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第一章 概述1

第一节 汽车操纵稳定性问题的提出1

第二节 汽车是一个反馈系统1

第三节 汽车操纵动力学系统4

第四节 操纵稳定性的定义4

第二章 汽车操纵稳定性评价5

第一节 评价的基本概念5

一、指令反应评价与扰动反应评价5

二、力输入反应与角输入反应5

三、不同“工作点”下的评价5

四、线性区与非线性区6

五、稳态评价与动态评价6

六、“开环评价”与“闭环评价”6

第二节 常见的试验评价方法7

一、角阶跃试验7

二、角脉冲试验8

三、正弦角输入试验9

四、“回正性”试验9

五、“撒手稳定性”试验10

六、“蛇行”穿杆试验11

七、“移线”试验12

八、“8”字形行驶试验12

九、稳态圆周试验13

十、路扰反应试验14

十一、风扰反应试验15

第三节 各种试验评价之间的联系15

一、阶跃输入反应与其他输入反应的关系——“杜阿密积分”的推广15

二、脉冲输入反应与其他输入反应的关系16

三、由斜阶跃反应推求等速输入反应与理想阶跃反应18

四、起跃时间的推换19

五、叠加推断的实例19

六、开环特性与闭环特性的关系21

第四节 频率特性分析方法21

一、频率特性与任意输入反应21

二、由脉冲试验求系统频率特性22

三、提高分析精度问题23

四、阶跃试验的频率特性分析26

第五节 求系统近似传递函数的一种方法26

一、稳态增益G0的求法26

二、T2与T1的求法27

三、τ1的求法28

第六节 动态反应误差分析29

一、操纵误差的时域分析30

二、操纵误差的频域分析34

第七节 在较小的场地上提高试验评价车速的方法37

第八节 高速不足转向性的测定方法40

第九节 识别汽车方向控制特性的能量相平面表示方法42

一、能量相平面42

二、能量相平面上的车轮侧偏角43

三、能量相平面上直角坐标与极坐标的意义44

四、能量相平面的一般特征44

五、相平面轨迹的一些特例48

六、不同输入响应的能量相平面49

七、小结52

第十节 汽车侧偏角瞬变过程的间接测定法52

一、按最小总方差优化数据方法54

二、“非零终态”的一种处理方法55

第三章 滚动轮胎的静力学特性58

第一节 作用在轮胎上的力和力矩58

第二节 侧偏角与侧向力特性59

第三节 侧偏角与回正力矩特性60

第四节 轮胎侧偏特性的简化理论模型60

一、不同载荷分布下侧偏特性的一般表达式61

二、两种简单对称分布载荷下的侧偏特性64

三、几种非对称分布载荷下的侧偏特性68

四、小结73

第五节 轮胎侧偏特性的半经验模型74

一、侧向力半经验模型76

二、回正力矩半经验模型80

三、关于参数拟合方法83

第六节 侧倾侧偏与侧倾推力84

第七节 纵向力对侧偏角影响的粗略概念——“摩擦圆”概念85

第八节 轮胎侧偏角对滚动阻力与驱动力的影响85

第九节 轮胎侧偏特性的一般理论模型86

一、小侧偏角下的侧向力与回正力矩87

二、大侧偏角下的侧向力与回正力矩89

三、胎体弹性对侧向力特性的影响92

四、胎体弹性对回正力矩的影响93

五、结论与应用95

第十节 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”97

一、简化理论模型与无滑移时的力与力矩97

二、在存在滑移区的一般状态下的力与力矩100

三、在试验简化中的应用及计算与试验的初步比较102

四、在小侧偏条件下纵向力对侧偏刚度的影响105

五、小结107

第四章 悬架系的静力学特性108

第一节 车身的侧倾和纵倾108

第二节 车轮负荷的确定113

一、在侧向力作用下车轮的负荷转移113

二、在纵向力作用下车轮的负荷转移113

三、计入空气作用力的各轮负荷的确定114

第三节 独立悬架的举升效应和车轮侧倾114

第四节 侧倾转向115

第五节 悬架导向系的弹性——纵向力转向与侧向力转向117

第五章 转向系的静力学特性119

第一节 转向系的弹性与侧向力转向119

第二节 转向系的综合刚度120

第三节 转向——悬架杆系干涉引起的附加转角121

第四节 前轮定位参数——前轮的角反馈与力反馈122

一、主销后倾角与前移量122

