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汽車行駛安全性

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1886年，卡爾·本茨發(fā)明了人類第一輛汽車，至今世界汽車工業(yè)經(jīng)過了120年的發(fā)展，當(dāng)代汽車已經(jīng)相當(dāng)成熟。汽車已經(jīng)滲透于國防建設(shè)、國民經(jīng)濟以及人類生活的各個領(lǐng)域之中。
    然而，隨著人類社會的不斷發(fā)展，以及汽車的普及應(yīng)用，隨之帶來的汽車安全問題也已成為世界性的大問題。 
    上個世紀(jì)80年代末至今，我國交通事故死亡人數(shù)已經(jīng)連續(xù)十余年位居世界第一。中國擁有全世界1.9%的汽車，引發(fā)的交通死亡事故卻占了全球的15%。2005年中國因道路交通事故喪生的人數(shù)接近10萬。平均每天死亡300人，每4.8分鐘就有1人死于車禍，相當(dāng)于每天墜毀1架滿載客人的波音777-200型飛機。
第四章 汽車行駛安全性
汽車安全性：主動安全性、被動安全性、生態(tài)安全性（指發(fā)動機排氣污染、汽車行駛噪聲和電磁波對環(huán)境的影響，將在“汽車公害”中討論)。
汽車主動安全性：是指汽車本身防止或減少道路交通事故發(fā)生的性能。
重點是將車輪懸架、制動和轉(zhuǎn)向的性能達到最好的程度，盡量提高汽車行駛的穩(wěn)定性和舒服性，減少行車時所產(chǎn)生的偏差。例如安裝制動防抱死裝置ABS以提高制動性能防止甩尾現(xiàn)象，安裝驅(qū)動防滑裝置ASR防止汽車產(chǎn)生側(cè)滑，采用轉(zhuǎn)向動力輔助減輕駕駛者的疲勞程度，采用新式光源提高照明射程，等等。
汽車被動安全性：是指交通事故發(fā)生后，汽車本身減輕人員傷害和貨物損失的能力。又可分為內(nèi)部被動安全性(減輕車內(nèi)乘員受傷和貨物受損)以及外部被動安全性(減輕對事故所涉及的其它人員和車輛的損害)。
主動安全技術(shù) 
(1)、制動防抱死系統(tǒng)(ABS)
   ABS(Anti-Lock Braking System)是汽車主動安全最基本的也是最重要的裝置之一。
  ABS能有效避免車輪被抱死。如果前輪先抱死，汽車喪失轉(zhuǎn)向能力，造成方向失控而發(fā)生危險；如果后輪先抱死，會出現(xiàn)側(cè)滑、甩尾，甚至完全調(diào)頭等嚴(yán)重事故；如果4個車輪全部抱死，而由于慣性力的作用，汽車會繼續(xù)向前滑移。  
(2)、驅(qū)動防滑系統(tǒng)(ASR)
          ASR(Accecleration Slip Regulation) 的主要功能是當(dāng)汽車在不良路面行駛時，特別是在冰雪、泥濘路面起步和行駛突然加速時以及車輛在濕滑路面高速轉(zhuǎn)彎時，ASR可以最大限度地利用發(fā)動機的驅(qū)動力矩，防止或減少驅(qū)動輪出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，以提高汽車的牽引力。同時，可避免因驅(qū)動輪打滑而造成的車輛側(cè)滑、甩尾、跑偏等現(xiàn)象，從而保證車輛起步、轉(zhuǎn)向和加速過程中行駛方向的穩(wěn)定性，提高車輛的操控性能。
(3)、電子制動力分配裝置(EBD)
