第十六章 汽車的操縱穩(wěn)定性

1、第一節(jié)概述第一節(jié)概述第二節(jié)輪胎側(cè)偏特性第二節(jié)輪胎側(cè)偏特性第三節(jié)線性二自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)特性第三節(jié)線性二自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)特性第四節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與懸架、轉(zhuǎn)向系的關(guān)系第四節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與懸架、轉(zhuǎn)向系的關(guān)系第五節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性的道路試驗(yàn)第五節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性的道路試驗(yàn)第六節(jié)操縱穩(wěn)定性的主動(dòng)控制第六節(jié)操縱穩(wěn)定性的主動(dòng)控制第十六章汽車的操縱穩(wěn)定性第十六章汽車的操縱穩(wěn)定性定義：定義：在駕駛員不感覺(jué)過(guò)分緊張、疲勞的在駕駛員不感覺(jué)過(guò)分緊張、疲勞的條件下，汽車能按照駕駛員通過(guò)轉(zhuǎn)向系及條件下，汽車能按照駕駛員通過(guò)轉(zhuǎn)向系及轉(zhuǎn)向車輪給定的方向行駛，轉(zhuǎn)向車輪給定的方向行駛，且當(dāng)受到外界且當(dāng)

2、受到外界干擾時(shí)，汽車能抵抗干擾而保持穩(wěn)定行駛干擾時(shí)，汽車能抵抗干擾而保持穩(wěn)定行駛的能力的能力。意義意義操縱方便性操縱方便性高速安全性高速安全性行駛方向行駛方向直線直線 轉(zhuǎn)彎轉(zhuǎn)彎干擾干擾路不平路不平 側(cè)風(fēng)側(cè)風(fēng)貨物或乘客偏載貨物或乘客偏載1 內(nèi)容內(nèi)容輸入輸入：角輸入、力輸入：角輸入、力輸入響應(yīng)響應(yīng)：時(shí)域響應(yīng)、頻域響應(yīng)。：時(shí)域響應(yīng)、頻域響應(yīng)。橫擺角速度頻率響橫擺角速度頻率響應(yīng)特性應(yīng)特性回正性回正性轉(zhuǎn)向半徑轉(zhuǎn)向半徑轉(zhuǎn)向輕便性轉(zhuǎn)向輕便性直線行駛性直線行駛性（側(cè)向風(fēng)穩(wěn)（側(cè)向風(fēng)穩(wěn)定性、路面不平穩(wěn)定性、定性、路面不平穩(wěn)定性、彎道行駛性）彎道行駛性）典型行駛工況典型行駛工況極限行駛性能極限行駛性能xyzuwqp

3、r式車輛坐標(biāo)系以及運(yùn)動(dòng)形前進(jìn)速度側(cè)傾角速度urollp)(側(cè)向速度俯仰角速度)(pitchq垂直速度橫擺角速度wyawr)(2 車輛坐標(biāo)系及時(shí)域響應(yīng)車輛坐標(biāo)系及時(shí)域響應(yīng) 汽車時(shí)域響應(yīng)汽車時(shí)域響應(yīng)分為穩(wěn)態(tài)響應(yīng)和瞬態(tài)響應(yīng)。分為穩(wěn)態(tài)響應(yīng)和瞬態(tài)響應(yīng)。 轉(zhuǎn)向盤(pán)角階躍輸入下進(jìn)入的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)轉(zhuǎn)向盤(pán)角階躍輸入下進(jìn)入的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)：等速直線行：等速直線行駛，急劇轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤(pán)，然后維持轉(zhuǎn)角不變，即對(duì)汽駛，急劇轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤(pán)，然后維持轉(zhuǎn)角不變，即對(duì)汽車施以轉(zhuǎn)向盤(pán)角階躍輸入，汽車經(jīng)短暫的過(guò)渡過(guò)程車施以轉(zhuǎn)向盤(pán)角階躍輸入，汽車經(jīng)短暫的過(guò)渡過(guò)程后進(jìn)入等速圓周行駛工況。后進(jìn)入等速圓周行駛工況。 轉(zhuǎn)向盤(pán)角階躍輸入下的瞬態(tài)響應(yīng)轉(zhuǎn)向盤(pán)角階躍輸

