汽車操縱穩(wěn)定性能影響因素及改進措施分析

1、高等教育自學考試畢業(yè)設(shè)計（論文）題目：汽車操縱穩(wěn)定性能影響因素及改進措施分析專業(yè)班級： 汽車維修與檢測 姓名： 指導教師姓名、職稱 ： 所屬助學單位： 年 月 日目 錄緒論21 汽車操縱穩(wěn)定性概述51.1 汽車操縱穩(wěn)定性定義51.2 汽車操縱穩(wěn)定性評價指標51.3 不同行駛工況下對操縱穩(wěn)定性的要求7轉(zhuǎn)向系對操縱穩(wěn)定性的影響10轉(zhuǎn)向器的影響102.1.2 轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)的影響102.1.3 轉(zhuǎn)向系與汽車橫擺角速度穩(wěn)態(tài)響應的關(guān)系102.2 傳動系對汽車操縱穩(wěn)定性的影響112.2.1 地面切向反作用力與“不足一過多轉(zhuǎn)向特性”的關(guān)系112.3 行駛系對汽車操縱穩(wěn)定性的影響122.4 制動系對汽車操縱穩(wěn)定

2、性的影響142.5 氣動力的影響143提高汽車操縱穩(wěn)定性的方法16結(jié)論18致謝19摘 要本文主要分析了影響汽車操縱穩(wěn)定性的影響因素，介紹了操縱穩(wěn)定性評價的研究過程及針對汽車操縱穩(wěn)定性能影響因素的改進措施分析及其有待繼續(xù)研究的問題。關(guān)鍵詞：汽車操縱穩(wěn)定性；影響因素；改進措施緒論1 課題研究的意義根據(jù)路面的交通情況，汽車有時直線行駛，有時沿曲線行駛。在出現(xiàn)意外情況時，駕駛員還要做出緊急的轉(zhuǎn)向操作，以求避免事故。此外，汽車在行駛中還不斷受到地面不平和大風等外界因素的干擾。為此，汽車應具備良好的操縱穩(wěn)定性。在實際中，從駕駛員感性的角度描述，操縱穩(wěn)定性不好的汽車通常有以下幾類表現(xiàn)： （1）“飄”。有時駕

3、駛員并未發(fā)出指令，而汽車白己不斷改變方向；（2）“晃”。駕駛員給出穩(wěn)定的轉(zhuǎn)向指令，但汽車卻左右搖擺，行駛方問難于穩(wěn)定。汽車在受到路面不平或忽然陣風的擾動時，也會出現(xiàn)這種感覺；（3）“反應遲飩”，駕駛員己經(jīng)發(fā)出指令相當長的時間，但汽車還沒有反應或轉(zhuǎn)向過程完成太慢； （4）“喪失路感”。正常汽車的轉(zhuǎn)彎程度會通過方向盤在駕駛員的于上產(chǎn)生相應的感覺。有些操縱性能不好的汽車，特別是在高速或轉(zhuǎn)向劇烈的時候會喪失這種感覺。這會增加駕駛員的操縱困難或影響駕駛員做出正確的判斷；（5)“失去控制”。某些汽車在車速超過一個臨界值后或向心加速度超過定值之后，駕駛員已經(jīng)完全不能控制其方向。 隨著道路的改善，特別是高速公

4、路的發(fā)展，不僅轎車，連貨車以100 km/h車速行駛的情況也是常見的，而許多汽車設(shè)計時速更超過200 km/h。隨著汽車速度的不斷提高。汽車操縱穩(wěn)定性的問題就顯得更加突出。操縱穩(wěn)定性不僅影響到汽車駕駛的操縱方便程度，而且也是決定高速汽車安全行駛的一個主要性能，被稱之為“高速汽車的生命線”。所以，汽車操縱穩(wěn)定性的研究日益受到重視，成為現(xiàn)代汽車研究中最重要的課題之一。汽車控制是靠駕駛員對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的操縱而進行的，在一般的操縱條件下能夠達到要求，但汽車處于惡劣工作狀態(tài)或緊急狀況時，汽車的控制往往比較困難，而絕大多數(shù)交通事故就發(fā)生在這種非理想的駕駛狀況下，所以在這些工況下增加輔助控制以提高汽車操縱性、穩(wěn)

5、定性是十分必要的。 2 操縱穩(wěn)定性研究的概況操縱穩(wěn)定性研究的早期，一般采用經(jīng)典力學分析方法，進行一些簡單、局部的校核計算，不能對車輛的整體性能進行評價和分析，不能對汽車設(shè)計提供直接的指導。后來發(fā)展了一些基于簡化模型和經(jīng)驗模型的計算與仿真，將汽車作為一個完整的控制系統(tǒng)進行分析研究，得到了一些對操縱穩(wěn)定性規(guī)律的重要認識。但是， 由于模型過于簡單，不能直接針對設(shè)計參數(shù)進行分析和優(yōu)化。隨著仿真技術(shù)的不斷發(fā)展以及仿真軟件的不斷成熟，操縱穩(wěn)定性也更多地采用比較成熟的計算機仿真理論和高性能的仿真軟件進行分析研究，同時與計算機輔助設(shè)計軟件相結(jié)合直接指導和參與汽車設(shè)計參數(shù)的設(shè)計和優(yōu)化。這種設(shè)計方法已經(jīng)在國外汽車

