当前课程知识点:汽车理论 > 第六章:汽车的平顺性 > 知识点6.0:第五、六章知识总结 > 第五、六章知识总结
同学们大家好
下面进行我们这个
第五和第六章的
这样一个知识的总结
这个第五第六章的知识总结
实际上在这里边并没有对
把第五第六章的
全部的知识都总结上来
这里边实际上的话
是我们这门慕课课程
对第五和第六章
在考试的时候的这些要求的
这么一个总结
所有就是在这个
落在这个范围里边的
那么在我期末考试的时候
可能这部分内容都会涉及到
这个当然第五和第六章
它还有一些其他的知识
这个在这里头没有放进来
并不是说它们不重要
只不过是在期末考试的时候
这部分内容不考了
所以就是当然列在这里边的
也是最基本的内容
当然起码是我是这样来认为的
就是其他的知识也是需要的
但是这里边是最基本的知识
首先看一看第五章
操纵稳定性
汽车的操纵稳定性
这里边实际上一个
最重要的概念
就是稳态转向特性
这稳态转向特性呢
大家可能也都知道有三种
一种就是不足转向
一个是中性转向
还有一个是过多转向
当然这个不足中性和过多
它既可以根据这个稳定性因数
这个K值来进行区分
当K大于0的时候是不足转向
K等于0的时候那当然
就是中性转向
当K小于0的时候
那么它就是一个过多转向
这个当然过多转向的车子
它实际上在开的时候
它有可能是会失去稳定性的
那么这个在前面实际上
也已经介绍过
当然这个不足转向中性转向
过多转向在转弯这个时候呢
路径上当然它也有一些区分
当我们在转弯的时候
假如我保持方向盘不变
方向盘不变
随着车速的增加
假如我的转弯半径越来越大
那么这种转弯的形态
就把它叫做不足转向
然后呢假如转弯半径不变
我们把它称之为中性转向
假如随着速度增加
转弯半径越来越小了
这时候当然
就把它叫做过多转向
这个转弯半径越来越小
实际上也就意味着
随着我速度增加
半径反而越来越小
这时候侧向加速度
就会迅速的增加
这时候就会导致侧滑
等等这些情况发生
这个当然就是过多转向的特征
首先我们就是要有
这个稳态转向特性
这样一些概念
这里边不足过多中性
这些转向特性
大家要脑子里要有这个印象
要记住
它大体上什么形态
然后我们就介绍轮胎的
侧偏特性
在这个基础上
轮胎侧偏特性
实际上也就是
对于我们操纵稳定性来讲
这样一个受力的这种特性
轮胎的侧偏实际上就相当于
我们这个轮胎由于是弹性体
它不是一个刚性的
这一个弹性轮胎呢
它当然在转向的时候
它就会发生侧偏
也就是说它不会完全
按照你转向这个角度来行驶
然后不是完全按照你转弯
这个角度行驶
它是要偏离一定的
这样一个角度
正是这样一个偏离
才导致了你的什么不足转向
过多转向或中性转向
假如它没有任何的侧偏角
那么就相当于中性转向
在这里边当然我们了解了
侧偏特性以后
那么实际上还有侧向力
侧偏角的曲线
回正力矩侧偏角的特性
同时还有有外倾角的时候
它的一些侧偏特性
这些都需要大家来掌握的
在此基础上
我们进行了二自由度的
这样一个稳态响应的一个模型
我们有了二自由度
大家还有没有印象
是哪两个自由度
一个就是横摆运动的自由度
绕着垂直轴的这样一个转动
还有一个就是侧向运动
侧向运动
这个就是两个自由度
这个根据两自由度的模型
我们推出来了稳态的横摆角速度
增益这样一个数值
这个稳态横摆角速度增益
就是说用我们的横摆角速度
比上前轮的转角
这个一个括弧下边是一个S
实际上也就相当于是稳态了
最后它等于什么呢
这个表达式
当然是它一个相对来讲
比较详细的这个表达式
最后由于我们把稳定性因数K
把它抽象出来
它等于整车的质量
除以轴距的平方
最重要的是括弧里边这两项
