汽车行驶安全性能.ppt

汽车行驶安全性能汽车行驶安全性能第一节概述第一节概述 一、汽车行驶安全性包含的内容一、汽车行驶安全性包含的内容 操纵稳定性：操纵稳定性： 司机在不感到过分紧张、疲劳的司机在不感到过分紧张、疲劳的情况下，汽车按司机给定的方向稳定行情况下，汽车按司机给定的方向稳定行驶的能力，以及对企图改变行驶方向的驶的能力，以及对企图改变行驶方向的外界干扰的抵抗能力如：地面不平、外界干扰的抵抗能力如：地面不平、坡道、侧向风大等）坡道、侧向风大等） 因为：因为：（（1 1）操纵方便性和安全行驶性是高速车）操纵方便性和安全行驶性是高速车辆的生命线辆的生命线2 2）现代车速的日益上升现代车速的日益上升 所以：汽车的操纵稳定性得到高度所以：汽车的操纵稳定性得到高度重视 例：普通汽车的最高车速例：普通汽车的最高车速=100km/h=100km/h 轿车的车速轿车的车速≧≧200km/h200km/h 跑车的车速跑车的车速≧ ≧ 300km/h300km/h第二节轮胎的侧偏特性第二节轮胎的侧偏特性一、轮胎的侧偏现象一、轮胎的侧偏现象 侧向力侧向力FyFy：： 1 1、、路面横向倾斜路面横向倾斜 2 2、横向风（侧向风）、横向风（侧向风） 3 3、曲线行驶时的惯性力、曲线行驶时的惯性力 因为：弹性轮胎在侧向力因为：弹性轮胎在侧向力FyFy的作用下会产的作用下会产生侧向变形。

生侧向变形 所以：车轮滚动时，轮心速度方向沿所以：车轮滚动时，轮心速度方向沿FyFy的的方向发生偏转，与车轮平面成一夹角方向发生偏转，与车轮平面成一夹角→→αα α = α =轮胎的侧偏角轮胎的侧偏角 侧向变形图侧向变形图Fy yA3 3A2 2A1 1A2 2’A3 3’α道路附着极限道路附着极限道路附着极限道路附着极限A1 1’侧偏特性图侧偏特性图 Fy y 侧向力侧向力子午线胎子午线胎普通斜交线胎普通斜交线胎zφ φ 4º 8º 12º α 侧偏特性：侧偏特性： 1 1、随侧向力、随侧向力FyFy的加大，的加大，αα线性关线性关系上升（系上升（4 4°°以内） 2 2、、FyFy增至一定程度时，轮胎印痕增至一定程度时，轮胎印痕后部滑移，后部滑移， αα剧烈上升剧烈上升 当当FyFy = = zφzφ时（附着极限），时（附着极限）， （（1 1））α=10α=10°°时达到最大值。

时达到最大值 （（2 2）车轮处于侧滑状态车轮处于侧滑状态 k=k=轮胎的侧偏刚度轮胎的侧偏刚度(N/(0))(N/(0))或或(N/(N/radrad) )当当αα在不超过在不超过4 4——5 5°°时，时，FyFy = = kαkα k k值上升，可以减少值上升，可以减少FyFy对轮心运动方对轮心运动方向的干扰良好路面上，常见的侧向力向的干扰良好路面上，常见的侧向力FyFy是转弯时的离心力是转弯时的离心力FjFj 1 1、一般情况：、一般情况： α< 4α< 4———— 5 5°°时，时， （向心加速度（向心加速度< 0.4 < 0.4 g g）） 所以：所以：FyFy与与αα是线性关系是线性关系FyFy = = kαkα 2 2、高速急转弯时，、高速急转弯时，α= 4α= 4——8 8°°（轮（轮胎有吱吱响声）胎有吱吱响声）二、侧偏特性的影响因素二、侧偏特性的影响因素 1 1、尺寸、型式、结构参数的影响。

