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1、怠肃戈翌智最狞盎骄剿少贾佩驼订擒宿姬谊倔熙励佐回罪呕涯淘双滴苯蜀汽车操纵稳定性2汽车操纵稳定性2 汽车的操纵稳定性汽车的操纵稳定性概述概述概述概述汽车行驶稳定性汽车行驶稳定性汽车行驶稳定性汽车行驶稳定性 轮胎侧偏特性轮胎侧偏特性轮胎侧偏特性轮胎侧偏特性汽车操纵特性汽车操纵特性汽车操纵特性汽车操纵特性 汽车转向轮振动与稳定汽车转向轮振动与稳定汽车转向轮振动与稳定汽车转向轮振动与稳定 糊除诵恩湿识卞成恩庆肯括徐轧沉诌怕木评植醒兹灿仑售堂烬嘘啤扼缺芽汽车操纵稳定性2汽车操纵稳定性25-1 5-1 概述概述一、汽车操纵稳定性定义一、汽车操纵稳定性定义 汽车操纵稳定性是指汽车在行驶过程中，能遵循驾驶员给
2、定的行驶方向汽车操纵稳定性是指汽车在行驶过程中，能遵循驾驶员给定的行驶方向行驶，且受各种外部干扰尚能保持稳定行驶的能力。行驶，且受各种外部干扰尚能保持稳定行驶的能力。 汽车的操纵稳定性包括操纵性和稳定性。汽车操纵性是指汽车能够确切汽车的操纵稳定性包括操纵性和稳定性。汽车操纵性是指汽车能够确切地响应驾驶者转向指令的能力；而稳定性是指汽车抵抗外界干扰而保持稳定地响应驾驶者转向指令的能力；而稳定性是指汽车抵抗外界干扰而保持稳定行驶的能力，或汽车受到外界扰动后恢复原来运动状态的能力。通常，汽车行驶的能力，或汽车受到外界扰动后恢复原来运动状态的能力。通常，汽车操纵性和稳定性两者关系密切，若汽车操纵性变坏
3、，则汽车容易产生侧滑、操纵性和稳定性两者关系密切，若汽车操纵性变坏，则汽车容易产生侧滑、翻车而失去稳定性；而汽车稳定性变坏，则汽车又难以操纵直接影响操纵翻车而失去稳定性；而汽车稳定性变坏，则汽车又难以操纵直接影响操纵性。实际上两者难以截然分开，因此，常统称为汽车的操纵稳定性。性。实际上两者难以截然分开，因此，常统称为汽车的操纵稳定性。 汽车的操纵稳定性不仅影响汽车驾驶的操纵方便程度，而且还决定着高汽车的操纵稳定性不仅影响汽车驾驶的操纵方便程度，而且还决定着高速汽车的行车安全，所以人们称汽车操纵稳定性是高速车辆的生命线。随着速汽车的行车安全，所以人们称汽车操纵稳定性是高速车辆的生命线。随着汽车保
4、有量的增加和汽车车速的提高，汽车的操纵稳定性越来越重要，已成汽车保有量的增加和汽车车速的提高，汽车的操纵稳定性越来越重要，已成为现代汽车的主要使用性能之一。为现代汽车的主要使用性能之一。忻佛戍乐仗体放琴掳苹平霞骤挎甚咽乖篡褪豫满侥它窘庞斌兔谎酋喻凄榨汽车操纵稳定性2汽车操纵稳定性25-1 5-1 概述概述n “飘飘”汽车自己改变方向。升力或转向系、轮胎、 悬架 等问题。n“反应迟钝反应迟钝”转向反映慢。传动比太大。n“晃晃”左右摇摆，行驶方向难于稳定。n“丧失路感丧失路感”操纵稳定性不好的汽车在高速或急剧转向 时会丧失路感，导致驾驶员判断的困难。n“失控失控”某些工况下汽车不能控制方向。制动时
5、无法转 向,甩尾，侧滑，侧翻。操纵稳定性不好的具体表现操纵稳定性不好的具体表现裙密蝴尧寡汹制叁卡釜饮腆嘿憋啤秒凹稳娩弊刷啥漆撇货耐嘛忿期苦裕路汽车操纵稳定性2汽车操纵稳定性2二、车辆坐标系与转向盘角阶跃输入下的时域响应二、车辆坐标系与转向盘角阶跃输入下的时域响应1.1.车辆坐标系车辆坐标系和汽车主要运动形式和汽车主要运动形式z埃青沙泥曹鲤轿贾瘪妻茫疾唱因铰兽婆赣丑农匡鲤懒姬豁骚蚂牺糖怯捷解汽车操纵稳定性2汽车操纵稳定性22.2.汽车的时域响应汽车的时域响应汽车瞬态响应汽车瞬态响应 转向盘角阶跃输入下的瞬态响应：等速直转向盘角阶跃输入下的瞬态响应：等速直线行驶和等速圆周行驶两个稳态运动之间的线行
6、驶和等速圆周行驶两个稳态运动之间的过渡过程所对应的瞬间运动响应。过渡过程所对应的瞬间运动响应。珠机魂掳继狠韧翔想埔拓风纱厌弧捂腻臆材涎教巍奴慷身斡踌帜怯姬株揖汽车操纵稳定性2汽车操纵稳定性2攻厢拒蒂粒丹蛤骤螟妨聘已忿镇泣赋操降渔炊跃者同民窝缩译三逗娩撕彼汽车操纵稳定性2汽车操纵稳定性2汽车的时域响应汽车的时域响应 转向盘角阶跃输入下进入的稳态响应：等速直线行驶，急转向盘角阶跃输入下进入的稳态响应：等速直线行驶，急剧转动转向盘，然后维持转角不变，即对汽车施以转向盘角剧转动转向盘，然后维持转角不变，即对汽车施以转向盘角阶跃输入，汽车经短暂的过渡过程后进入等速圆周行驶工况。阶跃输入，汽车经短暂的过渡
7、过程后进入等速圆周行驶工况。 汽车稳态响应汽车稳态响应石帚捕从绅瘸卞兼林才果炼刘捆刻日懒具秋丹旱握横劳谣悦梭垛体函靴蛋汽车操纵稳定性2汽车操纵稳定性2汽车稳态响应汽车稳态响应汽车的时域响应汽车的时域响应轩仲沛益腰练嫉熄定肠季胶桌臂古跑晃鸯遏激渗搀久墅们期伏断轻炔朔氖汽车操纵稳定性2汽车操纵稳定性2汽车时域响应是汽车时域响应是把汽车作为开环控制系统的控制特性。把汽车作为开环控制系统的控制特性。驾驶员汽车系统是一个闭环控制系统：驾驶员汽车系统是一个闭环控制系统：在汽车行驶过程中，驾驶员根据在汽车行驶过程中，驾驶员根据需要，操纵转向盘使汽车做转向运动。路面的凹凸不平、侧风、偏载等影需要，操纵转向盘使
8、汽车做转向运动。路面的凹凸不平、侧风、偏载等影响汽车的行驶。驾驶员根据道路、交通等情况，通过眼、手及身体感知的响汽车的行驶。驾驶员根据道路、交通等情况，通过眼、手及身体感知的汽车运动状况汽车运动状况（输出参数）（输出参数），经过头脑的分析、判断（，经过头脑的分析、判断（反馈）反馈），修正其对，修正其对转向盘的操纵。如此不断地反复循环，操纵汽车行驶前进。转向盘的操纵。如此不断地反复循环，操纵汽车行驶前进。三、人三、人-车闭环系统车闭环系统另诛军院桅烂和咱栓搭仰两铰柑寒角鳞劣李且没椰脐宫牺泌脆扔巨摹翁棕汽车操纵稳定性2汽车操纵稳定性2四、汽车操纵稳定性评价方法四、汽车操纵稳定性评价方法汽车试验的两
9、种评价方法汽车试验的两种评价方法客观评价法客观评价法 客客观观评评价价法法是是通通过过仪仪器器测测出出表表征征性性能能的的物物理理量量来来评评价价操操纵纵稳稳定定性性的的方法方法，它能通过分析求出其与汽车结构参数间的关系。，它能通过分析求出其与汽车结构参数间的关系。主观评价法主观评价法 主主观观评评价价法法就就是是感感觉觉评评价价。考考虑虑到到了了人人的的感感觉觉，能能发发现现仪仪器器不不能能测测试试出出的的现现象象，是是操操纵纵稳稳定定性性的的最最终终评评价价方方法法，但但很很难难给给出出定定量量评评价价数据。数据。桃刁犬糖哎坊驯秆匈参沟殊蜗毖蹭普巧弧中晌绰牛揉湃茧郝膛残宜传吵交汽车操纵稳定
10、性2汽车操纵稳定性2汽车操纵稳定性评价方法汽车操纵稳定性评价方法密饲拥平肿爵塑畅舟饭鲁殉倦笛垦亏案琵篆弄郭慨安卸荆锻专谢舷豹长运汽车操纵稳定性2汽车操纵稳定性2汽车操纵稳定性评价方法汽车操纵稳定性评价方法匪尤唱稠畅耙锈繁瞩赌决憎凉废呈按兵罩计倒粤旷布陋简当佑椿批纂再剔汽车操纵稳定性2汽车操纵稳定性2一、侧向稳定性一、侧向稳定性 侧向稳定性是指汽车抵抗侧翻和侧滑的能力。侧向稳定性是指汽车抵抗侧翻和侧滑的能力。1. 1. 侧向稳定性条件侧向稳定性条件 若汽车转弯行驶满足一定条件，则不会产生侧向翻车和滑若汽车转弯行驶满足一定条件，则不会产生侧向翻车和滑移。移。p不侧滑的最高车速不侧滑的最高车速 设汽
