汽車操作穩(wěn)定性

1、1 汽車的操縱穩(wěn)定性是指在駕駛者不感到過分緊張、疲勞汽車的操縱穩(wěn)定性是指在駕駛者不感到過分緊張、疲勞的情況下，汽車能遵循駕駛者通過轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及轉(zhuǎn)向車輪給定的情況下，汽車能遵循駕駛者通過轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及轉(zhuǎn)向車輪給定的方向行駛，且當遭遇外界干擾時，汽車能抵抗干擾而保持的方向行駛，且當遭遇外界干擾時，汽車能抵抗干擾而保持穩(wěn)定行駛的能力。穩(wěn)定行駛的能力。 汽車的操縱穩(wěn)定性是汽車汽車的操縱穩(wěn)定性是汽車主動安全性主動安全性的重要評價指標。的重要評價指標。第四章汽車的操縱穩(wěn)定性2復習 汽車的轉(zhuǎn)向機構(gòu)動力轉(zhuǎn)向系動力轉(zhuǎn)向系轉(zhuǎn)向直拉桿轉(zhuǎn)向直拉桿轉(zhuǎn)向節(jié)臂轉(zhuǎn)向節(jié)臂轉(zhuǎn)向搖臂轉(zhuǎn)向搖臂轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向減振器轉(zhuǎn)向減振器轉(zhuǎn)向橫拉桿轉(zhuǎn)向

2、橫拉桿轉(zhuǎn)向油罐轉(zhuǎn)向油罐轉(zhuǎn)向油泵轉(zhuǎn)向油泵轉(zhuǎn)向控制閥轉(zhuǎn)向控制閥轉(zhuǎn)向油管轉(zhuǎn)向油管345將汽車作為開路控制系統(tǒng)將汽車作為開路控制系統(tǒng)人人汽車系統(tǒng)作為閉路系統(tǒng)汽車系統(tǒng)作為閉路系統(tǒng)操縱穩(wěn)定性的研究方法6 通過儀器測出橫擺角通過儀器測出橫擺角速度、側(cè)向加速度、側(cè)速度、側(cè)向加速度、側(cè)傾角及轉(zhuǎn)向力。傾角及轉(zhuǎn)向力。 讓試驗評價人員根讓試驗評價人員根據(jù)試驗時自己的感覺據(jù)試驗時自己的感覺進行評價。進行評價。 人人汽車閉路系統(tǒng)汽車閉路系統(tǒng)操縱穩(wěn)定性的兩種試驗評價方法開路系統(tǒng)開路系統(tǒng)主觀評價法主觀評價法客觀評價法客觀評價法74.1 汽車的轉(zhuǎn)向特性 輪胎的側(cè)偏特性輪胎的側(cè)偏特性 汽車的轉(zhuǎn)向特性汽車的轉(zhuǎn)向特性地面作用于車輪的

3、側(cè)向反作用力。地面作用于車輪的側(cè)向反作用力。一、輪胎的側(cè)偏現(xiàn)象和側(cè)偏力側(cè)偏角曲線1.側(cè)偏力FY8lyZFFuccucclyZFFu u 只有當側(cè)向力只有當側(cè)向力 大于（或等于）車輪與路面大于（或等于）車輪與路面間的側(cè)向附著力時，車輪的運動方向才會改變。間的側(cè)向附著力時，車輪的運動方向才會改變。1）在剛性輪上作用側(cè)向力yFyF9FY俯視圖俯視圖車輪靜止車輪靜止2）在彈性輪上作用側(cè)向力yFyF直線直線cc表示輪胎平面線表示輪胎平面線直線直線aa表示輪胎與地表示輪胎與地面接觸印痕的中心線面接觸印痕的中心線10FY2）在彈性輪上作用側(cè)向力車輪滾動車輪滾動yFyF112.側(cè)偏現(xiàn)象當車輪有側(cè)向彈性時，即使