尺寸、型式、结构参数的影响 因为：尺寸大，承载能力大，帘因为：尺寸大，承载能力大，帘布层多，充气压力高布层多，充气压力高 所以：侧偏刚度所以：侧偏刚度k k大，大，αα较小子午线轮胎接地面积大，午线轮胎接地面积大，k k值高；值高； 钢丝子午线胎比尼龙子午线胎钢丝子午线胎比尼龙子午线胎k k大 2 2、轮胎扁平率、轮胎扁平率 = =轮胎断面高轮胎断面高H/H/轮胎断面宽轮胎断面宽B B 减少扁平率（接地面宽），可提高减少扁平率（接地面宽），可提高k k，，早期轮胎扁平率早期轮胎扁平率=100%=100%，如扁平率为，如扁平率为50%50%的的k k比扁平率比扁平率80%80%的的k k提高提高70%70% 3 3、因为：子午线轮胎接地面比普通、因为：子午线轮胎接地面比普通斜交胎宽斜交胎宽 所以：所以：k k大 钢丝子午线胎钢丝子午线胎k k更大 4 4、随垂直载荷的上升，、随垂直载荷的上升，k k上升，（上升，（kmaxkmax时的垂直载荷时的垂直载荷= =额定载荷的额定载荷的1.51.5倍）。

倍） 垂直载荷太大（轮胎与地面接触区的垂直载荷太大（轮胎与地面接触区的压力极不均匀），压力极不均匀），k k反而下降反而下降 5 5、切向力消耗地面附着力，随轮胎切、切向力消耗地面附着力，随轮胎切向力（制动力向力（制动力FuFu，驱动力，驱动力FtFt）的上升，）的上升，k k下下降，且能承受的降，且能承受的FyFy减少 6 6、充气压力上升，、充气压力上升，k k上升，但气压过高上升，但气压过高后，后，k k不再上升不再上升 7 7、路面粗糙程度、干湿状况对、路面粗糙程度、干湿状况对k k有影响第三节刚性轮转向的几何关系第三节刚性轮转向的几何关系 注：注：d = d = 主销之间的距离主销之间的距离 δδ = 前外轮转角前外轮转角 δδI I = = 前内轮转角前内轮转角 δ = δ = 前轮转向角前轮转向角刚性车轮的转向简图：刚性车轮的转向简图：LdBR0δδAVδδi i C Ctgtgδδ。

= 邻邻/ /对对 = =（（R R 0.5d+ 0.5d））/L/L C Ctgtgδδi i = (R= (R 0.5d)/L- 0.5d)/L 两试相减得：两试相减得： C Ctgtgδδ - C Ctgtgδδi i = d/L = d/L 转向半径：因为：转向半径：因为：tgδtgδ= L/R= L/R 所以：所以：R R L/= L/tgδtgδ δ= 0.5 δ= 0.5（（ δδ + δδi i））——前轮转向角前轮转向角 当前轮转向角不大时，当前轮转向角不大时，tgδ≈δtgδ≈δ 所以：所以：R R L/= L/tgδtgδ即即R R L/ δ = L/ δ （此（此时时δδ用弧度为单位）用弧度为单位） 第四节第四节 弹性车轮的稳态转向特性弹性车轮的稳态转向特性 一、用侧偏角表示转向特性一、用侧偏角表示转向特性 弹性车轮的汽车稳态等速圆周运动弹性车轮的汽车稳态等速圆周运动 因为：离心惯性力因为：离心惯性力F Fj j，， 所以：前后轮均受到所以：前后轮均受到FyFy的作用，产的作用，产生侧偏角生侧偏角αα1 1、、αα2 2刚性轮与弹性轮图刚性轮与弹性轮图LBα2VB'VBEAVA'VARδ- α1α20'0R。