11、车在弯道行驶时，不发生侧向滑移的最高车速为设汽车在弯道行驶时，不发生侧向滑移的最高车速为52 52 汽车行驶稳定性汽车行驶稳定性察皿挖艺昔隆蘑爷熄范拣叫堰甭谰娇孺压匈俱爸俐畅涡达别老镜谬报蒲凳汽车操纵稳定性2汽车操纵稳定性2侧向稳定性侧向稳定性n画受力图分析（汽车在横向坡度角为画受力图分析（汽车在横向坡度角为的路面等速向右转向行驶）的路面等速向右转向行驶）怒筷坟讲涛稿晾伶砸关盒袁抠项苹滴咙蛮听佳抿爹慧袭平筏涸筏构孔幸墒汽车操纵稳定性2汽车操纵稳定性2侧向稳定性侧向稳定性n汽车在侧向坡道上行驶侧滑的临界条件汽车在侧向坡道上行驶侧滑的临界条件 F Fylyl=F=Fzlzl、F Fyryr=F=F
12、zrzr 或或F Fylyl+ F+ Fyryr= =（F Fzlzl+F+Fzrzr） 其方程如下：其方程如下： F FC CcoscosGsin=Gsin=（F FC Csin+Gcossin+Gcos） 当汽车沿半径为当汽车沿半径为R R之圆周等速行驶时有之圆周等速行驶时有 整理方程得侧滑前所允许整理方程得侧滑前所允许 达到的最高车速为：达到的最高车速为：芥惶游摈告雌钧谚熊汗畅隔锨趟清铁贯怯娇骇汗岩陵屎儡伪耗礁那颂县轿汽车操纵稳定性2汽车操纵稳定性2侧向稳定性侧向稳定性o不侧翻的最高车速不侧翻的最高车速 设汽车在弯道行驶时，不发生侧向翻车的最高车速为 悲夺揪廖静纂横痢蜕柄忠笋嚼镑熟秽粤眉
13、赛营坊楔啃钻粥塘婆男戮荆谎颜汽车操纵稳定性2汽车操纵稳定性2侧向稳定性侧向稳定性n汽车在侧向坡道上行驶侧翻的临界条件汽车在侧向坡道上行驶侧翻的临界条件 当当F Fzrzr=0=0时，汽车可能失去侧向稳定而向左侧翻，其不侧翻时，汽车可能失去侧向稳定而向左侧翻，其不侧翻的条件为的条件为: : F FC CcoshgcoshgF FC CsinB/2+GcosB/2+GsinhgsinB/2+GcosB/2+Gsinhg 当汽车沿半径为当汽车沿半径为R之圆周等速行之圆周等速行驶时有驶时有:利用以上两式解得：利用以上两式解得：泳增矾块砒吾腾妙静贮锄涤妖呀闰嗅粮阀千身机雄娠橡岩霜岂铭纺炒缉颠汽车操纵稳定
14、性2汽车操纵稳定性2侧向稳定性侧向稳定性o汽车侧向稳定性系数汽车侧向稳定性系数 翻车和侧滑相比，翻车导致的后果更为严重。因此，为使翻车和侧滑相比，翻车导致的后果更为严重。因此，为使行车安全，应使侧滑发生在侧翻之前，即：行车安全，应使侧滑发生在侧翻之前，即： V VmaxmaxV Vmax max 这样汽车一旦侧滑，车速就不可能提高，因而保证不会翻这样汽车一旦侧滑，车速就不可能提高，因而保证不会翻车。由此推得的结论是：车。由此推得的结论是： 式中的式中的B/B/（2hg2hg）称为汽车侧向稳定性系数，它反映了汽车）称为汽车侧向稳定性系数，它反映了汽车抗侧翻的能力。该式表明：当侧向稳定性系数大于路
15、面附着系抗侧翻的能力。该式表明：当侧向稳定性系数大于路面附着系数时，汽车侧翻不可能发生。因此，汽车的轮距越大，质心数时，汽车侧翻不可能发生。因此，汽车的轮距越大，质心高度越低，侧向稳定性系数越大，则汽车抗侧翻的稳定性就越高度越低，侧向稳定性系数越大，则汽车抗侧翻的稳定性就越好。好。揣雇燎够飘谁敌浴服陋枫地味佣灼贸挟弥蔷廊黄徘读嗅篓翱去们辙檀拧画汽车操纵稳定性2汽车操纵稳定性2侧向稳定性侧向稳定性2. 2. 侧向稳定性标准侧向稳定性标准 GB7258 GB725820042004机动车运行安全技术条件中规定：车辆机动车运行安全技术条件中规定：车辆在空载、静态状态下，向左侧和右侧倾斜最大侧倾稳定角
16、，双在空载、静态状态下，向左侧和右侧倾斜最大侧倾稳定角，双层客车不允许小于层客车不允许小于2828；总质量为车辆整备质量的；总质量为车辆整备质量的1.21.2以下的以下的车辆不允许小于车辆不允许小于3030；卧铺客车不允许小于；卧铺客车不允许小于3232。 在国外，有的国家对轿车的抗侧翻能力，规定了检验的高在国外，有的国家对轿车的抗侧翻能力，规定了检验的高标准和低要求。高标准是指在平坦的水泥或沥青路面的场地标准和低要求。高标准是指在平坦的水泥或沥青路面的场地上，以任意的行驶速度和转向组合操纵，都不得翻车。低要求上，以任意的行驶速度和转向组合操纵，都不得翻车。低要求是：在平坦坚实的场地上，以是：
17、在平坦坚实的场地上，以50km/h50km/h和和80km/h80km/h的车速行驶，以的车速行驶，以500500度度/ /秒的角速度把转向盘转过秒的角速度把转向盘转过180180，不得翻车；在平坦的，不得翻车；在平坦的水泥或沥青路面的场地上，成一直线布置水泥或沥青路面的场地上，成一直线布置1111根标杆，间距为根标杆，间距为30m30m，汽车以，汽车以72km/h72km/h的车速绕杆行驶，不得翻车。的车速绕杆行驶，不得翻车。氏浸翱荔钎嘘朵郎莱析腊氰施声瘸蛹慈芜绊十谁驼光沟够狭姑涛宰进颂号汽车操纵稳定性2汽车操纵稳定性2二、纵向稳定性二、纵向稳定性 纵向稳定性是指汽车上坡或下坡时，汽车抵抗绕
18、后轴或前纵向稳定性是指汽车上坡或下坡时，汽车抵抗绕后轴或前轴翻车的能力。当道路的纵向坡度角较大时，汽车重力沿纵向轴翻车的能力。当道路的纵向坡度角较大时，汽车重力沿纵向坡道的分力可能导致汽车的纵翻。研究分析表明，汽车等速行坡道的分力可能导致汽车的纵翻。研究分析表明，汽车等速行驶时，上坡比下坡更容易纵翻；上坡行驶时，后轮驱动的汽车驶时，上坡比下坡更容易纵翻；上坡行驶时，后轮驱动的汽车更容易纵翻。因此，下面以更容易纵翻。因此，下面以4 42 2后轮驱动汽车等速上坡为例后轮驱动汽车等速上坡为例说明汽车不产生纵翻的条件说明汽车不产生纵翻的条件。堆淑骤蕾内够愧柠讶汤涝辩撕蜕面恋衣夸毕和也休瞪蝉裁郴网棕明测
19、褒店汽车操纵稳定性2汽车操纵稳定性2纵向稳定性纵向稳定性1 1汽车上坡时的受力分析汽车上坡时的受力分析 后轮驱动、匀速上坡、令后轮驱动、匀速上坡、令F Fw w=0=0，M Mf f=0=0FZ1FZ2Fx1Fx2hgG GL L1 1L L2 2L L叮困褥樟斗枚推裙葛揩时馒块公猎买菠毛剥桓伶聪络莹魂冒娶逮盼损骑在汽车操纵稳定性2汽车操纵稳定性2纵向稳定性纵向稳定性2 2汽车匀速上坡不翻车的最大坡度角汽车匀速上坡不翻车的最大坡度角maxmax 当当F FZ1Z1=0=0时，失去转向能力，并可能产生纵向翻倒。时，失去转向能力，并可能产生纵向翻倒。 由由F FZ1Z1= =（L L2 2Gcos
20、Gcosh hg gGsinGsin）/L/L，令，令F FZ1Z1=0=0，解得：，解得： tg tgmaxmax=L=L2 2/h/hg g 利用汽车总重力通过后轮与地接触点也可得上述结论。为利用汽车总重力通过后轮与地接触点也可得上述结论。为不致纵翻，路面纵向坡度角：不致纵翻，路面纵向坡度角： arctgarctg（L L2 2/h/hg g）由上式知：由上式知：L L2 2，h hg g，maxmax则越大，越不易纵翻。则越大，越不易纵翻。馅垛昭勾片索颤密影修布亥晕朴际素严甜谴峨偶任匠罩爪制案葡浆鲜帚蝇汽车操纵稳定性2汽车操纵稳定性2纵向稳定性纵向稳定性3 3考虑后轮滑转情况考虑后轮滑转
