汽車操縱穩(wěn)定性

汽車操縱穩(wěn)定性第一頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日a.汽車正確遵循駕駛員通過操縱機構所給定的方向的能力;第一節(jié)概述操縱穩(wěn)定性b.汽車抵抗企圖改變行駛方向干擾、保持穩(wěn)定行駛方向的能力。在滿足上述要求時，不能過分降低車速或造成駕駛員疲勞。第二頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日1、

“飄”—汽車自己改變方向。升力或轉向系、輪胎、懸架等問題。2、“反應遲鈍”—轉向反映慢。傳動比太大。3、“晃”—左右搖擺，行駛方向難于穩(wěn)定。4、“喪失路感”—操縱穩(wěn)定性不好的汽車在高速或急劇轉向時會喪失路感，導致駕駛員判斷的困難。5、“失控”—某些工況下汽車不能控制方向。制動時無法轉向,甩尾，側滑，側翻。第一節(jié)概述操縱穩(wěn)定性不好的具體表現(xiàn)第三頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日第一節(jié)概述賽車負升力翼第四頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日負升力翼—主要用于賽車前負升力翼：用于產生汽車前部的負升力，從而改善汽車轉向輪的附著性能，還可以部分平衡由負升力翼引起的車頭上仰力矩的影響。影響因素有：（1）離地高度---越小越好（2）攻角---攻角必須為負，且絕對值越大越好（3）形狀后負升力翼：產生汽車后部負升力，改善汽車驅動輪的附著性能，提高汽車的加速性和制動性。后翼板的長、寬、高應控制在1000mm、500mm、800mm內。影響因素有：（1）離地高度（2）斷面形狀與角度（3）支架（4）端板目前跑車的后負升力翼設計的發(fā)展趨勢是將來后負升力翼與跑車側后圍高度融合在一起。第五頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日第一節(jié)概述車輛坐標系和汽車主要運動形式第六頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日第一節(jié)概述汽車等速圓周行駛：汽車轉向盤角階躍輸入下進入的穩(wěn)態(tài)響應時域響應

SteadystateTransientstat穩(wěn)態(tài)響應特性

不足轉向中性轉向過多轉向第七頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日第一節(jié)概述汽車瞬態(tài)響應

4．瞬態(tài)響應特性

反應時間—、超調量—波動頻率—穩(wěn)定時間—第八頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日第一節(jié)概述人--車閉環(huán)系統(tǒng)第九頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日第一節(jié)概述汽車試驗的兩種評價方法客觀評價法

客觀評價通過儀器測試能定量評價汽車性能，且能通過分析求出其與汽車結構參數(shù)間的關系。主觀評價法

主觀評價考慮到了人的感覺，能發(fā)現(xiàn)儀器不能測試出的現(xiàn)象，是操縱穩(wěn)定性的最終評價方法，但很難給出定量評價數(shù)據(jù)。第十頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日輪胎坐標系第二節(jié)輪胎的側偏特性第十一頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日因輪胎側向彈性，車輪受側向力的作用使輪心速度方向偏離車輪平面的現(xiàn)象。側向力因轉向、路面傾斜、風力等引起。轉向引起的側向力總是指向汽車內側。側偏角總是位于和側偏力指向相反的一側。輪胎的側偏現(xiàn)象第二節(jié)輪胎的側偏特性第十二頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日輪胎的側偏現(xiàn)象第二節(jié)輪胎的側偏特性具有側向彈性的車輪在垂直載荷為W的條件下，車輪中心受到側向力FY，地面相應的有側偏力時的兩種情況：·車輪靜止不滾動?！ぼ囕啙L動。第十三頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日在側偏角<5時，側偏力和側偏角成線性關系。這時，式中，k稱為側偏剛度（N/rad）。為曲線在=0處的斜率。按輪胎坐標系，側偏力和側偏角總是反號，故側偏剛度總是負值。輪胎的側偏特性第二節(jié)輪胎的側偏特性第十四頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日輪胎側偏特性數(shù)值輪胎車輪載荷(N)輪胎氣壓(bar)側偏剛度(N/rad)輪胎車輪載荷(N)輪胎氣壓(bar)側偏剛度(N/rad)5.20－136.00－136.40－13165R14175HR145.60-152452294339243924343329431.61.41.71.92.01.8178931769020626317993838229332155SRl56.50-169.00-209.00R2011R22.512.00-2039245886196201962016180294302.12.55.55.57.756.42904949310132687168205112815187371注：