δα1δFy 刚性轮时：刚性轮时：VA;VBVA;VB转向中心为转向中心为0 0；； 弹性轮时：弹性轮时：VAVA';VB'';VB'转向中心为转向中心为0' 0' tgαtgα2 2 = BE/R = BE/R，，tgtg（（ δ-αδ-α1 1 ））= AE/R= AE/R 两式相加得：两式相加得：tgαtgα2 2+ + tgtg（（ δ-αδ-α1 1 ））= =（（BE + AEBE + AE））/R = L/R/R = L/R 所以：所以：R = L/[R = L/[tgtg（（δ-αδ-α1 1 ））+tgα+tgα2 2 ] ] 当当δδ较小时：较小时： tgδ≈δtgδ≈δ δ-α δ-α1 1+α+α2 2 = δ - = δ -（（ αα1 1-α-α2 2 ）） R = L/[δ -R = L/[δ -（（ αα1 1-α-α2 2 ））] ] R R L/δ= L/δ 如果：如果：α1α1=α2=α2，则：，则：R=RR=RL/δ =L/δ ，，称汽车具有中性转向特性。

称汽车具有中性转向特性 如果：如果：α1>α2α1>α2，，则：则：R>RR>R称汽车具称汽车具有不足转向特性有不足转向特性 如果：如果： α1<α2α1<α2，则：，则：Rα>α2 2O'VBα2FYFjxFjFjYα1VAVFY 因为在同样因为在同样FYFY作用下作用下αα1 1>α>α2 2，，所以所以汽车绕汽车绕O O1 1转动，转向离心力转动，转向离心力F FJYJY与与F FY Y方向方向相反，起到阻止侧偏的作用。

相反，起到阻止侧偏的作用 产生的产生的αα1 1、、αα2 2较小，汽车偏离直较小，汽车偏离直行方向不严重，当行方向不严重，当F FY Y消失后，消失后， F FJYJY可使汽可使汽车自动回正车自动回正 所以：具有不足转向特性的汽车在所以：具有不足转向特性的汽车在受到受到FyFy干扰时，具有良好的直行能力，干扰时，具有良好的直行能力，操纵稳定性好操纵稳定性好3 3、过多转向特性、过多转向特性αα1 1<α<α2 2图图 α2α1VAAFjyFjFjxFyVVBO’ 因为：在同样因为：在同样FYFY作用下，产生作用下，产生α1<α2α1<α2 所以：汽车圆周运动产生的转向离心力所以：汽车圆周运动产生的转向离心力FjyFjy与与FyFy方向相同方向相同  加剧侧偏现象使加剧侧偏现象使αα1 1和和αα2 2值都增大，值都增大，使使 αα1 1-α-α2 2 上升，使上升，使R R迅速下降至临迅速下降至临界车速，汽车激转界车速，汽车激转————侧滑侧滑————失控侧风区侧风区因为：因为：R=L/[R=L/[δδ-(α-(α1 1-α-α2 2) ]) ]αα2 2 >α>α1 1，， αα1 1-α-α2 2是负值。

是负值所以：所以： α1-α2 α1-α2 上升，则上升，则R R下降从上式得：从上式得：R=L/[δ- (α1-α2) ]R=L/[δ- (α1-α2) ] L= L=RδRδ-R (α1-α2) -R (α1-α2) RδRδ=L+R (α1-α2)=L+R (α1-α2)所以：所以：δ=L/R+α1-α2δ=L/R+α1-α2 1 1、、对于中性转向性汽车对于中性转向性汽车αα1 1=α=α2 2 所以：所以： δδ中中=L/R=L/R 2 2、对于不足转向性汽车、对于不足转向性汽车αα1 1>α>α2 2 所以：所以：δδ不不=δ=δ中中+(α+(α1 1-α-α2 2) ) 显然：显然：δδ不不>δ>δ中中 3 3、对于过多转向性汽车、对于过多转向性汽车α1<α2α1<α2 所以：所以：δδ过过< δ< δ中中 可以看出，不足转向特性的汽车，所可以看出，不足转向特性的汽车，所需的前轮转角最大。