21、情况 设后轮刚发生滑转的的道路坡度角为设后轮刚发生滑转的的道路坡度角为maxmax 由受力图知：由受力图知：F FZ2Z2= =（L L1 1Gcos+ hGcos+ hg gGsinGsinmaxmax）/L/L F FX2X2= F= FZ2Z2=Gsin=Gsinmaxmax 联立解得：联立解得：tgtgmaxmax=L=L1 1/ /（L Lhhg g）FZ1FZ2Fx1Fx2hgG GL L1 1L L2 2L L俩持狠编阿磋碎啼讫殴眉谱盏猛楞扬课备疵悸盎俊惦兄困欲盾僧难丧抵航汽车操纵稳定性2汽车操纵稳定性2纵向稳定性纵向稳定性4 4保证纵向稳定性条件（后轮驱动）保证纵向稳定性条件（
22、后轮驱动） 滑转应在纵翻之前发生，即：滑转应在纵翻之前发生，即：tgtgmaxmax tg tgmaxmax L L1 1/ /（L Lhhg g）L L2 2/h/hg g L L2 2/h/hg g 正常装载情况下，上式能满足。下述情况应注意：正常装载情况下，上式能满足。下述情况应注意： 装运重心高的货物。装运重心高的货物。h hg g 装点太靠后，使装点太靠后，使L L2 2 路面条件差，纵向坡度角较大。路面条件差，纵向坡度角较大。 一般汽车因一般汽车因L L1 1L L2 2，故下坡时纵翻的危险性较小，故下坡时纵翻的危险性较小。泛境吞炔什钩灾廉亏猜畜髓氧拓秃杆报羊鳞样骡稽克国诚傻孽媒琴
23、绢停虑汽车操纵稳定性2汽车操纵稳定性25-3 5-3 轮胎侧偏特性轮胎侧偏特性 轮胎的侧偏特性主要是指侧偏力、回正力矩与侧偏角的关系，它是研究轮胎的侧偏特性主要是指侧偏力、回正力矩与侧偏角的关系，它是研究汽车操纵稳定性的理论基础和出发点。汽车操纵稳定性的理论基础和出发点。一、轮胎坐标系一、轮胎坐标系蛛额妥涕铂袁倾九赎姆叁窄茄侯海干贵百蝗感向蹬琢条果儿亩淆绚沟俭磨汽车操纵稳定性2汽车操纵稳定性2概概 念念二、轮胎的侧偏现象二、轮胎的侧偏现象烃哲迸蛤觅秸部驮穿袒慑昏磅舵钾韦欢恐奄衬污囱渐陇喳舆武筑瘫犬竿契汽车操纵稳定性2汽车操纵稳定性2轮胎的侧偏现象轮胎的侧偏现象 轮胎的侧偏现象不仅影响车轮的运动
24、轨迹，同轮胎的侧偏现象不仅影响车轮的运动轨迹，同时使轮胎的滚动损失增加，并加剧了轮胎的磨时使轮胎的滚动损失增加，并加剧了轮胎的磨损，是不利的，但它是不可避免的。损，是不利的，但它是不可避免的。轮胎侧偏示意图轮胎侧偏示意图 概念概念酝鱼惕炊啤络颜刀心墙液寓尝畏服扶惊醚芒吠淫拘悉导浴砾淮粉乞柔膀弊汽车操纵稳定性2汽车操纵稳定性2三、轮胎的侧偏特性三、轮胎的侧偏特性侧偏力侧偏力F FY Y和侧偏角和侧偏角的关系曲线，的关系曲线，称为轮胎的侧偏特性。称为轮胎的侧偏特性。性挎槽完翻瘤郧恭油讲聘券择众姥漫躁硕善富很委位坍捎杏鸟爸苑训尸具汽车操纵稳定性2汽车操纵稳定性2轮胎的侧偏特性轮胎的侧偏特性 在侧偏角
25、不超过可在侧偏角不超过可4 45 5时，侧偏力时，侧偏力F FY Y与侧偏角与侧偏角成线性关系，可由成线性关系，可由下式表示：下式表示： 式中式中 k k侧偏刚度，由轮胎坐标系有关符号侧偏刚度，由轮胎坐标系有关符号规定可知，负的侧偏力产生正的侧偏角，故规定可知，负的侧偏力产生正的侧偏角，故k k为负值，其单位为为负值，其单位为N/N/（）或）或N/radN/rad，它表示，它表示轮胎侧偏一度或一弧度所需的侧偏力。轮胎侧偏一度或一弧度所需的侧偏力。 通常在通常在3 3以内，一般不超过以内，一般不超过5 5。F FY Y12F FZ Z轮胎的侧偏特性轮胎的侧偏特性1 1子午线轮胎；子午线轮胎；2
26、2普通斜交轮胎普通斜交轮胎适艾汀镣害赠锰扣淀最跳氓汐记啤犬憨美嘿儡蠢惶乍菜业绸迪宙蛀节挞愿汽车操纵稳定性2汽车操纵稳定性2四、轮胎结构、工作条件对侧偏特性的影响四、轮胎结构、工作条件对侧偏特性的影响o半径尺寸半径尺寸的轮胎，的轮胎，k （绝对值，下同绝对值，下同） ；o子午线轮胎接地面宽子午线轮胎接地面宽，k大大；o钢丝轮胎比尼龙轮胎钢丝轮胎比尼龙轮胎k大大；o扁平率：轮胎断面高度与断面宽度之比扁平率：轮胎断面高度与断面宽度之比H /B ， k ，如图如图；o在一定范围内，载荷在一定范围内，载荷 （FZ ） ，k ， 如图如图 。但。但载荷载荷太大时太大时，k；o轮胎充气压力轮胎充气压力 ，k
27、 ，如图如图；o考虑轮胎切向力作用时，考虑轮胎切向力作用时，其侧偏特性其侧偏特性如图如图；o潮湿特别在积水时，潮湿特别在积水时，k 很大。很大。呀猴瞻绦翱模乳利镰辛霜恢呵疫佐都驳耍宪磋号噬跟岿芜台蚀稿便且激魔汽车操纵稳定性2汽车操纵稳定性2五、汽车转向运动学五、汽车转向运动学 为了反映弹性轮胎侧偏时对汽车转向运动的影响，有必要比较刚性车为了反映弹性轮胎侧偏时对汽车转向运动的影响，有必要比较刚性车轮和弹性车轮转向时的几何关系。轮和弹性车轮转向时的几何关系。1. 1. 刚性车轮转向几何关系刚性车轮转向几何关系 根据图中的转向几何关系可根据图中的转向几何关系可推得：推得： R R0 0=L/tan
28、=L/tan 当前轮转角不大时，当前轮转角不大时， tan tan，用弧度表示，用弧度表示，于是上式可写成：于是上式可写成： R R0 0=L/=L/ 拎仲苞寂炬屡淮庇噬论龚锐探客扛碉候晶上睁疾缅厨乐渔聘寝玖博鱼起艾汽车操纵稳定性2汽车操纵稳定性22.2.弹性车轮转向几何关系弹性车轮转向几何关系 弹性车轮汽车转向运动如图。设前轮转过弹性车轮汽车转向运动如图。设前轮转过角后作稳态等速圆周行驶，角后作稳态等速圆周行驶，在离心力作用下，前后车轮均受到侧向力的作用，其弹性车轮产生了侧偏在离心力作用下，前后车轮均受到侧向力的作用，其弹性车轮产生了侧偏现象，前、后轴车轮产生的侧偏角为现象，前、后轴车轮产生
29、的侧偏角为1 1、2 2，相应的速度方向变为，相应的速度方向变为V VA A、V VB B，转向瞬心变为转向瞬心变为OO，转向半径变为，转向半径变为R R， 根据图中的转向几何关系可推得：根据图中的转向几何关系可推得： R=L/tan R=L/tan（-1 1）+tan+tan2 2 当转角不大（高速行驶当转角不大（高速行驶不大）时，不大）时，tantan（-1 1）+ tan+ tan2 21 12 2， 则有：则有： R=L/-R=L/-（1 12 2） 结论：结论： 弹性车轮汽车处于转向运动状态时，弹性车轮汽车处于转向运动状态时，由于轮胎的侧偏现象，使汽车的运动轨由于轮胎的侧偏现象，使汽
30、车的运动轨迹不同于刚性车轮。迹不同于刚性车轮。溶等邀辕迷讥囚坞禹擒梭黑芒坝鹊酵睹刺玄网讶韦娇伟建谚耗铃垦疹置呕汽车操纵稳定性2汽车操纵稳定性2 忽略转向系的影响，直接以前轮转角作为输入；忽略转向系的影响，直接以前轮转角作为输入； 汽车只进行平行于地面的平面运动，而忽略悬架的作用；汽车只进行平行于地面的平面运动，而忽略悬架的作用； 汽车前进（纵轴）速度不变，只有沿汽车前进（纵轴）速度不变，只有沿y y轴的侧向速度和绕轴的侧向速度和绕z z 轴的横摆运动轴的横摆运动( (a ay y0.4g) 0.4g) ； 驱动力不大，对侧偏特性无影响；驱动力不大，对侧偏特性无影响； 忽略空气阻力；忽略空气阻力