＝0°~3°，干燥路面，無切向力。*16bar=105Pa輪胎尺寸越大，k值也越大。第十五頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日第二節(jié)輪胎的側偏特性輪胎結構與側偏特性的關系*垂直載荷的影響

垂直載荷增大，k增大。但垂直載荷太大k反而減小。第十六頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日第二節(jié)輪胎的側偏特性輪胎結構與側偏特性的關系*輪胎形式和結構參數(shù)的影響

a.子午線胎比斜交胎側偏剛度高。

b.扁平比（=輪胎高度H/寬度B）小的輪胎側偏剛度大。

c.胎壓大，則側偏剛度大，但胎壓太大側偏剛度基本不變。試驗時，可通過減少胎壓改變穩(wěn)態(tài)試驗結果。第十七頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日第二節(jié)輪胎的側偏特性縱向力與側偏特性的關系第十八頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日第二節(jié)輪胎的側偏特性路面對側偏特性的影響路面干濕程度的影響

路面越濕，最大側偏力越小。薄水層的影響路面有薄水層時，輪胎可能會完全失去側偏力，這稱為“滑水”現(xiàn)象。第十九頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日第二節(jié)輪胎的側偏特性第二十頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日第二節(jié)輪胎的側偏特性第二十一頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日第二節(jié)輪胎的側偏特性第二十二頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日第二節(jié)輪胎的側偏特性輪胎不對稱受力產生的回正力矩第二十三頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日第二節(jié)輪胎的側偏特性第二十四頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日第二節(jié)輪胎的側偏特性第二十五頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日第二節(jié)輪胎的側偏特性第二十六頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日第二節(jié)輪胎的側偏特性有外傾角時的輪胎滾動第二十七頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日第二節(jié)輪胎的側偏特性輪胎外傾角及產生的原因*車橋因載荷變形*汽車轉向時的離心力*路面傾斜*前輪定位參數(shù)的需要第二十八頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日第二節(jié)輪胎的側偏特性外傾側向力與外傾角的關系

外傾側向力

式中：為外傾側向力，它是側偏角為零、外傾角為時的地面?zhèn)认蚍戳?。為輪胎外傾角，它為正時為負。

為外傾剛度。外傾側向力是輪胎有外傾角但仍沿x方向前進時地面對輪胎產生的側向反力。第二十九頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日第二節(jié)輪胎的側偏特性有外傾角時的輪胎側偏特性*小側偏角時不同外傾角對應的側偏剛度不變；*側偏角為零、外傾角不為零時的地面?zhèn)认蛄?，即為外傾側向力。（圖中y軸上的值）。*側偏角不為零、外傾角為零時的地面?zhèn)认蛄?，即為側偏力。（圖中0外傾角曲線上的值）*側偏角和外傾角都不為零且側偏角較小時第三十頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日第二節(jié)輪胎的側偏特性外傾角對操穩(wěn)性的影響

外傾角增大會影響最大地面?zhèn)认蚍戳Γ档蜆O限側向加速度，故高速汽車轉彎時應使前外輪盡量垂直于地面。第三十一頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日第二節(jié)輪胎的側偏特性第三十二頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日第二節(jié)輪胎的側偏特性輪胎特性參數(shù)的正負規(guī)定第三十三頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日第三節(jié)線性二自由度汽車模型對前輪角輸入的響應汽車模型的簡化*忽略轉向系的影響，以前輪轉角作為輸入；*汽車只進行平行于地面的平面運動，而忽略懸架的作用；*汽車前進（縱軸）速度不變，只有沿y軸的側向速度和繞z軸的橫擺運動;(ay<0.4g)*驅動力不大，對側偏特性無影響；*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；*忽略回正力矩的變化。第三十四頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日二自由度汽車模型第三節(jié)線性二自由度汽車模型對前輪角輸入的響應由前后兩個有側向彈性的輪胎支承于地面、具有側向及橫擺運動的二自由度汽車模型第三十五頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日