          EBD(Electric Brake Force Distribution) 的功能是在汽車制動的瞬間，根據(jù)每個車輪不同的附著力情況，迅速準(zhǔn)確地計算出每個車輪的摩擦力數(shù)值，然后通過自動調(diào)整制動裝置，使每個車輪的制動力與摩擦力（牽引力）達到合理匹配，以保證車輛制動時的平穩(wěn)與安全。EBD主要是對ABS起輔助作用，以提高ABS的功效。 
(4)、制動輔助系統(tǒng)(BAS) 
          BAS(Brake Assist System) 能根據(jù)駕駛員踩下制動踏板的速度來探測車輛的行駛情況。在緊急情況下，當(dāng)駕駛員迅速踩下制動踏板力度不足時，BAS便會啟動，并在不足1s的時間內(nèi)迅速把制動力增至最大，從而縮短緊急制動的制動距離。
          BAS對ABS起輔助作用。當(dāng)駕駛員采用點制動時，車輪往往不會抱死，這時ABS沒有機會發(fā)生作用，而BAS則讓ABS具有一定的智能行為，當(dāng)駕駛員迅速用力點剎制動踏板時，BAS也會判斷車輛正在緊急制動，從而在迅速增大制動力的同時，啟動ABS系統(tǒng)，以提高汽車在各種操縱情況下的制動性能。 
(5)、電子穩(wěn)定程序（ESP） 
          ESP(Electronic Stability Program) 通過不同的傳感器實時監(jiān)控車輛的轉(zhuǎn)彎方向、行駛車速、油門開度、車輪附著力、制動力以及車身的傾斜角度和側(cè)傾速度等，據(jù)此來判斷汽車的正常安全行駛和駕駛者操控汽車的意圖之間的差異。然后通過控制單元適時調(diào)整發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和調(diào)整每個車輪上的制動力分布，自動修正過度轉(zhuǎn)向或轉(zhuǎn)向不足。 
(6)、車輛動態(tài)控制系統(tǒng)(VDC) 
          VDC(Vehicle Dynamics Control)也叫汽車橫向擺動顯示和控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以在汽車行駛過程中將潛在的危險性預(yù)先告知駕駛員，在可能出現(xiàn)傾翻危險時自動降低車速，保障行車安全。系統(tǒng)由2部分組成：橫向擺動穩(wěn)定性顯示部分和橫向擺動穩(wěn)定性控制部分。 
(7)、智能測距防碰撞系統(tǒng)
　　智能測距防碰撞系統(tǒng)可以根據(jù)車輛的行駛狀態(tài)（如車速、路況等）確定車輛周圍的安全距離，當(dāng)車輛進入危險區(qū)域時，自動巡航系統(tǒng)會自動啟動并報警，以避免或減少發(fā)生碰撞類事故。 
被動安全技術(shù) 
(1)安全帶 
    安全帶是最典型的被動安全裝置，它是對駕乘人員進行約束和相對固定，可以有效地減輕交通事故發(fā)生時乘員與車身的碰撞，將乘員的損傷程度降至最低。
(2)安全氣囊
        主要由傳感器、微處理器、氣體發(fā)生器和氣囊等部件組成。傳感器和微處理器用以判斷撞車程度，傳遞及發(fā)送信號；氣體發(fā)生器根據(jù)信號指示產(chǎn)生點火動作，點燃固態(tài)燃料并產(chǎn)生氣體向氣囊充氣，使氣囊迅速膨脹。
         研究表明，有氣囊裝置的轎車發(fā)生正面撞車，駕駛者的死亡率，大轎車降低了30%，中型轎車降低11%，小型轎車降低14%。

