车辆动力学基础7资料.ppt

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1、车辆动力学基础75）外倾时产生的回正力矩4）γ过大对车辆产生不良影响影响轮胎与路面的良好接触车辆轮胎摩托车轮胎将首先建立线性二自由度车辆模型，在此基础上，分析车辆的稳态响应特性、瞬态响应特性和频率响应特性。线性二自由度车辆模型对前轮角输入的响应一、线性二自由度车辆模型运动微分方程1.建模中假设2）忽略悬架的作用；车身只作平行于地面的平面运动，沿z轴的位移、绕y轴的俯仰角和绕x轴的侧倾角均为零，且；3）车辆前进速度不变。思考：车辆坐标系中，车辆共有多少个自由度？在上述假设下，车辆被简化为只有侧向和横摆两个自由度的两轮车辆模型。1）忽略转向系统的影响，

2、直接以前轮转角作为输入；假定车辆ay≤0.4g，轮胎侧偏特性处于线性范围内；不计地面切向力FX、外倾侧向力、回正力矩TZ、垂直载荷的变化对轮胎侧偏刚度的影响。xy2.两轮车辆模型及车辆坐标系确定车辆质心（绝对）加速度在车辆坐标系的分量ax和ay。3.运动学分析沿Ox轴速度分量的变化为上式除以Δt并取极限得考虑到很小并忽略二阶微量同理可得考虑到δ角较小4.二自由度车辆动力学分析质心侧偏角由于整理后得二自由度车辆运动微分方程式代入运动微分方程式得1.稳态响应稳态时ωr为定值消去v二、前轮角阶跃输入下车辆的稳态响应—等速圆周行驶称为稳态横摆角速度增益，也

3、称转向灵敏度。K—稳定性因数。R与u无关，车辆具有中性转向的特性。1）中性转向当K=0时，由2.稳态响应的三种类型LδδR0uO当车辆低速转向时，离心力很小，FY1和FY2也很小。中性转向车辆的转向半径R等于车辆以极低车速转向（忽略侧偏角）时的转向半径R0。由于K>0，所以R>R0且u↑→R↑车辆具有不足转向特性横摆角速度增益为与轴距L相等的中性转向车辆横摆角速度增益的一半。称为特征车速。当不足转向量增加时，K增大，特征车速降低。2）不足转向当K＞0时，由横摆角速度增益比中性转向时要小。横摆角速度增益比中性转向时要大。由R

4、辆具有过多转向特性。当K＜0时，由3）过多转向当车速为这意味着很小的前轮转角将产生极大的横摆角速度，车辆将发生激转而侧滑或侧翻。由于过多转向车辆有失去稳定性的危险，车辆应具有适度的不足转向特性。称为临界车速。临界车速越低，过多转向量越大。4）车辆的稳态横摆角速度增益曲线如果K>0由于k1<0,k2<0

5、k1

6、↓,

7、k2

8、↑,b↑,a↓,不足转向量越大。奔驰CLK跑车：前轮205/55R16，后轮225/50R16。前205、后225的轮胎组合，使得前轮的侧偏刚度小于后轮，有利于营造不足转向特性。5）影响稳定性因数K的因素1）前、后轮侧偏角绝对值之差α

9、1-α2由于ay与FY1/k1（即α1）、FY2/k2（即α2）符号相反，当α1、α2取绝对值时，ay也取绝对值K>0，不足转向K=0，中性转向K<0，过多转向3.几个表征稳态响应的参数由当车辆以极低车速行驶时当u提高后，如果车辆具有不足转向特性车辆具有过多转向特性思考：如何得到？已知u、ωr、δ即可确定。K=0，R/R0=1，车辆具有中性转向特点；K>0，R/R0>1，车辆具有不足转向特点；K<0，R/R0<1，车辆具有过多转向特点。2）转向半径的比R/R0已知转向半径的比值R/R0曲线转向半径的比值R/R0曲线与稳定性因数K值曲线静态储备系数S

10、.M.：中性转向点到前轮的距离与车辆质心到前轴距离a之差与轴距L之比。中性转向点：使车辆前、后轮产生相等侧偏角的侧向力作用点。3）用静态储备系数S.M.来表征车辆稳态响应中性转向不足转向过多转向中性转向点车辆质心车辆操纵稳定性与悬架的关系将学习弹性侧偏角、侧倾转向角和变形转向角等基本概念，分析不同悬架及参数对车辆操纵稳定性的影响，了解改善车辆操纵稳定性的方法。1）前、后轴左、右两侧车轮的垂直载荷要发生变化；2）车轮有外倾角，由于悬架导向杆系的运动及变形，外倾角将随之变化；3）车轮上有切向反作用力；4）车身侧倾时悬架变形，悬架导向杆系和转向杆系将产生

11、相应运动及变形。综上，车辆侧偏角还应该包括以下三个部分：1）弹性侧偏角（FZ变化和γ的变化引起的侧偏角α的变化）；2）侧倾转向角（车厢侧倾而导致前后轮转角的变化）；3）变形转向角（悬架导向杆系变形引起的车轮转角的变化）。线性二自由度车辆模型对车辆进行了较多简化，车辆行驶过程中，还应考虑以下因素对轮胎侧偏角的影响。侧倾轴线是侧倾中心的连线。1）侧倾轴线：车厢相对于地面转动时的瞬时轴线；2）侧倾中心：侧倾轴线通过前、后轴处横断面上的瞬时转动中心；其位置由悬架导向机构决定，常用图解法确定。一、车厢侧倾1.车厢侧倾轴线想一想：先确定侧倾轴线再确定侧倾中心，

12、还是先确定侧倾中心再确定侧倾轴线？1234O24O13①假定车厢不动，地面和车轮相对车厢转动；