汽車運(yùn)用工程郭曉汾汽車行駛安全性

汽車運(yùn)用工程郭曉汾汽車行駛安全性第1頁/共43頁§4-1道路交通事故及汽車安全性分類一、交通事故

定義：車輛在道路上行駛和停放過程中，發(fā)生碰撞、輾壓、刮擦、翻車、墜車、失火、爆炸等現(xiàn)象造成人員傷亡和車、物損壞的事件。

內(nèi)容：研究交通事故產(chǎn)生的規(guī)律，分析其原因，消除誘發(fā)交通事故的外部因素。具體地說，就是把人、車、道路及環(huán)境四者統(tǒng)一在一個(gè)交通系統(tǒng)中，探索各自及相互間的內(nèi)在規(guī)律性及其最佳配合，以達(dá)到減少交通事故的目的。對(duì)于人、車、路及環(huán)境分別所需考慮的因素為：人——駕駛行車過程中接受外界信息的反應(yīng)特性，駕駛員生理、心理和操作特性；車——汽車結(jié)構(gòu)、性能及技術(shù)狀況；路——道路幾何線型路面、道路設(shè)施及道路條件變化對(duì)交通事故的影響；環(huán)境——對(duì)人和道路的影響以及對(duì)汽車性能的影響。

第2頁/共43頁二、汽車安全性分類1、主動(dòng)安全性汽車本身防止、減少道路交通事故發(fā)生的性能，如制動(dòng)性，操穩(wěn)性等。2、被動(dòng)安全性汽車發(fā)生事故后汽車本身減輕人員受傷和貨物受損的性能?！?-2汽車的制動(dòng)性能一、地面制動(dòng)力圖為制動(dòng)輪受力圖?！?.障阻力距（忽略）

2.車輪慣性

式中：為制動(dòng)器摩擦力矩，r為車輪半徑。地面制動(dòng)力是制動(dòng)時(shí)的外力，取決于1)制動(dòng)器摩擦力2)輪胎與地面摩擦力二、制動(dòng)器制動(dòng)力車輪胎外緣克服制動(dòng)器摩擦力所需之力：制動(dòng)器制動(dòng)力僅與制動(dòng)器結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)，它與踏板力（或氣壓）成正比。第3頁/共43頁三、地面最大制動(dòng)力地面制動(dòng)力地面最大制動(dòng)力這表明制動(dòng)踏板力（或氣壓）上升到一定值，制動(dòng)力達(dá)到地面附著力時(shí)，車輪不轉(zhuǎn)——即發(fā)生抱死。也就是說：制動(dòng)力是由制動(dòng)器產(chǎn)生；制動(dòng)力是受地面附著力限止的。四、車輪與地面的附著與滑移在制動(dòng)過程中制動(dòng)軌跡分三階段。第一階段：清晰花紋（近似純滾動(dòng)）式中：Va——車輪中心速度；γro——沒有制動(dòng)力時(shí)車輪半徑；ωw——車輪的速度。第二階段：印跡模糊（邊滑邊滾）第三階段：印跡拖滑ωw=0滑動(dòng)率純滾動(dòng)Va=γro·ωwS=0純拖滑ωβ=0S=100%第4頁/共43頁若令Fxb/Fz=OA段——近似直線沒有真正滑移AB段——緩慢上升局部相對(duì)滑移緩增

BC段——下降滑動(dòng)摩擦系數(shù)小于靜摩擦系數(shù)——峰值附著系數(shù)——滑動(dòng)附著系數(shù)在干燥路面上：在濕路面上：上述是沒有側(cè)向力的條件下討論的。而實(shí)際制動(dòng)中常有側(cè)偏、側(cè)滑現(xiàn)象，見圖其中為側(cè)向力系數(shù)，它是側(cè)向力與垂直載荷之比。※是在S↓，側(cè)偏角小時(shí)比較高，制動(dòng)穩(wěn)定性好，制動(dòng)性能也好（防抱死就有這點(diǎn)好處）。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(yùn)行速度干路面10～40km/h影響很小濕路面10～40km/h影響較大第5頁/共43頁五、制動(dòng)減速度與制動(dòng)距離※制動(dòng)減速度反映了地面制動(dòng)力，因此它與制動(dòng)器制動(dòng)力及附著力（抱死時(shí)）有關(guān)。對(duì)于無防抱死裝置的汽車，在水平路面∵∴※此外的是指滑動(dòng)附著系數(shù)例：最好的瀝青、混凝土路上緊急制動(dòng)時(shí)，jmax可達(dá)7.8～8m/S2