4、入下的瞬態(tài)響應(yīng)：等速直線行駛和：等速直線行駛和等速圓周行駛兩個(gè)穩(wěn)態(tài)運(yùn)動(dòng)之間的過(guò)渡過(guò)程所對(duì)應(yīng)等速圓周行駛兩個(gè)穩(wěn)態(tài)運(yùn)動(dòng)之間的過(guò)渡過(guò)程所對(duì)應(yīng)的瞬間運(yùn)動(dòng)響應(yīng)。的瞬間運(yùn)動(dòng)響應(yīng)。 穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性：不足轉(zhuǎn)向、中性轉(zhuǎn)向、過(guò)度轉(zhuǎn)向。不足轉(zhuǎn)向、中性轉(zhuǎn)向、過(guò)度轉(zhuǎn)向。轉(zhuǎn)向盤(pán)保持一個(gè)固定轉(zhuǎn)角不變，緩慢加速或以不同轉(zhuǎn)向盤(pán)保持一個(gè)固定轉(zhuǎn)角不變，緩慢加速或以不同車速等速行駛時(shí)，不足轉(zhuǎn)向的汽車轉(zhuǎn)向半徑逐漸增車速等速行駛時(shí)，不足轉(zhuǎn)向的汽車轉(zhuǎn)向半徑逐漸增大，中性轉(zhuǎn)向的汽車轉(zhuǎn)向半徑不變，而過(guò)度轉(zhuǎn)向的大，中性轉(zhuǎn)向的汽車轉(zhuǎn)向半徑不變，而過(guò)度轉(zhuǎn)向的汽車轉(zhuǎn)向半徑逐漸減小。汽車轉(zhuǎn)向半徑逐漸減小。不足轉(zhuǎn)向0K中性轉(zhuǎn)向0K過(guò)度轉(zhuǎn)向0Kn

5、goversteeriingundersteer.constswsteeringneutral0r1r)(tr095.0r005.1rT0sw轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角sw反應(yīng)時(shí)間穩(wěn)定時(shí)間穩(wěn)態(tài)橫擺角速度0r超調(diào)量%10001rrtt滯后時(shí)間最大橫擺角速度1r汽車時(shí)域響應(yīng)是汽車時(shí)域響應(yīng)是把汽車作為開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的控制特性。把汽車作為開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的控制特性。駕駛員汽車系統(tǒng)是一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)：駕駛員汽車系統(tǒng)是一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)：在汽車行駛過(guò)在汽車行駛過(guò)程中，駕駛員根據(jù)需要，操縱轉(zhuǎn)向盤(pán)使汽車做轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)。程中，駕駛員根據(jù)需要，操縱轉(zhuǎn)向盤(pán)使汽車做轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)。路面的凹凸不平、側(cè)風(fēng)、偏載等影響汽車的行駛。駕駛路面的凹凸不平、側(cè)風(fēng)、

6、偏載等影響汽車的行駛。駕駛員根據(jù)道路、交通等情況，通過(guò)眼、手及身體感知的汽員根據(jù)道路、交通等情況，通過(guò)眼、手及身體感知的汽車運(yùn)動(dòng)狀況車運(yùn)動(dòng)狀況（輸出參數(shù)）（輸出參數(shù)），經(jīng)過(guò)頭腦的分析、判斷（，經(jīng)過(guò)頭腦的分析、判斷（反反饋）饋），修正其對(duì)轉(zhuǎn)向盤(pán)的操縱。如此不斷地反復(fù)循環(huán)，修正其對(duì)轉(zhuǎn)向盤(pán)的操縱。如此不斷地反復(fù)循環(huán)，操縱汽車行駛前進(jìn)。操縱汽車行駛前進(jìn)。.（橫擺、側(cè)傾汽車運(yùn)動(dòng)汽車路面不平側(cè)風(fēng)的手腳駕駛員駕駛員路面條件交通狀況氣候駕駛員汽車閉環(huán)系統(tǒng)主觀評(píng)價(jià)法主觀評(píng)價(jià)法: : 憑借憑借主觀感覺(jué)主觀感覺(jué)的評(píng)價(jià)的評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)向盤(pán)角階躍輸入下進(jìn)入的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)轉(zhuǎn)向盤(pán)角階躍輸入下進(jìn)入的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)：和轉(zhuǎn)向力等側(cè)傾角、)(pyr

