【汽车运用工程-许洪国】4-2汽车操纵稳定性ppt课件.ppt

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1、第一节汽车制动性第二节汽车操纵稳定性第三节汽车被动安全性第四章汽车行驶安全性汽车操纵性----驾驶员以最少的修正而能维持汽车按给定的路线行驶以及按驾驶员愿望转动转向盘以改变汽车行驶方向的能力。第二节汽车操纵稳定性操纵性能的评价(1)在规定车速下，汽车质心曲线轨迹与转向盘转角的关系；(2)以规定角速度迅速转动转向盘以后，汽车转向横摆角速度随时间变化的关系；(3)汽车在圆周行驶时其转向盘上的作用力与汽车侧向加速度的关系。(4)为保证额定车速行驶的汽车轨迹曲率半径能按要求变化，必须在转向盘上施加的作用力。汽车操纵稳定性----汽车抵抗力图改变其位置或行驶方向的外界影响的能力。汽车在行驶过

2、程中，受到外界的干扰，会产生运动参数的变化。如果干扰消失后，汽车运动参数能恢复到原来状态，即称这种运动状态是稳定的。对于一定结构的汽车，其运动状态稳定与否与车速有密切的关系，所以汽车稳定性可用临界车速来衡量。超过临界车速，汽车行驶就处于不稳定状态。临界路面坡度角也可用于评价汽车的位置稳定性。第一节汽车制动性第二节汽车操纵稳定性第三节汽车被动安全性第四章汽车行驶安全性一、轮胎侧偏特性和汽车转向运动学二、汽车转向受力分析三、汽车稳态转向特性四、转向轮绕主销的振动五、操纵稳定性试验车轮前进方向为X轴的正方向，向下为Z轴的正方向，在X轴正方向的右侧为Y轴的正方向。车轮平面，垂直于车轮旋转轴

3、线的轮胎中分平面。车轮坐标系车轮坐标系：车轮中心，车轮旋转轴线与车轮平面的交点。轮胎接地中心，车轮旋转轴线在地平面(XOY)上的投影(即Y轴)与车轮平面的交点，也就是坐标原点。车轮坐标系翻转力矩Mx，地面作用于轮胎上的力绕X轴的力矩。图示方向为正。滚动阻力矩My，地面作用于轮胎上的力绕Y轴的力矩。图示方向为正。回正力矩Mz，地面作用于轮胎上的力绕Z轴的力矩。图示方向为正。图4-40车轮坐标系侧偏角a，轮胎接地中心位移方向(即车轮行驶方向)与X轴的夹角。图示方向为正。外倾角，XOZ平面与车轮平面的夹角。图示方向为正。车轮坐标系如果车轮是刚性的，在车轮中心上作用有侧向力(垂直于车轮平

4、面)时，则这时地面反力的合力F为刚性车轮受力示意图而Fmax=φpFZ，又FX=φxFZ，可得φy—侧向附着率（系数）这样，就可得到在车轮匀速行驶在平整的硬路面上时，φx与φp相比是很少的，因而φmax≈φp。汽车处于制动过程中，则φx相当大。紧急制动时，φx很快达到φp，φymax0。这时，车轮在侧向力Fy的作用下将与地面间发生横向滑移。对于刚性车轮，当地面反向的合力达到附着极限时才会产生横向滑移，其行驶方向才会偏离车轮平面方向。车轮实际上装有弹性轮胎，在作用于车轮中心的侧向力作用下，轮胎将产生侧向变形。车轮带侧偏滚动简图即使地面反力的合力没有达到附着极限，车轮亦将偏离车轮平面

5、方向沿着vx和vy的合成速度方向滚动。这就是车轮侧偏现象。车轮带侧偏滚动简图轮胎侧偏现象的物理本质如果车轮不滚动，并在其中心作用一个侧向力FY，则轮辋就相对于轮胎接地印迹有一侧向位移。假设接地印迹是矩形的，其上铅垂方向压力是均匀分布的。并且仅是与印迹相关部分的轮胎才有侧向变形，即，在印迹以外的轮胎单元没有变形；轮胎接地部分单元侧向反力与侧向位移成正比；最后，假设侧向力的大小还不足以引起印迹处的滑移。这样不滚动的车轮接地印迹内的侧向反力分布。单元侧向反力的总和应等于车轮所受的侧向力。车轮带侧偏滚动简图车轮向前滚动，车轮中心得到位移ΔX，接地部分的后部就有ΔX的变形单元脱离与地面的接触

6、，不再承受侧向反力，而在接地印迹前面的未变形部分则有ΔX长的单元刚进入与地面接触，也不与原来接地部分一样承受侧向反力。车轮带侧偏滚动简图可是单元侧向力的总和又是不变的，所以势必导致轮辋的侧向位移增加(增量为ΔY)。车轮带侧偏滚动简图车轮滚动距离0＜X＜2(2L是印迹长度)时单元侧向力分布情况。车轮带侧偏滚动简图当X=2时，由于滚动是连续的，所以单元长度趋于无限小，这样单元侧向力分布就趋于三角形。车轮带侧偏滚动简图尽管侧向力没有变化，但单元侧向力的分布由矩形变为三角形，车轮的轮迹是一条曲线，侧偏角α是变化的。这一阶段称为瞬态侧偏过程。此后，只要侧向力不变，单元侧向力的分布三角形也不会

7、变，车轮中心轨迹将成为一条直线，侧偏角α是一个常量。这时称为稳态侧偏。由于橡胶迟滞现象，一般在车轮上施加一个常侧向力F0，大约车轮要转过1.5~2周，才能达到稳态侧偏。如果侧向力本身是变化的，产生的一定是瞬态侧偏。在车轮由静止状态开始滚动，进入稳态侧偏之后，印迹后端的单元侧向力将急剧增加到原来的两倍，因此，印迹后部的单元侧向反力往往达到附着极限，产生滑移。车轮带侧偏滚动简图整个印迹将分为附着区和滑移区两部分。随着侧向力的增加，滑移区不断加大，单元侧向反力的分布将由梯形