※一般希望各軸都抱死※制動(dòng)距離指汽車速度為V0時(shí)（空檔），汽車駕駛員踩踏板開始到汽車停止為止的行駛距離。制動(dòng)距離與踏板力（或氣壓）及路面附著系數(shù)有關(guān)。在測(cè)制動(dòng)距離時(shí)，若無特殊說明一般是在冷試驗(yàn)條件下進(jìn)行的，并規(guī)定了踏板力（氣壓）和路面附著系數(shù)。由于各種汽車的動(dòng)力性能不同，制動(dòng)性能要求也不同，小汽車車速高制動(dòng)性能也高，卡車車速低，要求也稍低一些。第6頁/共43頁制動(dòng)距離的分析a—發(fā)生信號(hào)b—踏板c—制動(dòng)力開始增長(zhǎng)d—踏板力達(dá)最大值e—制動(dòng)力增至最大值f—松踏板g—制動(dòng)停車力消失—駕駛員做出反應(yīng)

—換腳時(shí)間為駕駛員反應(yīng)時(shí)間0.3～1.0S—間隙補(bǔ)償時(shí)間

—制動(dòng)力增長(zhǎng)時(shí)間為制動(dòng)器的作用時(shí)間0.2～0.9S

t3—制動(dòng)持續(xù)時(shí)間

t4

—制動(dòng)力消除（釋放）時(shí)間0.2～1.0s制動(dòng)的全過程1、駕駛員反應(yīng)階段2、制動(dòng)器起作用的增長(zhǎng)階段3、持續(xù)制動(dòng)4、放松制動(dòng)第7頁/共43頁制動(dòng)距離

指t2和t3走過S2和S3.制動(dòng)距離的計(jì)算在內(nèi)：

Vo—制動(dòng)初速度。在內(nèi)：∵制動(dòng)減速度線性增長(zhǎng)∴任一點(diǎn)車速：∵t=0V=Vo∴

t點(diǎn)車速為：

任一點(diǎn)的距離：

∵t=0S=0

將k代入第8頁/共43頁在t2時(shí)間內(nèi)的S2：在持續(xù)制動(dòng)時(shí)間t3內(nèi)：∵以jmax

勻減速運(yùn)動(dòng)，初速為Ve，Vg=0∴故總制動(dòng)距離：∵很小∴當(dāng)車速以km/h

代之：影響制動(dòng)距離的因素1、2、——3、Vao※使汽車停車的是持續(xù)時(shí)間；※使制動(dòng)器起作用時(shí)間影響不大。第9頁/共43頁六、制動(dòng)效能的恒定性冷制動(dòng)——制動(dòng)器起始溫度＜100℃。強(qiáng)度制動(dòng)——制動(dòng)器起始溫度＞300℃甚至600～700℃。t↑μ↓制動(dòng)性能↓制動(dòng)效能恒定性：抗熱衰退性能。評(píng)價(jià)方法：一系列連續(xù)制動(dòng)時(shí)制動(dòng)效能保持程度。

ISD/DIS6579Vo一定連續(xù)15次制動(dòng)

Jmax3要求：不低于冷制動(dòng)效能的60%（5.8，踏板力相同）山區(qū)：一些國(guó)家要求裝輔助制動(dòng)。影響因素：1、制動(dòng)器摩擦系數(shù)當(dāng)200℃為0.3～0.42、制動(dòng)器結(jié)構(gòu)雙向自動(dòng)增力kef↑

雙減力制動(dòng)器kef↓摩擦系數(shù)↓對(duì)雙向自動(dòng)增力影響最大。盤式制動(dòng)力制動(dòng)效能沒有鼓式的好，但抗熱衰退性能好（穩(wěn)定）。水衰退：涉水時(shí)制動(dòng)性能降低情況。第10頁/共43頁七、制動(dòng)穩(wěn)定性制動(dòng)過程中，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)制動(dòng)跑偏，后軸側(cè)滑或前輪失去轉(zhuǎn)向能力，而使汽車失去控制離開原來的行駛方向。定義：汽車在制動(dòng)過程中，維持直線行駛或按預(yù)定彎道行駛的能力。1.跑偏原因⑴汽車左右車輪特別是前左右車輪制動(dòng)力不等