(3)自動求救系統(tǒng)
  　　對于安裝了GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的車輛，當(dāng)車輛發(fā)生嚴(yán)重的交通事故后，自動求救系統(tǒng)可立即自動向救援中心發(fā)出呼叫，報告事故車輛所處的準(zhǔn)確位置（基于GPS的定位數(shù)據(jù)）、車輛事故的狀態(tài)（是碰撞變形還是側(cè)翻等），向救援人員轉(zhuǎn)發(fā)傷員身體方面的重要信息，可以測出車內(nèi)極微的振動和微量的二氧化碳，還能測出車廂或行李廂內(nèi)是否有人，防止傷員被困在里面，以爭取最早地、最準(zhǔn)確地發(fā)出求救信息，獲得最及時最有效的救援，將傷亡程度減輕到最小限度。 
      2005年全國共發(fā)生道路交通事故450254起，比上年減少67635起，降13．1％；造成98738人死亡，比上年減少8339人，下降7．8％ ；造成469911人受傷，比上年減少10953人，下降2．3％；直接財產(chǎn)損失18．8億元，比上年減少5．1億元， 下降21．2％。
現(xiàn)在汽車設(shè)計師們更多考慮的則是主動安全設(shè)計，使汽車能夠自己“思考”，主動采取措施，避免事故的發(fā)生。在這種汽車上裝有汽車規(guī)避系統(tǒng)，包括裝在車身各部位的防撞雷達、多普勒雷達、紅外雷達等傳感器，盲點探測器等設(shè)施，由計算機進行控制。在超車、倒車、換道、大霧、雨天等易發(fā)生危險的情況下隨時以聲、光形式向駕駛者提供車體周圍必要的信息，并可自動采取措施，有效防止事故發(fā)生。另外在計算機的存儲器內(nèi)還可儲存大量有關(guān)駕駛者和車輛的各種信息，對駕駛者和車輛進行監(jiān)測控制。例如
研制成功的“豐田高級安全汽車”即具有駕駛者困倦預(yù)警系統(tǒng)、輪胎壓力預(yù)報系統(tǒng)、發(fā)動機火警預(yù)報系統(tǒng)、車前燈自動調(diào)整系統(tǒng)、拐角監(jiān)控系統(tǒng)、汽車間信息傳輸系統(tǒng)、道路交通信息引導(dǎo)系統(tǒng)、自動剎車系統(tǒng)、SOS停車系統(tǒng)、滅火系統(tǒng)以及各向氣囊系統(tǒng)等，其中有些單項設(shè)備已投放市場。
影響道路交通安全的主要因素包括人、汽車、道路（包括交通環(huán)境）條件，即“駕駛員-汽車-道路”系統(tǒng)，而汽車是該系統(tǒng)中潛在危機性最大的環(huán)節(jié)。 
第一節(jié) 制動性
         汽車制動性能是汽車的主要使用性能之一。汽車制動性能直接關(guān)系到汽車交通安全，許多交通事故都與汽車制動性能不良或制動失效等情況有關(guān)。因此，汽車制動性能是汽車安全行駛的重要保證。
汽車制動性能：是指汽車在行駛時能在短距離停車且維持行駛方向穩(wěn)定性和在下長坡時能維持一定車速的能力。
評價指標(biāo)：汽車制動效能、制動效能的恒定性及制動時方向穩(wěn)定性是汽車制動性的三個重要評價指標(biāo)。  
制動效能：制動效能一般用制動距離和制動減速度表示。指汽車在良好的路面上以規(guī)定的初始車速和規(guī)定的踏板力制動到停車的制動距離或制動時汽車的減速度。它是制動性能的最基本指標(biāo)。 
制動效能的恒定性：指抗熱衰退性能和抗水衰退性能?？篃崴ネ诵阅?，是指汽車高速行駛制動或下長坡時連續(xù)制動時制動性能的保持程度；抗水衰退性能，是指汽車涉水后對制動效能的保持能力。  
制動時方向穩(wěn)定性：指汽車制動過程中不發(fā)生跑偏、側(cè)滑以及失去轉(zhuǎn)向能力的性能。 
轎車行車制動器的制動性能要求
項目	中國GB7258	EEC 71/320	瑞典 F18	美國聯(lián)邦135
試驗路面	φ≥0.7	附著良好	φ＝0.8	Skid No81
載重	空載（滿載）	1人或滿載	任何載荷	輕載、滿載
制動初速	50km/h	80km/h	80km/h	96.5km/h
方向穩(wěn)定性	偏出≤2.5m	不抱死跑偏	不抱死跑偏	不抱死，偏出≤3.66m
距離或減速度	≤19 (20)m
≥6.2(5.9)m/s2	≤50.7m, 
≥5.8m/s2	≥5.8m/s2	≤65.8m
踏板力	≤500N	≤490N	≤490N	≤66.7~667N