7、aKurar穩(wěn)定性因數(shù)穩(wěn)定性因數(shù)轉(zhuǎn)向靈敏度轉(zhuǎn)向靈敏度橫擺角速度增益橫擺角速度增益橫擺角速度增益曲線橫擺角速度增益曲線)(3. 3. 評(píng)價(jià)方法評(píng)價(jià)方法客觀評(píng)價(jià)法：用測(cè)試儀器測(cè)物理參數(shù)：客觀評(píng)價(jià)法：用測(cè)試儀器測(cè)物理參數(shù)：汽車因數(shù)時(shí)的相位滯后角共振頻率Hzf 1 ,瞬態(tài)響應(yīng)：轉(zhuǎn)向盤(pán)角階躍輸入下的衰減振動(dòng)圓頻率反應(yīng)時(shí)間或線瞬態(tài)橫擺角速度響應(yīng)曲,%1000ttrrr性：橫擺角速度頻率響應(yīng)特側(cè)偏特性：側(cè)偏力、回正力與側(cè)偏角的關(guān)系側(cè)偏特性：側(cè)偏力、回正力與側(cè)偏角的關(guān)系xyzXFZFYF回回正正力力矩矩zTxT翻翻轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)力力矩矩yT外外傾傾角角yF側(cè)偏角側(cè)偏角1 1 輪胎坐標(biāo)系輪胎坐標(biāo)系概念概念偏角側(cè)偏現(xiàn)象、側(cè)

8、偏力、側(cè). 2u uuvyFyFCC剛剛性性輪輪zlYFFzlYFFYFYFkkFFFYyY側(cè)偏剛度側(cè)偏角側(cè)偏現(xiàn)象側(cè)向力側(cè)偏力yFYFYFyFYFyFYFyFYFradKNk/8028彈彈性性輪輪胎胎vu ukFY符符號(hào)號(hào)相相反反與與kFY最大側(cè)偏力的影響因素最大側(cè)偏力的影響因素附著條件附著條件 及垂直載荷及垂直載荷F FZ Z輪胎胎面花紋、材料、結(jié)構(gòu)、輪胎胎面花紋、材料、結(jié)構(gòu)、充氣壓力充氣壓力路面材料、結(jié)構(gòu)、潮濕程度路面材料、結(jié)構(gòu)、潮濕程度車輪外傾角車輪外傾角3. 輪胎結(jié)構(gòu)、工作條件與側(cè)偏特性輪胎結(jié)構(gòu)、工作條件與側(cè)偏特性 尺寸尺寸的輪胎，的輪胎，k ； 子午線輪胎接地面寬子午線輪胎接地面寬，

9、k大大； 鋼絲比尼龍輪胎鋼絲比尼龍輪胎k大大；扁平率：輪胎斷面高度與斷面寬度之比扁平率：輪胎斷面高度與斷面寬度之比H /B ， k ； 在一定范圍內(nèi)在一定范圍內(nèi)，載荷載荷 （FZ ） ，k 。但但載荷載荷太大時(shí)太大時(shí)，k； 輪胎充氣壓力輪胎充氣壓力 ，k ； 行駛車速對(duì)行駛車速對(duì)k影響較小影響較小；潮濕特別在積水時(shí)，潮濕特別在積水時(shí)，k 很大很大。kW增增加加扁扁平平率率BH /增增加加載載荷荷WYF增增加加WYFYF增增加加p胎胎壓壓附著橢圓附著橢圓一定側(cè)偏角下，驅(qū)一定側(cè)偏角下，驅(qū)動(dòng)力或制動(dòng)力增加時(shí)，動(dòng)力或制動(dòng)力增加時(shí)，側(cè)偏力逐漸有所減小，側(cè)偏力逐漸有所減小，這是由于輪胎側(cè)線彈性這是由于輪胎

10、側(cè)線彈性有所改變的關(guān)系。當(dāng)縱有所改變的關(guān)系。當(dāng)縱向力相當(dāng)大時(shí)，側(cè)偏力向力相當(dāng)大時(shí)，側(cè)偏力顯著下降，接近附著極顯著下降，接近附著極限時(shí)，切向力已耗去大限時(shí)，切向力已耗去大部分附著力，而側(cè)向力部分附著力，而側(cè)向力能利用的附著力很小。能利用的附著力很小。xFbFYF側(cè)側(cè)偏偏角角xbYFFF或YxbFFF或ccccccccaaaaaaaaeYFYzeFT 輪胎拖距euyFzTYFYFYF側(cè)側(cè)偏偏角角ZT回回正正力力矩矩ZT回回正正力力矩矩W載載荷荷賽車胎賽車胎子子午午線線胎胎斜交胎斜交胎ZZTT6464XF驅(qū)動(dòng)力制動(dòng)力ZbXZbXTFFFTFFF或制動(dòng)力驅(qū)動(dòng)力或制動(dòng)力驅(qū)動(dòng)力ZT回回正正力力矩矩bFyY

