汽车动力学-汽车转向系统动力学.ppt

1汽车转向系统动力学汽车转向系统动力学?? 汽车转向系统数学模型汽车转向系统数学模型?? 稳态响应稳态响应( (稳态转向特性稳态转向特性) )?? 前轮角阶跃输入的瞬态响应前轮角阶跃输入的瞬态响应?? 横摆角速度频率响应特性横摆角速度频率响应特性?? 侧风作用时的转向特性侧风作用时的转向特性?? 全轮转向特性全轮转向特性 2016-12-23 2016-12-23 12 汽车转向系统数学模型汽车转向系统数学模型??汽车转向系统动力学汽车转向系统动力学是研究驾驶员给系统以转向是研究驾驶员给系统以转向指令后汽车在曲线行驶中的指令后汽车在曲线行驶中的运动学和动力学特性运动学和动力学特性。。这一特性影响到汽车操纵的方便性和稳定性,所这一特性影响到汽车操纵的方便性和稳定性,所以也是汽车安全性的重要因素之一,因而成为汽以也是汽车安全性的重要因素之一,因而成为汽车系统动力学中重要研究内容之一车系统动力学中重要研究内容之一 2016-12-23 2016-12-23 2 转向力轮胎汽车侧风稳态响应瞬态响应力输入角位移输入 3车辆坐标系与汽车的主要运动车辆坐标系与汽车的主要运动 2016-12-23 2016-12-23 34转向系统数学模型简化转向系统数学模型简化??1. 1. 汽车无垂直方向运动,也无汽车无垂直方向运动,也无绕绕y y轴和轴和 x x轴的俯仰和侧倾运动轴的俯仰和侧倾运动??2. 2. 汽车作等速运动,不考虑切汽车作等速运动,不考虑切向力和空气动力的作用向力和空气动力的作用??3. 3. 忽略转向系统影响,直接以忽略转向系统影响,直接以前轮转角作为输入前轮转角作为输入??4. 4. 不考虑左右车轮由于载荷变不考虑左右车轮由于载荷变化引起轮胎特性变化和回正力化引起轮胎特性变化和回正力矩的作用矩的作用 2016-12-23 2016-12-23 45转向系统动力学方程的推导( 转向系统动力学方程的推导( 1 1) ) 2016-12-23 2016-12-23 5 驾驶员指令前轮转过?角转向系统质心离心力前后轮的侧向反作用力前后轮侧偏角转向系统动力学模型轮胎侧偏刚度汽车转动瞬心前后轮的速度的方向刚体运动定理 6转向系统动力学方程的推导( 转向系统动力学方程的推导( 2 2) ) 2016-12-23 2016-12-23 6 转弯半径 R——转动瞬心 O至汽车质心的距离质心速度 c v R ???横摆角速度 Vc 在x轴上的分量 cos x c v v ?? cos 1, sin ? ???? ??由于很小 cos x c c v v v R ? ?? ??? Vc 在y轴上的分量 sin y c c x v v v v ? ??? ??质心加速度在y轴上的分量 2c y y v a v R ? ?????? 2 y y y R a v v R R ?? ?? ? ???? ?? ? y x v v ?? ??? 7转向系统动力学方程的推导( 转向系统动力学方程的推导( 3 3) ) 2016-12-23 2016-12-23 7 从力和力矩平衡方程式导出微分运动方程二自由度汽车受到的外力沿 y轴方向的合力与绕质心的力矩为 1 2 1 2 cos cos y y y z a y b y F F F M L F L F ??? ?? ??? cos 1 ? ??角较小, y F K K ?????侧偏力——侧偏刚度——侧偏角 1 2 1 2 y y y z a y b y F F F M L F L F ? ?? ????? 1 2 1 2 y y y y y x z a y b y z F F F ma m v v M L F L F I ??? ????? ???????? 8转向系统动力学方程的推导( 转向系统动力学方程的推导( 4 4) ) ??变量说明变量说明––F F y y1 1, ,F F y y2 2————前后轮上的侧偏力, 前后轮上的侧偏力, N N ––m m————整车质量,