6、設(shè)計領(lǐng)域得到了比較廣泛的應用，國內(nèi)也開始了這方面的研究，并逐步推向?qū)嵱没?。在采用計算機仿真之前，首先要建立汽車的整車動力學模型。組成汽車動力學系統(tǒng)的元件有輪胎、懸架、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等，它們都明顯具有非線性特性。因此，所建立的模型也應該包括這些元件的非線性特性，整車模型應該是一多體動力學模型。同時，駕駛員特性對操穩(wěn)性也有較大的影響，必需建立一定的駕駛員模型，將人一車一路作為一閉環(huán)系統(tǒng)進行研究。駕駛員模型現(xiàn)在一般采用最優(yōu)預瞄模型。國內(nèi)己在整車簡化模型的基礎(chǔ)之上進行了一些駕駛員模型在整車跟隨特性中的影響的研究；國外是將描述整車系統(tǒng)的動力學仿真軟件加上駕駛員特性的控制計算機仿真軟件結(jié)合起來，從而得到人一車一

7、路閉環(huán)系統(tǒng)的仿真模型。近年來，隨著多體動力學的誕生和發(fā)展，汽車建模方法出現(xiàn)了新的改變。由于對汽車模型的精確度要求越來越高，大型的多體系統(tǒng)動力學方程推導十分困難，因而通用的多體仿真軟件(如ADAMS等)逐漸被應用。應用多體仿真軟件建模將使汽車每一部件看作是剛性體或彈性體，他們的連接是通過各種約束來描述，多體動力學軟件自動生成運動和動力學方程，并利用軟件內(nèi)部的數(shù)學求解器準確的求解。然而，多體模型包含的部件較多，有些參數(shù)難以測量，因而不能從整體上保證系統(tǒng)的準確性；另外，復雜的模型在計算機上求解時運行較慢，使得仿真運算有一定困難。仿真技術(shù)領(lǐng)域里不斷出現(xiàn)諸如人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、最優(yōu)控制、模糊控制、虛擬現(xiàn)實等新

8、技術(shù)，這些新技術(shù)逐步應用到操縱穩(wěn)定性研究中必將給操穩(wěn)性研究帶來質(zhì)的飛躍。在汽車操縱穩(wěn)定性建模中，存在許多非線性環(huán)節(jié)，利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，結(jié)合實驗數(shù)據(jù)進行建模，則可更好地模擬實際汽車，更好地掌握操縱穩(wěn)定性規(guī)律。采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立的輪胎力學模型，可以比較精確地反映輪胎側(cè)偏特性，大大提高建模精度;利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立駕駛員模型，可采用不同時刻、不同距離的汽車運動軌跡與預期軌跡的誤差值作為輸入，輸出前輪轉(zhuǎn)角，這可使操縱穩(wěn)定性仿真結(jié)果更接近于實際行駛試驗。采用最優(yōu)控制領(lǐng)域涌現(xiàn)的新尋優(yōu)方法如遺傳算法及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的主動懸架，可以獲得不同工況下懸架系統(tǒng)控制力的最優(yōu)值;利用最優(yōu)控制、模糊控制或模糊神經(jīng)

9、網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的汽車制動防抱死(ABS)系統(tǒng)，可使汽車制動時的制動效能及方向穩(wěn)定性能獲得極大的改善。利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)可實現(xiàn)汽車操縱穩(wěn)定性分析結(jié)果的可視化，可進行不同道路工況下整車操縱性能及駕駛員反應的研究，以及駕駛員訓練等等。綜上，隨著仿真技術(shù)自身的不斷發(fā)展，隨著仿真技術(shù)不斷滲透到操縱穩(wěn)定性研究之中，必將使得建立的整車模型更逼近實車、且仿真結(jié)果、性能分析、指標評價具有更好的實用性。3 課題的研究內(nèi)容 (1) 汽車操縱穩(wěn)定性能影響因素；(2)針對汽車操縱穩(wěn)定性能影響因素的改進措施。1 汽車操縱穩(wěn)定性概述 1.1 汽車操縱穩(wěn)定性定義汽車操縱穩(wěn)定性，是指在駕駛員不感覺過分緊張、疲勞的條件下，汽車能按照駕駛

10、員通過轉(zhuǎn)向系及轉(zhuǎn)向車輪給定的方向（直線或轉(zhuǎn)彎）行駛；且當受到外界干擾（路不平、側(cè)風、貨物或乘客偏載）時，汽車能抵抗干擾而保持穩(wěn)定行駛的性能。汽車的操縱穩(wěn)定性包含相互聯(lián)系的兩個部分，一是操縱性，二是穩(wěn)定性。操縱性是指汽車能夠確切地響應駕駛員轉(zhuǎn)向指令的能力，穩(wěn)定性是指汽車受到外界撓動（路面撓動或突然陣風撓動） 后恢復原來運動狀態(tài)的能力。兩者很難斷然分開，穩(wěn)定性好壞直接影響操縱性的好壞，因此通常只統(tǒng)稱為操縱穩(wěn)定性。汽車的操縱穩(wěn)定性直接影響汽車駕駛的操縱方便度汽車行駛速度的提高汽車動力性的發(fā)揮和汽車運輸生產(chǎn)率的提高，而且也是決定高速汽車安全行駛的一個主要性能。影響汽車操縱穩(wěn)定性的原因有許多，而主要原因

