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汽车操纵稳定性能检测与分析课时：2班级：汽车检测、汽车电子、汽车商务主讲：邓家林学习目标:•知识目标：1.熟悉汽车转向操纵性能的评价指标2.掌握汽车转向操作纵性能各项指标的检测方法3.了解汽车转向操纵性能检测仪器设备的基本结构与工作原理•能力目标：1.学会正确使用汽车转向操纵性能检测仪器设备2.学会应用汽车侧滑检验台、汽车四轮定位仪等设备进行相关项目检测3.能根据转向轮横向侧滑量、车轮定位参数等检测结果分析转向系统技术状况的变化•社会能力1.培养学生相互沟通能力2.培养学生团队协作的能力3.培养学生的思维修能力课程导入汽车操纵稳定性汽车的主要性能之一汽车的操控稳定性是指司机在不感到紧张、疲劳的情况下，汽车能按照司机通过转向系统给定的方向行驶，而当遇到外界干扰时，汽车所能抵抗干扰而保持稳定行驶的能力。汽车操控稳定性通常用汽车的稳定转向特性来评价。转向特性有不足转向、过度转向以及中性转向三种状况。有不足转向特性的汽车，在固定方向盘转角的情况下绕圆周加速行驶时，转弯半径会增大；有过度转向特性的汽车在这种条件下转弯半径则会逐渐减小；有中性转向特性的汽车则转弯半径不变。易操控的汽车应当有适当的不足转向特性，以防止汽车出现突然甩尾现象。汽车的转向特性(一)稳态响应•汽车等速行驶时，在前轮角阶跃输入下进入的稳态响应就是等速圆周行驶。常用输出与输入的比值，如稳态时的横摆角速度与前轮转角之比来评价稳态响应。•这个比值称为稳态横摆角速度增益，也称为转向灵敏度。前轮角阶跃输入下进入的汽车稳态响应——等速圆周行驶(二)稳态响应的三种类型•根据K的数值，汽车的稳态应可分为三类。•1．中性转向•K＝0时，即横摆角速度增益与车速成线性关系。这种稳态称为中性转向，见图6-17。•中性转向的汽车，当转向盘保持一个固定的转角加减速行驶时，汽车的转转向半径不变，与车速无关。•2．不足转向•当K＞0，不再与速度成线性关系，是一条低于中性转向汽车稳态横摆增益线，后来又向下弯曲的曲线，见图6-17。具有这样特性的汽车称为不足转向汽车。K值愈大，横摆角速度增益曲线愈低，不足转向量愈大。•3．过多转向•当K＜0时，横摆角速度增益比中性转向时大。随着车速的增加，曲线向上弯曲(图6-17)。具有这种特性的汽车称为过多转向汽车。K值愈，过多转向量愈大。(三)几个表征稳态响应的参数1．前、后轮侧偏角绝对值之差前、后轮侧偏角绝对值之差增加，转向半径增加，汽车具有不足转向特性。前、后轮侧偏角绝对值之差减小，转向半径减小，汽车具有过多转向特性。绝对值等于零时，汽车为中性转向。2．转向半径的比值穴R／R0R／R0＝1为中性转向；R／R0＞1，则为不足转向；R／R0＜1，为过多转向。（四）瞬态响应评价指标•（1）响应时间以转向盘转角达到终值的50％的时刻，作为时间坐标原点，到所测横摆角速度第一次过渡到新稳态值的50％所用的时间，称为响应时间。这段时间应尽量短些，响应时间太长，驾驶员将感到汽车转向反应迟钝。•（2）峰值响应时间从时间坐标原点开始，到所测横摆角速度响应达到第一个峰值止，这段时间称为峰值响应时间。由于打转向盘的起始时间难以准确确定，而且开始转动及停止转动转向盘前，转向盘转角变化速率较大，所以响应时间与峰值响应时间只是一个相互比较的参考性数据。