需的前轮转角最大 不足转向特性的汽车转向灵敏性差不足转向特性的汽车转向灵敏性差 (α1-α2)(α1-α2)越大，不足转向性越大，转越大，不足转向性越大，转向灵敏性越差向灵敏性越差 所以：汽车的不足转向性不可太大，一所以：汽车的不足转向性不可太大，一般般:α:α1 1-α-α2 2=1-3=1-3°，才能保持行车安全才能保持行车安全刚性轮转向半径刚性轮转向半径R RL/=L/δδ弹性轮转向半径弹性轮转向半径R=L/δ-(α1-α2)R=L/δ-(α1-α2)因为：因为：R=L/δ-(α1-α2)R=L/δ-(α1-α2)所以：所以：δ-α1+α2=L/Rδ-α1+α2=L/R δ=L/R+α1-α2 δ=L/R+α1-α2αα1 1=α=α2 2，，αα1 1-α-α2 2=0=0，，R=L/δ=RR=L/δ=R中性转向）（中性转向）α1>α2 α1>α2 ，，α1-α2>0α1-α2>0，，R>RR>R不足转向）不足转向） α1<α2 α1<α2 ，，α1-α2<0α1-α2<0，，R

动的角速度 ωωr r=u/R=u/R u: u:转弯时的车速（米转弯时的车速（米/ /秒）秒） R:R:转向半径（米）转向半径（米） 如果前轴轴荷为如果前轴轴荷为G G1 1，后轴轴荷为，后轴轴荷为G G2 2：： 前后轴的侧偏刚度前后轴的侧偏刚度k k1 1、、k k2 2（（是车轮侧偏刚是车轮侧偏刚度的度的2 2倍）倍） 如果是双胎，则车轮侧偏刚度是轮胎侧偏如果是双胎，则车轮侧偏刚度是轮胎侧偏刚度的刚度的2 2倍 转弯时前后轴所受的侧向力：转弯时前后轴所受的侧向力： F Fy1y1=G=G1 1u u²/gR/gR F Fy2y2=G=G2 2u u²/gR/gR （（F Fy y= =k kαα）所以：）所以： α=α=F Fy y/k/k 前后轴相应的侧偏角前后轴相应的侧偏角 αα1 1=G=G1 1u u²/k/k1 1gRgR α α2 2=G=G2 2u u²/k/k2 2gRgR  汽车的稳态横摆角速度增益（用来评汽车的稳态横摆角速度增益（用来评价稳态响应）价稳态响应） ωωr r/δ/δ————表示单位前轮转角的输入表示单位前轮转角的输入下汽车产生的横摆角速度（即绕转向中心下汽车产生的横摆角速度（即绕转向中心旋转角速度的响应值），也称为转向灵敏旋转角速度的响应值），也称为转向灵敏度。

度 汽车等速度行驶时，在前轮角阶跃输汽车等速度行驶时，在前轮角阶跃输入下，进入的稳态响应，就是等速圆周行入下，进入的稳态响应，就是等速圆周行驶，常用驶，常用ωωr r/δ/δ来评价稳态响应来评价稳态响应因为：因为：δδ= L/R +α= L/R +α1 1 - α- α2 2 及及ωωr r = = u u/R/R所以：所以：令令 令令K =K =（（G G1 1/k/k1 1 - G- G2 2/k/k2 2））1/gL1/gL（（稳定性因数）稳定性因数） 所以：所以：G G1 1 = mg = mg • b/Lb/L；； G G2 2 = mg = mg • a/L a/L 代入代入K K式得：式得： K =K =（（mgb/kmgb/k1 1L - mga/kL - mga/k2 2L L）） • 1/L 1/L = m/L = m/L²（（b/kb/k1 1 - a/k- a/k2 2）） 稳定因数稳定因数K K的另一种表达方式的另一种表达方式。