11、是在行駛系、轉(zhuǎn)向系及制動系等方面。在汽車操縱穩(wěn)定性的研究中，常把汽車作為一控制系統(tǒng)，求出汽車曲線行駛的時域響應與頻域響應，并以它們來表征汽車的操縱穩(wěn)定性能。 汽車曲線行駛定的時域響應指汽車在轉(zhuǎn)向盤輸入或外界側(cè)向干擾輸入下的側(cè)向運動響應。轉(zhuǎn)向盤輸入有兩種形式：給轉(zhuǎn)向盤作用一個角位移，稱為角位移輸入，簡稱角輸入；給轉(zhuǎn)向盤作用一個力矩，稱為力矩輸入，簡稱力輸入。駕駛員在實際駕駛車輛時，對轉(zhuǎn)向盤的這兩種輸入是同時加入的。外界側(cè)向干擾輸入主要是指側(cè)向風與路面不平產(chǎn)生的側(cè)向力。 回正性-一種轉(zhuǎn)向盤力輸入下的時域響應。1.2 汽車操縱穩(wěn)定性評價指標汽車的操縱穩(wěn)定涉及的問題較為廣泛，需要用較多的物理參量從幾個

12、方面來評價。表1-1給出了汽車操縱穩(wěn)定性的基本內(nèi)容及其評價用的物理參量。表1-1汽車操縱穩(wěn)定性的基本內(nèi)容和評價所用物理參量基本內(nèi)容評價用物理參量轉(zhuǎn)向特性，方向盤階躍輸入下的瞬態(tài)響應穩(wěn)態(tài)橫擺角速度轉(zhuǎn)向靈敏度、反應時間、橫擺角速度波動的無阻尼圓頻率、共振峰頻率、共振時振幅比、相位滯后、穩(wěn)態(tài)增益共振峰頻率、共振時振幅比、相位滯后、穩(wěn)態(tài)增益回正后剩余橫擺角速度與剩余橫擺角、達到剩余橫擺角速度的時間最小轉(zhuǎn)向半徑原地轉(zhuǎn)向輕便性低速行駛轉(zhuǎn)向輕便性高速行駛轉(zhuǎn)向輕便性轉(zhuǎn)向力、轉(zhuǎn)向功側(cè)向風穩(wěn)定性路面不平度穩(wěn)定性側(cè)向偏移蛇行性能移線性能方向盤轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)向力、側(cè)向加速度、橫擺角速度、側(cè)偏角、車速圓周行駛極限側(cè)向加速度發(fā)

13、生側(cè)滑的控制性能極限側(cè)向加速度極限速度回至原來路徑所需時間表1-1中的轉(zhuǎn)向盤角階躍輸入下進入的穩(wěn)態(tài)響應及轉(zhuǎn)向盤角階躍輸入下的瞬態(tài)響應，就是表征汽車操縱穩(wěn)定性的轉(zhuǎn)向盤角位移輸入下的時域響應?；卣允且环N轉(zhuǎn)向盤力輸入下的時域響應. 橫擺角速度頻率響應特性-轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角正弦輸入下，頻率由0時，汽車橫擺角速度與轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角的振幅比及相位差的變化圖形。-另一個重要的表征汽車操縱穩(wěn)定性的基礎(chǔ)特性。 轉(zhuǎn)向盤中間位置操縱穩(wěn)定性-轉(zhuǎn)向盤小轉(zhuǎn)角、低頻正弦輸入下汽車高速行駛時的操縱穩(wěn)定性。 轉(zhuǎn)向半徑-評價汽車機動靈活性的物理參量。轉(zhuǎn)向輕便性-評價轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤輕便程度的特性。 汽車的直線行駛性能-評價汽車操縱穩(wěn)定性的另一個

14、重要方面。其中，側(cè)向風穩(wěn)定性與路面不平度穩(wěn)定性-汽車直線行駛時在外界側(cè)向干擾輸入下的時域響應。典型行駛工況性能(Task Performance) -汽車通過某種模擬典型駕駛操作的通道的性能。它們能更如實地反映汽車的操縱穩(wěn)定性。極限行駛性能-汽車在處于正常行駛與異常危險運動之間的運動狀態(tài)下的特性。它表明了汽車安全行駛的極限性能。 不同行駛工況下對操縱穩(wěn)定性的要求 在低車速、低側(cè)向加速度行駛工況下，汽車應具有適度的轉(zhuǎn)向盤力與轉(zhuǎn)向盤總回轉(zhuǎn)角，還應有良好的回正性能。由于考慮到高速行駛時汽車應具有較大的轉(zhuǎn)向靈敏度，轉(zhuǎn)向系總傳動比不宜過大。但總傳動比不夠大，會帶來低速行駛時轉(zhuǎn)向盤力過于沉重的問題，這可以

15、通過選裝合適的動力轉(zhuǎn)向器來解決。在高車速、轉(zhuǎn)向盤小轉(zhuǎn)角、低側(cè)向加速度范圍內(nèi)，汽車應具有良好的橫擺角速度頻率特性、直線行駛能力與回正性能。汽車還應有良好的轉(zhuǎn)向盤力特性。 轉(zhuǎn)向盤力的大小要適度，特別是隨著車速的提高，轉(zhuǎn)向盤力不宜過輕而要保持一定的數(shù)值；為了給駕駛者以良好的路感，在小側(cè)向加速度范圍內(nèi)(0O.1g)，應有恰當?shù)摹稗D(zhuǎn)向盤力隨汽車側(cè)向加速度的變化率?！?駕駛中開車人應能方便、清晰地判斷轉(zhuǎn)向盤(直線行駛時)的中間位置。轉(zhuǎn)向系還應能適度地隔斷路面不平整的干擾。在以中、高側(cè)向加速度作曲線行駛時，汽車的側(cè)向加速度、輪胎地面?zhèn)认蚍醋饔昧σ约拜喬サ母街惹闆r，主要是靠轉(zhuǎn)向盤(反作用)力傳遞的。所以，有