•（3）横摆角速度超调量在t=ε时，横摆角速度达到最大值ω1、ω2往往大于ω0，ω1/ω0的百分数称为超调量。超调量表明瞬态响应中执行指令误差的大小。超调量越小越好。减小超调量可使横摆角速度波动较快衰减。•（4）横摆角速度的波动量在瞬态响应中，横摆角速度值ω在ω0值上、下波动。车速一定时，ω值的波动表现在转向半径R的时大时小，这就增加了驾驶的困难。汽车横摆角速度的波动周期T或频率，也是评价瞬态应的重要参数。•（5）稳定时间横摆角速度达到稳定值ω的95％~105％之间的时间，称为稳定时间。这段时间应尽量短些，凡是能使横摆角速度加快衰减的因素，也是使稳定时间缩短的因素。汽车时域响应是把汽车作为开环控制系统的控制特性。驾驶员－汽车系统是一个闭环控制系统：在汽车行驶过程中，驾驶员根据需要，操纵转向盘使汽车做转向运动。路面的凹凸不平、侧风、偏载等影响汽车的行驶。驾驶员根据道路、交通等情况，通过眼、手及身体感知的汽车运动状况（输出参数），经过头脑的分析、判断（反馈），修正其对转向盘的操纵。如此不断地反复循环，操纵汽车行驶前进。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1、“飘”—汽车自己改变方向。升力或转向系、轮胎、悬架等问题。2、“反应迟钝”—转向反映慢。传动比太大。3、“晃”—左右摇摆，行驶方向难于稳定。4、“丧失路感”—操纵稳定性不好的汽车在高速或急剧转向时会丧失路感，导致驾驶员判断的困难。5、“失控”—某些工况下汽车不能控制方向。制动时无法转向,甩尾，侧滑，侧翻。操纵稳定性不好的具体表现ABS系统对比试验车辆稳定性控制系统（VSC）作用汽车操稳性引起的事故1、转向盘最大自由转动量：•是指汽车转向轮在保持直线行驶位置静止不动时，轻轻转动转向盘，使转向盘从一侧转到另一侧所转过的角度。•传动件配合、•过大→转向迟缓、•过小→路面反冲大，驾驶不柔和，疲劳汽车转向操纵性能评价指标2、转向盘最大转向力•车辆在一定的行驶条件下，作用在转向盘外缘上最大切向力。•零件配合•调整不当→零件磨损、变形↗转向沉重•疲劳、操作失控。3、最小转弯直径和最大转向角•汽车前轮转向，在转向的每一时刻所有车轮都应围绕一个中心点做圆弧行驶，这个延长线的中心心点这瞬时转向中心。•转弯直径越小，场地越小，机动性就越小•转向角大，转弯直径越小•转向轮的最大转向角→转弯直径的大小，是转向系重要参数之一4、转向轮横向侧滑量•因前束角与外倾角，车辆行驶过和中，车轮与地面之间产生一种相互作用力，使转向轮在前滚动的同时，还将产生横向滑移，这种滑移是侧滑。•前束角与外倾角不配——车轮直线行驶时不作纯滚动，产生横向滑移现象。•滑移严重——破坏附着条件，减少汽车定向能力，导致轮胎异常磨损。5、车轮定位参数•车辆在使用中，车架、车轴、转向机构的变形与磨损，将改变原有参数值，车轮定位失准，正确的车轮定位参数。是具有好操纵性能，保持直线行驶能力及避免车身振动、减少机件磨损保证。•前轮前束、前轮外倾、主销内倾、主销后倾•调整正确：消除车辆在行驶中的不安全因素•可以减少轮胎和悬架系统磨损，降低燃油消耗•主观评价法指让试验评价人员根据试验时自己的感觉进行评价的方法。客观评价法是通过测试仪器测出能够表征汽车操纵稳定性能的参数，如横摆加速度、侧向加速度以及侧倾角等来评价操纵稳定性的方法。