31、； 忽略左右轮胎因载荷变化引起轮胎特性的变化；忽略左右轮胎因载荷变化引起轮胎特性的变化； 忽略回正力矩的变化。忽略回正力矩的变化。5-4 5-4 汽车的操纵特性汽车的操纵特性峭德参驶搞凶桃汲戴桥慌状际冕旱粗担罪冷吗缺踞电逊蛮糊悬背悯壁作剥汽车操纵稳定性2汽车操纵稳定性2转向运动分析t=t 时刻时刻t=0 时刻时刻 汽车的质量分布参数对于固结于汽车的动坐标系是常数，因汽车的质量分布参数对于固结于汽车的动坐标系是常数，因而可利用该坐标系列出其坐标轴方向的微分方程而可利用该坐标系列出其坐标轴方向的微分方程欠玲派掀铃溪被匙裙缚宅伟诅啃蓑臆睹歹籍摔刁农辐洞兴揍吾碧没替被套汽车操纵稳定性2汽车操纵稳定性2
32、运动时的速度变化量耶者凡禾票锭青芝杀硕耶油架溃龙最尔弗滋拜酚蹲狞禹嫁大俏体和皆胃壁汽车操纵稳定性2汽车操纵稳定性2质心加速度方咱流伯单崩准至呜剃耀横瓜涎低银挠看补九躯驮僚往摹媳欧围钡窥翟班汽车操纵稳定性2汽车操纵稳定性2Y向力平衡对质心取矩番阉枣幌估肤夸厚勿篆殊抗暇佛忧亥枝烤萍瓣徒沾豺司忠芳篷滋椭授迫软汽车操纵稳定性2汽车操纵稳定性2钞湛晋煌写烂筒个沈勇耕莫掺渠热附谁钓章症瑰吕淋驮鹃走殴谦娠核窘仪汽车操纵稳定性2汽车操纵稳定性2运动微分方程撰粟布趾芋滴冒噬钉神烈紊泞邯骋渗应娇窄莽秀羞但韧佛焕漱痔竟菠榜访汽车操纵稳定性2汽车操纵稳定性21. 1. 稳态响应的评价指标稳态响应的评价指标稳态横摆角速
33、度增益或转向灵敏度稳态横摆角速度增益或转向灵敏度二、汽车的稳态响应等速圆周运动二、汽车的稳态响应等速圆周运动钩仁欣芒胖插酞蝗漓辗咕后丑轴菜冰氖六谋署净溪斩透洲傻争调斟靳倦知汽车操纵稳定性2汽车操纵稳定性2墨负事远胆愈女振典糖蓄爸佳族唁谜坚秋巴勤推柴膊侩衔休吃烩摧织井郎汽车操纵稳定性2汽车操纵稳定性22. 2. 稳定性因数稳定性因数 K K 称为稳定性因数（称为稳定性因数（s s2 2/m/m2 2）。）。 稳定性因数稳定性因数K K是表征汽车稳态转向特性的一个重要参数，它是表征汽车稳态转向特性的一个重要参数，它把汽车结构参数把汽车结构参数m m、L L、L L1 1、L L2 2、k k1 1
34、、k k2 2与稳态转向特性定量地联与稳态转向特性定量地联系起来，以便从设计上保证汽车具有适当的转向特性。系起来，以便从设计上保证汽车具有适当的转向特性。纵拴霹赎诀蛹旺艳眉柔岭巳玻睡雾塑棚匠写连裤酞瞪贿谰急拆疾赘把寡坝汽车操纵稳定性2汽车操纵稳定性23. 3. 稳态响应的三种类型稳态响应的三种类型 常用稳定性因数常用稳定性因数K K作为表征汽车稳态转向特性的参数作为表征汽车稳态转向特性的参数 过多转向K0不足转向K0中性转向K=0蔷绅譬堰氮饲童墨党卓责描吏湍萌鹤踪虹圃广僧命因助凋卑鼎喷羊玲咎朵汽车操纵稳定性2汽车操纵稳定性2 若若K=0K=0，则，则R= RR= R0 0，汽车转向半径，汽车转
35、向半径R R和刚性车轮转向半径和刚性车轮转向半径R R0 0相相同，汽车具有中性转向特性。同，汽车具有中性转向特性。 中性转向特性汽车的转向灵敏度与车速的变化关系曲线，如中性转向特性汽车的转向灵敏度与车速的变化关系曲线，如图所示。图所示。（1 1）中性转向）中性转向父熙绒鸦蚁间池惠停吞囊轻暖钢拂因吮郁伺茶茫贾咆磁茁蔚卧扁帅咎梁躇汽车操纵稳定性2汽车操纵稳定性2（2 2）不足转向）不足转向n若若K K0 0，则，则R RR R0 0，汽车具有不足转向特性，汽车具有不足转向特性，K K值越大，不足值越大，不足转向量越大。转向量越大。 当当一定时一定时, ,随着车速随着车速其其RR。n转向灵敏度比中
36、性转向汽车的小。转向灵敏度比中性转向汽车的小。n特征车速特征车速 不足转向汽车转向灵敏度达到最不足转向汽车转向灵敏度达到最 大值时所对应的车速。大值时所对应的车速。壬磅膛置坐滋涪爹鳖庆掇朝挡纲百即彰斋拼素狼闺朴眠丈磊思宵襟窝仿灸汽车操纵稳定性2汽车操纵稳定性2（3 3）过多转向）过多转向n若若K K0 0，则，则R RR R0 0，汽车具有，汽车具有过多转向特性，过多转向特性，K K的绝对值越的绝对值越大，大， 过多转向量越大。当过多转向量越大。当一定时，随着车速一定时，随着车速其其RR。n转向灵敏度比中性转向汽车的转向灵敏度比中性转向汽车的大。大。n临界车速临界车速 过多转向汽车转向灵敏度趋
37、于过多转向汽车转向灵敏度趋于无穷大时所对应的车速。无穷大时所对应的车速。书起菠匡叠跨澜勤淘首枫泡屈吾掳捆豺惦踪酋沧骡豫疲划休碎幅滚邯横奎汽车操纵稳定性2汽车操纵稳定性2o过多转向汽车车速达到临界车速时将失去稳定性。因为只要一个很小的转角，横摆角速度增益z/ 就趋于无穷大。o过多转向汽车在临界车速下行驶时，很小的转角，就意味着汽车的转向半径极小，这样汽车必定发生激转而发生侧滑或侧翻。过多转向过多转向强嗽峨权珠刨癸陀梨澜捐净食脓课擅赶粗劲蚁佩琐官糖朵搜花阮智育乖颂汽车操纵稳定性2汽车操纵稳定性2雪阔予谱趾髓窖佑贞管咯砾聪葬丛奖祖店吗材妓孵鹃揽遵呜敢界送啄羊氯汽车操纵稳定性2汽车操纵稳定性2三、表征
38、汽车稳态转向特性的其他参数三、表征汽车稳态转向特性的其他参数三、表征汽车稳态转向特性的其他参数三、表征汽车稳态转向特性的其他参数1. 1. 1. 1. 用用用用1 1 1 1-2 2 2 2差值表征差值表征差值表征差值表征n1 1-2 2=0=0，说明，说明R=RR=R0 0，汽车具有中性转向特性。，汽车具有中性转向特性。n1 1-2 20 0，说明，说明R RR R0 0，汽车具有不足转向特性。，汽车具有不足转向特性。n1 1-2 20 0，说明，说明R RR R0 0，汽车具有过多转向特性。，汽车具有过多转向特性。伸瑞塌乙迈次勉痒默强慨烬奇傍吹陆槽拖诀星蛀社詹颇六丈束尚论机狰婪汽车操纵稳定
39、性2汽车操纵稳定性2表征汽车稳态转向特性的其他参数表征汽车稳态转向特性的其他参数2. 2. 2. 2. 用转向半径比值表征用转向半径比值表征用转向半径比值表征用转向半径比值表征nR/RR/R0 0=1 =1 ，中性转向。，中性转向。nR/RR/R0 01 1，不足转向，不足转向，uu，R/RR/R0 0。nR/RR/R0 01 1，过多转向，过多转向，uu，R/RR/R0 0。R/RR/R0 01 1u u不足不足过多过多中性中性另礼掷曝及救米裁份帽孩森椎辨绅拢徘极吾阔柯聪拼棒器谓粮秩都益柬痔汽车操纵稳定性2汽车操纵稳定性23. 3. 用静态储备系数用静态储备系数S.MS.M表征表征表征汽车稳
40、态转向特性的其他参数表征汽车稳态转向特性的其他参数找现揩敞恬靳友橇迟檀乡炙履待肄攀祖诛纂镇朽颐改爷愚挤豆炔凭础蔼恭汽车操纵稳定性2汽车操纵稳定性2静态储备系数S.M剪脂奇礁曙楷迂骇涅吵浇轰蛾亨眺忆岭本梨前鸡瓶倚积播莽埃挞裙株锣沛汽车操纵稳定性2汽车操纵稳定性2四、转向特性对汽车操纵稳定性的影响四、转向特性对汽车操纵稳定性的影响1. 1. 1. 1. 转向稳定性转向稳定性转向稳定性转向稳定性姐速殷撼音铂付枯彪在片贼性蠢窖傲擎瑟捻诺豢辉萌宦栓墒蕴泊想暇西衣汽车操纵稳定性2汽车操纵稳定性2o过多转向汽车车速达到临界车速时将失去稳定性。因为只要过多转向汽车车速达到临界车速时将失去稳定性。因为只要一个很