16、人認為轉(zhuǎn)向盤力最好與側(cè)向加速度有線性關(guān)系，如圖5-58中的a線。 在高側(cè)向加速度區(qū)域中，若轉(zhuǎn)向盤力增長過快，如圖5-58中b線，將使駕駛者感到轉(zhuǎn)向盤力過于沉重。一般裝有動力轉(zhuǎn)向器的轉(zhuǎn)向盤力特性如曲線c。即達到最大值，在高側(cè)向加速度時有所下降，會使駕駛者有轉(zhuǎn)向盤力消失的感覺。1.4 汽車操縱穩(wěn)定性的評價對于汽車操縱穩(wěn)定性評，在60 年代以前基本上都是用開環(huán)評價方法；70年代初期，人們用系統(tǒng)工程學方法探索操縱性評價方法：70 年代中期以后，利用駕駛員對汽車直線行駛性能、轉(zhuǎn)彎行駛性能和轉(zhuǎn)向輕便性等特性的感覺，進行主觀評價：主觀評價不僅要考慮汽車本身的特性，還要考慮人的行為特性、對道路跟蹤的要求。80

17、年代初，從理論和實驗兩個方面著手，重新開始深入地研究駕駛員一車輛道路閉環(huán)系統(tǒng)；90年代以來，郭孔輝教授提出了各個單項總方差評價指標及閉環(huán)系統(tǒng)主動安全性的綜合評價與優(yōu)化設(shè)計方法。人汽車閉路系統(tǒng) 汽車的時域響應只是把汽車作為開路控制系統(tǒng)的控制特性。它們完全取決于汽車的結(jié)構(gòu)與參數(shù)，是汽車本身固有的特性。汽車作為開路系統(tǒng)的時域響應可以通過建立數(shù)學模型進行理論分析，也可以使用測試設(shè)備在試驗中客觀地進行測量。 操縱穩(wěn)定性的研究對象應該是把駕駛者與汽車作為統(tǒng)一整體的人汽車系統(tǒng)（閉路系統(tǒng)）。 在人汽車系統(tǒng)中，通過駕駛者把系統(tǒng)的輸出參數(shù)反饋到輸入控制中去。人汽車系統(tǒng)的操縱穩(wěn)定性只能在已具有實際車輛的條件下通過試

18、驗求得，客觀性及再現(xiàn)性就不如開路系統(tǒng)汽車的時域響應好。目前還不能做到通過理論分析與計算來進行準確的預測。在產(chǎn)品開發(fā)階段，廣泛應用的理論分析對象仍然只能是開路系統(tǒng)汽車的時域響應。試驗中的性能評價有主觀評價和客觀評價兩種方法。 客觀評價法-通過測試儀器測出表征性能的物理量如橫擺角速度、側(cè)向加速度、側(cè)傾角及轉(zhuǎn)向力等來評價操縱穩(wěn)定性的方法。 主觀評價法-感覺評價，其方法是讓試驗評價人員根據(jù)試驗時自己的感覺來進行評價。并按規(guī)定的項目和評分辦法進行評分。研究汽車本身特性的開路系統(tǒng)只采用客觀評價法。研究人汽車閉路系統(tǒng)的試驗常同時采用客觀評價與主觀評價兩種方法。主觀評價法始終是操縱穩(wěn)定性的最終評價方法。 較為

19、常見的是先由人的感覺發(fā)現(xiàn)問題，然后用儀器來進行計測。主觀評價也有缺點：它受到評價者個人主觀因素的影響，不同評價者可能給出差別較大的評價結(jié)果；一般情況下，它不能給出“汽車性能”與“汽車結(jié)構(gòu)”二者之間有何種聯(lián)系的信息。開路系統(tǒng)客觀評價試驗可以指出改變汽車結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)參數(shù)以提高性能的具體途徑（通過理論分析確定評價指標與汽車結(jié)構(gòu)參數(shù)的函數(shù)關(guān)系）。2 汽車操縱穩(wěn)定性的影響因素汽車操縱穩(wěn)定性受轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、傳動系、行駛系、轉(zhuǎn)向系、懸架、制動系等多方面的影響。轉(zhuǎn)向系對操縱穩(wěn)定性的影響轉(zhuǎn)向系是汽車重要組成部分，對保證汽車穩(wěn)定行駛起非常重要的作用。.1轉(zhuǎn)向器的影響 汽車行駛時，駕駛員對汽車行駛方向的改變是通過操縱方向