11、kFYFYFO000YFYF000WYF 忽略轉(zhuǎn)向系的影響，以前輪轉(zhuǎn)角作為輸入；忽略轉(zhuǎn)向系的影響，以前輪轉(zhuǎn)角作為輸入； 汽車只進(jìn)行平行于地面的平面運(yùn)動(dòng)，而忽略懸架汽車只進(jìn)行平行于地面的平面運(yùn)動(dòng)，而忽略懸架的作用；的作用； 汽車前進(jìn)（縱軸）速度不變，只有沿汽車前進(jìn)（縱軸）速度不變，只有沿y y軸的軸的側(cè)向側(cè)向速度和繞速度和繞z z軸的橫擺運(yùn)動(dòng)軸的橫擺運(yùn)動(dòng)( (a ay y0.4g) 0.4g) ； 驅(qū)動(dòng)力不大，對(duì)側(cè)偏特性無(wú)影響；驅(qū)動(dòng)力不大，對(duì)側(cè)偏特性無(wú)影響； 忽略空氣阻力；忽略空氣阻力； 忽略左右輪胎因載荷變化引起輪胎特性的變化；忽略左右輪胎因載荷變化引起輪胎特性的變化； 忽略回正力矩的變化。忽

12、略回正力矩的變化。L2L1L21r2uuVxy22YF1YFxxyyuuuVVVxyuu和其中和uuuuuuuuuuuuuucos)(sin)()sin1cos(sin)(cos)(00uuu和rtyrtxutuautualimlim00)()(cos2121rYYrYYumFFumFFY向力平衡對(duì)質(zhì)心取矩L2L1L21r2uuVxy22YF1YF1u)(cos21rYYumFFrzYYIFLFL2211cos)(21rYYumFFrzYYIFLFL2211uLuLuLuLurrrr222111)(,222111kFkFYY11221 112221122212121221 12211221 1

13、()()()()()()()rzrrrrrrrzrkkm uLkL kILuLLuukkakbkkmuuLkL kL kL kLkIu 將代入，則YFZT2 2 前輪角階躍輸入下進(jìn)入的汽前輪角階躍輸入下進(jìn)入的汽車穩(wěn)態(tài)響應(yīng)等速圓周運(yùn)動(dòng)車穩(wěn)態(tài)響應(yīng)等速圓周運(yùn)動(dòng)2.1 穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)：穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)：穩(wěn)態(tài)橫擺角速度增益或轉(zhuǎn)向靈敏度穩(wěn)態(tài)橫擺角速度增益或轉(zhuǎn)向靈敏度Sr0, 0,此時(shí)，rrconst221221211222121221112211211/)(1/,0)(1)()(1)(KuLuukLkLLmLukLkLkLuukLkLmukkLkLuukkSrrrr解方程，則有消除)(12212kL

14、kLLmK穩(wěn)定性因數(shù)2 穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的三種類型穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的三種類型過(guò)度轉(zhuǎn)向過(guò)度轉(zhuǎn)向Over-SteeringOver-SteeringLuur不足轉(zhuǎn)向不足轉(zhuǎn)向Under- SteeringUnder- Steering中性轉(zhuǎn)向中性轉(zhuǎn)向Neutral-SteeringNeutral-Steering當(dāng)汽車以很低的速度和當(dāng)汽車以很低的速度和/或很大轉(zhuǎn)或很大轉(zhuǎn)向半徑行駛時(shí)，側(cè)偏角很小，即向半徑行駛時(shí)，側(cè)偏角很小，即則有則有ruLu21/KuLuchuruLu21/KuLucruaur0K0K0Kcruchu過(guò)度轉(zhuǎn)向汽車車速達(dá)到臨界車速時(shí)將失去穩(wěn)定性。因?yàn)橹灰粋€(gè)很小的轉(zhuǎn)角，橫擺角速度增益r/ 就趨于無(wú)窮大