如果如果K = m/LK = m/L²（（a/ka/k2 2 - b/k- b/k1 1）） k k1 1、、k k2 2必须用负值代入必须用负值代入 K K的重要意义：的重要意义： 把结构参数质量把结构参数质量m m、、L L、、a a、、b b、、k k1 1、、k k2 2与稳定转向特性定量的联系起来，与稳定转向特性定量的联系起来，从设计上保证汽车的不足转向特性从设计上保证汽车的不足转向特性 a a————质心到前轴的距离质心到前轴的距离 b b————质心到后轴的距离质心到后轴的距离 因为：因为： ωωr r/δ/δ= u/L= u/L 1 + Ku 1 + Ku²因为：因为：u = u = RωRωr r所以：所以：u/ωu/ωr r = R = R 又：又：R R L/δ= L/δ所以：所以：1 + Ku1 + Ku² =δ / =δ /ωωr r•u u/L/L u/ωu/ωr r R R= L/δ = R= L/δ = R。

即：即：1 + Ku1 + Ku² = R/R = R/R 由此可得汽车稳态转向特性的另一由此可得汽车稳态转向特性的另一种表示方法种表示方法 1 1、、K = 0K = 0，则，则R/RR/R 1= 1，即：，即：R = RR = R 中性转向特性中性转向特性 2 2、、K K>0>0，则，则R/RR/R>1>1，，即：即：R > RR > R 不足转向特征不足转向特征 3 3、、K<0K<0，则，则R/RR/R<1<1，，即：即：R0不足转向不足转向VVCrVchωr/δ 汽车以极低汽车以极低u u行驶，行驶，ɑ = 0 = 0时时的转向关的转向关系，斜线为系，斜线为1/L1/L K = 0K = 0时，时，ωωr r/δ/δ随随u u线性增长。

线性增长 K > 0K > 0，不足转向在，不足转向在K = 0K = 0直线之下，直线之下，分母分母> 1> 1 K < 0K < 0，过多转向在，过多转向在K = 0K = 0直线之上，直线之上，分母分母< 1< 1  二、特征车速二、特征车速u uchch与临界车速与临界车速u ucrcr 1 1、、特征车速特征车速u uchch（（表示不足转向量的表示不足转向量的一个参数）一个参数） 是不足转向特征汽车稳态横摆角速是不足转向特征汽车稳态横摆角速度增益度增益ωωr r/δ/δ达到最大值时相对应的车速达到最大值时相对应的车速因为：因为： 求一阶导数：并令其为零，即可求出求一阶导数：并令其为零，即可求出VchVch微分法则：微分法则：由于由于 K>0，所以，所以R>R0且且 u↑→ R↑ 汽车具有不足转向特性汽车具有不足转向特性   称为特征车速当不足转向称为特征车速当不足转向量增加时，量增加时，K 增大，特征车速降低。

增大，特征车速降低不足转向当当 K＞＞0 时，由时，由横摆角速度增益比中性转向时要小横摆角速度增益比中性转向时要小第三节 线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应  横摆角速度增益为与轴距横摆角速度增益为与轴距L相相等的中性转向汽车横摆角速度增等的中性转向汽车横摆角速度增益的一半益的一半 说明：说明： （（1 1）在）在UchUch下，绕下，绕R R的圆周行驶，横的圆周行驶，横摆角速度增益为与轴距摆角速度增益为与轴距L L相等的中性转相等的中性转向汽车横摆角速度增益的一半向汽车横摆角速度增益的一半, ,转向灵转向灵敏度差 （（2 2）对于不足转向性汽车存在）对于不足转向性汽车存在UchUch （（3 3）不足转向性越大，）不足转向性越大，K K大于大于0 0越多，越多，则则UchUch越低当车速为当车速为这意味着这意味着很小的前轮转角将产生极大的横摆角速度，很小的前轮转角将产生极大的横摆角速度，汽车将发生激转而侧滑或侧翻由于过多转向汽车有失汽车将发生激转而侧滑或侧翻由于过多转向汽车有失去稳定性的危险，汽车应具有适度的不足转向特性。

