05-2 轮胎的侧偏特性

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1、第二节轮胎的侧偏特性Chpt5汽车操纵稳定性§5-2轮胎的侧偏特性¾本节主要研究轮胎的侧偏现象和侧偏特性。¾侧偏特性是指侧偏力、回正力矩与侧偏角的关系。2010-5-18共34页1第二节轮胎的侧偏特性§5.2轮胎侧偏特性问题：一弹性轮胎在侧向力作用下向前滚动时，它的运动轨迹如何？Fy2010-5-18共34页2第二节轮胎的侧偏特性Ê何谓轮胎侧偏？侧偏角？侧偏现象？Ê法国人-布罗海特-1930年——轮胎侧偏现象。Ê侧偏现象是研究汽车操稳的重要基础。2010-5-18共34页3第二节轮胎的侧偏特性一、轮胎的坐标系外倾角γ?过轮胎坐侧偏角αZZ轴标

2、系原点的正回正力矩T?轮胎接地印迹中心的Z垂线与车轮γ位移方向与X轴的夹角正外倾角平面的夹角Y车轮行驶方向Y轴óX面α正TY平轮X轴车正侧偏角Y轴óO车轮旋转轴线正翻转力矩TX正地面侧向反作用力FY正地面切向反作用力FX正地面法向反作用力FZ2010-5-18共34页4第二节轮胎的侧偏特性二、轮胎的侧偏现象Ê轮胎侧偏：就是车轮的运动方向偏离车轮平面的方向。Ê侧偏产生的原因：ó轮胎弹性体ó轮胎是运动的ó受侧向力F作用yÊ分两种情况讨论：ó刚性轮胎ó弹性轮胎2010-5-18共34页5第二节轮胎的侧偏特性A、刚性轮胎在刚性轮上作用侧向力Fycc特

3、点：轮胎刚性，弹性uuu'模量很大，在力的作用下弹性变形FFyZ<ϕlFFyZ≥ϕlΔu很小，可认为不产生弹性变形。c¾只有当侧向力Fy大于（或等于）车轮与路面间的侧向附着力时，车轮的运动方向才会改变。2010-5-18共34页6第二节轮胎的侧偏特性B、弹性轮胎在弹性轮上作用侧向力Fy特点：当车轮为弹性轮胎时，若有侧向力作Fy俯视图用，则轮胎将产生弹性变形。FY车轮静止2010-5-18共34页7第二节轮胎的侧偏特性在弹性轮上作用侧向力FyFyFY车轮滚动2010-5-18共34页8第二节轮胎的侧偏特性+0FY侧偏角αY?轮胎接地印FY迹中心

4、的位移方向与X轴的-侧偏力为正时，uα夹角。产生负侧偏角。X侧偏现象α?当车轮有侧向弹性时，即使F没有Y达到侧向附着极限，车轮行驶方向也将偏离车轮平面的方向。u2010-5-18共34页9第二节轮胎的侧偏特性F－α曲线YF=kαYk—侧偏刚度。F一定时希望侧偏Y角越小越好，所以

5、k

6、越大越好。±在侧向加速度<0.4g时，侧偏力-侧偏角近似呈线性关系±轮胎弹性是非线性的，只有在小侧偏角范围内，可认为是线性的。2010-5-18共34页10第二节轮胎的侧偏特性注意：侧向力与侧偏力关系小结：Ê弹性轮胎在侧向力作用下滚动时，车轮运动方向跟车轮平面的滚

7、动方向不同，即存在侧偏现象；Ê作用在车轮上的侧向力和侧偏力大小相等，方向相反，但力的作用点不同；Ê弹性轮胎的侧偏特性在小侧偏角范围内可认为是线性变化的；Ê明确因果关系：侧偏力作用产生侧偏角，而非侧偏角的存在产生侧偏力。2010-5-18共34页11第二节轮胎的侧偏特性三、轮胎结构、工作条件对侧偏特性的影响?轮胎的尺寸、型式和结构参数对侧偏刚度有显著影响。大尺寸轮胎大尺寸轮胎子午线轮胎侧偏刚度大钢丝子午线轮胎斜交轮胎侧偏刚度小纤维子午线轮胎小尺寸轮胎2010-5-18共34页12第二节轮胎的侧偏特性B（1）扁平率小，k大H扁平率=(H/B)×1

8、00%一些车型轮胎的型号及扁平率车型轮胎型号扁平率(%)扁平新雅阁普利斯通率65205/65R15奔驰S320米其林60225/60R16W奔驰LORINSER米其林轮辋30275/30ZR19直径宽度2010-5-18共34页13第二节轮胎的侧偏特性2010-5-18共34页14第二节轮胎的侧偏特性（2）垂直载荷大，k大òòò2010-5-18共34页15第二节轮胎的侧偏特性α一定时，W大，F大。YFY=kα，即k大。垂直载荷过大时，轮胎与地面接触区的压力分布不均匀，使k反而有所减小。2010-5-18共34页16第二节轮胎的侧偏特性（3）

9、轮胎气压高，k大随胎压的增大，

10、F

11、Ymax增加，导致kα增加，但胎压过大时，kα不再变化。2010-5-18共34页17第二节轮胎的侧偏特性（4）F越大，F越小XYFY1FY2FFX1X22010-5-18共34页18第二节轮胎的侧偏特性（5）路面干湿状态2010-5-18共34页19第二节轮胎的侧偏特性四、回正力矩（侧偏导致）问题：当轮胎向前滚动，轮胎与地面之间产生侧偏力时，轮胎印迹各点变形及受力是否相同？是否会产生回正力矩？Ê汽车的回正现象Ê定义：回正力矩Ê回正力矩的变化规律Ê影响回正力矩的因素2010-5-18共34页20第二节轮胎的

12、侧偏特性四、回正力矩TZ?轮胎发生侧偏时，会产生作用于轮胎绕OZ轴的力矩，该力矩称为回正力矩。FYFeYFeY轮胎拖距变大e—轮胎拖距。车轮静止时受到车轮运动时受到