15、。因?yàn)榧僭O(shè)縱向速度為優(yōu)先值，根據(jù)縱向速度與角速度的關(guān)系可知，汽車的轉(zhuǎn)向半徑極小，這樣汽車必定發(fā)生激轉(zhuǎn)而發(fā)生側(cè)滑或側(cè)翻。133. 016. 0sr 000000212121KKKLKay21)(1)(1)()(211122122121221221yYYyyyyLakFkFLakLkLaLmakLkLLmKa 的關(guān)系與yYyYaLmLFaLmLF122121ya中性轉(zhuǎn)向0K不足轉(zhuǎn)向0K過(guò)度轉(zhuǎn)向0K反之，則為過(guò)度轉(zhuǎn)向不足轉(zhuǎn)向關(guān)系用斜率表示，斜率對(duì)速增加或減小的現(xiàn)象。急劇變化，出現(xiàn)半徑迅和不再為線性關(guān)系與， 0aag4 . 03 . 0a21yry21y LKay21LuKuKuLuRrrr/1/22

16、21的關(guān)系與發(fā)生變化或不變21uLRuLRRLLKaRLy02121,)()(很小，則若ryruRau/,rrLKuuLLKay21Ackmann角0/ RR2u中中性性轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向向不不足足轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向向過(guò)過(guò)多多轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向向,0021RR10210RR 0210RR 20Ku1RR 20022r2rKu1RRR)Ku1(RL)Ku1(uKu1L/u LR00RR2u中性轉(zhuǎn)向中性轉(zhuǎn)向不足轉(zhuǎn)向不足轉(zhuǎn)向過(guò)過(guò)度度轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向向1質(zhì)心至前軸的距離離中性轉(zhuǎn)向點(diǎn)至前軸的距靜態(tài)裕度中性轉(zhuǎn)向點(diǎn)側(cè)向力作用點(diǎn)側(cè)偏角的使汽車前后輪產(chǎn)生相同1111;LLLLLSMCn靜態(tài)儲(chǔ)備系數(shù)212212212kkLkkkLkFFLFLYYY同時(shí)對(duì)前軸

17、取矩，則2111211121111122121211000000LLSMLLSMLLSMLLkLkLLkkkLLLSM1L1LLCnCyF1YF2YF 二自由度模型忽略了前、后軸及左、右輪載荷變二自由度模型忽略了前、后軸及左、右輪載荷變化、車輪外傾角、懸架導(dǎo)向桿系及變形對(duì)輪胎側(cè)偏化、車輪外傾角、懸架導(dǎo)向桿系及變形對(duì)輪胎側(cè)偏角的影響。因此，輪胎彈性側(cè)偏角絕對(duì)值的大小取角的影響。因此，輪胎彈性側(cè)偏角絕對(duì)值的大小取決于整車質(zhì)心位置和輪胎無(wú)外傾角也無(wú)載荷變化下決于整車質(zhì)心位置和輪胎無(wú)外傾角也無(wú)載荷變化下的側(cè)偏剛度的側(cè)偏剛度。繞垂直地面軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)繞垂直地面軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)變形而產(chǎn)生的后輪平面變形而產(chǎn)生的后輪平

18、面桿系桿系車廂外傾導(dǎo)致懸架導(dǎo)向車廂外傾導(dǎo)致懸架導(dǎo)向變形轉(zhuǎn)向角：側(cè)向力使變形轉(zhuǎn)向角：側(cè)向力使銷的轉(zhuǎn)動(dòng)。銷的轉(zhuǎn)動(dòng)。而產(chǎn)生的前輪平面繞主而產(chǎn)生的前輪平面繞主運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)車廂外傾導(dǎo)致轉(zhuǎn)向桿系車廂外傾導(dǎo)致轉(zhuǎn)向桿系側(cè)傾轉(zhuǎn)向角：側(cè)向力使側(cè)傾轉(zhuǎn)向角：側(cè)向力使性側(cè)偏角。性側(cè)偏角。與外傾角變動(dòng)產(chǎn)生的彈與外傾角變動(dòng)產(chǎn)生的彈彈性側(cè)偏角：垂直載荷彈性側(cè)偏角：垂直載荷.3211. 車身側(cè)傾軸線：車廂相對(duì)地面轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)瞬時(shí)軸線。側(cè)傾中心：側(cè)傾軸線通過(guò)車廂在前后軸處橫斷面的瞬時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)中心。側(cè)傾中心的位置由懸架的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)所決定?？捎媒馕龊蛨D解兩種方法獲得側(cè)傾中心。圖解方法是利用可逆原理，即假設(shè)車廂不動(dòng)而地面相對(duì)車廂發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，求出地面相對(duì)