去稳定性的危险，汽车应具有适度的不足转向特性 称为称为临界车速临界车速临界车速越低，过多转向量越大临界车速越低，过多转向量越大第三节 线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应 表示当车速达到表示当车速达到 时，很微小的时，很微小的δδ会产生很大的会产生很大的ωωr r 汽车失控汽车失控————激转激转————侧滑侧滑————翻翻车 进一步说明了汽车应具有不足转向进一步说明了汽车应具有不足转向性的重要性！性的重要性！ 说明：仅前轮换用侧偏刚度大的子说明：仅前轮换用侧偏刚度大的子午线轮胎，会使本来具有不足转向性的午线轮胎，会使本来具有不足转向性的汽车转变为过多转向性汽车汽车转变为过多转向性汽车三、静态储备系数三、静态储备系数S.MS.M 1 1、、中性转向点中性转向点CnCn：： 使汽车前后轴产生相同侧偏角使汽车前后轴产生相同侧偏角的侧向力作用点的侧向力作用点————中性转向点中性转向点图：图：Fy2Fy1Cn CFy1+Fy2Fy1+Fy2a'-ab ab' a'L当侧向力作用于当侧向力作用于CnCn时，时， 2 2、静态储备系数、静态储备系数S.MS.M（（static static MarginMargin）是中性转向点）是中性转向点CnCn至前轴的距离至前轴的距离a a’’，与汽车质心，与汽车质心C C，，至前轴的距离至前轴的距离a a之差，之差，（（a a’’-a-a））和轴和轴距距L L之比。

之比 即：即： 如果：如果：S.M=0S.M=0 即：即：a'=aa'=a，质心与中性转向点重合，，质心与中性转向点重合，前后轴前后轴αα相等，中性转向相等，中性转向 S.M S.M > 0> 0，即，即a'> aa'> a，，质心在中性转质心在中性转向点之前，作用于质心上的侧向力使前向点之前，作用于质心上的侧向力使前轮侧偏角轮侧偏角αα1 1 > α> α2 2 所以：汽车具有不足转向特性所以：汽车具有不足转向特性 S.M < 0S.M < 0，即：，即：a a’’< a< a，质心在中，质心在中性点之后，造成性点之后，造成αα2 2 > α> α1 1 所以：汽车具有过多转向特性所以：汽车具有过多转向特性 总结：总结： 汽车的稳态转向特性表示方法汽车的稳态转向特性表示方法 1 1、、αα1>α21>α2为不足转向性；为不足转向性；α1=α2α1=α2为中性转向性为中性转向性；； α1<α2α1<α2为过多转向性。

为过多转向性 2 2、、K>0K>0为不足转向性；为不足转向性； K=0K=0为中性为中性转向性；转向性； K<0K<0为过多转向性为过多转向性 3 3、、S.M>0S.M>0为不足转向性；为不足转向性； S.M=0S.M=0为为中性转向性；中性转向性； S.M<0S.M<0为过多转向性为过多转向性4 4、、R/RR/R>1>1为不足转向性；为不足转向性； R/RR/R1=1为中性转向性；为中性转向性； R/RR/R<1<1为过多转向性为过多转向性5 5、具有特征车速、具有特征车速u uchch的为不足转向性；的为不足转向性； u uchch = ∞, = ∞, （即（即K=0K=0）是中性转向性；）是中性转向性； 存在存在u ucrcr（临界）的是过多转向性临界）的是过多转向性第六节影响转向特性的因素第六节影响转向特性的因素 一、车重分配与车轮侧偏刚度一、车重分配与车轮侧偏刚度k k的匹的匹配，车重在前后轴上的分配配，车重在前后轴上的分配 以保证汽车的不足转向性以保证汽车的不足转向性 1 1、前置发动机前轮驱动的汽车，在、前置发动机前轮驱动的汽车，在前后车轮侧偏刚度相同的情况下，前后车轮侧偏刚度相同的情况下，αα1 1较较大大————不足转向性。