4、當車輪有側(cè)向彈性時，即使FY沒有沒有達到側(cè)向附著極限，車輪行駛方向也達到側(cè)向附著極限，車輪行駛方向也將偏離車輪平面的方向。將偏離車輪平面的方向。側(cè)偏角側(cè)偏角 輪胎接地印輪胎接地印跡中心的位移跡中心的位移方向與方向與X軸的軸的夾角。夾角。u12kFYk側(cè)偏剛度。側(cè)偏剛度。 FY一定時希望側(cè)一定時希望側(cè)偏角越小越好，偏角越小越好，所所以以 |k| 越大越好。越大越好。3.FY曲線13二、輪胎結(jié)構(gòu)、工作條件對側(cè)偏特性的影響大尺寸輪胎大尺寸輪胎子午線輪胎子午線輪胎斜交輪胎斜交輪胎鋼絲子午線輪胎鋼絲子午線輪胎纖維子午線輪胎纖維子午線輪胎輪胎的尺寸、型式和結(jié)構(gòu)參數(shù)對側(cè)偏剛度有顯著影響。輪胎的尺寸、型式和結(jié)

5、構(gòu)參數(shù)對側(cè)偏剛度有顯著影響。側(cè)偏剛度大側(cè)偏剛度大側(cè)偏剛度小側(cè)偏剛度小大尺寸輪胎大尺寸輪胎 小尺寸輪胎小尺寸輪胎14（1）扁平率小，k大HB扁平率扁平率=(H/B)100% 15車型車型輪胎型號輪胎型號扁平率扁平率(%) 新雅閣新雅閣 普利斯通普利斯通205/65R1565 奔馳奔馳 S320米其林米其林225/60R16 W60 奔馳奔馳 LORINSER 米其林米其林275/30 ZR19 30寬度寬度一些車型輪胎的型號及扁平率一些車型輪胎的型號及扁平率輪輞輪輞直徑直徑日本日本法國法國1617（2）垂直載荷大，k大 垂直載荷過垂直載荷過大時，輪胎與大時，輪胎與地面接觸區(qū)的地面接觸區(qū)的壓力分布

6、不均壓力分布不均勻，使勻，使 k反而有反而有所減小。所減小。18 一定時，一定時，W大，大，F(xiàn)Y大。大。 FY = ，即即k大大。k19（3）輪胎氣壓高，k大20FX1FY1FX2FY2（4）FX 越大，F(xiàn)Y 越小21（5）路面干濕狀態(tài)22 路面有薄路面有薄水層時，由于水層時，由于滑水現(xiàn)象，會滑水現(xiàn)象，會出現(xiàn)完全喪失出現(xiàn)完全喪失側(cè)偏力的情況。側(cè)偏力的情況。輪胎胎面、路面粗糙程度、水層厚度與滑水現(xiàn)象的關(guān)系輪胎胎面、路面粗糙程度、水層厚度與滑水現(xiàn)象的關(guān)系2324二、汽車的轉(zhuǎn)向特性直角三角勾股定理：c2=a2+b2因此：sin2A+cos2A=1sinA/cosA=tanAtanA=1/cotA25

7、261、剛性輪胎轉(zhuǎn)向時的幾何關(guān)系272、有側(cè)向偏離時的汽車轉(zhuǎn)向特性2829LR 當轉(zhuǎn)向盤角度固定不變時當轉(zhuǎn)向盤角度固定不變時 R 與與 u 無關(guān)，汽車具有中性轉(zhuǎn)向的特性。無關(guān)，汽車具有中性轉(zhuǎn)向的特性。1）中性轉(zhuǎn)向3、轉(zhuǎn)向特性分析30隨著車速的提高，轉(zhuǎn)彎半徑不斷增大隨著車速的提高，轉(zhuǎn)彎半徑不斷增大1、轉(zhuǎn)彎時，汽車受到的離心力和側(cè)向力方向相反，、轉(zhuǎn)彎時，汽車受到的離心力和側(cè)向力方向相反，有削弱側(cè)向力的作用。有削弱側(cè)向力的作用。2、這種特性的車在給定半徑的圓周行駛時應隨著轉(zhuǎn)、這種特性的車在給定半徑的圓周行駛時應隨著轉(zhuǎn)速的提高不斷增加方向盤的轉(zhuǎn)角。速的提高不斷增加方向盤的轉(zhuǎn)角。RR0且且 u R 汽車