⑵汽車懸架導(dǎo)向桿系與轉(zhuǎn)向斜拉桿運(yùn)動(dòng)學(xué)不協(xié)調(diào)第11頁/共43頁前輪地面制動(dòng)力汽車受地面反力Fy1Fy2∵⑴Fx1L對(duì)主銷的力矩＞Fx1r對(duì)主銷的力矩⑵Fy1對(duì)主銷的力矩（主銷有后頃）∴即使方向盤不動(dòng)，由于間隙和變形也會(huì)向左轉(zhuǎn)。運(yùn)動(dòng)學(xué)的干擾。∵車輪制動(dòng)，懸架變形，前軸變形∴羊角繞主銷右轉(zhuǎn)（球肖在內(nèi)銷內(nèi)側(cè)）。⒉后軸滑移與前軸轉(zhuǎn)向能力喪失⑴前輪抱死⑵后輪抱死⑶全部車輪抱死A：前輪抱死Fy2，L2使β減小，汽車大致按方向行駛。B：后輪抱死Fy1，L1使β增大，汽車?yán)@縱軸旋轉(zhuǎn)C：全部車輪抱死無法承受側(cè)向力，但不會(huì)旋轉(zhuǎn)。結(jié)論：1.只有后軸抱死或后輪比前輪先抱死不好；2.盡量少出現(xiàn)前軸抱死或前后軸都抱死；3.都不抱死最好。第12頁/共43頁八、前后輪制動(dòng)器制動(dòng)力的比例關(guān)系由于方向穩(wěn)定性與前、后輪制動(dòng)力分配有關(guān)所以討論一下前后制動(dòng)力的分配。當(dāng)制動(dòng)力足夠時(shí)（制動(dòng)器制動(dòng)力）會(huì)有下列情況：⑴前輪先抱死：制動(dòng)穩(wěn)定，轉(zhuǎn)向喪失，附著沒有充分利用⑵后輪先抱死：制動(dòng)不穩(wěn)定，附著利用率低⑶前后輪同時(shí)抱死：可避免后軸側(cè)滑，但前軸無轉(zhuǎn)向所以前后輪制動(dòng)器制動(dòng)力分配比例將影響制動(dòng)時(shí)方向穩(wěn)定性和附著的利用率。1.地面對(duì)前、后輪的法向反力研究制動(dòng)器制動(dòng)力分配必須先研究法向反力。設(shè)：⑴、水平路、⑵、Fω、Ff

忽略則：………………1

若在不同的路上都能抱死，第13頁/共43頁∴…….2

從1、2式可看出

Fz1、Fz2與呈線性關(guān)系例：NJ130當(dāng)前輪Fz1增90%，后輪Fz2減30%。⒉理想的前后制動(dòng)器制動(dòng)力分配曲線前后輪同時(shí)抱死：⑴附著條件充分利用

⑵方向穩(wěn)定性好故稱為理想制動(dòng)力分配曲線。在任何路面上，同時(shí)抱死的條件為

或……….…………..3將2式代入3再消去得第14頁/共43頁從而可以得出：Fμ2與Fμ1的I曲線作圖法求I曲線：由得通過原點(diǎn)之射線應(yīng)當(dāng)指出：同時(shí)抱死時(shí)∵∴I曲線也是關(guān)系曲線。⒊具有固定比值的前后制動(dòng)器制動(dòng)力與同步附著系數(shù)一般汽車，常用Fμ，與總制動(dòng)力（Fμ）表示分配比例——制動(dòng)力分配系數(shù)則※在I線之外又出現(xiàn)了B線，兩線交點(diǎn)為同步附著系數(shù)。第15頁/共43頁同步附著系數(shù)也可計(jì)算出：∵

