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第一章 概述 1

一、问题的由来 1

二、汽车是一个反馈系统 2

三、汽车操纵动力学系统 6

四、操纵稳定性的定义 7

第二章 汽车操纵稳定性的评价 8

一、评价的基本概念 8

(一)指令反应评价与扰动反应评价 8

(二)力输入反应与角输入反应 8

(四)线性区与非线性区 9

(三)不同“工作点”下的评价 9

(五)稳态评价与动态评价 10

(六)“开环评价”与“闭环评价” 11

二、常见的试验评价方法 11

(一)角阶跃试验 12

(二)角脉冲试验 14

(三)正弦角输入试验 14

(四)“回正性”试验 15

(五)“撒手稳定性”试验 16

(六)“蛇行”穿杆试验 18

(八)“8”字形行驶试验 19

(七)“移线”试验 19

(九)稳态圆周试验 20

(十)路扰反应试验 23

(十一)凤扰反应试验 24

三、各种试验评价之间的联系 24

(一)阶跃输入反应与其它输入反应的关系——“杜阿密积分”的推广 25

(二)脉冲输入反应与其它输入反应的关系 26

(三)由斜阶跃反应推求等速输入反应与理想阶跃反应 29

(四)起跃时间的推换 30

(五)叠加推断的实例 32

(一)频率特性与任意输入反应 34

(六)开环特性与闭环特性的关系 34

四、频率特性分析方法 34

(二)由脉冲试验求系统频率特性 36

(三)提高分析精度问题 38

(四)阶跃试验的频率特性分析 42

五、求系统近似传递函数的一种方法 42

六、动态反应误差分析 48

(一)操纵误差的时域分析 48

(二)操纵误差的频域分析 56

七、在较小的场地上提高试验评价车速的方法 61

八、高速不足转向性的测定方法 65

九、识别汽车方向控制特性的能量相平面表示方法 69

(一)能量相平面 69

(二)能量相平面上的车轮侧偏角 71

(三)能量相平面上直角坐标与极坐标的意义 72

(四)能量相平面的一般特征 74

(五)相平面轨迹的一些特例 80

(六)不同输入响应的能量相平面 83

(七)结论 87

十、汽车侧偏角瞬变过程的间接测定法 87

一、作用在轮胎上的力和力矩 96

第三章 滚动轮胎的静力学特性 96

二、侧偏角与侧向力特性 98

三、侧偏角与回正力矩特性 100

四、轮胎侧偏特性的简化理论模型 101

(一)不同载荷分布下侧偏特性的一般表达式 102

(二)两种简单对称分布载荷下的侧偏特性 108

(三)几种非对称分布载荷下的侧偏特性 113

(四)小结 122

五、轮胎侧偏特性的半经验模型 123

(一)侧向力半经验模型 126

(二)回正力矩半经验模型 131

(三)关于参数拟合方法 137

(四)数据实例 138

六、侧倾侧偏与侧倾推力 140

七、纵向力对侧偏角影响的粗略概念——“摩擦圆”概念 142

八、轮胎的侧偏角对滚动阻力与驱动力的影响 143

九、轮胎侧偏特性的一般理论模型 145

(一)小侧偏角下的侧向力与回正力矩 146

(二)大侧偏角下的侧向力与回正力矩 149

(三)胎体弹性对侧向力特性的影响 155

(四)胎体弹性对回正力矩的影响 158

(五)结论与应用 161

十、轮胎纵滑与侧滑联合工况下的简化理论模型与半经验模型——“统一模型” 164

(一)简化理论模型与无滑移时的力与力矩 165

(二)在存在滑移区的一般状态下的力与力矩 169

(三)在试验简化中的应用及计算与试验的初步比较 174

(四)在小侧偏条件下纵向力对侧偏刚度的影响 178

(五)小结 182

第四章 悬架系的静力学特性 183

一、车身的侧倾与纵倾 183

二、车轮负荷的确定 190

三、独立悬架的举升效应和车轮侧倾 194

四、侧倾转向 195

五、悬架导向系的弹性——纵向力转向与侧向力转向 198

第五章 转向系的静力学特性 202

一、转向系的弹性与侧向力转向 202

二、转向系的综合刚度 204

三、转向——悬架杆系干涉引起的附加转角 206

四、前轮定位参数——前轮的角反馈与力反馈 207

五、转向梯形 219

六、转向力与“路感” 221