8、具有不足轉(zhuǎn)向特性汽車具有不足轉(zhuǎn)向特性2）不足轉(zhuǎn)向奔馳奔馳CLK跑車：前輪跑車：前輪205/55R16，后輪，后輪225/50R16。 前前205、后、后225的輪胎組合，使得前輪的側(cè)偏剛度小于后輪，的輪胎組合，使得前輪的側(cè)偏剛度小于后輪，有利于營造不足轉(zhuǎn)向特性。有利于營造不足轉(zhuǎn)向特性。31RR0u R 汽車具有過多轉(zhuǎn)向特性。汽車具有過多轉(zhuǎn)向特性。3）過多轉(zhuǎn)向這意味著這意味著很小的前輪轉(zhuǎn)角將產(chǎn)生極大的橫擺角速度，很小的前輪轉(zhuǎn)角將產(chǎn)生極大的橫擺角速度，汽車將發(fā)生激轉(zhuǎn)而側(cè)滑或側(cè)翻。由于過多轉(zhuǎn)向汽車有失汽車將發(fā)生激轉(zhuǎn)而側(cè)滑或側(cè)翻。由于過多轉(zhuǎn)向汽車有失去穩(wěn)定性的危險，汽車應具有適度的不足轉(zhuǎn)向特性。去穩(wěn)定

9、性的危險，汽車應具有適度的不足轉(zhuǎn)向特性。 當車速為當車速為cr-1uK 稱為稱為臨界車速臨界車速。臨界車速越低，過多轉(zhuǎn)向量越大。臨界車速越低，過多轉(zhuǎn)向量越大。cru32大尺寸輪胎大尺寸輪胎子午線輪胎子午線輪胎斜交輪胎斜交輪胎鋼絲子午線輪胎鋼絲子午線輪胎纖維子午線輪胎纖維子午線輪胎側(cè)偏剛度大側(cè)偏剛度大側(cè)偏剛度小側(cè)偏剛度小（1）扁平率小，k大（2）垂直載荷大，k大（3）輪胎氣壓高，k大kFYk側(cè)偏剛度。側(cè)偏剛度。 FY一定時希望側(cè)一定時希望側(cè)偏角越小越好，偏角越小越好，所所以以 |k| 越大越好。越大越好。以上分析可知： 具有適度不足轉(zhuǎn)向的汽車具有良好的操作穩(wěn)定性； 過度的不足轉(zhuǎn)向會加劇輪胎的磨損

10、。334.2 汽車的縱向和側(cè)向穩(wěn)定性 汽車的縱向穩(wěn)定性汽車的縱向穩(wěn)定性 汽車的側(cè)向穩(wěn)定性汽車的側(cè)向穩(wěn)定性34學習之前要掌握的幾個概念學習之前要掌握的幾個概念35重心centre of gravity1、物體各部分所受重力的合力作用點。2、規(guī)則而密度均勻物體的重心就是它的幾何中心。3、一個物體的各部分都要受到重力的作用。從效果上看，我們可以認為各部分受到的重力作用集中于一點，這一點叫做物體的重心。4、物體的重心位置，質(zhì)量均勻分布的物體，重心的位置只跟物體的形狀有關(guān)。例如，均勻球體的重心在球心。5、質(zhì)量分布不均勻的物體，重心的位置除跟物體的形狀有關(guān)外，還跟物體內(nèi)質(zhì)量的分布有關(guān)。載重汽車的重心隨著裝