一个是质心至前轴的距离a
比上后轮的侧偏刚度
减去一个质心至后轴的距离
比上前轴的侧偏刚度
这个的话当然就表现出来
就是对我们汽车操纵稳定性
影响最大的这样两个量
一个是什么呢
一个就是前后轮的侧偏刚度
还有一个就是质心的位置
根据它们的性质
那么就可以定义出来不足转向
过多转向和中性转向
所以在操纵稳定性这一章里边
这个稳定性因数K
是我们要掌握的最重要的
一个参量
我希望大家通过这个学习
能够把这个量
就把它像背外语单词那样
把它记住
当然在记住
它是什么符号的情况下还不行
你还要知道它符号
代表的是什么意思
有了这样一个
稳态横摆角速度增益
这样一个最基本的表达
稳态响应的这样一个参数以后在此基础上
实际上我们还有三种
能够表征稳态响应的参数
第一种就是前后轮的
侧偏角的绝对值之差
这个前后轮侧偏角绝对值之差
通过后边的学习
我们也可以知道
当我们讨论悬架的时候
讨论转向系统的时候
那里边就是说轮胎的
这样一些广义的侧偏角
什么侧倾这些转角
或者变形转向角等等
这些最终都是用侧偏角
来表达的
也就是说用前后轮的
这个侧偏角绝对值之差
来表征稳态响应的时候
实际上也就是说
在我对这个结构
进行改进的时候
那么这个量直接就体现出来了
比如我增加了前轮的侧偏角
实际上也就是增加了一定的
不足转向
我增加了后轮的侧偏角
实际上也就相当于减小了
一定的那个不足转向
或者说增加了这个过多转向
通过这个就比较清晰的
表达出来
当然前后轮的侧偏角的
绝对值之差
它实际上跟稳定性因数
也有非常简单的关系
第二个的话
当然就是用转弯半径
我的瞬时半径
实际上也就是用我的车速
除上我的横摆角速度
因为做操纵稳定性实验的时候
我的瞬时车速肯定是测量的
横摆角速度肯定也是测量的
这两个一除
就可以得到瞬时半径
而我的初始半径
那么最开始是我实验的时候
设定的
这个一比值马上是我的不足
过多或者中性转向
马上就可以得到
当然了这个瞬时半径
与初始半径的比值
它和稳定性因数的关系
也是非常简洁的
它的表达式就是这样
当然第三个表征
稳态响应的参数
就是采用静态储备系数
当然静态储备系数
是和中性转向点联系在一起的
什么叫中性转向点
大家还记得不
也就是说当我侧向力
作用在中性转向点的时候
前后轮的侧偏角的
这个绝对值是一样的
它的前后轮侧偏角的
绝对值是一样的
这样的一个力
这样的力侧向力的作用点
把它叫做中性转向点
静态储备系数
实际上主要表达的
你实际质心的位置
和中性转向点它的位置
相对位置的这样一个关系
当我的质心
位于中性转向点之前的时候
因为我实际上转弯的时候
我的质心才是真正的
侧向力作用点
那假如是在中性转向点之前
当然就是导致
前轮的侧向力稍大
后轮的稍小
但是也就导致了前轮的
侧偏角会大于后轮的侧偏角
所以它主要是表达了
这样一个质心的位置
当我质心位于中性转向点之前
就是不足转向
重合的是中性
当我位于中性转向点
后方的时候
那么这个时候就变成了
过多转向
两自由度模型
除了讨论了这样一个稳态响应
实际上还讨论了瞬态响应
我们对瞬态响应的
这个要求基本上
第一个我们要知道
什么时候瞬态响应会失稳
瞬态响应会失稳
失稳的条件基本上是两个
一个就是属于稳定性因数
是负的
也就是过多转向的时候
第二个这个车速
要达到临界车速
也并不是说
我是过多转向的车子
我一定失稳
并且车速一定要超过
临界车速它才会失稳
实际上有些赛车
它为了转弯的时候
相对灵敏一点
也就是说在同样速度下
我那个我可以转角转的小一点
那我就可以通过去了
说实在那我弄一个不足转向的
那我还得转挺大的角度
这个实际上转弯的话
