汽车性能与使用技术第9章

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1、第九章汽车的操纵稳定性第一节汽车的横向稳定性第二节轮胎的侧偏特性第三节汽车的转向特性第四节汽车转向轮的振动汽车横向稳定性的丧失，表现为汽车的侧翻或横向滑移。由于侧向力作用而发生的横向稳定性破坏的可能性较多，也较危险。图9-1所示汽车在横向坡路上作等速弯道行驳时的受力图。随着行驶车速的提高，在离心力FC的作用下，汽车可能以左侧车轮为支点向外侧翻。当右侧车轮法向反力FzR=0时，开始侧翻。因此，汽车绕左侧车轮侧翻的条件为如汽车转弯半径为R，行驶速度为u，则第一节汽车的横向稳定性下一页返回将FC代入上式，可求出在横向坡道上不发生向外侧翻的而允许的车速范围为由上式可

2、见，当横向坡度值时，分母为零，umax，说明汽车在此坡度弯道行驶时，任意速度也不会使汽车绕外侧车轮侧翻。因此在公路建设上常将弯道处筑有一定的坡度，以提高汽车的横向稳定性。若在水平路面上(β=0)，汽车转弯行驶不发生侧翻的极限车速为由以上各式可以看出，降低汽车质心高度和增大转弯半径、增大轮距，均可提高汽车侧向极限稳定性。第一节汽车的横向稳定性上一页下一页返回汽车在横向坡道上行驶发生侧滑的临界条件为β整理得，汽车在侧滑前允许的最大速度为式中，为附着系数当，则以任何车速行驶也不发生侧滑在β=0的水平道路上，汽车侧滑前所允许的最大速度为为了行驶安全，应使侧滑发生在侧

3、翻之前，即第一节汽车的横向稳定性上一页下一页返回整理得比值称为侧向稳定性系数，侧翻只能在附着系数大于侧向稳定性系数的道路上才会发生。在干燥沥青路面上，，一般满足条件。只有当汽车重心提高后，减小了横向稳定系数，才增加了翻车的危险第一节汽车的横向稳定性上一页返回轮胎的侧偏特性是研究汽车操纵稳定性理论的基础。一、轮胎的坐标系与术语图9-2示出车轮的坐标系，其中车轮前进方向为z轴的正方向，向下为z轴的正方向，在x轴的正方向的右侧为y轴的正方向。(1)车轮平面垂直于车轮旋转轴线的轮胎中分平面。(2)车轮中心车轮旋转轴线与车轮平面的交点。(3)轮胎接地中心车轮旋转轴线在

4、地平面(xyz平面)上的投影(y轴)，与车轮平面的交点，也就是坐标原点。(4)翻转力矩Tx地面作用于轮胎上的力，绕x轴的力矩。图示方向为正(5)滚动阻力矩Ty。地面作用于轮胎上的力，绕y轴的力矩。图示方向为正第二节轮胎的侧偏特性下一页返回(6)回正力矩TZ。地面作用于轮胎上的力，绕z轴的力矩。图示方向为正(7)侧偏角α。轮胎接地中心位移方向(车轮行驶方向)与x轴的夹角。图示方向为正。(8)外倾角。xOz平面与车轮平面的夹角。图示方向为正二、轮胎的侧偏现象如果车轮是刚性的，在车轮中心垂直于车轮平面的方向上作用有侧向力。当侧向力不超过车轮与地面的附着极限时，车轮

5、与地面没有滑动，车轮仍沿着其本身行驶的方向行驶；当侧向力Fy达到车轮与地面间附着极限时，车轮与地面产生横向滑动，若滑动速度为△u，车轮便沿某一合成速度u’方向行驶，偏离了原行驶方向，如图9-3所示车轮有侧向弹性时，即使没有达到附着极限，车轮行驶方向亦将偏离车轮平面的方向，这就是轮胎的侧偏现象。下面讨论具有侧向弹性车轮，在垂直载荷为W的条件下，受到侧向力作用后的两种情况：第二节轮胎的侧偏特性上一页下一页返回(1)车轮静止不动时由于车轮有侧向弹性，轮胎发生侧向变形，轮胎与地面接触印迹长轴线aa与车轮平面cc不重合，错开△h，但aa仍平行于cc，如图9-4(a)所

6、示(2)车轮滚动时接触印迹的长轴线aa，不只是和车轮平面错开一定距离，而且不再与车轮平面cc平行。图9-4(b)示出车轮的滚动过程中，车轮平面上点A1，A2，A3…，依次落在地面上，形成点，点的连线aa与cc的夹角α即为侧偏角。车轮就是沿着aa方向滚动的。显然，侧偏角a的数值是与侧向力Fy有关的。三、轮胎的侧偏特性轮胎的侧偏特性旱软胎机械特性的一个重要部分。主要是指侧偏力、同正力知与侧偏角间的关系，它是研究汽车操纵稳定性的基础。图9-5所示为一轮胎的侧偏力与侧偏角关系曲线。曲线表明，侧偏角不超过3°～4°时，可认为Fy与a呈线性关系。随着Fy的增大，a增大较

7、快，轮胎产生滑移。第二节轮胎的侧偏特性上一页下一页返回汽车正常行驶时，侧向加速度一般不超过(0.3～0.4)g，侧偏角不超过扩大4°～5°，故可认为侧偏力与侧偏角呈线性关系，可用下式表示：式中，k为侧偏刚度，N/(°)，其值应为负值，汽车多采用低压轮胎，k值一般在300～1000N/(°)范围内侧偏刚度是指产生1°的侧偏角所需的侧向力。轮胎的侧偏刚度主要与外胎结构、轮胎气压、轮胎与地面之间的法相和切向作用力等有关，一般用实验方法确定四、影响侧偏特性的因素影响侧偏特性的因素很多，如轮胎的尺寸、形式和结构参数对侧偏刚度影响较明显。尺寸较大的轮胎有较高的侧偏刚度。

8、子午线轮胎接地面宽，一般侧偏刚度较高。钢丝子午线轮胎