•汽车操纵稳定性的主观评价评价项目可分为：直线行驶稳定性（包括转向回正能力、侧风敏感性、路向不平敏感性等）、行车变道的操纵转弯稳定（包括转向的准确性、固有转向特性、转弯制动特性等）以及操纵负荷等。主观评价和客观评价一、汽车位置稳定性•汽车行驶有时会遇到纵向或横向斜坡，或者弯道。在这种情况下，汽车能否保持稳定行驶属汽车的稳定性。1）汽车的纵向翻倒•汽车在纵向坡道上行驶，随着坡度的增大，可能出现驱动力大于附着力而使驱动轮滑转的现象，也有可能使汽车产生纵向翻倒。2、汽车不产生后驱动轮滑转的纵向坡度角•当坡道倾角或道路纵坡度i≥iφ时，汽车可能产生驱动轮滑转。如果这时汽车使用驻车制动器（手刹）停在纵向斜坡上，因为驻车制动器一般安装于后轮，制动力等于下滑力Gsinα，只要路面附着力足够，即满足式（5-5），即可避免汽车上坡倒溜。)arctan(αghLa3、滑转先于纵翻发生的条件•汽车处在较大纵向坡上面言，宁肯让驱动轮滑转而不希望汽车纵翻产生ghb前轮驱动上坡永远也不会有汽车纵向翻倒的情况发生4、汽车在横坡上的侧翻与侧滑汽车不发生侧翻的横向坡度角)2arctan(0ghB重心降低和轮距增大对汽车的横向稳定性是有好处的。5、侧滑先于侧翻发生同样，宁可让汽车横向滑移，而不希望产生汽车侧翻。需满足以下关系ghB2ESP电子稳定系统ESP电子稳定系统•ESP是电子稳定程序（ElectronicStabilityProgramme)的简称•电子稳定程序属于车辆的主动安全.人们也可称之为动态驾驶控制系统.简单地说它是一个防滑系统.ESP能够识别车辆不稳定状态，并通过对制动系统、发动机管理系统和变速箱管理系统实施控制，从而有针对性地弥补车辆滑动。beteiligtesFahrzeugUnfallstelleESP主动安全性防止车辆侧滑发生意外事故ESP被动安全性在事故中减少侧面碰撞发生几率ESP典型工作工况一、躲避前方突然出现的障碍物ESP典型工作工况二、在急转弯车道上高速行驶ESP典型工作工况三、在地面附着力不同的路面行驶不足转向ESP控制目标无ESP有ESP过度转向ESP控制目标无ESP有ESP当一辆推土机向右转弯行驶，那么内弧线履带制动而外履带加速。ESP工作原理ESP工作原理ESP在对危急驾驶情况作出反应前，必须获得两个问题的应答：从方向盘角度传感器（1）和轮速传感器（2）得到a问题答案。a、驾驶者想操纵车驶向哪里？b、车辆实际驶向哪里？从横摆率传感器（3）和侧向加速度传感器（4）得到b问题答案。ESP控制单元进行比较a≠b车辆出现危急行驶状况，需要ESP进行控制调整。a=b车辆行驶情况正常Ⅰ、当车辆出现不足转向，通过对内弧线后部车轮施加相应的制动，并对发动机和变速箱管理系统施加控制，ESP可以阻止车辆向外驶出弯道。Ⅱ、当车辆出现过度转向，通过对外弧线前部车轮施加相应的制动，并对发动机和变速箱管理系统施加控制，ESP可以阻止车辆向内滑移。无ESP行驶状况车辆躲避突然出现的障碍物，驾驶者首先向左急打转向紧接着又向右转向。车辆由于驾驶者急打方向盘转弯而出现甩尾现象。由于车辆沿着垂直轴线转动，出现失控状态。YN思考题?•为什么在修建公路时，常将弯道处筑有一定的坡度？•谢谢同学们！小结！！！作业：1、什么是汽车的操纵稳定性？2、能解释轮胎的侧偏弹性?3、什么是汽车的瞬态响应和稳态响应?