它也需要时间的
只要我不超过临界车速
我哪怕是一个过多转向的车子
它也是稳定的
当然了也可能对于
我们普通的人来讲难以驾驭
但是对于那些赛车手来讲
或许他就能够驾驭了
除了这个是否稳定以外
可能还要关心一下
它的响应品质
响应品质一个当然就是
固有频率
也就是稳态横摆的
这样一个固有频率
一般来讲希望它高一点
高 它那个频率越高
我们前边那个线性区段
也就越宽
这个时候在线性区段
它因为反应是最灵敏的
第二个当然就是反应时间
也就是说我反应不要
太迟钝了
第三个的话要关心超调
因为我给了一个阶跃输入以后
它响应量它会超出我的稳态
这个超调的时候
要假如你要是开的不熟练
这时候有时候也不是太适应
最后一个的话就是稳态
进入稳态的时间
就是说我给了一个阶跃输入
它可能会在那波动
你经过多长时间它就稳定了
一般来讲希望它还是稳定的
快一点
两自由度模型讨论完了以后
实际上我们主要是讨论了悬架
与稳态转向特性的
这样一个关系
我们刚才也说了
稳定性因数K
决定了稳态转向特性
并且的话前后轮的
侧偏角的绝对值之差
它和稳定性因数
它是有同样的符号
也就是说你稳定性因数是正的
那么它这个也应该是正的
是负的它也是负的
它等于0 前后轮的
侧偏角绝对值之差它也是0
这样呢在这个考虑了悬架
等等这些影响以后
前后轮的侧偏角
它不仅仅就是我们
刚才讨论两自由度模型的时候
它的一个弹性侧偏角了
那么它的弹性侧偏角
它就算考虑的时候
它范围也大了
比如你外倾角对它的影响
它也要考虑进来
载荷对它的影响也要考虑进来
气压的影响也要考虑进来
也就是这个前后轮的侧偏角
在这个时候要包括一个广义的
弹性侧偏角
包括一个广义的弹性侧偏角
同时呢又包括侧倾转向角
和变形转向角等等
这样子的话就把你的前后轮的
侧偏角就包括齐了
那讨论悬架的作用的时候
首先就要讨论侧倾
当然侧倾里边有三个要素
首先侧倾轴线
侧倾轴线是由什么决定的呢
实际上是由悬架的
前后悬架的侧倾中心决定的
你每一个悬架都会有一个
侧倾中心
前悬架有一个后悬架有一个
侧倾中心把它连起来
那么就是你的侧倾轴线
然后有了侧倾轴线
你还会有一个侧倾角刚度
侧倾角刚度
由什么决定的呢
侧倾角刚度当然首先要有一个
等效的线刚度
你要首先要有一个
等效的一个线刚度
线刚度和这个轮距
它的平方的这样一个乘积
当然在除以二
最后这个得到它的侧倾角刚度
会得到这么一个侧倾角刚度
当然大家除了悬架导致的
侧倾角刚度之外
还要记住一点
就是你还有横向稳定杆
尤其是对于轿车
你这个横向稳定杆
放在前边还是放在后边
还是前后都放上
这个对于你的侧倾角刚度
以及前后轮的
这个轮胎的载荷的转移
是有非常重要的影响的
这个后边会介绍
有了侧倾轴线
有了侧倾角刚度
同时你在侧倾的时候
还会有侧倾力矩
把侧倾力矩求出来
再有了侧倾角刚度
你的侧倾角就会得到
这个第二个方面呢
就是说你已经发生侧倾了
这里我们所要关心的
主要就是说
你侧倾以后
在左右轮的垂直载荷
它会重新分配
这个时候对稳态转向特性
会有比较重要的影响
因为在我们学侧偏特性的时候
知道垂直载荷它直接影响到
侧偏刚度
它这个曲线
影响曲线是这样的
就是在某一定的载荷下
它会达到最大值
一般这个载荷小的时候它会小
载荷大它会增大
但是增加超过最大值以后
它随着载荷增加还会下降
因此它是一条弧线
这个所谓的载荷
在不变的时候
那么它两个轮子加起来
侧偏刚度是最大的
当你载荷波动的越大
那么它的平均值
也就下降的越多
这样子的话就是说
当我需要增加某一轴的
侧偏角的时候
那么就希望它的侧偏刚度
下降的多一点
这样就应该使得这个轴的