20、盤來實現(xiàn)的，轉(zhuǎn)向盤的性能直接影響汽車的操縱性。轉(zhuǎn)向器常見的故障有游隙過大和轉(zhuǎn)向沉重。轉(zhuǎn)向器游隙過大會造成前輪擺頭現(xiàn)象。轉(zhuǎn)向器游隙過大的原因是：轉(zhuǎn)向器蝸桿軸上下軸承間隙過大；擺臂軸上的雙銷與蝸桿嚙合間隙過大：轉(zhuǎn)向垂臂軸緊固螺栓松動。轉(zhuǎn)向沉重會使操縱系統(tǒng)不易控制。造成轉(zhuǎn)向沉重的原因是：轉(zhuǎn)向器缺油；轉(zhuǎn)向軸因彎曲或軸管癟而互相碰擦；轉(zhuǎn)向搖臂軸與襯套配合間隙過??；蝸桿與滾輪傳動副嚙合間隙過?。晦D(zhuǎn)向器蝸桿上下軸承調(diào)整過緊或軸承損壞。2.1.2 轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)的影響 轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)是將轉(zhuǎn)向器傳來的力經(jīng)該機構(gòu)傳向車輪，并使左右轉(zhuǎn)向輪同時朝一個方向偏轉(zhuǎn)一個角度，以保證實現(xiàn)汽車轉(zhuǎn)向。轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)由轉(zhuǎn)向垂臂、轉(zhuǎn)向縱拉桿

21、、轉(zhuǎn)向節(jié)臂、梯形臂、轉(zhuǎn)向橫拉桿及球頭銷等組成。傳動機構(gòu)出現(xiàn)故障會使汽車失去控制，造成交通事故。常見的故障有：轉(zhuǎn)向拉桿球頭銷裝配不適( 過緊或松曠) 、轉(zhuǎn)向節(jié)主銷與襯套配合不符合標準、轉(zhuǎn)向節(jié)止推軸承間隙不符合標準；間隙過大會導致汽車中速擺頭，而配合過緊或缺油會使汽車轉(zhuǎn)向沉重。2.1.3 轉(zhuǎn)向系與汽車橫擺角速度穩(wěn)態(tài)響應的關(guān)系2.1.3.1 側(cè)傾時轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與懸架的運動干涉車廂側(cè)傾時，若非獨立懸架汽車的轉(zhuǎn)向系與懸架在運動學上關(guān)系不協(xié)調(diào)，將引起轉(zhuǎn)向車輪干涉轉(zhuǎn)向。這種干涉轉(zhuǎn)向在汽車直線行駛中車廂與車橋發(fā)生相對運動時，會引起前輪轉(zhuǎn)動而影響甚至損害汽車的操縱性。因此，一般認為干涉轉(zhuǎn)向量應盡量小一點。圖561所

22、示為一種縱置半橢圓板簧前懸架與轉(zhuǎn)向系布置簡圖。當板簧發(fā)生變形時，車輪相對于車架有上下方向的運動，轉(zhuǎn)向節(jié)上的球銷c作為前軸上一點繞O2點擺動，其運動軌跡為bb；但c又與縱拉桿相連，這樣c將繞轉(zhuǎn)向機垂臂下端球關(guān)節(jié)O1擺動，運動軌跡為aa弧。c點不能同時滿足這兩個運動要求，于是轉(zhuǎn)向節(jié)將相對主銷發(fā)生轉(zhuǎn)動，以滿足c點沿aa弧的運動。 從俯視圖可以看出，當前輪向上運動時，c點向前移，轉(zhuǎn)向節(jié)繞主銷向左轉(zhuǎn)。當這輛車向右轉(zhuǎn)時，車身向外傾斜，側(cè)板簧受壓縮，車輪與車架距離減小，使車輪向左轉(zhuǎn)，增加了汽車的不足轉(zhuǎn)向量。這種現(xiàn)象 稱為側(cè)傾干涉不足轉(zhuǎn)向。當這種不協(xié)調(diào)導致過多轉(zhuǎn)向時，稱為側(cè)傾干涉過多轉(zhuǎn)向?，F(xiàn)代平頭駕駛室的貨車

23、，板簧的固定吊耳在前面，轉(zhuǎn)向機也裝在前面，側(cè)傾干涉量是很小的。2.1.3.2 轉(zhuǎn)向系剛度與轉(zhuǎn)向車輪的變形轉(zhuǎn)向由轉(zhuǎn)向盤至轉(zhuǎn)向車輪之間，包括轉(zhuǎn)向機、轉(zhuǎn)向桿系與轉(zhuǎn)向機固定處在內(nèi)的剛度，稱為轉(zhuǎn)向系(角)剛度。前轉(zhuǎn)向車輪的理論轉(zhuǎn)向角應等于輸入的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角除以轉(zhuǎn)向系總傳動比。轉(zhuǎn)向車輪變形轉(zhuǎn)向角等于回正力矩除以轉(zhuǎn)向系剛度。前轉(zhuǎn)向輪的實際轉(zhuǎn)向角等于理論轉(zhuǎn)向角與變形轉(zhuǎn)向角之差。 在一定轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角下，轉(zhuǎn)向系剛度低，前轉(zhuǎn)向輪的變形轉(zhuǎn)向角大，增加了汽車的不足轉(zhuǎn)向趨勢；若剛度大，則不足轉(zhuǎn)向趨勢小。實際上，轉(zhuǎn)向系的變形轉(zhuǎn)向要比懸架的變形轉(zhuǎn)向大許多，轉(zhuǎn)向系的剛度不夠高時，會產(chǎn)生過大的不足轉(zhuǎn)向量。不能只從穩(wěn)態(tài)響應的角度來考慮