（一）地面制動力（從動輪受力圖）
   車輪地面切向力：

式中：    為車輪制動力矩，
                 r為車輪半徑。
	      為車輪滾動阻力。
忽 略車輪滾動阻力，
 地面制動力          是制動時的外力，
      取決于   1) 制動器摩擦力
                    2) 輪胎與地面摩擦力
（二）、制動器制動力
   定義：車輪胎外緣克服制動器摩擦力所需之力，
制動器制動力僅與制動器結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)，它與踏板力（或氣壓）成正比。
 （三）地面最大制動力：
這表明制動踏板力（或氣壓）上升到一定值，制動力達到地面附著力時，車輪不轉(zhuǎn)——即發(fā)生抱死，此時，速度不為零，車輛將沿路面滑移。
一、基本概念
(四)、車輪與地面的附著與滑移
        在制動過程中制動軌跡分三階段。
        第一階段：清晰花紋（近似純滾動）

式中：V ——車輪中心速度；
	——沒有制動力時車輪半徑；
	——車輪的角速度。
         第二階段：印跡模糊（邊滑邊滾）
         第三階段：印跡拖滑
                                  =0
         滑移（動）率：
                       
		純滾動  V=    	           S=0
                       純拖滑      =0              S=1
附著率與滑移率的關(guān)系：	的函數(shù)，通過實驗可得出其關(guān)系曲線。
	對應(yīng)于s=0.2（0.15）~0.4（0.25）之間。
      上述是沒有側(cè)向力的條件下討論的。而實際制動中常有側(cè)偏、側(cè)滑現(xiàn)象，側(cè)向附著系數(shù)，  是側(cè)向力與垂直載荷之比。
     
     在S↓，側(cè)偏角小時比較高，制動穩(wěn)定性好，制動性能也好。

若令Fx / Fz=	  
OA——近似直線  沒有真正滑移        
 AB段——緩慢上升，局部相對滑移         緩增
 BC段——	緩慢下降 ，
當(dāng)s=1時，有：

——峰值附著系數(shù)
      	——滑動附著系數(shù)    
在干燥路面上：       
在濕路面上：  
附著系數(shù)的影響因素：
    1.道路   ⑴道路材料                 ⑵路面狀況
    2.輪胎   ⑴輪胎結(jié)構(gòu)及材料     ⑵輪胎花紋
    3.汽車運行速度： 干路面10～40 km/h 影響很小
                                    濕路面10～40 km/h 影響較大
各種路面上的滑移系數(shù)
					
路面種類	路面種類	干燥	干燥	潮濕	潮濕
路面種類	路面種類	≤48km/h	＞48km/h	≤48km/h	＞48km/h
水泥	新敷設(shè)
交通量較少
磨損路段	0.80~1.00
0.60~0.80
0.55~0.75	0.70~0.85
0.60~0.75
0.50~0.65	0.50~0.80
0.45~0.70
0.45~0.65	0.40~0.75
0.45~0.65
0.45~0.60
瀝青	新敷設(shè)
交通量較少
磨損路段
焦油過多路段	0.80~1.00
0.60~0.80
0.55~0.75
0.50~0.60	0.65~0.70
0.55~0.70
0.45~0.65
0.35~0.60	0.50~0.80
0.45~0.70
0.45~0.65
0.30~0.60	0.45~0.75
0.40~0.65
0.40~0.60
0.25~0.45
碎石	碎石	0.40~0.70	0.40~0.70	0.45~0.75	0.45~0.75
結(jié)冰	結(jié)冰	0.10~0.25	0.07~0.20	?	?
壓實積雪
松散積雪	壓實積雪
松散積雪	0.30~0.55
0.10~0.25	0.35~0.60
0.10~0.20	?	?
二、汽車制動過程分析
（一）減速制動過程

制動的全過程：
1、駕駛員反應(yīng)階段： 2、制動器起作用的    
     增長階段:
3、持續(xù)制動階段：
4、放松制動階段：
反應(yīng)時間：發(fā)現(xiàn)、識別
	     障礙到踩踏板時間，tr
操縱力增長時間：tb(	      )
協(xié)調(diào)時間：出現(xiàn)踏板力到出現(xiàn)制動力ta
減速度增長時間：ts
持續(xù)制動時間：tv
（二）制動距離
制動距離S ：指汽車以給定的初速，從
	    踩到制動踏板至汽車停住
	    所行駛的距離，即S2+S3.
停車距離： S1 +S2+S3 （考慮駕駛員反
	     應(yīng)時間tr ）
1、停車距離的計算：
  a. 在 tr+ ta內(nèi),汽車作勻速運動：    
      VA：制動初速度
   
b.在 ts 內(nèi)制動減速度線性增長:
    ∴

c.在 tv內(nèi)汽車作勻減速運動。

則汽車制動停車距離為：

汽車制動距離（不考慮反應(yīng)時間）為：

因 	較小，故可等式中第三項可忽略。
車輛絕對安全距離（即停車距離）：
相對安全距離：前后車輛以同樣減速度制動，制動距離與車速無關(guān)，故
由于駕駛員對安全距離估計不準(zhǔn)，也可采用安全時間間隔來表示車輛的安全性，既：
定義：制動減速率（反映了車輛制動減速度）：
令前后軸制動力：
故：
或：
若：
則：在各種制動工況時有
1、前后輪都處于微小滑移時：
2、后軸達極限附著率時：
3、前軸達極限附著率時：
3、各輪都達到極限附著率時：
4、一車軸抱死：				      后輪抱死，車輛不穩(wěn)定。
5、各輪都抱死：				    車輪（輛）直線滑移。綜上所述，最大可能的制動減速率：
三、制動減速率
車輛在實際道路上的制動工況分析：
設(shè)一車輛在某        道路上制動，車輛受力圖如圖示（忽略車輛滾動阻力、空氣阻力等）。
制動力：