∴式中：L為汽車軸距，L=a+b。分析當(dāng)?shù)穆访嫔?，I曲線位于B曲線上方，前后輪不能同時(shí)抱死。例：I在B上當(dāng)制動(dòng)氣壓為時(shí)，F(xiàn)μ1達(dá)到，而Fμ2＜只有PR→PR時(shí)，∴時(shí)，前輪先于后輪抱死。當(dāng)時(shí)，I在B下，后輪先于前輪抱死。當(dāng)時(shí)，同時(shí)抱死。為什么在，總是后輪先抱死呢？按法向反力公式也可以解釋

∵∴后輪先于前輪達(dá)到附著力極限反之前輪先于后輪達(dá)到附著力極限※為了讓后輪不要出現(xiàn)首先抱死的危險(xiǎn)狀況，寧讓前輪先抱死的觀點(diǎn)占優(yōu)勢(shì)，所以值越來越高。第16頁/共43頁文獻(xiàn)推薦：滿載時(shí)轎車貨車我國(guó)道路條件差，車速不高：轎車貨車?yán)缂t旗：0.503un—130：0.6CA1013：0.55Austin：0.69BJ130：0.53BJ212：0.7九、裝載變化對(duì)制動(dòng)性影響實(shí)踐表明，滿載時(shí)汽車質(zhì)心比設(shè)計(jì)質(zhì)心會(huì)前、后、上、下移動(dòng)，即使Ga不變,質(zhì)心變化都會(huì)對(duì)制動(dòng)效果產(chǎn)生影響。1.當(dāng)Ga↑，I曲線上移，穩(wěn)定區(qū)擴(kuò)大。2.若以空載確定β，穩(wěn)定區(qū)大，當(dāng)然最好是，即考慮動(dòng)載荷（軸荷轉(zhuǎn)移）,即感載比例閥。3.載荷較大的汽車，由于結(jié)構(gòu)限止，設(shè)計(jì)時(shí)不能保證前后輪均達(dá)到附著極限，所以汽車制動(dòng)距離與載重量有關(guān)。實(shí)踐證明，Ga＞3t汽車，增加1t，S增加0.5~1m。第17頁/共43頁十、雙管路制動(dòng)系統(tǒng)各種布置方案的分析：1、“前后”布置

a一軸失效，制動(dòng)減速度下降b若前軸失效，則汽車失去方向穩(wěn)定性（后抱）c前軸失效時(shí)，拉手剎不起作用（手剎管后輪）2、“交叉”布置

a一套失效時(shí)，制動(dòng)減速度減少一半b方向穩(wěn)定性不喪失c可能因制動(dòng)力左右不均而跑偏，可將C為負(fù)值3、前二后一

a無論那套失效，前輪制動(dòng)力將減半b如果前后回路失效，制動(dòng)穩(wěn)定性不好4、前二后分別制動(dòng)

a一套失效則制動(dòng)力減半b無法用調(diào)整前輪回轉(zhuǎn)半徑避免制動(dòng)跑偏十一、車輪抱死過程1、抱死過程假設(shè)：1）V=C2）Fz=C3）附著率—滑移率曲線按穩(wěn)定曲線處理

4）制動(dòng)器摩擦力矩與時(shí)間呈線性關(guān)系第18頁/共43頁則抱死過程在O~Sca：O~So

增加緩慢b：ωo

緩慢降到ωcc：εo

很快下降到εc并穩(wěn)定在Sc—1a：Sc

很快到1b：ωc

很快到0c：εc

曲線急降可分析出：⑴εc

正是μp，應(yīng)使防抱死裝置工作⑵tz內(nèi)應(yīng)防止車輪滑移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(dòng)要求，在高級(jí)轎車及載重貨車上裝有自動(dòng)防抱死裝置，簡(jiǎn)稱（A·B·S）。從而在緊急制動(dòng)時(shí)，μ↑μ側(cè)↑ε↑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(dòng)時(shí)——防抱死裝置不起作用在緊急制動(dòng)時(shí)——防抱起死裝置起作用傳感器：車輪運(yùn)動(dòng)參數(shù)?？刂破鳎悍治鰝鞲衅鲄?shù)，在將抱死時(shí)發(fā)出脈沖信號(hào)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(shí)又恢復(fù)制動(dòng)。第19頁/共43頁防抱死裝置以運(yùn)動(dòng)參數(shù)來減壓或重新制動(dòng)。常用參數(shù)：εxγ，汽車減速度，角速度減小量。例：BonZ轎車ABS以ε為參量的試驗(yàn)結(jié)果直線：