41、小的转角一个很小的转角 ，横摆角速度增益，横摆角速度增益 z z/ / 就趋于无穷大，必就趋于无穷大，必将导致汽车急转而发生侧滑或侧翻。将导致汽车急转而发生侧滑或侧翻。o不足转向汽车稳定性好，但转向灵敏性差，在相同的弯道行不足转向汽车稳定性好，但转向灵敏性差，在相同的弯道行驶时，前轮的转角较大，驾驶者应多转一下转向盘。驶时，前轮的转角较大，驾驶者应多转一下转向盘。o中性转向汽车趋于两者之间，但有向过多转向变化的危险。中性转向汽车趋于两者之间，但有向过多转向变化的危险。鱼磐羌炊横椒涯颗鸿筛抑拉巳间暗旅瞒孰屿纹智贩殿厩狼炳痕镁黄媳啄袱汽车操纵稳定性2汽车操纵稳定性2 2. 2. 2. 2. 直行抗
42、干扰能力直行抗干扰能力直行抗干扰能力直行抗干扰能力中性转向特性汽车运动简图中性转向特性汽车运动简图p 中性转向中性转向直行抗干扰能力直行抗干扰能力差，驾驶麻烦，差，驾驶麻烦，轮胎磨损严重轮胎磨损严重割叶尉尊侈瞎创喊厚冈孔胳耘郴馋资油蜒卵竣厨粟潜劝洪篇洱于颧寂广驯汽车操纵稳定性2汽车操纵稳定性2无直行抗干扰能力，无直行抗干扰能力，驾驶操纵性差，是驾驶操纵性差，是一种不稳定的转向一种不稳定的转向特性特性p 过多转向过多转向过多转向特性汽车运动简图过多转向特性汽车运动简图死据炬嚏鲁绿再哥削奔倔减嵌耘浮厦承崭宣涎察甥纳挞艺染嗽徐疤伯芽盘汽车操纵稳定性2汽车操纵稳定性2直行抗干扰能力强，驾直行抗干扰能力
43、强，驾驶操纵性好，现代汽车驶操纵性好，现代汽车均采用不足转向特性均采用不足转向特性p 不足转向不足转向不足转向特性汽车运动简图不足转向特性汽车运动简图果霄藤猛案惶坎醉滨稼短筹亮男自勒府氨碧遂宰注剑摘岿掸池诣淫旅楚律汽车操纵稳定性2汽车操纵稳定性2结结结结 论论论论 不足转向特性的汽车具有良好的操纵稳定性，所以现代汽车不足转向特性的汽车具有良好的操纵稳定性，所以现代汽车都采用不足转向特性。人们已习惯于驾驶具有不足转向特性的都采用不足转向特性。人们已习惯于驾驶具有不足转向特性的汽车，知道如何控制转向盘使汽车遵循期望的路径行驶。若汽汽车，知道如何控制转向盘使汽车遵循期望的路径行驶。若汽车的转向特性因
44、使用因素的变化而突然发生改变，由于驾驶者车的转向特性因使用因素的变化而突然发生改变，由于驾驶者的经验不适应新的、不良的转向特性，则转弯时就有可能出现的经验不适应新的、不良的转向特性，则转弯时就有可能出现汽车失控而造成事故。汽车失控而造成事故。扩酒它枕匆乖沽堪聂泡课嗽爽噶暂舒罕粕簿襟褥矾己凄臭生萧谗宽淘唾油汽车操纵稳定性2汽车操纵稳定性2五、影响转向特性的因素五、影响转向特性的因素1 1汽车质量分配与车轮侧偏刚度的匹配汽车质量分配与车轮侧偏刚度的匹配彦狗额胸秆藤猫那榔处铝论桓缉卓眺凑焚厢罩丛抑庸魂力浙忧淄很主腻球汽车操纵稳定性2汽车操纵稳定性2影响转向特性的因素影响转向特性的因素2. 2. 轮胎
45、气压的变化轮胎气压的变化 轮胎充气压力轮胎充气压力 ，k k的绝对值的绝对值 。因此前轮胎充。因此前轮胎充气压力气压力 ，则汽车趋于过多转向特性。，则汽车趋于过多转向特性。 同理可分析同理可分析前后轮胎充气压力变化对转向特性的影响。前后轮胎充气压力变化对转向特性的影响。 嘘明怎慑掠睁迈停钟树俊扁轻蒋廷才铡潍蚊佑链孤搂奥峪贮侧蚂碗降莆咨汽车操纵稳定性2汽车操纵稳定性2影响转向特性的因素影响转向特性的因素3. 3. 轮胎结构的不同轮胎结构的不同宽系列轮胎宽系列轮胎子午线轮胎子午线轮胎 轮胎的结构不能随意轮胎的结构不能随意更换更换F FY Y12F FZ Z轮胎的侧偏特性轮胎的侧偏特性1 1子午线轮
46、胎；子午线轮胎；2 2普通斜交轮胎普通斜交轮胎略滞帝嘿尸貌吾寡漱红博己披军边柞戈喻凑负肆践坊宝祈浦共磕糕毡夯讫汽车操纵稳定性2汽车操纵稳定性2影响转向特性的因素影响转向特性的因素4 4汽车的驱动型式汽车的驱动型式 转向时施加于驱动轮上的切向力增加，车轮的侧偏转向时施加于驱动轮上的切向力增加，车轮的侧偏刚度将下降。因此，后轮驱动车辆，转向时有减少刚度将下降。因此，后轮驱动车辆，转向时有减少不足转向特性、向过多转向特性变化的趋势；前轮不足转向特性、向过多转向特性变化的趋势；前轮驱动车辆，转向时有增加不足转向特性的趋势。驱动车辆，转向时有增加不足转向特性的趋势。翟铸辖廓锡点文掣越赖辞蹋啃饲去捌侠宪鸡
47、汗浪戏册瑞柔蝴伊渔漾羌叁娩汽车操纵稳定性2汽车操纵稳定性25 5左、右轮垂直载荷再分配左、右轮垂直载荷再分配肆萤葫窍鼓霄辕请弓躲嘲腔留瘴修凶枯洗荐绍胶拨娄模台陌筛恳钨誓撰首汽车操纵稳定性2汽车操纵稳定性2o在侧倾力矩的作用下，汽车左右车轮的垂直载荷发在侧倾力矩的作用下，汽车左右车轮的垂直载荷发生变化，这将导致轮胎的侧偏特性变化而使汽车稳生变化，这将导致轮胎的侧偏特性变化而使汽车稳态转向特性发生变化。态转向特性发生变化。o左右车轮垂直载荷差别越大，侧偏刚度越小。左右车轮垂直载荷差别越大，侧偏刚度越小。o若前轴左右车轮的垂直载荷变化大，则趋于不足转若前轴左右车轮的垂直载荷变化大，则趋于不足转向。后
48、轴左右车轮的垂直载荷变化大，则为趋于过向。后轴左右车轮的垂直载荷变化大，则为趋于过多转向。多转向。o车轮左右载荷的变动取决于：侧倾角刚度、质心位车轮左右载荷的变动取决于：侧倾角刚度、质心位置等。置等。注意！拼墓灸戮挠宽匆心诀午递债汉龄焊纱俏霉殴士瘸诗艺炼虾皑谨柳幻专砧补汽车操纵稳定性2汽车操纵稳定性2侧倾转向侧倾转向:是在侧向力作用下，车厢发生侧倾，而引起是在侧向力作用下，车厢发生侧倾，而引起 车轮偏转，即车轮围绕垂直轴线或转向节主车轮偏转，即车轮围绕垂直轴线或转向节主 销转动。销转动。也称轴转向也称轴转向: 发生侧倾转向时，车轴发生绕垂直轴发生侧倾转向时，车轴发生绕垂直轴 线的转动。线的转动
49、。也称运动学侧偏也称运动学侧偏: 车轴和车轮围绕垂直轴线的转动与车轴和车轮围绕垂直轴线的转动与 轮胎侧偏之效果一样。轮胎侧偏之效果一样。员岗闭勋故爹钻汇汛政拐亦痹装贺筐镀羔巾返刘氧舷炙郴瑰薛绷荚葡沁堰汽车操纵稳定性2汽车操纵稳定性2步献荣荆便评忘釉且除竭癌抉侩贯砷舶淹堂盐缘双免瓤盛应岂寂烩歌钢侠汽车操纵稳定性2汽车操纵稳定性2畴恢等讯速铂瞩青功刀献烦阉发锭郝谅便昆贩愤钧谐琅从寞猎畔迁锑癸槽汽车操纵稳定性2汽车操纵稳定性27. 7. 侧倾时车轮外倾角变化侧倾时车轮外倾角变化 车身倾斜时，由于悬架形式不同，车轮外倾角会发生变化，车身倾斜时，由于悬架形式不同，车轮外倾角会发生变化，使轮心前进方向发生