载荷变动量大一点
我们就应该把横向稳定杆
就配置到这个轴上
因为侧倾的时候
前后轴的侧倾角几乎是
差不多一样的
在侧倾角一样的情况下
哪个刚度大
那么当然它就会使得
这个轴的载荷变动量大
除此之外的话
我们还要掌握侧倾外倾
也就是说我侧倾的时候
外倾角它是怎么来变化的
因为我们在转弯的时候
外倾侧向力和侧偏侧向力的
合力那个大小
它实际上是按照质心的位置
分配给你的
当我的这个外倾侧向力
跟我侧偏侧向力一致的时候
实际上我就会削弱这个轴的
侧偏角
当这两个相反的时候
我就会增加这个轴的侧偏角
这一点请大家要注意
另一个的话
我们还讨论了侧倾转向
因为任何现在一个车子
我们尽管不欢迎侧倾转向
但是这个侧倾转向
就是在你侧倾的时候
免不了它要存在的
免不了是存在的
这个一点在大家做这种
汽车悬架的精细的设计的时候
需要详细的考虑
此外的话还有变形转向
因为现代的汽车
在那个悬架的
它很多的那些铰接点等等
都放了很多橡胶块
这些橡胶块一方面
是减震用的
另一方面实际上也是
让这个车在行驶的时候
它引起变形转向用的
我们通过这个橡胶块的
软硬的合理的搭配
那么就会取得相对比较满意的
这样一个就是汽车的
操纵稳定性
它的一个稳态转向特性
就可以把它变得更好一点
以上就是有关汽车
操纵稳定性
我们这一章的
需要掌握的基本内容
这个当然后边还有很多内容
在这里没有说的
那些刚才已经说过
这个并不是完全不重要
只是我们这门课程
在进行考试的时候
那些复杂的内容
也不去考了
下面把汽车平顺性
这一章的主要内容
我们也总结一下
首先涉及到平顺性的评价
也就是平顺性评价
一般来讲我们分三个层次
也就是从三个指标上
来进行评价
一个就是传至人体的
振动加速度
第二个的话就是悬架的动挠度
第三个是车轮的动载荷
因为这三个统称起来
叫做平顺性
当然了有的时候
我们经常说到一个舒适性
实际上舒适性就不那么全面了
舒适性那就是传到人体的
振动加速度
这一项就行了
什么动挠度动载荷
这些就不管了
但是涉及到平顺性的时候
它比起舒适性是更加全面
更加广泛的
要把悬架的动挠度
车轮的动载荷
一并纳入进行统计
然后就讨论了
人体对振动的反应
因为涉及到舒适性的话
那么首先人体对振动
你是怎么反应的
你是怎么反应的
那一般人对振动
大体上从四个方面有感受
一个是振动频率
人对于不同的振动频率
它感受是不一样的
实际上一个人体的话
你的五脏六腑等等
它也有振动频率
它也有它的固有频率
当你外界激励的频率
使得你的那些
五脏六腑等等
它要共振起来
那么这个时候你就会
非常的敏感
这个实际上有一个
这个振动频率的问题
一般人的垂直振动的振动频率
是4到12.5赫兹比较敏感
水平当然是1到2赫兹
相对比较敏感
另外的话就是振动强度
振动强度一般来讲
都希望它小一点
都希望它小一点为好
除此之外还有振动方向
人对不同的振动方向
敏感程度也不一样
一般人都是竖直站立的
竖直的
那么这种情况下
它对垂直方向就耐受力强一点
而对水平方向耐受力弱一点
所以我们在考虑一个汽车
设计的时候
希望它水平这个振动
相对小一点
第四个要素就是暴露时间
就是你处于这个振动环境
里边的时间
这个在同样的振动环境下
说实在你处的时间越长
你就越容易疲劳
这时候也就越容易感觉到累
所以人对振动的反应
是从四个方面来体现出来的
在有了这个以后
我们就是讨论了这个路面的
统计特性
因为我们这个平顺性
这个舒适不舒适
它主要是指的路面不平度的
输入
在这里边所以我们必须对
路面的统计特性
进行这个总结
路面首先它会有一个空间谱
就像这个式子所表达的这样