軸荷：

故各軸（利用）附著率：

根據(jù)公式，在一定道路上，給定Z制動時，得到前后軸（利用）附著率，從而分析車輛制動狀態(tài)。
例，某車輛在道路上制動：
1）當(dāng)Z=0.4時，有
2）當(dāng)Z=0.8時，有			
3）當(dāng)Z=1.0時，有
分析：第一種情況，若車輛在		道路制動。前輪將首先達到極限附著率；隨著踏板力繼續(xù)增大，前輪先抱死		，后輪制動力繼續(xù)增大到其最大值，最終直至抱死			。
第二種情況，若車輛在		道路制動。前后輪將同時達到極限附著率；隨著踏板力繼續(xù)增大，前后輪同時抱死。
第三種情況，若車輛在		道路制動。后輪將首先達到極限附著率；隨著踏板力繼續(xù)增大，后輪先抱死		，前輪制動力繼續(xù)增大到其最大值，最終直至抱死			。
同步附著系數(shù)：汽車在道路上制動時,若前后輪同時達到抱死的工況,稱該道路附著系數(shù)為同步附著系數(shù).
四、制動效能恒定性
制動器抗熱衰退性能一般用一系列連續(xù)制動的制動效能保持程度進行評價。為了滿足有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對抗熱衰退性能的要求，汽車應(yīng)以規(guī)定車速，規(guī)定的制動的踏板力連續(xù)實施15次制動（制動強度為3m/s2）,最后制動效能不低于冷試驗效能（5.8m/s2）的60％。
  熱衰退現(xiàn)象是高速制動或山區(qū)行車不可避免的問題，有些國家規(guī)定大型貨車必須裝備輔助制動器。在我國一些山區(qū)運輸汽車甚至采用噴灑冷卻水的措施來降低制動器溫度，以保證汽車有足夠的制動性能。
盤式制動器制動效能沒有鼓式的好，但抗熱衰退性能好（穩(wěn)定）。
制動時方向穩(wěn)定性
	當(dāng)前輪抱死、后輪自由滾動時，在干擾作用下，發(fā)生前輪偏離角 ;若保持轉(zhuǎn)向盤固定不動，因前輪側(cè)偏轉(zhuǎn)向產(chǎn)生的離心慣性力與偏離角的方向相反,起到減小或阻止前軸側(cè)滑的作用，即汽車處于穩(wěn)定狀態(tài)。 
在彎道制動行駛條件下，若只有后輪抱死或提前一定時間抱死，在一定車速條件下，后軸將發(fā)生側(cè)滑；而只有前輪抱死或前輪先抱死時，因側(cè)向力系數(shù)幾乎為零，不能產(chǎn)生地面?zhèn)认蚍醋饔昧?，汽車無法按照轉(zhuǎn)向盤給定的方向行駛，而是沿著彎道切線方向駛出道路，即喪失轉(zhuǎn)向能力。
車輪制動抱死是應(yīng)該避免的．而只有后輪抱死時，車輛行駛狀態(tài)最危險．
如前所述，前后輪同時抱死工況可避免后軸側(cè)滑，并保證前輪只有在最大制動強度下，才使汽車失去轉(zhuǎn)向能力，這種工況道路附著條件利用較好。前輪較后輪先抱死，雖然不會發(fā)生側(cè)滑，但是汽車喪失轉(zhuǎn)向能力。在一定速度下，后輪較前輪先抱死一定時間，會造成汽車后軸側(cè)滑。
五、制動力分配
因而，根據(jù)制動穩(wěn)定性要求，前輪的附著率應(yīng)大于后輪，
即：				據(jù)
有：			　在前后輪同時制動抱死時有：
代以不同的Ｚ到上兩式，分別得與ＸＹ坐標(biāo)軸成４５度和過原點的一組射線，將相同的Ｚ線的交點連接即得同時滿足前后輪同時制動抱死的前后制動力分配曲線，稱為理想的制動力分配曲線（Ｉ曲線）．
汽車裝載質(zhì)量變化時，質(zhì)心位置將發(fā)生變化（除某些載荷變化不大的特種汽車），因而其Ｉ曲線也將發(fā)生變化．一般轎車滿載后質(zhì)心后移，高度變化不大，其滿載Ｉ曲線將上移．貨車滿載后質(zhì)心高度增加，位置后移，其滿載Ｉ曲線一般也是上移．
考慮到制動距離要求時，根據(jù)歐洲制動法規(guī)要求：

