汽车动力学-2.pptx

第二章汽车转向系统动力学
汽车转向系统数学模型
稳态响应(稳态转向特性)

横摆角速度频率响应特性
侧风作用时的转向特性
全轮转向特性
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汽车转向系统数学模型
汽车转向系统动力学是研究驾驶员给系统以转向指令后汽车在曲线行驶中的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
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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
车辆坐标系与汽车的主要运动
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转向系统数学模型简化
1. 汽车无垂直方向运动,也无绕y轴和x轴的俯仰和侧倾运动
2. 汽车作等速运动,不考虑切向力和空气动力的作用
3. 忽略转向系统影响,直接以前轮转角作为输入
4. 不考虑左车轮由于载荷变化引起轮胎特性变化和回正力矩的作用
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转向系统动力学方程的推导(1)
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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
转向系统动力学方程的推导(2)
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转弯半径R——转动瞬心O至汽车质心的距离
质心速度
横摆角速度
Vc在x轴上的分量
Vc在y轴上的分量
质心加速度在y轴上的分量
转向系统动力学方程的推导(3)
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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
转向系统动力学方程的推导(4)
变量说明
Fy1,Fy2——前后轮上的侧偏力,N
m——整车质量,kg
La,Lb——前后轴到汽车质心的距离,m
Iz——车身绕z轴的转动惯量,
——汽车质心的侧偏角
K1,K2——前后轮胎侧偏刚度,N/rad
1,2——前后轮胎侧偏角,rad
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转向系统动力学方程的推导(5)
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侧偏力的大小,
取决于侧偏刚度和侧偏角
前、后轮的侧偏角可由几何关系求得
稳态响应(稳态转向特性)
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,也称转向灵敏度
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