七、转向系的间隙 222

第六章 空气力学特性 224

一、空气阻力 225

二、侧向力 227

三、升力 228

四、横摆力矩 228

五、侧倾力矩 229

六、纵倾力矩 230

第七章 简化模型的转向运动动力学分析 232

一、二自由度角输入运动 232

二、二自由度力输入运动 245

三、考虑转向系转动惯量的三自由度力输入运动 251

四、汽车的高速发飘及转向系刚度特性对高速方向控制的影响 257

(一)在转向游隙内的方向飘摆 258

(二)计入转向系刚度的角输入运动分析 262

(三)结语 270

第八章 最小总方差设计 271

一、计算总方差的一般方法 273

二、二自由度角输入运动的总方差计算 277

三、最小总方差与稳定性因数的选择 279

四、其它设计参数对总方差的影响 284

五、力输入运动的总方差 289

六、小结 292

第九章 考虑侧倾自由度的转向盘角输入操纵运动 295

一、线性三自由度角输入操纵运动的数学模型 295

二、轮胎特性的线性化 306

三、“红旗”CA770型汽车角输入反应的仿真与试验验证 309

四、各种结构参数对操纵稳定性的影响 318

五、侧向力反应的特征和动态侧滑问题的初步讨论 332

第十章 考虑侧倾自由度的转向盘力输入操纵运动 336

一、线性四自由度力输入运动的数学模型 337

二、“红旗”CA770汽车力阶跃输入反应的仿真与弯道撒手试验的比较 346

三、若干结构参数对力输入操纵运动的影响 360

四、四自由度力输入反应运动特征的仿真 374

第十一章 稳态转向特性仿真 385

一、稳态转向特性的意义 385

二、QYHS792A稳态转向特性仿真数学模型 388

三、QYHS792A程序的功能特点与应用范围 411

四、仿真效果 413

五、稳态转向特性的控制 422

(一)轮胎的侧偏刚度——载荷特性对汽车稳态转向特性的影响 422

(二)轴荷分配对转向特性的影响 425

(三)轮胎载荷能力的选择对载货汽车满载转向特性的影响 427

(四)转向系刚度、轮胎拖距与主销后倾对汽车具有适当不足转向度的重要性 428

(五)悬架系运动学特征对不同载荷下载货汽车转向特性的影响 429

(六)侧向载荷转移的控制及其对转向特性的影响 431

(七)滑路上的转向特性 441

一、仿真计算程序的功能与特点 446

第十二章 在转向驱动与制动输入下汽车动态响应的仿真研究 446

二、参数及变量符号的表示与说明 447

三、汽车力学模型及运动方程式 456

四、汽车运动学关系及有关参数计算 463

五、轮胎力及汽车外力的计算 473

六、汽车操纵的仿真形式和仿真结果的输出功能 477

七、转弯制动仿真计算及试验验证 479

八、仿真计算程序的应用及典型仿真实例 484

第十三章 驾驶员——汽车闭环操纵系统动力学仿真研究 499

一、驾驶员模型的理论基础与一个理想化系统的驾驶员模型 500

二、驾驶员的反应滞后对闭环响应的影响 506

三、汽车的动力学特性与驾驶员的动态校正 509

四、最优曲率控制(二阶预瞄)的一般理论与预测——跟随器控制理论 514

五、不同预瞄窗下的系统模型 520

六、双移线试验仿真与验证 522

七、不圆滑轨道的预瞄修正 526

八、宽道与单边约束道路下的预瞄修正 527

九、侧向加速度反馈校正策略 531

十、大角度路径下闭环操纵运动的仿真 534

十一、点斜预瞄策略——一种最优样条控制模型 537

十二、最优样条控制(三阶预瞄)的一般理论与“预测跟随器”理论的关系 541

十三、高阶预瞄模型的二阶化 549

十四、多自由度汽车(控制对象)校正参数的确定 553

十五、非线性汽车(控制对象)校正参数的确定 557

十六、汽车开环特性的闭环评价问题 561

十七、不同模型仿真结果与试验结果的比较 575

附录A 汽车操纵稳定性指标限值与评价方法(国标GB/T13047-91) 589

附录B 力矩中心 602

附录C 汽车振动与载荷的统计分析及悬挂系统参数的选择 624

附录D 轮胎侧偏特性试验结果之例 651

附录E 板簧变形运动学分析及其应用 662

参考文献 677