還可作出最大制動距離極限曲線如圖４－16．要求車輛前后軸制動力分配應(yīng)滿足上述要求，即車輛前后軸制動力分配不得超出上述兩條曲線．
令制動器制動力分配系數(shù)：
該直線稱為實際前、后制動器制動力分配線，簡稱	線。
六、雙管路制動系統(tǒng):安全法規(guī)要求裝用雙管路制動系統(tǒng)。
       各種布置方案的分析：
              
                     
1、“前后（　　型）”布置
前軸制動器與后橋制動器各用一個回路
                     a   一軸失效，制動減速度下降
                     b   若前軸失效，則汽車失去方向穩(wěn)定性（后抱）
2、“交叉（Ｘ型）”布置
前軸的一側(cè)車輪制動器與后橋的對側(cè)車輪制動器同屬一回路
a    一套失效時，制動減速度減少一半
b    方向穩(wěn)定性不喪失         c    可能因制動力左右不均而跑偏
3、前二后一（ＨＩ型）布置
每側(cè)前制動器的半數(shù)輪缸和全部后制動器輪缸屬于—個回路，其余的前輪缸則屬于另一回路
                     a   無論那套失效，前輪制動力將減半
                     b   如果前后回路失效，制動穩(wěn)定性不好
4、前二后二（ＬＬ型）分別制動
兩個回路分別對兩側(cè)前輪制動器的半數(shù)輪缸和一個后輪制動器起作用。
一套失效則制動力減半
七、制動防抱死裝置
1、制動車輪抱死過程
假設(shè)：1）V=C 
 2）Fz=C 
3）附著率—滑移率曲
線簡化為折線
4）制動器摩擦力矩與
時間呈線性關(guān)系
車輪抱死過程
在0~Sc
a：滑移率 增加緩慢
b：車輪角速度ω 緩慢降到ωc
c：角減速度很快降低并穩(wěn)定在ωc
屬于穩(wěn)定區(qū)域

在Sc—1
a：滑移率很快增加到1
 b：角速度 很快降低到0
c：角減速度急劇降低
屬于不穩(wěn)定區(qū)域
2、防抱死裝置
      為充分發(fā)揮輪胎與地面的潛在附著能力，全面滿足制動要求，在高級轎車及載重貨車上裝有自動防抱死裝置，簡稱（A·B·S）從而在緊急制動時，μ↑ μ側(cè)↑ S↓方向穩(wěn)定性↑。
防抱死裝置一般有三部分：傳感器、控制器、壓力調(diào)節(jié)器。
 在正常制動時——
防抱死裝置不起作用
 在緊急制動時——
防抱起死裝置起作用
 傳感器：車輪運動參數(shù)。
 控制器：分析傳感器參
數(shù)，在將抱死時發(fā)出脈
沖信號使壓力調(diào)節(jié)器起作用。
壓力調(diào)節(jié)器：調(diào)節(jié)分泵壓力，
減少分泵壓力防止抱死，當(dāng)
車輪轉(zhuǎn)速增加時又恢復(fù)制動。
第二節(jié)操縱穩(wěn)定性
汽車操縱穩(wěn)定性：汽車在行駛過程中，能遵循駕駛員給定		        的行駛方向行駛（操縱性），且受各種		       外部干擾尚能保持穩(wěn)定行駛的能力（穩(wěn)		       定性）。
***  汽車操縱穩(wěn)定性不僅影響汽車駕駛的操縱方便程度，            
      而且對駕駛員體力消耗，汽車行駛安全，特別是高速         
      安全起重要作用。被稱為“高速車輛的生命線”

影響操縱穩(wěn)定性有三方面：

結(jié)構(gòu)參數(shù)：軸距、輪距、重心、輪胎、懸架，定位角及轉(zhuǎn)	        向系參數(shù)。
 使用因素：駕駛員的反應(yīng)，技術(shù)水平，能準(zhǔn)確的采取措施，	        可使汽車處于穩(wěn)定狀態(tài)。
 外界干擾：地面不平，橫、縱坡，輪胎的附著等。
一 、操縱穩(wěn)定性的評價指標(biāo)

在汽車操縱穩(wěn)定性的研究中，常把汽車作為一個控制系統(tǒng)，求出汽車曲線行駛的時域響應(yīng)和頻域響應(yīng)，并以它們來表征汽車的操縱穩(wěn)定性能。