二、主销内倾角与内移量123

三、车轮外倾与前束126

四、汽车运动中车轮定位参数的变化126

第五节 转向梯形128

第六节 转向力与“路感”129

第七节 转向系的间隙130

第六章 空气力学特性131

第一节 空气阻力131

第二节 侧向力132

第三节 升力133

第四节 横摆力矩133

第五节 侧倾力矩134

第六节 纵倾力矩134

第七章 简化模型的转向运动动力学分析135

第一节 二自由度角输入运动135

一、运动模型与坐标135

二、微分方程、传递函数与频率特性136

三、角输入运动特征138

第二节 二自由度力输入运动143

一、微分方程、传递函数和频率特性143

二、力输入运动的特征144

第三节 考虑转向系转动惯量的三自由度力输入运动147

第四节 汽车高速发飘及转向系刚度特性对高速方向控制的影响150

一、在转向游隙内的方向飘摆150

二、计入转向系刚度的角输入运动分析152

三、小结157

第八章 最小总方差设计158

第一节 计算总方差的一般方法158

第二节 二自由度角输入运动的总方差计算160

第三节 最小总方差与稳定性因数的选择161

第四节 其他设计参数对总方差的影响165

一、轮胎侧偏刚性166

二、轴距的影响166

三、质量分配系数η＝ρ2/ab的影响168

第五节 力输入运动的总方差168

第六节 小结170

第九章 考虑侧倾自由度的转向盘角输入操纵运动172

第一节 线性三自由度角输入操纵运动的数学模型172

一、符号说明172

二、运动模型与坐标取法173

三、运动微分方程175

四、数字仿真内容176

第二节 轮胎特性的线性化179

一、动态数字仿真与轮胎特性的线性化179

二、稳态数字仿真与轮胎特性的线性化180

第三节 “红旗”CA770型汽车角输入反应的仿真与试验验证181

第四节 各种结构参数对操纵稳定性的影响187

一、轮胎侧偏刚性187

二、不足转向值187

三、侧倾转向的影响189

四、重心前后位置的影响191

五、轴距的影响192

六、转动惯量Iz的影响193

七、侧倾阻力系数D=Df+Dr的影响194

第五节 侧向力反应特征和动态侧滑问题的初步讨论194

第十章 考虑侧倾自由度的转向盘力输入操纵运动197

第一节 线性四自由度力输入运动的数学模型197

一、符号说明197

二、运动模型与坐标取法198

三、运动微分方程198

四、轮胎特性的线性化200

五、关于转向系的当量线性阻尼201

六、数字仿真内容201

第二节 “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202

第三节 若干结构参数对力输入操纵运动的影响210

一、轮胎侧偏刚性和不足转向性的影响211

二、转向盘惯量的影响213

三、转向系传动比的影响213

四、主销后倾拖距和轮胎拖距的影响213

五、车身转动惯量的影响215

六、轴距的影响216

七、侧倾转向系数的影响216

八、侧倾角刚性的影响218

九、转向系阻力系数的影响218

第四节 四自由度力输入反应运动特征的仿真219

一、转向系统阻尼的作用220

二、轮胎侧偏刚性的影响221

三、转向盘转动惯量和传动比的影响221

四、主销后倾拖距和轮胎拖距的影响222

五、车身转动惯量的影响223

六、轴距的影响223

七、侧倾转向系数的影响224

八、侧倾角刚性的影响224

第十一章 稳态转向特性仿真226

第一节 稳态转向特性的意义226

第二节 QYHS792A稳态转向特性仿真数学模型228

一、汽车转弯时的基本几何关系234

二、附加转向角235

三、轮胎侧偏角BT（i,j）、有效侧偏角BTE（i,j）与综合侧偏角DDT（i）237

四、各轮的纵向力及其简化237

五、汽车稳态转弯时的力平衡238

六、车身侧倾角XE240

七、各轮的垂直负荷240

八、轮胎特性表达式242

九、主销倾角回正效应与各轮总回正力矩SAT（i,j）243

十、独立悬架车轮外倾CB（i,j）与举升量DZ（i）243

第三节 QYHS792A程序的功能特点与应用范围244

第四节 仿真效果246

一、CA10C汽车稳态转向特性的仿真与试验247

