平顺性的评价 振动损害健康振动损害健康 平顺性的评价标准平顺性的评价标准ISO2631-1:1997(E)人人体体承承受受全全身身振振动动评评价价第一部分：一般要求第一部分：一般要求GB/T4970-1996汽汽车车平平顺顺性性随随机机输输入入行行驶驶试试验验方方法法 振动方向和位置振动方向和位置ISOISO2631-1规规定定，舒舒适适性性评评价价时时，考考虑虑座座椅椅支支承承处处的的3个个线线振振动动和和3个个角角振振动动，靠靠背背和和脚脚支支承承处处各各3个个线线振振动动，共共12个个轴轴向向振振动动。健健康康影影响响评评价价时时，仅仅考考虑虑座座椅椅支支承承处处的的3个个线线振动振动xs、ys、zs。人体坐人体坐姿受振模型姿受振模型（图）（图）平顺性名词解释平顺性名词解释(1)（1）轴加权系数）轴加权系数对对不不同同方方向向振振动动，人人体体敏敏感感度度不不一一样样。该该标标准准用用轴轴加权系数描述这种敏感度。见表加权系数描述这种敏感度。见表6-1。（2）频率加权系数）频率加权系数对对不不同同频频率率的的振振动动，人人体体敏敏感感度度也也不不一一样样。例例如如，人人体体内内脏脏在在椅椅面面z向向振振动动4-8Hz发发生生共共振振，8-12.5Hz对对脊脊椎椎影影响响大大。椅椅面面水水平平振振动动敏敏感感范范围围在在0.5-2Hz。标标准准用用频频率率加加权权函函数数w描描述述这这种种敏敏感感度度。见见（6-1）式式下下方方定定义。义。表表6-1 平顺性名词解释平顺性名词解释(2)频率加权滤波网络aw(t)a(t)(3)均均方方根根值值a(t)是是测测试试的的加加速速度时间信号。度时间信号。(4)加权均方根值加权均方根值（6-1）aw(t)是是通通过过频频率率加加权权函函数数滤滤波波网网络络后后得得到到的的加加速速度时间信号。频率加权函数见度时间信号。频率加权函数见p172。频率加权系数频率加权系数椅面椅面x,yx,y向和靠背向和靠背y y向向：椅面椅面z z向：向：靠背靠背x x向向：平顺性评价方法平顺性评价方法1）按按加加速速度度加加权权均均方方根根值值评评价价。样样本本时时间间T一般取一般取120s。2）同同时时考考虑虑3个个方方向向3轴轴向向xs、ys、zs振振动动的总加权加速度均方根值为：的总加权加速度均方根值为：（6-3）平顺性评价方法平顺性评价方法3）加权振级）加权振级式中式中a0=10-6m s-2 表6-2 平顺性指标和人的感觉间的关系平顺性指标和人的感觉间的关系第二节第二节 路面不平度的统计特性路面不平度的统计特性一、路面不平度的功率谱密度一、路面不平度的功率谱密度1.x(t)功率谱密度功率谱密度Gx(f)的意义的意义Gx(f)表示表示x(t)的平均功率的平均功率Ex2(t)在频率域在频率域的分布。的分布。2.路面不平度路面不平度q(I)的功率谱密度的功率谱密度Gq(n)的意义的意义Gq(n)表示表示.路面不平度路面不平度q2(I)的平均值的平均值Eq2(I)的空间频率分布。的空间频率分布。路面不平度的功率谱密度路面不平度的功率谱密度(续续)3.路面不平度的功率谱密度路面不平度的功率谱密度式中式中n空间频率，空间频率，m-1 n00.1m-1Gq(n0)路面不平度系数路面不平度系数(m2/m-1)w频率指数，一般取为频率指数，一般取为2(6-4)路面不平度的分类标准 图图6-56-5二、路面空间频率谱密度二、路面空间频率谱密度化为时间谱密度化为时间谱密度1.空间频率与时间频率的关系空间频率与时间频率的关系f=un这里这里n是空间频率是空间频率(每米波长数每米波长数)。