同时你随着车速不一样
我们还会有一个时间谱
还会有一个时间谱
也就是说同样的路
你用不同的车速
在上面开的时候
实际上人的感受也是不一样的
这个实际上我们就需要
还有一个时间谱
另一个就是路面的速度谱
它由于它是一个常数
所以我们无论时间谱
还是空间谱
最后经常我们要求出
它的这个速度谱
然后以速度谱作为输入的时候
我们这时候响应量的这个谱值
相对比较好 容易计算
我们的速度谱无非
就是在这个基础上
需要乘以一个ω的平方
乘以一个ω的平方
乘上一个
也就是2πf
在这个基础上
实际上我们对这个
振动系统做了简化
从最开始的一个刚体的
那么一个七自由度的模型
最后一直简化到了
一个单自由度的模型
单自由度的模型
它所反应的是什么呢
也就是说在低频的情况下
那么我只考虑一个轴的
振动的时候
那么它的这么一个模型
根据这样一个模型的话
我们可以有它的运动方程式
最后求出来
它的这样一个幅频特性
像这个图所示的这样
然后有了它的幅频特性以后
我们实际上还是要求
单质量系统的这样一个振动
单质量系统
对路面随机输入的响应
因为我们是一个随机振动
最后肯定是要有个随机的响应
我们最后要求三个量
一个是车身的加速度
车身的加速度
第二个就是悬架的动挠度
第三个是车轮和路面之间的
这个动载荷
这三个量加起来
代表的是平顺性
然后有了这三个量以后
我们还要讨论一下
单质量系统对路面
随机输入的这样一个响应
也就是车身加速度的
功率谱密度
车轮与路面间的相对动载荷的
谱密度
这样的一些量的响应
这两个量
在单质量系统的情况下
它变化趋势是一样的
变化趋势是一样的
就像这个图所示的这样
同时我们还要关心一下
这个动挠度
这个动挠度
这个动挠度我们一定要注意到
它对于共振频率
或者说对固有频率
这个反应和车身的
振动加速度的反应
它是不一致的
我们的车身是希望
这个频率低一点
而对于动挠度来讲
它是要求这个频率高一点
高一点然后它这个响应
才会小一点
这个我们通过个
这个物理的对比也可以知道
所谓的话你的频率高了
无非也就悬架刚度会大一点
悬架刚度大了的话
当然车身和车轮之间
相对运动的幅值就会小一点
这个通过物理的感受
也可以知道
在讨论单质量系统的基础上
我们又讨论了这样一个
双质量系统
双质量系统与实际
更加符合一点
因为我们不可能
总是在低频的情况下来运动
实际上的话
你一个车子在开的时候
这个外界的激励
各种频率成分都是有的
尤其是对于速度谱的情况下
它纯粹就是一个白噪声
就是说各种频率成分
它是一样的
并且这样的道路
实际上也是最多的
然后对于双质量系统的
这样一个幅频特性
我们要求出来
实际上也就是车身加速度
相对于路面速度谱
动载荷以及动挠度
相对于速度谱的
这样一个幅频特性
最后有了这样一些量以后
最后我们还求出来了
这个固有频率
车身部分阻尼比
这种轮胎刚度和车轮系统的
这种质量
对于我们这个三个响应的
这些影响
这些影响大家通过这种
资料的阅读等等
希望大家对它要有一个概念
有关平顺性的这个要求
在考试的时候的要求
就是这么多
没有总结在这个之内的
并不是说不需要大家去掌握
这个最后再重复一下
有关这门课就讲授到这里
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-知识点5.6:线性二自由度汽车操纵稳定性模型--作业
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-知识点5.13:汽车的侧倾轴线
--汽车的侧倾轴线
-知识点5.13:汽车的侧倾轴线--作业
-知识点5.14:汽车的侧倾角刚度