不足转向性 因为：前轴轴荷大，转弯时的离心因为：前轴轴荷大，转弯时的离心力较大；力较大； 所以：所以：α1α1较大较大 2 2、后置发动机后轮驱动的汽车，在、后置发动机后轮驱动的汽车，在前后车轮侧偏刚度相同的情况下，前后车轮侧偏刚度相同的情况下，α2α2较较大大————过多转向性过多转向性二、轮胎气压的影响二、轮胎气压的影响 轮胎气压太低，侧偏刚度轮胎气压太低，侧偏刚度k k下降，下降， αα上升，胎肩磨损上升上升，胎肩磨损上升 轮胎气压太高，胎顶磨损加剧，爆胎轮胎气压太高，胎顶磨损加剧，爆胎 使用注意：使用注意： 应在冷态下检查胎压是否符合规定应在冷态下检查胎压是否符合规定  1 1、后轮气压不能低于前轮气压，、后轮气压不能低于前轮气压， 否则否则αα2> α12> α1，易造成过多性转向易造成过多性转向 2 2、前轮气压低与规定值，造成汽车不足、前轮气压低与规定值，造成汽车不足转向性增大，转向灵敏度下降。

转向性增大，转向灵敏度下降 即：即：（（ωr/δωr/δ））下降 3 3、胎侧标记、胎侧标记H H或或V V，高速轮胎含有耐，高速轮胎含有耐热的橡胶混合物，但冰雪路上耐滑性差热的橡胶混合物，但冰雪路上耐滑性差 所以：冬季应换用冬季专用轮胎（子所以：冬季应换用冬季专用轮胎（子午线）午线）三、轮胎结构的影响三、轮胎结构的影响 1 1、使用中不能随意换装不同结构、使用中不能随意换装不同结构（帘布层数、扁平率），不同型式（子（帘布层数、扁平率），不同型式（子午线胎、普通斜交胎）的轮胎午线胎、普通斜交胎）的轮胎 否则，易使汽车具有过多转向性，否则，易使汽车具有过多转向性，危险2 2、如果仅前轮换用子午线轮胎，、如果仅前轮换用子午线轮胎， 则则αα1 1小于小于αα2 2，过多转向过多转向 F Fy y= =kαkα α= α=F Fy y/k/k k k大则大则αα小 如果仅前轮换用扁平率小的宽轮胎，如果仅前轮换用扁平率小的宽轮胎，侧偏刚度大，则侧偏刚度大，则αα1 1小于小于αα2 2，过多转向。

过多转向 如果仅后轮换用扁平率小的宽轮胎，如果仅后轮换用扁平率小的宽轮胎，则则αα1 1大于大于αα2 2，，不足转向不足转向四、驱动型式的影响四、驱动型式的影响 转向时施加于轮胎上的切向力上升，转向时施加于轮胎上的切向力上升，k k下降，下降，αα上升1 1、后轮驱动的车辆，转向时施加驱动力，、后轮驱动的车辆，转向时施加驱动力，有减少不足转向，增加过多转向的倾向有减少不足转向，增加过多转向的倾向（（ αα2 2大于大于αα1 1，），）2 2、前轮驱动的车辆，转向时施加驱动力有、前轮驱动的车辆，转向时施加驱动力有增加不足转向性的作用增加不足转向性的作用 （（αα1 1大于大于αα2 2））  五、左右车轮垂直载荷再分配的影响五、左右车轮垂直载荷再分配的影响 轮胎轮胎k k随垂直载荷上升而上升当车随垂直载荷上升而上升当车身不侧倾身不侧倾（（无侧向力）时，左右轮垂直无侧向力）时，左右轮垂直载荷为载荷为Z Z 左右轮侧偏刚度为左右轮侧偏刚度为k k。

图：图：Ckr rkkL LΔZ ΔZaedZb 在轴上受在轴上受FyFy时，产生侧偏角时，产生侧偏角αα ααFy/2k=Fy/2k 实际上，转弯时的离心惯性力，作实际上，转弯时的离心惯性力，作用在重心高度处，产生侧倾力矩，使轴用在重心高度处，产生侧倾力矩，使轴上内侧车轮垂直载荷减少上内侧车轮垂直载荷减少ΔZΔZ，侧偏刚，侧偏刚度为度为kLkL 使轴上外侧车轮垂直载荷增加使轴上外侧车轮垂直载荷增加ΔZ ΔZ ，侧偏刚度为，侧偏刚度为krkr 因为：同轴上两轮的侧偏角相等因为：同轴上两轮的侧偏角相等 所以：所以：FyFy = = kLkLαα+ + krαkrα α= α= FyFy/ /（（kLkL + + krkr）） 令令k'k' =（（kLkL + + krkr））/2/2 α= Fy/2k' α= Fy/2k' 由图可见，显然由图可见，显然k'k'。