11、貨多少和裝載位置而變化。36物理學上指使物體轉(zhuǎn)動的力乘以到轉(zhuǎn)軸的距離。力對物體產(chǎn)生轉(zhuǎn)動效應的量度力對物體產(chǎn)生轉(zhuǎn)動作用的物理量。可分為力對軸的矩和力對點的矩。力對軸的矩是力對物體產(chǎn)生繞某一軸轉(zhuǎn)動作用的物理量。力矩 (torque)37摩擦力：frictional force當兩接觸構(gòu)件間存在正壓力時，阻止兩構(gòu)件進行相對運動的切向阻力?；瑒幽Σ亮κ亲璧K相互接觸物體間相對運動的力,不一定是阻礙物體運動的力。即摩擦力不一定是阻力,它也可能是使物體運動的動力。38一、汽車的縱向穩(wěn)定性39各字母表示含義對前后車輛的兩點取矩前輪法向力Fz1=0時，汽車發(fā)生繞后軸翻車。404142 汽車側(cè)翻是指汽車在行駛過程

12、中繞其縱軸線轉(zhuǎn)動汽車側(cè)翻是指汽車在行駛過程中繞其縱軸線轉(zhuǎn)動90或更大的角度，以至車身與地面相接觸的一種極其危險的或更大的角度，以至車身與地面相接觸的一種極其危險的側(cè)向運動。側(cè)向運動。曲線運動引起的側(cè)翻曲線運動引起的側(cè)翻汽車側(cè)翻可汽車側(cè)翻可分為兩類分為兩類絆倒側(cè)翻絆倒側(cè)翻43 離心力離心力 centrifugal force定義：由于物體旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生脫離旋轉(zhuǎn)中心的力。離心力計算公式=質(zhì)量*速度平方/半徑44汽車在坡道上轉(zhuǎn)彎行駛時允許的最大車速：當?shù)缆窓M向坡角 時，彎道行駛當坡角等于0時，彎道行駛?cè)绻囋谄碌郎现本€行駛，離心力等于0側(cè)坡上彎道行駛或轉(zhuǎn)彎行駛向外側(cè)翻車側(cè)坡上直線行駛向內(nèi)側(cè)翻車452、

13、汽車的側(cè)滑ZYFFtan1tanmaxgRV側(cè)滑時的力特點：側(cè)向附著力等于側(cè)向反作用力。推到出的側(cè)滑前的最高車速為：當 時，任意車速不側(cè)滑。無橫向坡時，存在最大車速。無離心力時，存在不側(cè)滑最大角。1tan463、汽車側(cè)向穩(wěn)定性系數(shù)ghgBRgRVV2max0max0ghB2從安全角度，側(cè)滑發(fā)生在側(cè)翻前側(cè)向穩(wěn)定系數(shù)盡量降低汽車重心高度47車輛類型車輛類型質(zhì)心高度質(zhì)心高度/cm輪距輪距/cm側(cè)翻閾值側(cè)翻閾值/g跑車跑車46511271541.21.7微型轎車微型轎車51581271541.11.5豪華轎車豪華轎車51611541651.21.6輕型客貨兩用車輕型客貨兩用車76891651780.9

14、1.1客貨兩用車客貨兩用車761021651780.81.1中型貨車中型貨車1141401651900.60.8重型貨車重型貨車1542161781830.40.6表表5-4 幾種汽車側(cè)翻閾值的范圍幾種汽車側(cè)翻閾值的范圍汽車開始側(cè)翻時所受的側(cè)向加速度(g)，稱為側(cè)翻閾值484.3 汽車轉(zhuǎn)向操縱性一般要求 轉(zhuǎn)向盤的最大自由轉(zhuǎn)動量轉(zhuǎn)向盤的最大自由轉(zhuǎn)動量 車輛的最小轉(zhuǎn)彎直徑和內(nèi)外輪轉(zhuǎn)角車輛的最小轉(zhuǎn)彎直徑和內(nèi)外輪轉(zhuǎn)角車輛應具有適度的不足轉(zhuǎn)向特性車輛應具有適度的不足轉(zhuǎn)向特性轉(zhuǎn)向操作輕便性轉(zhuǎn)向操作輕便性49一、轉(zhuǎn)向盤的最大自由行程轉(zhuǎn)向盤自由行程-轉(zhuǎn)向盤在空轉(zhuǎn)階段中的角行程。 轉(zhuǎn)向盤自由行程對于緩和路面沖擊