u是车速是车速(m/s)(m/s)，f f是时间频率是时间频率(Hz,(Hz,每秒波长数每秒波长数)。2.路面时间谱密度与空间频率谱密度的关系路面时间谱密度与空间频率谱密度的关系(6-10)路面空间频率谱密度化为时间谱密度路面空间频率谱密度化为时间谱密度(续续)2.利用利用(6-4)，上式可化为，上式可化为(6-11)还可得到还可得到(6-12)(6-13)第三节第三节汽车单汽车单自由度振动自由度振动 汽车单自由度振动模型（图）汽车单自由度振动模型（图）汽车单自由度振动方程（汽车单自由度振动方程（1）一、令令2n=C/m2，20=K/m2，齐次方程变为齐次方程变为（6-24）汽车单自由度振动方程（汽车单自由度振动方程（2）0称为系统固有园频率，定义阻尼比称为系统固有园频率，定义阻尼比方程的解为方程的解为 单自由度自由振动衰减曲线（图）单自由度自由振动衰减曲线（图）复振动复振动ReIm tZ=AejwtjwtAcos tAsin t 复振动复振动欧拉公式：欧拉公式：Z=Z=AeAej j t t=A(cosA(cos t+jsint+jsin t t)复数的标准形式为复数的标准形式为 Z=a+jb 式中：式中：a=a=AcosAcos t t b=b=AsinAsin t tZ Z称为复振动，模为称为复振动，模为A=A=幅角幅角argZargZ=arctg(barctg(b/a)=/a)=t t 实部实部=a=a=AcosAcos t t 虚部虚部=b=b=AsinAsin t t。复振动的实部或虚部都代表振动。事先约定一个即可。复振动的实部或虚部都代表振动。事先约定一个即可。复振动复振动对简谐振动，对应的复数形式为对简谐振动，对应的复数形式为Z=Aej（t+）Z=Aej（t+）=Aej ej t=ej t式中：式中：=Aej 为复振动为复振动Z的复振幅。的复振幅。频率响应频率响应设系统的输入是设系统的输入是F0e j(wt+),输出输出Xe j(wt+)系统的频率响应定义是：系统的频率响应定义是：H()=输出复振动输出复振动/输入复振动输入复振动=输出复振幅输出复振幅/输入复振幅输入复振幅注意注意X,F,都是频率的函数。都是频率的函数。频率响应函数的特点频率响应函数的特点(1).描述了定常线性系统（动态特性）。是频描述了定常线性系统（动态特性）。是频率的复函数。率的复函数。(2)系统所固有。系统所固有。(3)具有不同的形式，位移具有不同的形式，位移/力，速度力，速度/力，应变力，应变/位移，电压位移，电压/加速度等等。加速度等等。(4)和输入输出的位置、方向等有关。和输入输出的位置、方向等有关。(5)可通过理论计算或方便地通过测试得到。可通过理论计算或方便地通过测试得到。频率响应函数的物理意义频率响应函数的物理意义频率响应函数的模频率响应函数的模 =幅频特性幅频特性=|=|输出复振动输出复振动/输入复振动输入复振动|=|=|输出复振幅输出复振幅/输入复振幅输入复振幅|=输出实振幅输出实振幅/输入实振幅输入实振幅 即即 频率响应函数的物理意义频率响应函数的物理意义 频率响应函数的幅角频率响应函数的幅角=-=频响函数的测试频响函数的测试 汽车单质量系统频响函数的推导汽车单质量系统频响函数的推导令输入复振动为令输入复振动为代到代到式中复振幅式中复振幅式中复振幅式中复振幅中，得中，得 汽车单质量系统频响函数的推导汽车单质量系统频响函数的推导(续续)令令带到上式，得带到上式，得（6-34）汽车单质量系统幅频特性汽车单质量系统幅频特性（6-346-34）的模（幅频特性）为）的模（幅频特性）为 （6-356-35）（1）在）在00.75的低频段，的低频段，既不减振也不增振。