19、車廂的瞬時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)中心，它也是車廂的側(cè)傾中心。DG廂廂單單橫橫擺擺臂臂獨(dú)獨(dú)立立懸懸架架及及車車EFgmsyFrFlF無(wú)側(cè)向力無(wú)側(cè)向力有側(cè)向力有側(cè)向力mODGEFdg的的側(cè)側(cè)傾傾中中心心單單橫橫擺擺臂臂獨(dú)獨(dú)立立懸懸架架車車廂廂yFmgClFrFC0乃乃至至llFF mgFFrr乃至乃至DGlOrO廂廂雙雙橫橫擺擺臂臂獨(dú)獨(dú)立立懸懸架架及及車車mOdgDGlOrO的的側(cè)側(cè)傾傾中中心心雙雙橫橫擺擺臂臂獨(dú)獨(dú)立立懸懸架架車車廂廂的的側(cè)側(cè)傾傾中中心心縱縱置置半半橢橢圓圓板板簧簧上上車車廂廂mOmO商用車轎車rrddTK復(fù)力偶矩。下懸架給車廂總彈性恢傾時(shí)，單位側(cè)傾轉(zhuǎn)角懸架的側(cè)傾角剛度：側(cè)dSdQKS恢復(fù)力。架系統(tǒng)

20、給車廂的總彈性時(shí)，單位車廂位移下懸持在地面上作垂直運(yùn)動(dòng)懸架的線剛度：車輪保度的螺旋彈簧。相當(dāng)一個(gè)具有懸架線剛時(shí)所受到的彈性恢復(fù)力等效彈簧：車廂在側(cè)傾mOzFzFrtSsSQQ2uGsGmnssuszkSQGGF)(2122)(2)(nmkSFkSnmkSnmkFmSkQmnFmSnSstzltssszsszstr臂獨(dú)立懸架的線剛度微元力法確定單橫擺t-tires-spring車身質(zhì)量SG非懸掛質(zhì)量uGt2ssszssztsstrS)nm(kSnmkFmSkQmnFSnmSmSnS mOzFzFrtSsSQQ2uGsGmnSGuG2stzl)nm(k2SFk 兩兩側(cè)側(cè)輪輪胎胎mOzFzFrtSs

21、SQQ2uGsGmn臂獨(dú)立懸架的線剛度虛位移法確定單橫擺ssuszkSQGGF)(21mSnSstr0)()2stzuzSQQSFGF（2)(22tssltssstltszstzSSkkSSSkSkSSQFSQSF22)(nmkSSkkstssl222)(212121nBmkBkKdBkdTslrrl懸懸架架的的側(cè)側(cè)傾傾角角剛剛度度rdB2rdBrdrd2Bdl dlkdQl22222BdBkBdQdTrl221BkKlrdQdQmO 車廂的側(cè)傾角：車廂在側(cè)向力的作用下繞側(cè)傾軸線的轉(zhuǎn)角。 車廂側(cè)傾角是操縱穩(wěn)定性和汽車平順性的重要參數(shù)。 側(cè)傾角r 影響汽車r 動(dòng)態(tài)和穩(wěn)態(tài)響應(yīng)，是操縱穩(wěn)定性的重要評(píng)

22、價(jià)指標(biāo)。 r 過(guò)大，會(huì)使駕駛員感覺(jué)不穩(wěn)定、不安全、不舒服。 r 過(guò)小，在不平路面車廂沖擊大。 汽車穩(wěn)態(tài)圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，車廂的側(cè)傾角為rrrrrKTKTf),(rs1Ls2L1mO2mOsGshhHNL2h1hsysyssymaGaRumF222/81. 9,/smsmay工工程程單單位位國(guó)國(guó)際際單單位位rssrhGeGT ermOsGhrhe)()(122100rhFTrrhNGKFNGKFrFEFFTNGrFFFFFuyrIIIuyrIIIuyrluyYrrFrFlFlF2uyF2uyFrzFzFYFYFEFNuyYFF21rFNGFuyr2NGKFrFEFFTuyrIIIrrrhNGKF)(0