24、轉(zhuǎn)向系剛度。為了全面滿足操縱穩(wěn)定性的要求，特別是為了獲得轎車在高速行駛時的“良好路感”，轉(zhuǎn)向系的剛度應高些為好，尤其是轉(zhuǎn)向盤中間位置小轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)應有盡可能高的剛度。2.2 傳動系對汽車操縱穩(wěn)定性的影響 地面切向反作用力與“不足一過多轉(zhuǎn)向特性”的關(guān)系下面以前驅(qū)動汽車為例，從幾個主要方面說明驅(qū)動力對“不足-過多轉(zhuǎn)向特性”的影響。 （1)當汽車在彎道上以大驅(qū)動力加速行駛時，前軸垂直載荷明顯減輕，后軸垂直載荷相應增加。一般載荷范圍內(nèi)，輪胎側(cè)偏剛度是隨載荷的增大、減少而增減的，因此，加速時前軸側(cè)偏角增加，后軸側(cè)偏角減小，汽車有增加不足轉(zhuǎn)向的趨勢。（2)車輪驅(qū)動時，隨著驅(qū)動力的增加，同一側(cè)偏角下的側(cè)偏力下

25、降。因此，節(jié)氣門開大汽車在彎道上加速行駛時，為了提供要求的側(cè)偏力，前輪側(cè)偏角必然增大。這是前驅(qū)動汽車有不足轉(zhuǎn)向趨勢的另一個原因。（3)前輪受半軸驅(qū)動轉(zhuǎn)矩的影響會產(chǎn)生不足變形轉(zhuǎn)向，增加了前驅(qū)動汽車不足轉(zhuǎn)向的趨勢。（4)隨著驅(qū)動力的增加，輪胎回正力矩常亦有所增大，這也增加了不足轉(zhuǎn)向趨勢。 綜上所述，驅(qū)動力的作用是增加前驅(qū)動汽車的不足轉(zhuǎn)向趨勢。 當用發(fā)動機進行制動時，上述1、3、4項的影響將使汽車有增加過多轉(zhuǎn)向的趨勢。正是因此緣故，大功率的前驅(qū)動汽車在大油門加速中若突然松開油門踏板，汽車的轉(zhuǎn)向特性會發(fā)生明顯的變化，甚至成為過多轉(zhuǎn)向。因此，汽車會發(fā)生出乎意料的突然駛向彎道內(nèi)側(cè)的“卷入”現(xiàn)象。后輪驅(qū)動汽

26、車在進行發(fā)動機制動時，由于制動力的作用增大了后軸側(cè)偏角，產(chǎn)生了過多轉(zhuǎn)向的趨勢，加上其他因素的綜合影響，后驅(qū)動汽車也常有卷入”現(xiàn)象。 行駛系對汽車操縱穩(wěn)定性的影響前輪定位參數(shù)、后懸架結(jié)構(gòu)參數(shù)及橫向穩(wěn)定桿對汽車操縱穩(wěn)定性的影響都有影響。前輪定位參數(shù)包括：前輪外傾角、主銷后傾角、主銷內(nèi)傾角和前輪前束。 前輪外傾角指前輪中心線與地面垂直線所成的夾角。前輪外傾角一般在1-2.5度，它的作用主要是當汽車行駛時，將輪轂壓向內(nèi)軸承，而減輕外端較小的軸承載荷，同時，可以防止因前軸變形和主銷孔與主銷間隙過大引起前輪內(nèi)傾，減輕輪胎著地與主銷軸線與地面交點間的距離，從而使轉(zhuǎn)向輕便。主銷后傾角是指主銷軸線與前輪中心的垂

27、線之間形成的夾角。 主銷后傾角對汽車操縱穩(wěn)定性的影響主要通過“后傾拖距”使地面?zhèn)认蛄喬ギa(chǎn)生一個回正力矩，該力矩產(chǎn)生一個與輪胎側(cè)偏角相似的附加轉(zhuǎn)向角，它與側(cè)向力成正比，使汽車趨于增加不足轉(zhuǎn)向，有利于改善汽車的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性。若主銷后傾角減小，使得回正力矩變小，當?shù)孛鎸D(zhuǎn)向輪的干擾力矩大于轉(zhuǎn)向輪的回正力矩時，就會產(chǎn)生擺振。 主銷內(nèi)傾角是指主銷軸線與地面垂線之間形成的夾角。主銷內(nèi)傾角對操縱穩(wěn)定性的影響，主要也是回正力矩，它是在前輪轉(zhuǎn)動時將車身抬高，由于系統(tǒng)位能的提高而產(chǎn)生的前輪回正力矩，它與側(cè)向力無關(guān)。因此可以說，主銷內(nèi)傾角主要在低速時起回正作用，“后傾拖距”主要在高速時起回正作用。前懸架導向機構(gòu)

28、的幾何參數(shù)決定前輪定位參數(shù)的變化趨勢和變化率。在車輪跳動時，外傾角的變化包括由車身側(cè)傾產(chǎn)生的車輪外傾變化和車輪相對車身的跳動而引起的外傾變化兩部分。在雙橫臂獨立懸架中，前一種變化使車輪向車身側(cè)傾的方向傾斜，即外傾角增大，結(jié)果使輪胎側(cè)偏剛度變小，因而使整車不足轉(zhuǎn)向效果加大；后一種變化取決于懸架上、下臂運動的幾何關(guān)系，在雙橫臂結(jié)構(gòu)中，往往是外傾角隨彈簧壓縮行程的增大而減小，這種變化與車身側(cè)傾引起的外傾角變化相反，會產(chǎn)生過度轉(zhuǎn)向趨勢。后懸架結(jié)構(gòu)參數(shù)對汽車操縱穩(wěn)定性的影響，近似于前懸架的“干涉轉(zhuǎn)向”。它是在汽車轉(zhuǎn)向時，由于車身側(cè)傾導致獨立懸架的左右車輪相對車身的距離發(fā)生變化，外側(cè)車輪上跳，與車身的距離