15、及避免使駕駛員過度緊張是有利的，但不宜過大，以免過分影響靈敏性。最大的設計車速大于或等于100km/h時為20；最大的設計車速小于100km/h時為30； 轉(zhuǎn)向盤最大自由轉(zhuǎn)動量的測量一般采用轉(zhuǎn)向力角位移儀器來測量。50二、車輛的最小轉(zhuǎn)彎直徑和內(nèi)外輪轉(zhuǎn)角二、車輛的最小轉(zhuǎn)彎直徑和內(nèi)外輪轉(zhuǎn)角 車輛轉(zhuǎn)向時，從瞬時轉(zhuǎn)向中心到前外輪輪轍中心線的距離即為轉(zhuǎn)彎半徑。 二倍的轉(zhuǎn)彎半徑即為轉(zhuǎn)彎直徑，最小轉(zhuǎn)彎直徑不得大于24m。 轉(zhuǎn)彎直徑過大不利于汽車的機動性。 轉(zhuǎn)向輪的最大轉(zhuǎn)向角直徑影響轉(zhuǎn)向直徑的大小。 轉(zhuǎn)向輪內(nèi)外轉(zhuǎn)向角應該滿足一定的幾何比例關(guān)系，保證車輪近似純滾動。51三、車輛應具有適度的不足轉(zhuǎn)向特性三、車輛應

16、具有適度的不足轉(zhuǎn)向特性隨著車速的提高，轉(zhuǎn)彎半徑不斷增大隨著車速的提高，轉(zhuǎn)彎半徑不斷增大1、轉(zhuǎn)彎時，汽車受到的離心力和側(cè)向力方向相反，、轉(zhuǎn)彎時，汽車受到的離心力和側(cè)向力方向相反，有削弱側(cè)向力的作用。有削弱側(cè)向力的作用。2、這種特性的車在給定半徑的圓周行駛時應隨著轉(zhuǎn)、這種特性的車在給定半徑的圓周行駛時應隨著轉(zhuǎn)速的提高不斷增加方向盤的轉(zhuǎn)角。速的提高不斷增加方向盤的轉(zhuǎn)角。奔馳奔馳CLK跑車：前輪跑車：前輪205/55R16，后輪，后輪225/50R16。 前前205、后、后225的輪胎組合，使得前輪的側(cè)偏剛度小于后輪，的輪胎組合，使得前輪的側(cè)偏剛度小于后輪，有利于營造不足轉(zhuǎn)向特性。有利于營造不足轉(zhuǎn)向特

17、性。52四、轉(zhuǎn)向操作輕便性路試檢測 等速圓周行駛，用轉(zhuǎn)向力測試儀測試轉(zhuǎn)向盤外緣的最大切向力不得大于150N。原地檢測 原地達到轉(zhuǎn)向輪出廠規(guī)定轉(zhuǎn)角，用轉(zhuǎn)向力測試儀測轉(zhuǎn)向盤操縱力不大于120N。534.4 轉(zhuǎn)向輪側(cè)滑的檢測54復習汽車構(gòu)造的知識555657 前輪前束：腳尖向內(nèi)，所謂“內(nèi)八字腳”的意思，指的是左右前輪分別向內(nèi)。采用這種結(jié)構(gòu)目的是修正上述前輪外傾角引起的車輪向外側(cè)轉(zhuǎn)動。5859一、側(cè)滑量與車輪定位的關(guān)系外傾角引起的側(cè)滑向內(nèi)滑動前束引起的側(cè)滑向外滑動目前多是在滑板式試驗臺上檢測轉(zhuǎn)向輪的橫向側(cè)滑量。60二、側(cè)滑試驗臺側(cè)滑試驗臺分為單滑板式和雙滑板式，目前主要使用雙滑板式。61三、檢測方法設