23、mO0hKrrh 0KFNGgmsGsGsyFhrsyFysF2ysF1s2Ls1LLysF1yuF1lF11rTrF11h1uhysF2yuF2lF22rTrF22h2uh1B2BLLFFLLFFFFFs1sy2sys2sy1sy2sy1sysy rrrrrrKTKT2211懸架作用于車身的恢復(fù)力矩注意：力是標(biāo)量還是矢量rlYrlY0Y0kkFkkFk2F 0Yrl0k2F2kkk 則趨于過(guò)多轉(zhuǎn)向則趨于過(guò)多轉(zhuǎn)向，若后輪左右載荷變動(dòng)大若后輪左右載荷變動(dòng)大*0WWWlk0k0krk000kk 則不足轉(zhuǎn)向則不足轉(zhuǎn)向，若前輪左右載荷變化大若前輪左右載荷變化大 在側(cè)傾力矩的作用下，汽車左右車輪的垂直載

24、荷發(fā)生變化，這將導(dǎo)致輪胎的側(cè)偏特性變化而使汽車穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性發(fā)生變化。 左右車輪垂直載荷差別越大，側(cè)偏剛度越小。 若前軸左右車輪的垂直載荷變化大，則趨于不足轉(zhuǎn)向。后軸左右車輪的垂直載荷變化大，則為趨于過(guò)多轉(zhuǎn)向。 車輪左右載荷的變動(dòng)取決于：側(cè)傾角剛度、懸掛質(zhì)量、非懸掛質(zhì)量、質(zhì)心位置、前后懸掛側(cè)傾中心位置等。注意！ 車廂側(cè)傾時(shí)，車輪外傾角的三種變化形式：保持不變；沿著地面?zhèn)认蛄Ψ较騼A斜；沿著地面?zhèn)认蛄ψ饔梅较蛳喾吹姆较騼A斜。 當(dāng)車輪的外傾傾斜方向與地面的側(cè)向反作用力相一致時(shí)，側(cè)偏角絕對(duì)值減小；反之，則增大。 車輪外傾角的增加使車輪的側(cè)向附著性能降低，汽車的極限側(cè)向加速度減小。 車廂側(cè)傾時(shí)，車輪相對(duì)地

25、面的側(cè)傾角由車輪相對(duì)車廂的外傾角和車廂相對(duì)地面的側(cè)傾角組成。 車輪相對(duì)地面的外傾角求法：假想讓車廂不動(dòng)，令地面相對(duì)車廂轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度r ，這樣就可根據(jù)懸架導(dǎo)向桿系的運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān)系，找出車輪相對(duì)車廂的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度，然后讓車廂與地面一起回轉(zhuǎn)r ，此時(shí)地面回復(fù)到原來(lái)狀態(tài)，即可確定外傾角的數(shù)值。rr車廂側(cè)傾時(shí)車輪外傾角的變化車廂側(cè)傾時(shí)車輪外傾角的變化側(cè)傾轉(zhuǎn)向是在側(cè)向力作用下，車廂發(fā)生側(cè)傾，而引起車輪偏轉(zhuǎn)，即車輪圍繞垂直軸線或轉(zhuǎn)向節(jié)主銷轉(zhuǎn)動(dòng)。后軸轉(zhuǎn)向是因懸架桿系的運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān)系所產(chǎn)生的車輪轉(zhuǎn)向角。側(cè)傾干涉轉(zhuǎn)向是轉(zhuǎn)向軸因轉(zhuǎn)向桿系和懸架桿系運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān)系干涉所產(chǎn)生的車輪轉(zhuǎn)向角變動(dòng)。軸轉(zhuǎn)向是發(fā)生側(cè)傾轉(zhuǎn)向時(shí)，車軸發(fā)生的繞垂直

26、軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)學(xué)側(cè)偏是車軸和車輪圍繞垂直軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)與輪胎側(cè)偏之效果一樣。后軸前軸2u2u側(cè)傾轉(zhuǎn)向不足轉(zhuǎn)向過(guò)度轉(zhuǎn)向Om nk0aralaZlF側(cè)傾力作用結(jié)果無(wú)側(cè)傾力作用lF1rF1pBdzdxdxdz0aQd)(a)(b)(CrddpBtgtgdzdxddBdxdBdzdddrrpprrr2/2/側(cè)傾轉(zhuǎn)向系數(shù)側(cè)傾轉(zhuǎn)向系數(shù)變形轉(zhuǎn)向：懸架導(dǎo)向桿系元件在各種力和力矩作用下的彈性變形可能引起車輪圍繞主銷或垂直地面的軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)。YYcFF1000YF側(cè)向力變形轉(zhuǎn)向系數(shù)側(cè)向力變形轉(zhuǎn)向系數(shù)YFzTzTzTzT2a1a回正力矩系數(shù)回正力矩系數(shù)回正力矩變形轉(zhuǎn)向系數(shù)回正力矩變形轉(zhuǎn)向系數(shù)NTTTN1001桿系均發(fā)生