建立運動微分方程式將汽車的（絕對）加速度與（絕對）角加速度及外力與外力矩沿車輛坐標系的軸線分解。依次確定汽車質心的（絕對）加速度在車輛坐標系上的分量，二自由度汽車受到的外力與繞質心的外力矩，外力、外力矩與汽車運動參數(shù)的關系，最后列出二自由度的運動微分方程式。第三十六頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日第三節(jié)線性二自由度汽車模型對前輪角輸入的響應第三十七頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日

沿ox軸速度分量的變化為：考慮到很小并忽略二階微量，上式變?yōu)槌圆⑷O限，便是汽車質心絕對加速度在車輛坐標系ox軸上的分量

（1）汽車質心的絕對加速度在車輛坐標系上的分量第三十八頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日沿oy軸速度分量的變化為：

同理，汽車質心絕對加速度沿橫軸oy上的分量為

第三十九頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日由圖5-22可知，二自由度汽車受到的外力沿y軸方向的合力與質心的力矩和為

式中，、為地面對前、后輪的側向力反作用力，即側偏力；為前輪轉角（2）二自由度汽車受到的外力與繞質心的外力矩第四十頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日考慮到角較小，、為側偏力，上式可寫作

第四十一頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日（3）外力、外力矩與汽車運動參數(shù)的關系第四十二頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日第四十三頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日第四十四頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日二.前輪角階躍輸入下進入的汽車穩(wěn)態(tài)響應-等速圓周行駛（一）穩(wěn)態(tài)響應：以符號表示穩(wěn)態(tài)時橫擺角速度為定值，此時，以此代入式（5-9）得

第四十五頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日式中，稱為穩(wěn)定性因素（二）．穩(wěn)態(tài)響應的三種類型

1．中性轉向：

2．不足轉向：比中性轉向時小

3．過多轉向：比中性轉向時大

聯(lián)立消去v，求出穩(wěn)態(tài)橫擺角速度增益第四十六頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日汽車穩(wěn)態(tài)橫擺角速度增益曲線第三節(jié)線性二自由度汽車模型對前輪角輸入的響應第四十七頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日K=0時，汽車穩(wěn)態(tài)響應為中性轉向。這時，

即轉向半徑，但這是在汽車無側偏時的結果。因此，中性轉向汽車加速時，轉向半徑不變。汽車中性轉向第三節(jié)線性二自由度汽車模型對前輪角輸入的響應第四十八頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日K>0稱為不足轉向。不足轉向汽車加速時，和中性轉向時比，根據(jù)穩(wěn)態(tài)橫擺角速度增益較小，即r較小。但因R=，故不足轉向汽車轉向半徑隨車速增大而增大。汽車不足轉向第三節(jié)線性二自由度汽車模型對前輪角輸入的響應第四十九頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日第三節(jié)線性二自由度汽車模型對前輪角輸入的響應特征車速uch稱為特征車速第五十頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日

K<0稱為過多轉向。過多轉向汽車加速時，和中性轉向相比，穩(wěn)態(tài)橫擺角速度增益較大，故轉向半徑隨車速增大而減小。顯然，當時，

=

。這時較小的前輪轉角都會導致激轉而翻車。為了保持良好的操縱穩(wěn)定性，汽車都應當具有適度的不足轉向。汽車過多轉向第三節(jié)線性二自由度汽車模型對前輪角輸入的響應第五十一頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日汽車質心位置的影響根據(jù)上式，質心靠后，a增大，b減小，K減?。╧1，