18、備調(diào)零車輛以34km/h的低速，保持直線行駛通過滑動板。汽車轉(zhuǎn)向輪的橫向側(cè)滑量檢測時應不大于5m/km/。檢測不合格時，一般情況通過調(diào)整前束使側(cè)滑合格。62汽車高速行駛時，如果車輪的質(zhì)量中心與旋轉(zhuǎn)中心不重合，會產(chǎn)生離心力，這種現(xiàn)象叫靜不平衡。汽車上圓盤狀旋轉(zhuǎn)零件：如飛輪、離合器壓盤等，必須符合靜不平衡要求。一、車輪平衡的概念4.5 車輪平衡的檢測63由于車輪有一定的寬度，因此當車輪的質(zhì)量分布相對于車輪的縱向中心面不對稱時，會造成車輪的動不平衡。汽車曲軸、傳動軸等長軸類旋轉(zhuǎn)零件均有動平衡要求。引起車輪動不平衡的原因主要有： 輪胎質(zhì)量分布不均；輪輞、制動鼓變形 ；輪轂加工質(zhì)量不符合要求；輪胎安裝不

19、良等。動平衡符合要求的車輪，靜平衡要符合要求。64二、車輪平衡機1、離心式車輪動平衡機臥式主要有主軸、水平傳感器、垂直傳感器、驅(qū)動電機、儀表盤和安全罩等組成。裝置簡單、工作可靠、應用廣泛。長時間使用，精度會下降，檢測靈敏度可達10g。652、立式平衡機避免主軸產(chǎn)生輪胎質(zhì)量造成的完全力矩。檢測靈敏度較高，可達3g.工作可靠，重復性和穩(wěn)定性好。輪胎安裝不如臥式的方便。66車輪動平衡檢測原理電動機驅(qū)動車輪旋轉(zhuǎn)車輪動不平衡力矩引起主軸支撐部件產(chǎn)生支撐反力支撐反力通過水平和垂直傳感器測試出來傳感器信息反映了不平衡力的大小和不平衡量的位置車輪動平衡的檢測方法672、就車式車輪平衡機68懸架是車架（或承載式

20、車身）與車橋（或車輪）之間的所有傳力連接裝置的總稱。懸架的組成（1）彈性元件起緩沖作用；（2）減振元件起減振作用；（3）傳力機構(gòu)或稱導向機構(gòu)起傳力和導向作用；（4）橫向穩(wěn)定器防止車身產(chǎn)生過大側(cè)傾。4.6 汽車懸架裝置的檢測69車橋通過懸架與車架或車身相連。如果行駛中路面不平，一側(cè)車輪被抬高，整體式車橋?qū)⑵仁沽硪粋?cè)車輪產(chǎn)生運動。車橋是斷開的，每一側(cè)車輪單獨地通過懸架與車架（或車身）相連，每一側(cè)車輪可以獨立跳動。70（1）彈性元件起緩沖作用；（2）減振元件起減振作用；（3）導向機構(gòu)起傳力和導向作（4）橫向穩(wěn)定器防止車身產(chǎn)生過大側(cè)傾。7172一、汽車懸架裝置檢測的必要性汽車懸架最容易發(fā)生故障件減振器

21、。減振器工作不良造成輪胎接觸地面力減少不良后果：汽車方向發(fā)飄；制動易跑偏或側(cè)滑；影響舒適性；懸架零件如車輪軸承、轉(zhuǎn)向拉桿、穩(wěn)定器等過載；懸架性能影響輪胎特性，影響汽車的操縱性、平順性和行駛安全性。檢測設備是懸架裝置檢測臺。73二、汽車懸架裝置檢測原理與評價方法通過舉升裝置將汽車升起一定高度突然松開支撐裝置，車輛自由振動測量車體振幅或車輪對臺面的沖擊力分析懸架裝置性能跌落式懸架減振臺74 諧振式懸架減振臺激振器：電動機、偏心輪、儲能飛輪、彈簧裝置組成；激振器迫使汽車懸架產(chǎn)生振動，激起車輪的固有頻率，汽車系統(tǒng)產(chǎn)生共振；通過測量振動頻率、幅值等評價汽車懸架性能。7576測量結(jié)果分析用懸架檢測臺時，車輪在外界激勵振動下的吸收率不小于40%，同軸左右車輪吸收率之差不得大于15%；應平板檢測臺進行測試時，