29、縮短，內(nèi)側(cè)車輪下拉，與車身的距離加大。懸架的結(jié)構(gòu)參數(shù)不同，車輪上下跳動時，車輪前束角的變化規(guī)律也必然會不同。前輪前束指汽車轉(zhuǎn)向的前端向內(nèi)收使兩前輪的前端距離小于后端距離。兩車輪前后的距離之差，稱為前束值，一般不大于8-12mm，其作用是消除由于前輪外傾使車輪滾動時向外分開，引起車輪滾動時邊滾邊拖的現(xiàn)象，引導前輪沿直線行駛。主銷內(nèi)傾角與后傾角由結(jié)構(gòu)上保證，在調(diào)整時難以改變。調(diào)整時主要調(diào)整前輪外傾及前輪前束。前外傾隨負荷的變化而變化。當車輛轉(zhuǎn)向時，在離心力作用下，車身向外傾斜，外輪懸架處于壓縮狀態(tài)，車輪外傾角逐漸減小向負外傾變化；內(nèi)輪懸架處于伸張狀態(tài)，使得本來對道路向負外傾變化的外傾角減弱。從而提

30、高車輪承受側(cè)向力的能力，使汽車轉(zhuǎn)向時穩(wěn)定性大為提高。前輪前束不可過大，若前束過大，會使車輪外傾角、主銷后傾角變小，會使前輪出現(xiàn)擺頭現(xiàn)象，行駛中有蛇行，轉(zhuǎn)向操作不穩(wěn)。橫向穩(wěn)定桿常用來提高懸架的側(cè)傾角剛度，或是調(diào)整前、后懸架側(cè)傾角剛度的比值。在汽車轉(zhuǎn)彎時，它可以防止車身產(chǎn)生很大的橫向側(cè)傾和橫向角振動，以保證汽車具有良好的行駛穩(wěn)定性。提高橫向穩(wěn)定桿的剛度后，前懸架的側(cè)傾角剛度增加，轉(zhuǎn)向時左右輪荷變化加大，前軸的每個車輪的平均側(cè)偏剛度減小，汽車不足轉(zhuǎn)向量有所增加。前懸架中采用較硬的橫向穩(wěn)定桿有助于提高汽車的不足轉(zhuǎn)向性，并能改善汽車的蛇行行駛性能。 輪胎的影響 輪胎是影響汽車操縱穩(wěn)定性的一個重要因素，增

31、大輪胎的載荷能力，特別是后輪胎的載荷能力，例如加大輪胎尺寸或提高層級，或者后輪由單胎改為雙胎，都會改善汽車的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性。改變后輪胎的外傾角，也可以改善汽車的操縱穩(wěn)定性，這是因為后輪胎的負外傾角可以增加后輪胎的側(cè)偏剛度，從而減小過多轉(zhuǎn)向度。 前軸或車架變形導致汽車操縱失穩(wěn)由于車架是汽車的基礎(chǔ)，它的變形會直接影響各部件的連接及配合，從而直接影響操縱穩(wěn)定性。如果汽車前軸變形，就會改變主銷孔的軸線位置，使主銷內(nèi)傾角變大，則外傾角變小，反之，內(nèi)傾角變小，外傾角變大，從而行駛時會產(chǎn)生轉(zhuǎn)向沉重，磨胎和無自動回正的能力。 懸架和減振器的影響懸架的作用是把車架與汽車前后橋連接在一起，并使車輪在行駛中所承受的沖

32、擊力不直接到車架，以免引起車身的劇烈震動而加速機件的損壞。減振器的作用是當鋼板彈簧變形時，能迅速消減其震動，使汽車平穩(wěn)行駛。如果懸架出現(xiàn)故障，如鋼板彈簧剛度不一，減震器失效，則會出現(xiàn)前輪擺頭或行駛跑偏，嚴重影響操縱穩(wěn)定性。例如，一輛貨車，在公路上 型行駛，檢查發(fā)現(xiàn)前懸架右螺旋彈簧變軟。 制動系對汽車操縱穩(wěn)定性的影響 制動系對汽車操縱性影響非常大，如制動鼓失圓，產(chǎn)生的離心力隨車輪轉(zhuǎn)速的提高而急劇增大，從而使汽車高速擺振；而制動盤端面圓跳動過大時，隨著汽車的行駛，制動塊周期性碰制動盤，使制動盤振動，且其振動頻率隨車速的增加而提高。當制動盤的振動頻率與懸架轉(zhuǎn)向系的固有頻率相符時，轉(zhuǎn)向盤發(fā)生嚴重抖動。

33、如一輛貨車，已行駛了1.5萬公里，發(fā)現(xiàn)有高速擺頭現(xiàn)象，踩下制動踏板后有左右打手現(xiàn)象。檢查輪輞不偏擺，車輪動平衡也正常，頂起前橋從檢查孔中發(fā)現(xiàn)制動鼓失圓，更換制動鼓和制動蹄片后，故障消失。 制動間隙不合適，會使汽車制動時發(fā)生跑偏，汽車向制動間隙小的一側(cè)跑偏，從而影響操縱穩(wěn)定性。 前后車輪抱死的次序?qū)Σ俜€(wěn)性的影響緊急制動時，如果汽車后輪制動抱死，汽車后軸將產(chǎn)生嚴重側(cè)滑，失去操縱穩(wěn)定性，而前輪抱死，汽車又失去轉(zhuǎn)向能力。因此，汽車應安裝制動防抱死裝置+,，若無+,，盡量采用點剎制動，效果更好。 氣動力的影響 汽車在低速行駛時，往往只須考慮所受的地面阻力，而所受的氣動力常常可忽略。但在高速行駛時，氣動力