汽車操縱穩(wěn)定性需要采用較多的物理參量從多方面來進行評價。

汽車曲線行駛的時域響應(yīng)：是指汽車在轉(zhuǎn)向盤輸入（角輸入				或力矩輸入 ）或外界側(cè)向干擾				輸入下的側(cè)向運動響應(yīng)。
汽車運動的穩(wěn)定狀態(tài)：汽車行駛過程中，受到外界干擾（激勵），其運動參數(shù)產(chǎn)生變化（響應(yīng)）。在干擾消失后，車輛能自動恢復(fù)原有運動參數(shù)（響應(yīng)），稱這種運動狀態(tài)是穩(wěn)定的。

操縱性的評價：
 ⑴轉(zhuǎn)向盤角輸入下的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)（轉(zhuǎn)向特性）及瞬態(tài)響應(yīng)
    評價參數(shù)：穩(wěn)態(tài)橫擺角速度增益（轉(zhuǎn)向靈敏度）， 反應(yīng)		時間，橫擺角速度波動的無阻尼固有頻率。
⑵橫擺角速度的響應(yīng)特性
  評價參數(shù)：（轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角輸入與汽車橫擺角速度響應(yīng)）共		振頻率、振幅比、相位滯后角。
 ⑶回正性：回正后達到剩余橫擺角速度的時間 
 ⑷轉(zhuǎn)向半徑：最小轉(zhuǎn)向半徑
 ⑸（原地、低速、高速）轉(zhuǎn)向輕便性：轉(zhuǎn)向力
 ⑹直線行駛性：側(cè)向偏移
⑺典型行駛工況：方向盤轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)向力、側(cè)向加速度、橫擺角速度、側(cè)偏角、車速
 ⑻極限行駛能力：圓周行駛極限側(cè)向加速度（極限側(cè)向加速度）、抗側(cè)翻能力（臨界車速）、發(fā)生側(cè)滑時的控制性能（回原來路徑所需時間）。
二、輪胎側(cè)偏特性
側(cè)偏特性：主要是指側(cè)偏力、回正力矩與側(cè)偏角間的關(guān)系。
它是研究汽車操縱穩(wěn)定性的基礎(chǔ)。輪胎側(cè)偏特性是輪胎的重要力學(xué)特性。
1、輪胎坐標(biāo)系
 x：車輪平面與地平面的交線，
   向前為正。
Y：沿前進方向向左為正。
Z：向上為正。
按右手定則確定力矩正方向。
側(cè)偏角：車輪行駛方向與X軸夾角
外傾角：車輪平面與xoz夾角。
翻轉(zhuǎn)力矩： 地面作用于輪胎上的力繞X軸的轉(zhuǎn)矩。
滾動力矩： 地面作用于輪胎上的力繞Y軸的轉(zhuǎn)矩。
回正力矩： 地面作用于輪胎上的力繞Z軸的轉(zhuǎn)矩。
2、輪胎側(cè)偏現(xiàn)象
     汽車行駛過程中，因路面?zhèn)认騼A斜、側(cè)向風(fēng)或曲線行駛時離心力等的作用，車輪中心沿軸方向?qū)⒆饔糜袀?cè)向力，在地面上產(chǎn)生相應(yīng)的地面?zhèn)认蚍醋饔昧?，也稱為側(cè)偏力 。
（1）剛性車輪
側(cè)向附著率      
  側(cè)向力：
當(dāng)側(cè)向力小于側(cè)向附著力時，車輪與路面間無滑移。
 當(dāng)側(cè)向力大于側(cè)向附著力時，車輪發(fā)生側(cè)向滑動，車輪偏離行駛方向。
（2）彈性車輪
側(cè)偏現(xiàn)象：當(dāng)車輪有側(cè)向彈性時，即使沒有達到附著極限，車輪行駛方向也將偏離車輪平面的方向，這是因為，這時輪胎將產(chǎn)生側(cè)向變形。
車輪靜止時：輪胎發(fā)生側(cè)向變形，輪胎胎面接地印跡中心線與車輪平面不重合。
車輪滾動時：接觸印跡中心線與車輪平面成一夾角（既側(cè)偏角）
側(cè)偏角的數(shù)值與側(cè)向力的大小有關(guān)，通過試驗確定： 
K：側(cè)偏剛度（偏離剛度）
三、車輛轉(zhuǎn)向運動學(xué)
 