--汽车的侧倾角刚度
-知识点5.14:汽车的侧倾角刚度--作业
-知识点5.15:汽车的侧倾角
--汽车的侧倾角
-知识点5.15:汽车的侧倾角--作业
-知识点5.16:侧倾导致左右车轮垂直载荷重新分配及其对稳态响应的影响
-知识点5.16:侧倾导致左右车轮垂直载荷重新分配及其对稳态响应的影响--作业
-知识点5.17:侧倾外倾与侧倾转向
-知识点5.17:侧倾外倾与侧倾转向--作业
-知识点5.18:变形转向与变形外倾
-知识点5.18:变形转向与变形外倾--作业
-知识点5.19:汽车操纵稳定性与转向系的关系
-知识点5.19:汽车操纵稳定性与转向系的关系--作业
-知识点5.20:转向盘中间位置操纵稳定性实验
-知识点5.20:转向盘中间位置操纵稳定性实验--作业
-知识点5.21:汽车操纵稳定性与传动系的关系
-知识点5.21:汽车操纵稳定性与传动系的关系--作业
-知识点5.22:地面切向反作用力控制转向特性简介
-知识点5.22:地面切向反作用力控制转向特性简介--作业
-知识点5.23:提高汽车操纵稳定性的电子控制系统
-知识点5.23:提高汽车操纵稳定性的电子控制系统--作业
-知识点5.24:汽车的侧翻
--汽车的侧翻
-知识点5.24:汽车的侧翻--作业
-知识点6.1:汽车的平顺性
--汽车的平顺性
-知识点6.1:汽车的平顺性--作业
-知识点6.2:人体对振动的反应
--人体对振动的反应
-知识点6.2:人体对振动的反应--作业
-知识点6.3:平顺性的评价方法
--平顺性的评价方法
-第六章:汽车的平顺性--知识点6.3:平顺性的评价方法
-知识点6.4:路面不平度的统计特性
-第六章:汽车的平顺性--知识点6.4:路面不平度的统计特性
-知识点6.5:空间功率谱密度化为时间功率谱密度
-第六章--知识点6.5:空间功率谱密度化为时间功率谱密度
-知识点6.6:汽车振动系统及其简化
-知识点6.6:汽车振动系统及其简化--作业
-知识点6.7:单质量系统的自由振动
-知识点6.7:单质量系统的自由振动--作业
-知识点6.8:单质量系统频率响应特性
-知识点6.8:单质量系统频率响应特性--作业
-知识点6.9:单质量系统对路面随机输入的响应概述
-第六章--6.9:单质量系统对路面随机输入的响应概述
-知识点6.10:单质量系统对路面随机输入的响应量的计算分析
-第六章-6.10:单质量系统对路面随机输入的响应量的计算分析
-知识点6.11:车身车轮双质量系统的振动
-知识点6.11:车身车轮双质量系统的振动--作业
-知识点6.12:双质量系统的频率响应特性
-知识点6.12:双质量系统的频率响应特性--作业
-知识点6.13:系统参数对双质量系统振动响应量的影响
-知识点6.13:系统参数对双质量系统振动响应量的影响--作业
-知识点6.14:主动与半主动悬架概述
-知识点6.14:主动与半主动悬架概述--作业
-知识点6.15:双轴汽车的振动
--双轴汽车的振动
-第六章:汽车的平顺性--知识点6.15:双轴汽车的振动
-知识点6.16:双轴汽车的频率响应特性
-知识点6.16:双轴汽车的频率响应特性--作业
-知识点6.17:双轴汽车振动响应量的计算
-知识点6.17:双轴汽车振动响应量的计算--作业
-知识点6.18:人体—座椅系统的振动
-知识点6.18:人体—座椅系统的振动--作业
-知识点6.0:第五、六章知识总结
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