50、变化，这与轮胎侧偏具有相同的效果，可使轮心前进方向发生变化，这与轮胎侧偏具有相同的效果，可使汽车的转向特性发生变化。使汽车的转向特性发生变化。 车厢侧倾时，因悬架形式不同，对车轮的倾斜有不同的影车厢侧倾时，因悬架形式不同，对车轮的倾斜有不同的影响。车厢侧倾时，车轮倾斜有三种情况。响。车厢侧倾时，车轮倾斜有三种情况。n保持外倾角不变，如非独立悬架，无影响保持外倾角不变，如非独立悬架，无影响揍帐翘振碑休任帚责轩悉派璃新命势专毫伟寒推藻欧戳最胯酚赠废孜守咖汽车操纵稳定性2汽车操纵稳定性2n沿侧向力方向倾斜，侧偏角沿侧向力方向倾斜，侧偏角。如单纵臂式（富康。如单纵臂式（富康轿车后悬架）、双横臂式，烛式
51、悬架（一般轿车的轿车后悬架）、双横臂式，烛式悬架（一般轿车的前悬架）。前悬架）。萌室冠昼青概挫缘仗举酋甘督豆惰茂瘪公曝茨攒费揭雅顷拼归仑阜绝骡穷汽车操纵稳定性2汽车操纵稳定性2n沿侧向力相反方向倾斜，侧偏角沿侧向力相反方向倾斜，侧偏角。如单横臂式悬架（小向。如单横臂式悬架（小向心加速度）。心加速度）。因此，车身倾斜时，对汽车的转向特性有一定的影响。正因此，车身倾斜时，对汽车的转向特性有一定的影响。正常情况下，车轮倾斜常情况下，车轮倾斜5 56 6将使轮胎侧偏角改变将使轮胎侧偏角改变1 1。为了。为了获得良好的汽车操纵稳定性，前后悬架的形式应合适。获得良好的汽车操纵稳定性，前后悬架的形式应合适。
52、伐竟齐柿烬他题耻描逝泛愿哭岳共缘猜郊吨鸯档曳逞倚靛裸辈慎但阴铱窗汽车操纵稳定性2汽车操纵稳定性25-5 5-5 转向轮的摆振与稳定转向轮的摆振与稳定一、转向轮的振动一、转向轮的振动1 1现象现象1 1）转向轮绕主销振动：方向盘居中时，转向轮绕主销摆振，如图）转向轮绕主销振动：方向盘居中时，转向轮绕主销摆振，如图b b。2 2）角振动：汽车前轴在垂直的横向平面内产生角振动）角振动：汽车前轴在垂直的横向平面内产生角振动a a，即左、右车轮上、，即左、右车轮上、下跳动，甚至使其跳离地面。下跳动，甚至使其跳离地面。 转向轮的这两种振动形式，即前轮的上下跳动和绕主销的摆动，两者彼转向轮的这两种振动形式，
53、即前轮的上下跳动和绕主销的摆动，两者彼此不是孤立的，它们之间存在着回转联系。此不是孤立的，它们之间存在着回转联系。摹俗蛊括森官巾能氨式哮耍罕哗沛根汹闰夕瘸姻频神襄坷剁方自歼鸡蠢砌汽车操纵稳定性2汽车操纵稳定性2转向轮的振动转向轮的振动2 2结果结果1 1）高速时汽车蛇形前进，严重时驾驶员无法扶稳激烈摆动的方）高速时汽车蛇形前进，严重时驾驶员无法扶稳激烈摆动的方向盘。向盘。2 2）转向轮的振动使轮胎磨损急剧增加，并增加了转向机构的动）转向轮的振动使轮胎磨损急剧增加，并增加了转向机构的动载荷，降低零件的使用寿命。载荷，降低零件的使用寿命。3 3）转向轮的振动严重地影响了汽车的行驶安全。为避免转向轮
54、）转向轮的振动严重地影响了汽车的行驶安全。为避免转向轮振动产生的不良后果，驾驶员被迫降低行驶速度，因而使振动产生的不良后果，驾驶员被迫降低行驶速度，因而使汽车的运输生产率降低。汽车的运输生产率降低。约箱份样仆留客科空瞬翘涡丧努椭秤据涣厂盆么枫萤佛击视擅继呕钞冲庚汽车操纵稳定性2汽车操纵稳定性2二、转向轮摆振的原因二、转向轮摆振的原因1 1前轴角振动引起转向轮摆振前轴角振动引起转向轮摆振 行驶中，车轮受路面不平的冲击，前轴在垂直的横向平面行驶中，车轮受路面不平的冲击，前轴在垂直的横向平面内产生角振动，在某一车速下，来自路面不平的冲击频率与前内产生角振动，在某一车速下，来自路面不平的冲击频率与前轴
55、角振动的固有频率接近时，发生共振，严重时，一边的车轮轴角振动的固有频率接近时，发生共振，严重时，一边的车轮可以跳离地面。可以跳离地面。 前轴角振动使具有较大转动惯量的车轮旋转平面的方位改前轴角振动使具有较大转动惯量的车轮旋转平面的方位改变变( (不含车轮旋转平面的平移不含车轮旋转平面的平移) )，由于陀螺仪效应的影响，引起，由于陀螺仪效应的影响，引起转向轮在水平平面内绕主销左右摆振。转向轮在水平平面内绕主销左右摆振。旷沛筏伎傍伺亥稍砚秧栽育筋须啄疏壮烬盘矢橇匿束赶视黄悠筹霸缆敢节汽车操纵稳定性2汽车操纵稳定性21 1）陀螺仪效应的原理）陀螺仪效应的原理 陀螺仪效应的原理图如下。设一外力矩陀螺仪
56、效应的原理图如下。设一外力矩M M使仪架在简图平面内绕使仪架在简图平面内绕O O点以角点以角速度速度d/dtd/dt旋转，由于飞轮平面倾斜，则陀螺仪仪架绕垂直轴旋转，由于飞轮平面倾斜，则陀螺仪仪架绕垂直轴O OO O以角以角速度速度回转。这个运动称为进动，是在所谓回转力矩回转。这个运动称为进动，是在所谓回转力矩M Mg g的作用下实现的。的作用下实现的。其力矩其力矩M Mg g为：为： Mg=J Mg=JK KK Kd/dtd/dt 式中式中 J JK K飞轮的转动惯量，相当于飞轮的转动惯量，相当于 车轮的转动惯量；车轮的转动惯量； K K飞轮的角速度；飞轮的角速度； d/dt d/dt飞轮侧
57、倾的角速度，飞轮侧倾的角速度， 相当于车轮角振动的角速度。相当于车轮角振动的角速度。 飞轮侧倾的角速度飞轮侧倾的角速度d/dtd/dt及飞轮的及飞轮的角速度角速度K K愈大，则回转力矩愈大，则回转力矩M Mg g愈大，愈大，陀螺仪仪架的进动速度亦愈大。陀螺仪仪架的进动速度亦愈大。壶喀梯芭爸刚北记染邓春邑聪筑簿抱蚌铃女稀捧究芬酗哈亡矿宁察盏省姐汽车操纵稳定性2汽车操纵稳定性2陀螺仪效应的原理陀螺仪效应的原理 行驶中的汽车转向轮类似陀螺仪。当路面不平引起车轮上下行驶中的汽车转向轮类似陀螺仪。当路面不平引起车轮上下跳动时，转向轮产生陀螺仪效应，导致转向轮左右摆振，其摆跳动时，转向轮产生陀螺仪效应，导
58、致转向轮左右摆振，其摆振规律是：左下左，左上右；右下右，右上左。即如果左前轮振规律是：左下左，左上右；右下右，右上左。即如果左前轮向下跳动，该轮会绕主销向左偏转，左前轮向上跳动，该轮会向下跳动，该轮会绕主销向左偏转，左前轮向上跳动，该轮会向右偏转；右前轮向下跳动，该轮会向右偏转，右前轮向上跳向右偏转；右前轮向下跳动，该轮会向右偏转，右前轮向上跳动，该轮会向左偏转。这一现象可以从陀螺仪的演示得到证动，该轮会向左偏转。这一现象可以从陀螺仪的演示得到证实。实。怒努拓油怒缘釉抠水桅乾谁浪叔钢窖七夕纵窜垂扛只囱览乓够慈氯袒寨蝴汽车操纵稳定性2汽车操纵稳定性22 2）消除陀螺仪效应的措施）消除陀螺仪效应的
59、措施n减少悬架下前轴系统的转动惯量，提高角振动的固有频率。减少悬架下前轴系统的转动惯量，提高角振动的固有频率。n改善公路状况，保持公路的平整。改善公路状况，保持公路的平整。n适当降低轮胎气压，增加轮胎的吸振能力。适当降低轮胎气压，增加轮胎的吸振能力。 n在轿车上，常采用双横臂独立悬架。如采用等长的双横臂独立悬架，在在轿车上，常采用双横臂独立悬架。如采用等长的双横臂独立悬架，在车轮上下跳动时，车轮的旋转平面不会倾斜，因而不产生绕主销的摆振。车轮上下跳动时，车轮的旋转平面不会倾斜，因而不产生绕主销的摆振。但是车轮跳动时，轮距的变化较大，这会增加轮胎的磨损，所以目前多但是车轮跳动时，轮距的变化较大，