二、稳态转向时某些参数的变化247

三、上下坡转向特性的仿真249

四、前驱动时稳态转向特性的变化249

五、高摩擦差速器对稳态转向特性的影响249

第五节 稳态转向特性的控制250

一、轮胎侧偏刚度——载荷特性对汽车稳态转向特性的影响250

二、轴荷分配对转向特性的影响252

三、轮胎载荷能力的选择对载货车满载转向特性的影响252

四、转向系刚度、轮胎拖距与主销后倾对保证汽车具有适当不足转向度的重要性253

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253

六、侧向载荷转移的控制及其对转向特性的影响255

七、滑路上的转向特性259

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262

第一节 仿真计算程序的功能与特点262

第二节 参数及变量符号的表示与说明263

一、标记符号263

二、汽车运动基本状态变量263

三、输入变量264

四、主要中间计算参数267

五、主要中间变量267

六、物理常数269

第三节 汽车力学模型及运动方程式269

第四节 汽车运动学关系及有关参数计算274

一、汽车基本参数计算274

二、空气六分力计算274

三、汽车悬挂及转向系统运动学关系275

四、轮胎有效侧偏角的计算277

五、轮胎纵滑率、侧滑率及滑移速度的计算278

六、通过悬挂作用于悬挂质量的外力计算278

七、悬挂质量质心到侧倾轴垂直高度的计算279

八、车轮垂直负荷的计算279

第五节 轮胎力及汽车外力的计算279

一、轮胎力学模型（第3章第10节）的应用279

二、前轮绕主销总回正力矩的计算280

三、前轮绕主销干摩擦力矩的计算281

四、汽车外合力的计算281

第六节 汽车操纵仿真形式和仿真结果的输出功能282

第七节 转弯制动仿真计算及试验验证283

一、试验方法284

二、仿真计算方法284

三、评价方法284

四、仿真结果与试验结果的比较284

第八节 仿真计算程序的应用及典型仿真实例286

一、直线制动稳定性仿真计算286

二、转弯制动稳定性仿真计算287

三、转弯驱动仿真计算292

四、稳态转向特性仿真计算292

五、滑路上汽车发动机制动甩尾现象的仿真计算292

第十三章 驾驶员—汽车闭环操纵系统动力学仿真研究295

第一节 驾驶员模型的理论基础与一个理想化系统的驾驶员模型295

第二节 驾驶员反应滞后对闭环响应的影响299

第三节 汽车动力学特性与驾驶员的动态校正301

第四节 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304

第五节 不同预瞄窗下的系统模型308

第六节 双移线试验仿真与验证309

第七节 不圆滑轨道的预瞄修正312

第八节 宽道与单边约束道路下的预瞄修正313

第九节 侧向加速度反馈校正策略315

第十节 大角度路径下闭环操纵运动的仿真317

第十一节 点斜预瞄策略——一种最优样条控制模型319

第十二节 最优样条控制（三阶预瞄）的一般理论与“预瞄—跟随器”理论的关系322

第十三节 高阶预瞄模型的二阶化326

第十四节 多自由度汽车（控制对象）校正参数的确定329

第十五节 非线性汽车（控制对象）校正参数的确定332

第十六节 汽车开环特性的闭环评价问题333

一、？（jω）频域评价334

二、闭环系统跟随性的频域评价336

三、闭环系统综合频域评价338

四、非线性汽车的闭环综合评价340

五、闭环时域评价340

第十七节 不同模型仿真结果与试验结果的比较341

一、微分校正的单点位置预瞄最优曲率模型341

二、试验结果346

三、MacAdam最优预瞄控制模型346

四、加速度反馈的单点预瞄最优曲率模型347

第十八节 预瞄优化人工神经网络驾驶员模型349

第十九节 考虑车速变化影响的驾驶员模型354

第二十节 任意路径下的驾驶员模型356

附录A 汽车操纵稳定性指标限值与评价方法（GB/T13047—1991）360

附录B 力矩中心369

附录C 汽车振动与载荷的统计分析及悬架系统参数的选择381

附录D 轮胎侧偏特性试验结果之例397

附录E 板簧变形运动学分析及其应用408

参考文献417