既不减振也不增振。阻尼比影响不大。阻尼比影响不大。（2）在）在0.75=的高频段，的高频段，=时时=1。时，时，1。减振。阻尼比较小时衰减更多。减振。阻尼比较小时衰减更多。平顺性分析的振动响应量平顺性分析的振动响应量1.车身振动加速度车身振动加速度2.悬悬架架动动挠挠度度（涉涉及及限限位位行程、悬架击穿）行程、悬架击穿）3.车轮与路面间的动载荷车轮与路面间的动载荷 单质量系统对路面随机输入的响应单质量系统对路面随机输入的响应对单自由度系统，输出功率谱对单自由度系统，输出功率谱=幅频特性的平幅频特性的平方方 输入功率谱，即输入功率谱，即（6-37）式中式中x x表示输出，可以是车身加速度表示输出，可以是车身加速度 、悬架、悬架动挠度动挠度fd、车轮与路面间的动载荷车轮与路面间的动载荷Fd。单质量系统对路面随机输入的响应单质量系统对路面随机输入的响应(续续)方差方差 2=均方值均方值-均值均值2。在振动均值为在振动均值为0时，时，方差方差 2=均方值均方值=（6-37）图图6-15 车身加速度功率谱密度函数车身加速度功率谱密度函数车身加速度功率谱密度函数用于：车身加速度功率谱密度函数用于：a.了解振动加速度功率频谱的分布。了解振动加速度功率频谱的分布。b.求加速度均方根值求加速度均方根值或加权均方根值或加权均方根值(6-2)式式评价汽车平顺性。评价汽车平顺性。车身加速度功率谱密度函数车身加速度功率谱密度函数(续续1)从（从（6-36）：）：式中频响函数的输入为道路不平度，但它的功式中频响函数的输入为道路不平度，但它的功率谱率谱(6-11)式计算较复杂。为此改用式计算较复杂。为此改用道路不平度道路不平度的速度（它为常数，的速度（它为常数，6-126-12式）为输入的频响函数。式）为输入的频响函数。这样车身加速度功率谱密度函数为这样车身加速度功率谱密度函数为 车身加速度功率谱密度函数车身加速度功率谱密度函数(续续2)车身加速度均方根谱车身加速度均方根谱式中路面速度均方根谱来自式中路面速度均方根谱来自(6-12)=常量（白噪声）常量（白噪声）(6-39)(6-38)车身加速度功率谱密度函数车身加速度功率谱密度函数(续续3)(6-40)式中式中（6-356-35）。车身加速度功率谱密度函数车身加速度功率谱密度函数(续续4)当当=1时，（时，（6-49）变为）变为（共振峰值）（共振峰值）固有频率越低，固有频率越低，峰值越低。此外，低频段阻峰值越低。此外，低频段阻尼比越大尼比越大，越小。高频段阻尼比越大，越小。高频段阻尼比越大，越大。二者效果相反，须折衷。越大。二者效果相反，须折衷。车身加速度功率谱密度函数车身加速度功率谱密度函数(续续5)车身加速度均方根为车身加速度均方根为结论：结论：1 1）固有频率）固有频率 越低，越低，越小。越小。即悬架越软平顺性越好。但固有频率不可太即悬架越软平顺性越好。但固有频率不可太低。否则悬架动挠度太大，并会导致乘客晕低。否则悬架动挠度太大，并会导致乘客晕车。车。2）阻尼有一最佳值，在）阻尼有一最佳值，在0.2-0.4之间。之间。图6-16 图6-17 车轮与路面间相对动载荷幅频特性车轮与路面间相对动载荷幅频特性 对单质量系统对单质量系统（6-41）它与簧载荷重量它与簧载荷重量G的比值称为相对动载荷：的比值称为相对动载荷：这和车身振动加速度基本一样，只差一常数这和车身振动加速度基本一样，只差一常数g。故可用同样公式求均方根值（标准差）。故可用同样公式求均方根值（标准差）。