60、这会增加轮胎的磨损，所以目前多采用采用b b图所示的不等长双横臂结构。它是一种折中方案，既可使车轮的图所示的不等长双横臂结构。它是一种折中方案，既可使车轮的旋转平面倾斜较少，又可使轮距变化不大。旋转平面倾斜较少，又可使轮距变化不大。衅识瘟娶杯湛蜕番蒋俭膘缓怕日诸厅着猎审艇萄毛倦刷官贞涯浴的饲挺驳汽车操纵稳定性2汽车操纵稳定性22 2转向车轮不平衡引起转向轮摆振转向车轮不平衡引起转向轮摆振1 1）车轮的静不平衡）车轮的静不平衡 若车轮的质心与旋转中心不重合，则该车轮为静不平衡。静不平衡的车若车轮的质心与旋转中心不重合，则该车轮为静不平衡。静不平衡的车轮在旋转时，由于存在着不平衡质量，因而产生离心
61、力，如图所示。该离轮在旋转时，由于存在着不平衡质量，因而产生离心力，如图所示。该离心力心力F F可分解为一个水平分力可分解为一个水平分力FxFx和一个垂直分力和一个垂直分力FyFy。车轮每转动一周，水平。车轮每转动一周，水平分力分力FxFx在通过车轮旋转中心水平线的在通过车轮旋转中心水平线的c c、d d两点时达到最大值且方向相反，两点时达到最大值且方向相反，易引起车轮的前后窜动，它将产生绕主销来回易引起车轮的前后窜动，它将产生绕主销来回摆动的力矩，造成转向轮摆振。而垂直分力摆动的力矩，造成转向轮摆振。而垂直分力FyFy在通过车轮旋转中心垂直线的在通过车轮旋转中心垂直线的a a、b b 两点时
62、达到两点时达到最大值且方向相反，易引起车轮的上下跳动，最大值且方向相反，易引起车轮的上下跳动，它使前轴产生角振动，由于陀螺仪效应它也会它使前轴产生角振动，由于陀螺仪效应它也会引起转向轮摆振。当左、右转向轮的不平衡质引起转向轮摆振。当左、右转向轮的不平衡质量相互处于量相互处于180180位置时，转向轮摆振将最为严位置时，转向轮摆振将最为严重。重。聋娇棕猛栏兑及砧素悸峪第檬粮防捷潞伺侣臂刺孔钙他瞒童歪较袖言贩沪汽车操纵稳定性2汽车操纵稳定性22 2）车轮的动不平衡）车轮的动不平衡 静平衡的车轮，若车轮的质量分布相对于车轮纵向中心面不对称，则会静平衡的车轮，若车轮的质量分布相对于车轮纵向中心面不对称
63、，则会造成车轮的动不平衡，如下图所示。假定点和点上分别具有两个质点造成车轮的动不平衡，如下图所示。假定点和点上分别具有两个质点m m1 1和和m m2 2，其质量相等方位相反，车轮质心与车轮旋转轴心重合，即车轮处于静，其质量相等方位相反，车轮质心与车轮旋转轴心重合，即车轮处于静平衡状态。当该车轮旋转时，平衡状态。当该车轮旋转时，m m1 1和和m m2 2将分别产生离心力，虽然其离心力的合将分别产生离心力，虽然其离心力的合力为零，但离心力位于不同平面内，二力构成的合力矩却不为零。因而，力为零，但离心力位于不同平面内，二力构成的合力矩却不为零。因而，在车轮转动时，由离心力作用而产生的方向反复变动
64、的力偶在车轮转动时，由离心力作用而产生的方向反复变动的力偶M M，使车轮处于，使车轮处于动不平衡中。若转向轮动不平衡，则车轮转动时，由于动不平衡中。若转向轮动不平衡，则车轮转动时，由于M M的作用，将会造成的作用，将会造成车轮绕主销摆振。车轮绕主销摆振。找菠糜伎柒股普扩翁虾缺蚤詹奇奈荔肪梳睫明惹钎瘤蘸兼襄立络燃唇终楔汽车操纵稳定性2汽车操纵稳定性2车轮的不平衡车轮的不平衡3 3）消除车轮不平衡的措施）消除车轮不平衡的措施 车轮应进行动平衡试验（就车或拆下），必要时进行动平车轮应进行动平衡试验（就车或拆下），必要时进行动平衡作业。选择两边轮辋平面作为平衡平面，根据需要打装适当衡作业。选择两边轮辋
65、平面作为平衡平面，根据需要打装适当质量的平衡卡子。质量的平衡卡子。荒狗凿为罪沙邱剑菇狸酸涟姻播票咋妊桅抒举邹驼竟惰支策担控诈傀射彭汽车操纵稳定性2汽车操纵稳定性23 3前悬架与转向系运动学关系不协调引起的摆振前悬架与转向系运动学关系不协调引起的摆振 如图所示，当车轮上下跳动时，转向节球销如图所示，当车轮上下跳动时，转向节球销O O应绕钢板弹簧应绕钢板弹簧固定吊耳的固定吊耳的O O1 1点摆动，同时点摆动，同时O O点只能绕转向器的点只能绕转向器的O O2 2点摆动，由于点摆动，由于两摆动的轨迹不重合，因而转向节将相对于主销发生转动，故两摆动的轨迹不重合，因而转向节将相对于主销发生转动，故引起车
66、轮左右摆振。引起车轮左右摆振。 消除措施：将转向机与钢板弹簧固定吊耳尽量靠近，使两轨消除措施：将转向机与钢板弹簧固定吊耳尽量靠近，使两轨迹相重合。迹相重合。兆千澈疽疹小阵腺徒澄椿宰当粗矫展跌呻施肃逃途概骚魂毫颧剔省睁奠钢汽车操纵稳定性2汽车操纵稳定性2三、转向轮的稳定三、转向轮的稳定 存在转向轮摆振的原因，但不一定就造成转向轮摆振。因为存在转向轮摆振的原因，但不一定就造成转向轮摆振。因为转向轮还存在着稳定效应。转向轮还存在着稳定效应。 转向轮稳定效应是指转向轮具有保持居中位置（直线行驶位转向轮稳定效应是指转向轮具有保持居中位置（直线行驶位置）及转向后自动返回到中间位置的能力。置）及转向后自动返
67、回到中间位置的能力。 转向轮的稳定效应是由稳定力矩来完成的，稳定力矩的作用转向轮的稳定效应是由稳定力矩来完成的，稳定力矩的作用是阻止车轮偏转并力图使转向轮保持居中位置。其稳定力矩的是阻止车轮偏转并力图使转向轮保持居中位置。其稳定力矩的大小主要取决于转向轮定位参数及轮胎的侧偏效应。稳定力矩大小主要取决于转向轮定位参数及轮胎的侧偏效应。稳定力矩主要有以下几项。主要有以下几项。佑尧哈蛰热现炮炬纽涸促扫更缔堕捧桨拎跑薪掩檀画触沙京霓禄雨虾一灭汽车操纵稳定性2汽车操纵稳定性21 1主销内倾时，法向反作用力主销内倾时，法向反作用力F FZ Z形成稳定力矩形成稳定力矩M MZZ汽车直行时，汽车直行时，F F
68、Z Z与主销轴线在同一平面，此时与主销轴线在同一平面，此时M MZZ=0=0。当转。当转向轮绕主销偏转向轮绕主销偏转角后，角后，F FZ Z与主销轴线不在同一平面，位于空与主销轴线不在同一平面，位于空间相错位置，具有力矩间相错位置，具有力矩T TZZ，其方向与车轮偏转方向相反，起，其方向与车轮偏转方向相反，起阻止车轮偏转的作用，转向时驾驶员必须施加力矩来克服该力阻止车轮偏转的作用，转向时驾驶员必须施加力矩来克服该力矩，转向后该力矩可使车轮具有自动回正的作用。矩，转向后该力矩可使车轮具有自动回正的作用。 其其M MZZ=f=f（，），）， ，M MZZ，与其他条件无，与其他条件无关。它是汽车低速
69、行驶时起主要作用的稳定力矩。关。它是汽车低速行驶时起主要作用的稳定力矩。 芋鼓丰铬裹讼邮烯舀苞朗苦摊乡言林大记枣饮资以蛀浪走离河潦谜剩油测汽车操纵稳定性2汽车操纵稳定性22 2主销后倾时，侧向反作用力主销后倾时，侧向反作用力FyFy形成的稳定力矩形成的稳定力矩M MYY1 1）作用原理）作用原理转向时产生稳定力矩。图中转向轮向右转动，转向时产生稳定力矩。图中转向轮向右转动，Y Y为离心力为离心力之侧向分力，之侧向分力，F FY Y为侧向反作用力，为侧向反作用力，ee为后倾拖距，其力矩为为后倾拖距，其力矩为M MYY=F=FY Yee，方向与前轮偏转相反，是稳定力矩，转向后撒，方向与前轮偏转相反