k2

為負），故不足轉向減小。影響穩(wěn)態(tài)響應特性的因素(1)第三節(jié)線性二自由度汽車模型對前輪角輸入的響應第五十二頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日胎壓的影響在一定范圍內，胎壓減小則側偏剛度減小。根據(jù)上式，后輪胎壓降低會導致K減小，使不足轉向減小。前輪胎壓降低會導致K增大，使不足轉向增大。影響穩(wěn)態(tài)響應特性的因素(2)第三節(jié)線性二自由度汽車模型對前輪角輸入的響應第五十三頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日輪胎結構的影響子午線胎比斜交胎側偏剛度高。扁平比（=輪胎高度H/寬度B）小的輪胎側偏剛度大。前輪側偏剛度增大，則不足轉向減小。后輪側偏剛度增大，則不足轉向增加。影響穩(wěn)態(tài)響應特性的因素(3)第三節(jié)線性二自由度汽車模型對前輪角輸入的響應第五十四頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日增加前懸架角剛度或減少后懸架角剛度，會增加汽車不足轉向。懸架角剛度對穩(wěn)態(tài)特性的影響第三節(jié)線性二自由度汽車模型對前輪角輸入的響應第五十五頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日第三節(jié)線性二自由度汽車模型對前輪角輸入的響應第五十六頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日第三節(jié)線性二自由度汽車模型對前輪角輸入的響應第五十七頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日第三節(jié)線性二自由度汽車模型對前輪角輸入的響應表征穩(wěn)態(tài)響應的參數(shù)1、前后側偏角絕對值之差如果不知道輪胎側偏剛度和汽車其他參數(shù)，只能通過實驗判斷汽車穩(wěn)態(tài)特性。測出前后側偏角絕對值之差，即可求出穩(wěn)定性因數(shù)K來。并注意到第五十八頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日第三節(jié)線性二自由度汽車模型對前輪角輸入的響應因ay為正時，F(xiàn)y1，F(xiàn)y2為正，1，2為負。ay為負時，F(xiàn)y1，F(xiàn)y2為負，1，2為正。故故>0時，K>0不足轉向<0時，K<0過多轉向=0時，K=0中性轉向第五十九頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日第三節(jié)線性二自由度汽車模型對前輪角輸入的響應當側向加速度大于0.3-0.4g后，前后側偏角之差和側向加速度一般進入非線性區(qū)域。在大側向加速度下，許多汽車穩(wěn)態(tài)特性發(fā)生顯著變化。第六十頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日第三節(jié)線性二自由度汽車模型對前輪角輸入的響應前后側偏角之差與轉向半徑的關系注意到有代入，有得到前后側偏角絕對值之差與轉向半徑的關系（前輪轉角為輸入，轉向半徑為輸出）第六十一頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日第三節(jié)線性二自由度汽車模型對前輪角輸入的響應2、轉向半徑比此即車速為u時的轉向半徑R與初始半徑（車速極低時的轉向半徑）R0之比。根據(jù)前式有第六十二頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日第三節(jié)線性二自由度汽車模型對前輪角輸入的響應顯然有：若R>R0

時，K>0不足轉向若R=R0

時，K=0中性轉向若R<R0

時，K<0過多轉向第六十三頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日第三節(jié)線性二自由度汽車模型對前輪角輸入的響應3、靜態(tài)儲備系數(shù)

1）中性轉向點及其位置的確定如前后輪側偏角相等，則K=0。設想汽車質心逐漸移動，轉向時前后輪產生的側向力分配將逐漸變化，側偏角也相應變化。如果前后輪產生同一側偏角，則其對應側向力的合力作用點稱為中性轉向點。第六十四頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日第三節(jié)線性二自由度汽車模型對前輪角輸入的響應圖中c點是質心位置，cn是中性轉向點。汽車向右轉向。第六十五頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日第三節(jié)線性二自由度汽車模型對前輪角輸入的響應

中性轉向點到前輪中心的距離為：當輪胎和軸距一定時，中性轉向點到前輪中心的距離便確定。第六十六頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日第三節(jié)線性二自由度汽車模型對前輪角輸入的響應注意到汽車作穩(wěn)態(tài)圓周運動時，橫擺角加速度為0，前后輪實際側偏力合力作用點即在質心位置。如質心在Cn前，前輪側偏力增大，側偏角增大；后輪側偏力減少，側偏角減少，即。如質心在Cn后，。第六十七頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日第三節(jié)線性二自由度汽車模型對前輪角輸入的響應

定義靜態(tài)貯備系數(shù)S.M為：當a’=a時，汽車質心和cn重合，S.M.=0,,K=0當a’>a時，汽車質心在cn前，S.M.>0,,K>0當a<a’時，汽車質心在cn后，S.M.<0,,K<0第六十八頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日第三節(jié)線性二自由度汽車模型對前輪角輸入的響應三、前輪角階躍輸入下的瞬態(tài)響應