彎道：ABC80km/ha：轉(zhuǎn)向能力好b：S↓3.9m（干）

S↓7.3m（濕）十二、汽車制動(dòng)性能試驗(yàn)制動(dòng)性能試驗(yàn)有路試和臺(tái)試。路試：參數(shù)為S、制動(dòng)時(shí)間、。

條件：路面μ＞0.7，無風(fēng)＜3m/s，T為5~37℃，航向角≯8°（不越3.5m車道）冷試驗(yàn)制動(dòng)器溫度＜100℃。熱衰退制動(dòng)器溫度：轎車250~270℃、中卡140~150℃、重卡170~200℃。3.910037.256.7162.75100濕7.73508.29.2541.8100干SS減小SVo混凝路無ABS有ABS試條第20頁/共43頁試驗(yàn)時(shí)：冷汽車先加速到略高Vo降到Vo再試熱加熱階段，加速0.8Vmax，以3減速到初速，制動(dòng)周期45~60s，15~20次。試驗(yàn)階段不低于冷制動(dòng)80%。下長(zhǎng)坡試驗(yàn)：i：6%Va：60km/hS：6km試驗(yàn)與冷制動(dòng)比≮25%

防抱死ABS：

臺(tái)試：安全檢測(cè)第21頁/共43頁§4-3汽車的操縱穩(wěn)定性定義：汽車在行駛過程中，能遵循駕駛員給定的行駛方向行駛，且受各種外部干擾尚能保持穩(wěn)定行駛的能力。對(duì)汽車駕駛員體力消耗，汽車行駛安全，特別是高速安全起重要作用。影響操縱穩(wěn)定性有三方面：1、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)。2、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)。3、外界干擾：地面不平，橫、縱坡，輪胎的附著等。一、汽車操縱穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)參數(shù)1.使用較多的物理量⑴穩(wěn)態(tài)響應(yīng)及瞬態(tài)響應(yīng)評(píng)價(jià)參數(shù)：穩(wěn)態(tài)橫擺角速度增益，反應(yīng)時(shí)間，橫擺角速度波動(dòng)的無阻尼固有頻率⑵橫擺角速度的響應(yīng)特性評(píng)價(jià)參數(shù)：共振頻率、振幅比、相位滯后角⑶回正性：達(dá)到剩余橫擺角速度的時(shí)間⑷轉(zhuǎn)向半徑：最小轉(zhuǎn)向半徑⑸轉(zhuǎn)向輕便性：轉(zhuǎn)向力⑹直線行駛性：側(cè)向偏移第22頁/共43頁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：極限側(cè)向加速度、極限車速2.幾個(gè)方面評(píng)價(jià)⑴時(shí)域響應(yīng)：汽車方向盤輸入或干擾輸入下的側(cè)向運(yùn)動(dòng)響應(yīng)。⑵頻率響應(yīng)：汽車方向盤正弦輸入，頻率0→∞，汽車橫擺角速度與方向盤轉(zhuǎn)角的振幅比及相位差的變化圖形。⑶轉(zhuǎn)向半徑：機(jī)動(dòng)靈活性⑷轉(zhuǎn)向輕便性：方向輕便程度⑸直線行駛性：側(cè)向風(fēng)和地面不平干擾下的時(shí)域響應(yīng)，有時(shí)已有包括微曲率彎道行駛。⑹典型工況性：通過某種典型橫擬通道的性能。⑺極限行駛：汽車安全行駛的極限性能。⑻方向階躍輸入下的時(shí)域響應(yīng)：汽車的時(shí)域響應(yīng)