27、變化下，車輪和懸架在回正力矩作用側(cè)傾時(shí)，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與懸架的運(yùn)動(dòng)干涉將引起轉(zhuǎn)向輪側(cè)傾干涉轉(zhuǎn)向。ZF 轉(zhuǎn)向系剛度：由轉(zhuǎn)向盤(pán)至轉(zhuǎn)向車輪之間，包括轉(zhuǎn)向機(jī)、傳動(dòng)桿系、固定座在內(nèi)的剛度。在一定的轉(zhuǎn)向盤(pán)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(shì)；反之，若剛度大，則不足轉(zhuǎn)向的趨勢(shì)變小。為了獲得良好的路感，轉(zhuǎn)向系的剛度應(yīng)高一些。特別是在轉(zhuǎn)向盤(pán)在中間位置小轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)應(yīng)有盡可能高的剛度。第五節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性的道路試驗(yàn)第五節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性的道路試驗(yàn)一、試驗(yàn)條件一、試驗(yàn)條件)試驗(yàn)應(yīng)在平坦、干燥、清潔的水泥或?yàn)r青路面的場(chǎng)試驗(yàn)應(yīng)在平坦、干燥、清潔的水泥或?yàn)r青路面的場(chǎng)地上進(jìn)行，場(chǎng)地在任意方向的坡度不

28、大于地上進(jìn)行，場(chǎng)地在任意方向的坡度不大于.。)試驗(yàn)風(fēng)速不大于。試驗(yàn)風(fēng)速不大于。)所有對(duì)試驗(yàn)結(jié)果有影響的零部件均應(yīng)經(jīng)過(guò)檢查、緊所有對(duì)試驗(yàn)結(jié)果有影響的零部件均應(yīng)經(jīng)過(guò)檢查、緊固和調(diào)整，特別是轉(zhuǎn)向系和懸架機(jī)構(gòu)的各零部件。固和調(diào)整，特別是轉(zhuǎn)向系和懸架機(jī)構(gòu)的各零部件。)所用輪胎和車輞型式及大小必須滿足有關(guān)要求。所用輪胎和車輞型式及大小必須滿足有關(guān)要求。)試驗(yàn)應(yīng)在汽車輕載及額定滿載兩種狀態(tài)下進(jìn)行試驗(yàn)應(yīng)在汽車輕載及額定滿載兩種狀態(tài)下進(jìn)行二、試驗(yàn)項(xiàng)目和試驗(yàn)方法二、試驗(yàn)項(xiàng)目和試驗(yàn)方法.轉(zhuǎn)向輕便性試驗(yàn)轉(zhuǎn)向輕便性試驗(yàn)圖圖-雙紐線路徑雙紐線路徑.汽車穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)試驗(yàn)汽車穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)試驗(yàn)定轉(zhuǎn)彎半徑法定轉(zhuǎn)彎半徑法圖圖-方向盤(pán)轉(zhuǎn)矩方向盤(pán)轉(zhuǎn)矩方向盤(pán)轉(zhuǎn)角曲線方向盤(pán)轉(zhuǎn)角曲線.汽車穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)試驗(yàn)汽車穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)試驗(yàn)定方向盤(pán)轉(zhuǎn)角、連續(xù)加速法定方向盤(pán)轉(zhuǎn)角、連續(xù)加速法()試驗(yàn)?zāi)康脑囼?yàn)?zāi)康膶⒎较虮P(pán)轉(zhuǎn)過(guò)某一角度后，固定不變，汽車連將方向盤(pán)轉(zhuǎn)過(guò)某一角度后，固定不變，汽車連續(xù)加速直至達(dá)到所需的側(cè)向加速度，測(cè)定汽車車?yán)m(xù)加速直至達(dá)到所需的側(cè)向加速度，測(cè)定汽車車速及橫擺角速度等參量，求出轉(zhuǎn)彎半徑隨側(cè)向加速及橫擺角速度等參量，求出轉(zhuǎn)彎半徑隨側(cè)向加速度變化的特性。速度變化的特性。()試驗(yàn)