汽車平面運動方程為第六十九頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日三．前輪角階躍輸入下的瞬態(tài)響應：（一）.前輪角階躍輸入下的橫擺角速度瞬態(tài)響應將二自由度汽車運動微分方程式（5-9）重寫如下

由上述二式得

第七十頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日求導數(shù)得

且，

代入第一式得

（5-18）式（5-18）寫成以為變量的形式如下：（5-19）第七十一頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日式中

第七十二頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日此式是單自由度一般強迫振動微分方程式，通常寫作第七十三頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日

為輸入（前輪轉角），設其為階躍函數(shù)：第七十四頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日第三節(jié)線性二自由度汽車模型對前輪角輸入的響應

二階常系數(shù)非齊次微分方程，通解為它的一個特解與對應的齊次微分方程的通解之和。其特解為：只考慮t>0的情況，上式變?yōu)椋旱谄呤屙?，共一百三十三頁，編輯?023年，星期日第三節(jié)線性二自由度汽車模型對前輪角輸入的響應對應的齊次方程式為其通解可由如下特征方程求出第七十六頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日齊次方程的通解為正常的汽車都具有小阻尼的瞬態(tài)響應。第七十七頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日給汽車前輪一個角階躍輸入時，汽車的橫擺角速度瞬態(tài)響應：第七十八頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日第三節(jié)線性二自由度汽車模型對前輪角輸入的響應第七十九頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日瞬態(tài)響應評價參數(shù)：

1.橫擺角速度波動時的固有頻率：

小轎車的固有頻率f0(=0/2)在0.8-1.2Hz之間。固有頻率高些較好。第八十頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日2.阻尼比小了超調量大，故大些較好。第八十一頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日

3.

反應時間反應時間指r第一次到達穩(wěn)定值的時間。小些較好。第八十二頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日4.達到第一峰值的時間

達到第一峰值的時間小些較好。第八十三頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日第三節(jié)線性二自由度汽車模型對前輪角輸入的響應瞬態(tài)響應的穩(wěn)定條件

瞬態(tài)響應對應的齊次方程為對應的特征方程為根為：第八十四頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日

（1）.時，只要，收斂、穩(wěn)定（2）.時，特征根，，收斂瞬態(tài)響應的穩(wěn)定條件：第八十五頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日四.橫擺角速度頻率響應特征：

頻率響應函數(shù)為：

第八十六頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日

幅頻特性為：

相頻特性為：

第八十七頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日評價參數(shù)：1）頻率為零時的幅值比，即穩(wěn)態(tài)增益（圖中以a表示）2）共振峰頻率，值越高，操縱穩(wěn)定性越好3）共振時的增幅比b/a，增幅比b/a應小些4）f=0.1Hz時的相位滯后角，它代表緩慢轉動轉向盤時響應的快慢，這個數(shù)值應接近于零5），f=0.6Hz時的相位滯后角，它代表較快速度轉動轉向盤時響應的快慢，其數(shù)值應當小些第八十八頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日第四節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性和懸架的關系這里1=Fy1/k1，2=Fy2/k2。k1，k2是假定輪胎垂直載荷不變、外傾角為0、且側偏角較小時的側偏剛度，是一種簡化的模型。實際上和許多其他因素有關：輪胎垂直載荷；外傾角；懸架導向桿系變形、車身側傾等。引言第八十九頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日第四節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性和懸架的關系=彈性側偏角（考慮了輪胎垂直載荷和外傾角）+車身側傾轉向角