a：汽車直行→急打方向→等園周運(yùn)動(dòng)，稱為方向盤階躍輸入下的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。一般稱為穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性第23頁/共43頁b：汽車直行——等園周行駛之間的速度過程是一種瞬態(tài)，相應(yīng)的瞬態(tài)運(yùn)動(dòng)響應(yīng)為方向盤階躍輸入下的瞬態(tài)響應(yīng)。t=0：急打方向至δswoωr0：穩(wěn)定橫擺角速度τ：第一次達(dá)到ωr0，反應(yīng)時(shí)間ωr1：最大橫擺角速度ωr1/ωr0×100%，穩(wěn)為趨調(diào)量ω：波動(dòng)頻率——取決于汽車動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)α：進(jìn)入穩(wěn)態(tài)時(shí)間，即在95~105%ωr0時(shí)。有些汽車ωr不能收斂，ωr越來越大——導(dǎo)致側(cè)滑或翻車。二、彈性車輪的側(cè)向偏離及其對(duì)轉(zhuǎn)向特性的影響1.輪胎的側(cè)向偏離若剛性車輪當(dāng)時(shí)

C→C方向行駛當(dāng)時(shí)沿V方向行駛?cè)魪椥攒囕喖词笷y很小，車輪仍會(huì)產(chǎn)生側(cè)向變形，使汽車的行駛方向偏離C—C方向—彈性胎的側(cè)向偏離現(xiàn)象。第24頁/共43頁從兩種情況分析彈性車輪的側(cè)偏現(xiàn)象：⑴車輪靜止不動(dòng)車輪受GFy作用，a-a//C-C若Fy不足以使車輪沿地面滑動(dòng)，只產(chǎn)生側(cè)向變形。⑵車輪滾動(dòng)時(shí)車輪受GFy作用，a-a//C-C呈一定角度，即偏離角。若車輪上，即以角連線是印跡中線滾動(dòng)沒有按車輪中心線滾動(dòng)?！x程度——與Fy有關(guān)，3°~4°線性關(guān)系，10°→橫滑正常行駛：4°~5°左右，F(xiàn)y=k式中：K——側(cè)偏剛度，一般低壓胎290~980N/deg。※K與G有關(guān)，G↑K↑；G↑↑K↓劇烈徑向變形所致?！鵎與輪胎結(jié)構(gòu)有關(guān)，尺寸大→K大，子午胎的k比斜交胎的k大。第25頁/共43頁2.側(cè)向偏離對(duì)汽車轉(zhuǎn)向的影響汽車轉(zhuǎn)向——轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)⑴若剛性車輪，無側(cè)向彈性偏離，速度矢量C-C線上，應(yīng)按瞬時(shí)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(shí)：故R≈L/第26頁/共43頁⑵若彈性車輪由于車輪彈性偏離：B點(diǎn)的速度矢量呈——角

A點(diǎn)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(duì)汽車轉(zhuǎn)向的影響：第27頁/共43頁兩式相加：∵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(huì)引起三種轉(zhuǎn)向特性。下邊分別加上分析，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。第28頁/共43頁如上圖①汽車沿m—m行駛

②將方向反打δ角（縱軸線與X—X呈δ）再將方向回到中間位置——X—X行駛。B過度轉(zhuǎn)向第29頁/共43頁汽車的轉(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Fy作用下，以O(shè)瞬心作曲線運(yùn)動(dòng)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OFcy與Fy方向相反Fcy減小輪胎側(cè)向偏離，當(dāng)Fy消失，F(xiàn)cy可使汽車自動(dòng)恢復(fù)直線行駛。試驗(yàn)方法：①汽車作圓周運(yùn)動(dòng)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，即不足轉(zhuǎn)向。第30頁/共43頁假設(shè)：⑴忽略前輪轉(zhuǎn)向系影響→直接以前輪轉(zhuǎn)角輸入⑵忽略懸架影響→車身與地面平行運(yùn)動(dòng)⑶Ua不變，故只研究側(cè)滑和橫擺兩自由度此外：⑴側(cè)向加速度＜0.48，輪胎線性側(cè)偏⑵驅(qū)動(dòng)力不大，不考慮切向力對(duì)輪胎側(cè)偏的影響⑶忽略空阻Fw，左右車輪由于載荷變化，對(duì)側(cè)偏影響及輪胎回正力矩的作用。簡(jiǎn)化結(jié)果：兩輪摩托車那樣的模型，有側(cè)向彈性輪胎的兩自由度模型，分析時(shí)，汽車坐標(biāo)系與質(zhì)心重合.⒊回正力矩——繞OZ軸的力矩輪胎側(cè)偏時(shí)會(huì)產(chǎn)生作用于輪胎繞OZ軸的力矩，圓周行駛時(shí)，MZ是轉(zhuǎn)向車輪回復(fù)到直線行駛時(shí)主要恢復(fù)力矩——回正力矩。MZ=FYl當(dāng)FY↑達(dá)到附著極限——滑移MZ↓MZ影響：1、δ：4°~6°→Mmax，10°~16°，M=82、FZ：FZ↑，MZ↑3、結(jié)構(gòu)：子午比斜交↑三、線性二自由度汽車模型對(duì)前輪輸入的響應(yīng)