34、對操縱穩(wěn)定性的影響變得極為重要，特別是側(cè)向氣動力的影響?？諝獾膫?cè)向推力與空氣的橫擺力矩作用于高速行駛的汽車車身上，使汽車各輪的負荷、輪胎的側(cè)偏特性和車身的側(cè)偏角都發(fā)生了變化，從而對汽車的操縱穩(wěn)定性產(chǎn)生不可忽視的影響。 4 提高汽車操縱穩(wěn)定性的方法 過去一直只限于改進輪胎、懸架、轉(zhuǎn)向與傳動系來（被動地）提高汽車固有的操縱穩(wěn)定性。20世紀80年代中葉以來，隨著支持控制系統(tǒng)的計算機與傳感器、執(zhí)行機構(gòu)的迅速發(fā)展，各汽車公司陸續(xù)開發(fā)生產(chǎn)了多種顯著改善操縱穩(wěn)定性的電子控制系統(tǒng)。不斷開發(fā)出價格更低廉、性能更優(yōu)良的電子控制系統(tǒng)，已是當前提高操縱穩(wěn)定性的一條重要途徑。4.1 四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(Four Wheel

35、Steering system，縮寫為4WS)4WS汽車轉(zhuǎn)彎行駛時，后兩輪也隨著前兩輪有相應的轉(zhuǎn)向運動。 一般兩輪轉(zhuǎn)向汽車(2WS)在中、高速作圓周行駛時，車身后部甩出一點，車身以稍稍橫著一點的姿態(tài)作曲線運動，增加了駕駛者在判斷與操作上的困難。電控4WS汽車的質(zhì)心側(cè)偏角總接近于零，車廂與行駛軌跡方向一致，汽車自然流暢地作曲線運動，駕駛者能方便地判斷與操作，顯著地改善了操縱穩(wěn)定性。 4.2 車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)（Vehicle Stability Control System，縮寫為VSC)VSC由下面各部分構(gòu)成：（1）用于向各個車輪施加制動的執(zhí)行機構(gòu)（2）用于控制驅(qū)動力的節(jié)氣門執(zhí)行機構(gòu)與節(jié)氣門傳

36、感器（3）輪速傳感器（4）橫擺角速度傳感器（5）側(cè)向、縱向加速度傳感器（6）轉(zhuǎn)向角傳感器（7）制動主缸壓力傳感器（8）進行程序計算的ECU 。 車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)是以ABS為基礎(chǔ)發(fā)展而成的。系統(tǒng)主要在大側(cè)向加速度、大側(cè)偏角的極限工況下工作。它利用左、右兩側(cè)制動力之差產(chǎn)生的橫擺力偶矩來防止出現(xiàn)難以控制的側(cè)滑現(xiàn)象，如在彎道行駛中因前軸側(cè)滑而失去路徑跟蹤能力的駛出(Drift Out)現(xiàn)象及后軸側(cè)滑甩尾而失去穩(wěn)定性的激轉(zhuǎn)(Spin)現(xiàn)象等危險工況。4.3 電子穩(wěn)定程序系統(tǒng)(Electric Stability Program)簡稱ESP沃爾沃稱其為DSTC，寶馬稱其為DSC，凌志稱其為VSC。汽車緊

37、急避障或轉(zhuǎn)彎制動時，該系統(tǒng)通過改變車輪切向力，使車輛克服偏離正常路徑的傾向。二通道系統(tǒng)，自動向兩個前輪施加制動力。三通道系統(tǒng)，向兩個前輪施加獨立制動力，向兩后輪施加非獨立制動力。四通道系統(tǒng)，自動向四個車輪獨立施加制動ESP的三大特點:（1）實時監(jiān)控：ESP能夠?qū)崟r監(jiān)控駕駛者的操控動作、路面反應、汽車運動狀態(tài)，并不斷向發(fā)動機和制動系統(tǒng)發(fā)出指令。（2）主動干預：ABS等安全技術(shù)主要是對駕駛者的動作起干預作用，但不能調(diào)控發(fā)動機。ESP則可以通過主動調(diào)控發(fā)動機的轉(zhuǎn)速，并調(diào)整每個輪子的驅(qū)動力和制動力，來修正汽車的過度轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)向不足。（3）事先提醒：當駕駛者操作不當或路面異常時，ESP會用警告燈警示駕駛者。ABS(防抱死系統(tǒng))功能是防抱死。它是對所控制的車輪孤地工作。如果汽車的兩側(cè)車輪在不同的路面行駛(例如右側(cè)車輪在冰上，左側(cè)在干路上) ，右側(cè)附著力小，ABS就會啟動，而左側(cè)不會啟動，這時兩側(cè)的制動力不同，汽車會側(cè)滑。4.4 EBD（電子制動力分配系統(tǒng)）EBD（電子制動力分配系統(tǒng)）的功能是綜合控制4個ABS系統(tǒng)，在出現(xiàn)兩側(cè)的