+懸架導向桿系變形轉向角。側偏角不但和輪胎特性與載荷有關，而且與汽車懸架、轉向系有關。汽車輪胎的實際總側偏角應為：第九十頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日第四節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性和懸架的關系一、汽車的側傾1）車廂側傾軸線車廂相對地面轉動的瞬時軸線稱為車廂側傾軸線。與前后軸處的垂直斷面的交點稱為前、后側傾中心。側傾中心的位置由懸架導向機構決定，可由圖解法或實驗法求得。第九十一頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日第四節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性和懸架的關系圖解法原理假定車廂不動，地面相對車廂的瞬時轉動中心即為側傾中心。先確定二車輪瞬時中心及它們接地點的速度方向。把地面看成一個剛體，根據(jù)二車輪接地點速度方向確定地面相對汽車運動的瞬心（即側傾中心）。第九十二頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日第四節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性和懸架的關系單橫臂獨立懸架上車廂的側傾中心第九十三頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日第四節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性和懸架的關系雙橫臂獨立懸架上車廂的側傾中心三心定理：四連桿機構中，三根桿件的三個相對運動瞬時中心位于同一直線上。第九十四頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日第四節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性和懸架的關系雙橫臂獨立懸架上車廂的側傾中心第九十五頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日第四節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性和懸架的關系等效單橫臂懸架

以車輪相對車廂的運動瞬心為鉸接點的單橫臂獨立懸架稱為原獨立懸架的等效單橫臂懸架。第九十六頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日第四節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性和懸架的關系2）懸架側傾角剛度

懸架側傾角剛度指車廂側傾時，單位車廂轉角下，懸架系統(tǒng)給車廂的總彈性恢復力偶矩。式中

T--總彈性恢復力偶矩

Фr--車廂側傾角第九十七頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日第四節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性和懸架的關系懸架線剛度與等效彈簧

懸架線剛度指車輪保持在地面上，車廂作垂直運動時，車廂單位位移下，懸架給車廂的總彈性恢復力。該位移和恢復力均在車輪處度量。鋼板彈簧的懸架線剛度直接等于彈簧剛度。獨立懸架的線剛度則和其導向桿系有關，這是因為此時車廂向下位移時，車廂受到的的總彈性恢復力不等于彈簧力。第九十八頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日第四節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性和懸架的關系非獨立懸架的線剛度：第九十九頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日第四節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性和懸架的關系單橫臂懸架線剛度的計算

設車廂不動，設一個輪胎處向上的力扣除原平衡力后為

,它引起的車輪垂直位移是st，彈簧垂直位移是ss。對應的彈簧力增量為Q。由圖可知，式中，m是彈簧中心到鉸接點距離，n是橫臂長。根據(jù)力矩平衡：故第一百頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日第四節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性和懸架的關系第一百零一頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日第四節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性和懸架的關系即一側懸架的線剛度為式中，ks是彈簧實際剛度。整個懸架的線剛度為第一百零二頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日第四節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性和懸架的關系對更復雜的懸架，整個懸架的線剛度為式中，ss，st分別是彈簧和車輪處的虛位移。第一百零三頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日第四節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性和懸架的關系用等效彈簧求懸架側傾角剛度設懸架單側線剛度為,車廂的彈性恢復力矩為側傾角剛度為：車廂垂直位移時受到的彈性恢復力，就是具有懸架線剛度的等效彈簧所產生的彈性力。第一百零四頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日第四節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性和懸架的關系dQdl第一百零五頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日第四節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性和懸架的關系汽車總的懸架側傾角剛度汽車總的側傾角剛度=前后側傾角剛度+橫向穩(wěn)定桿角剛度。實際轎車的前側傾角剛度為300-1200Nm/(°)。后側傾角剛度為180-700Nm/(°)。第一百零六頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日第四節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性和懸架的關系3）車廂側傾角

車廂側傾角指車廂在側向力作用下繞側傾軸的轉角。是影響汽車操縱穩(wěn)定性的一個重要參數(shù)。也影響乘員感覺。車廂側傾角過大，乘員會很不舒適。過小則說明側傾角過大，凸凹不平路面對汽車一側沖擊很大，同時會影響駕駛員路感。第一百零七頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日第四節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性和懸架的關系式中，Mr是側傾力矩，K