悬架弹簧动挠度的幅频特性悬架弹簧动挠度的幅频特性 悬架弹簧动挠度复振幅为悬架弹簧动挠度复振幅为，故频响函数，故频响函数把频响函数把频响函数(6-34)式式()带入上式，得带入上式，得 悬架弹簧动挠度的幅频特性（续）悬架弹簧动挠度的幅频特性（续）幅频特性为幅频特性为（6-42）图6-19 平顺性和固有频率、阻尼比的关系平顺性和固有频率、阻尼比的关系1.固有频率越低，车身振动加速度均方根值越低，固有频率越低，车身振动加速度均方根值越低，平顺性越好。但固有频率太低，会导致汽车载荷变平顺性越好。但固有频率太低，会导致汽车载荷变化时车身高度变化过大、悬架化时车身高度变化过大、悬架“击穿击穿”和乘员晕车。和乘员晕车。2.汽车悬架阻尼比不能过大或过小，有一最佳值，汽车悬架阻尼比不能过大或过小，有一最佳值，在在0.2和和0.4之间。之间。悬架参数实用范围悬架参数实用范围表表中：中：f0固有频率固有频率fs悬架静挠度悬架静挠度fd限位行程限位行程 阻尼比阻尼比汽车空气弹簧汽车空气弹簧如下图所示。囊式空气弹簧如下图所示。囊式空气弹簧5的上下端分别固的上下端分别固定在车架和车桥上。经压气机定在车架和车桥上。经压气机1产生的压缩空气产生的压缩空气经油水分离器经油水分离器10和压力调节器和压力调节器9进入贮气筒进入贮气筒8。压。压力调节器可使贮气筒中的压缩空气保持一定压力。力调节器可使贮气筒中的压缩空气保持一定压力。储气罐储气罐8通过管路与通过管路与2个空气弹簧相通。储气罐和个空气弹簧相通。储气罐和空气弹簧中的空气压力由车身高度调节阀空气弹簧中的空气压力由车身高度调节阀3控制，控制，空气弹簧只承受垂直载荷，因而必加设减振器，空气弹簧只承受垂直载荷，因而必加设减振器，其纵向力和横向力及其力矩由悬架中的纵向推力其纵向力和横向力及其力矩由悬架中的纵向推力杆和横向推力杆来传递。杆和横向推力杆来传递。汽车空气弹簧汽车空气弹簧第七节第七节 汽车平顺性试验和数据处理汽车平顺性试验和数据处理 汽车平顺性试验和数据处理汽车平顺性试验和数据处理一、平顺性试验内容一、平顺性试验内容1 1悬架刚度、阻尼的测定悬架刚度、阻尼的测定2 2固有频率和阻尼比的测定固有频率和阻尼比的测定 频率根据波形直接测定测出周期，再求倒数。频率根据波形直接测定测出周期，再求倒数。阻尼比下式测定：阻尼比下式测定：3频响函数的测定频响函数的测定可在电液振动台上或路面上进行。可在电液振动台上或路面上进行。传动系弯曲振动试验传动系弯曲振动试验 传动系振型试验框图传动系振型试验框图 传动系弯曲振动频率响应传动系弯曲振动频率响应 汽车平顺性试验和数据处理（续）汽车平顺性试验和数据处理（续）4.在实际随机输入道路上的平顺性试验在实际随机输入道路上的平顺性试验按按GB/T4970-96汽车平顺性随机输入试验方汽车平顺性随机输入试验方法法进行，主要以总加权均方根值进行，主要以总加权均方根值av(6-3式式)评价。评价。5.汽车驶过凸块脉冲输入平顺性试验汽车驶过凸块脉冲输入平顺性试验按按GB/T5902-86汽车平顺性脉冲输入行驶试汽车平顺性脉冲输入行驶试验方法验方法进行，用座椅和座椅下方地板振动加速进行，用座椅和座椅下方地板振动加速度最大响应评价。度最大响应评价。汽车平顺性试验和数据处理（续汽车平顺性试验和数据处理（续2 2）二、二、.平顺性试验数据的采集和处理平顺性试验数据的采集和处理1.测试仪器测试仪器2.数据处理数据处理3.进行进行FFT、自谱、频率响应函数、加权均方、自谱、频率响应函数、加权均方根值的计算等。根值的计算等。第七章第七章 汽车通过性汽车通过性第一节第一节 汽车通过性评价指标及几何参数汽车通过