     汽車轉(zhuǎn)向——轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)
1、若剛性車輪，無側(cè)向彈性偏離，應(yīng)按瞬時轉(zhuǎn)向中心回轉(zhuǎn)

式中：         ——左右車輪偏轉(zhuǎn)角；
         R——瞬心O到汽車縱軸線距離；
         d——左右主銷中心距；
         B、L——輪距和軸距。
轉(zhuǎn)向半徑R——指瞬心到汽車縱軸線
垂直距離

當(dāng)α很小時：       
故   R≈L/
2、彈性車輪

由于車輪彈性偏離：B點的速度矢量呈——       角
                                 A點的速度矢量呈——
瞬心O到縱軸線距離 OK——轉(zhuǎn)向半徑變化了
分析轉(zhuǎn)向半徑變化對汽車轉(zhuǎn)向的影響：
       兩式相加：

∵車輪偏離角一般≯6°~8°
         BK+AK=L

比較

三種情況：                   R′=R；
                                            R′＜R； 
                                                 R′＞R；
       上述三種情況，會引起三種轉(zhuǎn)向特性。下邊分別分析，從中找出   	理想轉(zhuǎn)向特性。
       
 A 中性轉(zhuǎn)向

汽車的轉(zhuǎn)向半徑與裝剛性車輪的轉(zhuǎn)向半徑相同，即中性轉(zhuǎn)向或正常轉(zhuǎn)向。
B 過度轉(zhuǎn)向
汽車的轉(zhuǎn)向半徑小于剛性車輪的轉(zhuǎn)向半徑，這種轉(zhuǎn)向特性稱之為過度轉(zhuǎn)向。
       在側(cè)向力F y作用下，以O(shè)瞬心作曲線運動慣性力Fc的側(cè)向分力Fcy與Fy相同，使車輪更加偏離，R′更小，失去操縱性。
C 轉(zhuǎn)向不足

即轉(zhuǎn)向半徑R′＞R剛性——不足轉(zhuǎn)向。
    ∵
    汽車瞬心為O
    Fcy與F y方向相反
    Fcy減小輪胎側(cè)向偏離，當(dāng)Fy消失，       Fcy可使汽車自動恢復(fù)直線行駛。
   
試驗方法：
      ①汽車作圓周運動
      ②通過加速改變汽車側(cè)向力
           轉(zhuǎn)向半徑不變——中性
           轉(zhuǎn)向半徑變小——過度
           轉(zhuǎn)向半徑變大——不足
希望不過度轉(zhuǎn)向，即不足轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)向。
第三節(jié) 汽車被動安全性
一.車輛事故分析和被動安全性的評價方法
評價方法：交通事故有隨機性，所以研究方法是統(tǒng)計分析
     a. 被動安全性的評價方法有很多，其中以“嚴(yán)重性因素F”較為簡單：
                              F=           （1/5~1/40范圍）

式中   Ns：當(dāng)場死亡人數(shù)（不超過七晝夜）
                      Nsh：事故中受傷人數(shù)
        b．危險系數(shù)

——沒受傷人數(shù)
                    ——輕傷人數(shù)
                    ——重傷人數(shù)
                    ——死傷人數(shù)
              k1、k2、k3——加權(quán)系數(shù) 
2.內(nèi)部被動安全性
   
⑴減小慣性載荷
   a 正面碰撞
      沿車身長度方向的平均減速度分布
      前部最大：jcp   300~400g
      質(zhì)        心：jcp   40~60g
   b 側(cè)面碰撞
      承受能力很小，其措施：骨架、車門。
轎車前部變形特性如右圖;
⑵限制乘員位移
安全帶種類：
二點式    三點式     四點式
    防撞氣囊：
 駕駛員：50~60L
 助    手：100~140L
⑶消除部件致傷因素
如儀表板下部應(yīng)安膝部緩沖墊、轉(zhuǎn)向盤可采用彈性有波紋的結(jié)構(gòu)，擋風(fēng)玻璃采用鋼化玻璃或夾層玻璃等。
3.外部被動安全性
一次碰撞：人撞車，人被加速到車速。
二次碰撞：人以車速與地面碰撞。
三次碰撞：人被汽車碾壓。
決定行人傷害程度的是一次碰撞時人的部位與人體碰撞的部件形狀。
要求：保險杠高度，330-350mm
	發(fā)動機罩大園角，低擋風(fēng)玻璃傾角，取消突出部件。

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