r是懸架總的側傾角剛度。側傾力矩由下列三部分組成：獨立懸架非懸掛質量離心力引起的側傾力矩懸掛質量離心力引起的側傾力矩側傾后，懸掛質量重力引起的側傾力矩汽車作穩(wěn)態(tài)圓周行駛時，車廂側傾角決定于側傾力矩與懸架總的角剛度。第一百零八頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日第四節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性和懸架的關系a、懸掛質量離心力引起的側傾力矩式中，ay是側向加速度(g)，Gs是懸掛質量重力(N)。從圖中看到，F(xiàn)sy引起的側傾力矩為汽車作穩(wěn)態(tài)行駛時，懸掛質量ms的離心力為式中，h是懸掛質心到側傾軸的距離。第一百零九頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日第四節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性和懸架的關系b、側傾后懸掛質量重力引起的側傾力矩式中，e是側傾后懸掛質心偏移距離。從圖中有第一百一十頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日第四節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性和懸架的關系c、獨立懸架非懸掛質量離心力引起的側傾力矩式中，F(xiàn)r是鉸鏈處的反作用力。對圖中G點取力矩，有即設非懸掛質量的質心通過車軸軸線，即質心離地面高度等于車輪半徑。整個非懸掛質量產生的離心力為Fuy,此力由地面?zhèn)认蚍醋饔昧砥胶狻２⒃O作用于每側輪胎的地面?zhèn)认蚍醋饔昧榭偟孛鎮(zhèn)认蚍醋饔昧Φ囊话?。第一百一十一頁，共一百三十三頁，編輯?023年，星期日第四節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性和懸架的關系從圖中有故第一百一十二頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日第四節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性和懸架的關系汽車作穩(wěn)態(tài)圓周運動時，車廂側傾力矩為式中，Mr是側傾力矩，K

r是懸架總的側傾角剛度。側傾角計算：第一百一十三頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日第四節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性和懸架的關系二、側傾時垂直載荷重新分配及對穩(wěn)態(tài)特性的影響第一百一十四頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日汽車簡化模型前后懸架作用于車廂的恢復力矩為：

把等效模型前后軸作為隔離體，求出：

1)側頃時垂直載荷重分配第一百一十五頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日前輪垂直反力的變動量：

后輪垂直反力的變動量：

側傾后，前后軸左右車輪上的垂直反力為：

第一百一十六頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日第四節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性和懸架的關系側頃時前左輪垂直載荷變化量為分析：車廂作用的離心力越大(Fsy大)，或質心越靠前(bs

大)，或前側頃中心越高(h1大)，或前懸架側頃角剛度占總側頃角剛度比例越高(Kr1

/Kr大)，或前輪距越小，則前左輪垂直載荷變化量就越大。

對前右輪，有：

Fz1r=-Fz1l第一百一十七頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日第四節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性和懸架的關系2)側頃時垂直載荷變動對側偏剛度和穩(wěn)態(tài)特性的影響

無側向力時，左右輪垂直載荷W0都對應于側偏剛度k0，左右輪側偏角都為：，式中Fy為左右輪側偏力之和。汽車轉彎受到側向力時，設左右輪垂直載荷變化為W，內外輪的側偏剛度分別為kl，kr。但內外輪的側偏角相同第一百一十八頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日第四節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性和懸架的關系三、懸架角剛度對穩(wěn)態(tài)特性的影響增加前懸架角剛度或減少后懸架角剛度，會使前輪垂直載荷變化量增大，從而增加汽車不足轉向。K增大，不足轉向量增大。反之，如左右后輪垂直載荷變動較大時，則|k2|減少，K減少，不足轉向量減少。

因此，左右前輪垂直載荷變動較大（例如前側頃角剛度較大）時，則|k1|(這里|k1|即上式中的)減少，根據(jù)第一百一十九頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日結論：在側向力作用下，若汽車前軸左、右車輪垂直載荷變動量較大，汽車趨于增加不足轉向量；若后軸左、右車輪垂直載荷變動量較大，汽車趨于減少不足轉向量。汽車前、后軸左、右車輪載荷變動量決定于：前、后懸架的側傾角剛度、懸掛質量、非懸掛質量、質心位置、前、后懸架側傾中心位置等參數(shù)的數(shù)值。第一百二十頁，共一百三十三頁，編輯于2023年，星期日第四節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性和懸架的關系四、車廂側傾引起的車輪外傾1）有車輪外傾時的側偏角FY是側偏力，F(xiàn)Y是外傾側向力這是有車輪外傾時的側偏角。當汽車轉彎時，如車輪外傾方向與轉