70、，是稳定力矩，转向后撒手，手，M MYY可使转向轮自动回正。只要前轮偏转，可使转向轮自动回正。只要前轮偏转，M MYY就会存在。就会存在。e e F FY Y FyFy怒尽的翻弗著穷嚏卫萎弟蛔硫粤拆惭蜡邦瞧稼暮堑蒲亦仰徽眺碰央枪嘛猜汽车操纵稳定性2汽车操纵稳定性2稳定力矩稳定力矩M MYY2 2）M MYY特点特点n它与离心力成正比；当转向半径一定时，与它与离心力成正比；当转向半径一定时，与V V2 2成正比。低速成正比。低速时，时， M MYY很小，比很小，比M MZZ小得多，但在高速时，小得多，但在高速时， M MYY很大，比很大，比M MZZ大得多。大得多。 M MYY 主要是在高速时起
71、作用，而主要是在高速时起作用，而M MZZ主要在低速时起作用，主要在低速时起作用，两者相互补充，在整个车速范围均起作用。两者相互补充，在整个车速范围均起作用。n汽车直线行驶时，若汽车受侧向力，汽车直线行驶时，若汽车受侧向力， M MYY成为非稳定力矩。成为非稳定力矩。其力矩将促使转向轮朝侧向力方向偏转。其力矩将促使转向轮朝侧向力方向偏转。FyFye e F FY Y 咨纳氧堵爱闰报蚌胺陌菩邢醛阻效滇付宫灼样西胖秽诣线苟减衔盛墟月批汽车操纵稳定性2汽车操纵稳定性23 3侧偏时，侧向反作用力侧偏时，侧向反作用力F Fy y形成的稳定力矩形成的稳定力矩M MYY1 1）侧偏时稳定力矩）侧偏时稳定力矩
72、M MYY 的形成与作用原理的形成与作用原理 侧偏时轮胎印迹上的侧向反力分布见图，其合力作用点位侧偏时轮胎印迹上的侧向反力分布见图，其合力作用点位于印迹中点之后，偏距为于印迹中点之后，偏距为b ba a，其，其F FY Yb ba a即为稳定力矩。即为稳定力矩。左熟阳载孔垒址给傅隘痒揪伶曼泉逼控泼抱贼娃焰卯湃恤尼侥川评精砾缀汽车操纵稳定性2汽车操纵稳定性22 2）稳定力矩）稳定力矩M MYY的影响因素的影响因素nF Fy y、的影响。的影响。F Fy y，侧偏角，侧偏角，印迹愈长，印迹愈长，b ba a，则，则M MYY 。但。但F Fy y过大过大达到附着极限时，达到附着极限时，F Fy y
73、，则，则b ba a 。试验表明，。试验表明，开始增加时，开始增加时， M MYY ，当当=4=46 6时，时， M MYY最大，再使最大，再使，则，则M MYY，在，在=10=101616时，其时，其M MYY=0=0。n轮胎的结构型式的影响。在同样侧偏角时，子午胎的稳定力矩较普通斜交轮胎的结构型式的影响。在同样侧偏角时，子午胎的稳定力矩较普通斜交胎大。原因是：子午胎径向变形大；胎大。原因是：子午胎径向变形大；F Fy y大。大。n轮胎气压的影响。轮胎气压的影响。P PW W，印迹增长，印迹增长， b ba a，稳定力矩，稳定力矩。nF FZ Z的影响。的影响。F FZ Z，印迹增长，印迹增
74、长， b ba a，稳定力矩，稳定力矩。 现代高速轿车，由于前轮承受的重力增加，并且广泛采用低压胎，因现代高速轿车，由于前轮承受的重力增加，并且广泛采用低压胎，因此，轮胎侧向偏离所产生的稳定力矩相应增加，这常使高速时转向感到沉此，轮胎侧向偏离所产生的稳定力矩相应增加，这常使高速时转向感到沉重。由试验知，侧偏角重。由试验知，侧偏角1 1引起的稳定力矩，相当于主销后倾引起的稳定力矩，相当于主销后倾5 56 6的效的效果，所以在现代轿车上，为了避免转向沉重，可相应地减少主销后倾角。果，所以在现代轿车上，为了避免转向沉重，可相应地减少主销后倾角。在个别情况下，甚至使其为在个别情况下，甚至使其为0 0或
75、负值，如红旗轿车的主销后倾角为或负值，如红旗轿车的主销后倾角为1 1。啤好曙辕辑辣耻呀弗躲抢病挛嗅天蚂试肺影忘茁看助左摩悦虾檀止硬贝料汽车操纵稳定性2汽车操纵稳定性24 4侧偏时，切向反作用力侧偏时，切向反作用力F FX X形成的稳定力矩形成的稳定力矩M MXX 转向时，侧偏引起的内外轮切向力的作用线到主销的距离不等，力矩：转向时，侧偏引起的内外轮切向力的作用线到主销的距离不等，力矩：M MXX=F=FX0X0L L0 0F FXiXiL Li i 如如M MXX与车轮偏转反向，则是稳定力矩；如与车轮偏转反向，则是稳定力矩；如M MXX与车轮偏转同向，则是非与车轮偏转同向，则是非稳定力矩。稳定
76、力矩。 对于前轮驱动汽车，转向时施加驱动力的情况下，对于前轮驱动汽车，转向时施加驱动力的情况下，M MXX为稳定力矩。为稳定力矩。对于后轮驱动汽车、对于制动时转向来说，对于后轮驱动汽车、对于制动时转向来说，M MXX为非稳定力矩。因此，转为非稳定力矩。因此，转弯制动时易产生过分偏转，应紧握方向盘。弯制动时易产生过分偏转，应紧握方向盘。F FX0X0F FXiXi授挠亮坤疾檀逐毖皿奋冤芭腰袍赫臻阵怕撂冒神操菩邯鼓睡表侵全掏徐捂汽车操纵稳定性2汽车操纵稳定性25 5转向系的摩擦力矩转向系的摩擦力矩M M 方向盘施加的力矩，经转向传动系放大后，要能克服转向系方向盘施加的力矩，经转向传动系放大后，要能
77、克服转向系的摩擦力矩的摩擦力矩M M及前述各项稳定力矩，才能实现转向。由此可及前述各项稳定力矩，才能实现转向。由此可知，知， M M 起阻止转向的作用，是稳定力矩，它对保持汽车直线起阻止转向的作用，是稳定力矩，它对保持汽车直线行驶性能是有利的。但是转向后它又起阻止回正的作用，所以行驶性能是有利的。但是转向后它又起阻止回正的作用，所以它又是非稳定力矩。因此，设计时常要求转向轮位于中间位置它又是非稳定力矩。因此，设计时常要求转向轮位于中间位置（直线行驶）且转角在小范围内，转向系统中有较大的摩擦阻（直线行驶）且转角在小范围内，转向系统中有较大的摩擦阻力。力。 结论：结论：实际汽车行驶时转向轮的稳定效
78、应，是上述各稳定实际汽车行驶时转向轮的稳定效应，是上述各稳定力矩综合作用的结果。合适的稳定力矩值可防止转向轮左右摆力矩综合作用的结果。合适的稳定力矩值可防止转向轮左右摆振且具有自动回正作用，但过大的稳定力矩会使转向沉重。振且具有自动回正作用，但过大的稳定力矩会使转向沉重。郭户坚常愧抓鼻牙倘旷谊瞳稽卫巍攫晨沮覆显秽微性挪好闻莉铀赴侠真浩汽车操纵稳定性2汽车操纵稳定性25-6 5-6 汽车稳态转向特性检测汽车稳态转向特性检测 测定前，在平坦的坚硬广场上画测定前，在平坦的坚硬广场上画R R0 0=15m=15m的圆道印迹。测定时，汽车开始的圆道印迹。测定时，汽车开始以最低稳定车速沿半径以最低稳定车速
79、沿半径15 m15 m的圆道印迹作等速圆周行驶，并保持汽车转向的圆道印迹作等速圆周行驶，并保持汽车转向盘的转角不变，再采用逐级加速法盘的转角不变，再采用逐级加速法或连续加速法提高汽车的车速，然或连续加速法提高汽车的车速，然后根据汽车加速行驶后车轮的行驶后根据汽车加速行驶后车轮的行驶轨迹定性判断汽车的稳态转向特性，轨迹定性判断汽车的稳态转向特性，如图所示。若汽车转向半径不变，如图所示。若汽车转向半径不变，则汽车具有中性转向特性；若汽车则汽车具有中性转向特性；若汽车转向半径变大，则汽车具有不足转转向半径变大，则汽车具有不足转向特性；若汽车转向半径变小，则向特性；若汽车转向半径变小，则汽车具有过多转向特性。汽车具有过多转向特性。盐户销炒妻柏挥谷圃海板漳窜备顷担愉硷滋迎先慨彝神羌撞襟卢碰织责乳汽车操纵稳定性2汽车操纵稳定性2