1.線性二自由度汽車模型的運(yùn)動(dòng)微分方程第31頁/共43頁從t到t-△t平移，轉(zhuǎn)向汽車質(zhì)心速度大小，方向變化沿X軸速度分量的變化：∵△θ≈0又忽略△·△量上式≈△u-v△θ求質(zhì)心絕對(duì)加速度在OX上的分量同理在Y軸上的分量為：第32頁/共43頁參看下圖可得：平面運(yùn)動(dòng)汽車對(duì)車輛坐標(biāo)系的運(yùn)動(dòng)微分方程式當(dāng)轉(zhuǎn)角不大時(shí)把Fy1與Fy2與側(cè)偏角線性關(guān)系第33頁/共43頁其中：將代入上式：第34頁/共43頁2.前輪階躍輸入下的汽車穩(wěn)態(tài)響應(yīng)——等速圓周行駛⑴穩(wěn)態(tài)響應(yīng)前輪階躍輸入時(shí)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)就是等速圓周運(yùn)動(dòng)。評(píng)價(jià)指標(biāo)：穩(wěn)態(tài)橫擺角速度增益（橫向靈敏度）如前所述，穩(wěn)態(tài)時(shí)則上述公式為消去v穩(wěn)定性因數(shù)第35頁/共43頁⑵穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的三種類型根據(jù)K值，穩(wěn)態(tài)響應(yīng)分三種類型①中性轉(zhuǎn)向當(dāng)K=0即與車速u成正比，斜率為②不足轉(zhuǎn)向當(dāng)k＞0，分母＞1，比中性轉(zhuǎn)向小，非線性關(guān)系，向下彎k↑↓不足轉(zhuǎn)向量越大※當(dāng)時(shí)，達(dá)最大值，且為中性轉(zhuǎn)向之半uch為特征車速，反映不足轉(zhuǎn)向大小的參數(shù)，不足轉(zhuǎn)向↑k↑Vch↓③過度轉(zhuǎn)向當(dāng)k＜0時(shí)，分母小于1，比中性轉(zhuǎn)向大，非線性，向上彎曲k↓↑過多轉(zhuǎn)向量越大第36頁/共43頁※當(dāng)時(shí)，→∞ucr為臨界車速，反映了過多轉(zhuǎn)向大小的參數(shù)，ucr越低，過多轉(zhuǎn)向量越大日本：近年來轎車k=0.002~0.0035

西德：近年來轎車=0.16~0.33四、轉(zhuǎn)向輪的振動(dòng)及其穩(wěn)定效應(yīng)汽車在行駛中，特別是高速行駛中，往往會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)向輪振動(dòng)。

1.轉(zhuǎn)向輪振動(dòng)⑴路面由于懸架+車輪的彈性——上下跳動(dòng)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的的彈性——左右擺動(dòng)左右擺動(dòng)與上下跳動(dòng)的關(guān)系——回轉(zhuǎn)儀效應(yīng)回轉(zhuǎn)儀效應(yīng)：在旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的軸心上加上一力矩（如車輪軸心），使車輪在垂直平面上擺動(dòng)某一角度，與此同時(shí)在水平面內(nèi)會(huì)出現(xiàn)另一力矩對(duì)軸作用，使車輪繞軸旋轉(zhuǎn)同時(shí)還繞主銷擺動(dòng)。第37頁/共43頁車輪既繞自身軸線旋轉(zhuǎn)又繞主銷擺動(dòng)，在物理學(xué)中稱進(jìn)動(dòng)，其進(jìn)動(dòng)力矩Mr：其中：Jk——車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；

ωk——車輪旋轉(zhuǎn)角速度；