小于小于k k 所以：所以： αα大于大于αα 在侧向力在侧向力FyFy作用下：作用下： （（1 1）前轴左右轮垂直载荷变动量越）前轴左右轮垂直载荷变动量越大，则前轴车轮平均侧偏刚度下降，大，则前轴车轮平均侧偏刚度下降， αα1 1增大，侧偏角加大，汽车增加不足转增大，侧偏角加大，汽车增加不足转向性 （（2 2）后轴左右轮垂直载荷变动量越）后轴左右轮垂直载荷变动量越大，则后轴车轮侧偏角加大，大，则后轴车轮侧偏角加大， αα2 2上升，上升，，汽车减小不足转向性汽车减小不足转向性 （（3 3）增加前悬架角刚度，能使前轴）增加前悬架角刚度，能使前轴左右轮垂直载荷变动量上升，左右轮垂直载荷变动量上升，αα1 1上升，上升，增加汽车不足转向性增加汽车不足转向性 减少后悬架角刚度（减少钢板弹簧）减少后悬架角刚度（减少钢板弹簧），能使后轴左右轮垂直载荷变动量下降，，能使后轴左右轮垂直载荷变动量下降，αα2 2下降，增加汽车不足转向性下降，增加汽车不足转向性 例题：某车重例题：某车重G = 20.105kNG = 20.105kN L = 3.2m L = 3.2m G G1 1 = 53.5%G = 53.5%G G G2 2 = 46.5%G = 46.5%G （（1 1）如果每个前轮的）如果每个前轮的k k1 1 = 38.92kN/ = 38.92kN/弧度，每个后轮的弧度，每个后轮的k k2 2 = 38.25kN/ = 38.25kN/弧度，弧度，求该车的稳态转向特性。

求该车的稳态转向特性 该车该车K K大于大于0 0，为不足转向性汽，为不足转向性汽车，其特征车速车，其特征车速  （（2 2）如仅前轮换用子午线轮胎）如仅前轮换用子午线轮胎 k1=47.82kN/k1=47.82kN/弧度，求汽车稳态转向特性弧度，求汽车稳态转向特性 所以：该车所以：该车K K<0<0，，为多转向性汽车为多转向性汽车 可见仅前轮换用侧偏刚度大的子午线可见仅前轮换用侧偏刚度大的子午线胎，会使本来不足转向性的汽车变成过多转胎，会使本来不足转向性的汽车变成过多转向性汽车！向性汽车！ v二自由度轿车模型的有关参数如下： v总质量 m=1818.2kgv绕Oz轴转动惯量 轴距 L=3.048mv质心至前轴距离 a=1.463mv质心至后轴距离 b=1.585mv前轮总侧偏刚度 k1=-62618N/radv后轮总侧偏刚度 k2=-110185N/radv转向系总传动比 i=20v试求：›稳定性因数K、特征车速uch。

›稳态横摆角速度增益曲线、车速u=22.35m/s时的转向灵敏度›静态储备系数S.M.，侧向加速度为0.4g时的前、后轮侧偏角绝对值之差与转弯半径的比值R/R0(R0=15m)›车速u=30.56m/s时，瞬态响应的横摆角速度波动的固有（圆）频率、阻尼比、反应时间与峰值反应时间注意：2）所求的转向灵敏度中的是指转向盘转角，除以转向系传动比才是车轮转角v解：v1）稳定性因数v特征车速稳态横摆角速度增益曲线如下图所示：v车速u=22.35m/s时的转向灵敏度/20=0.168v作业题作业题v1、汽车稳态转向行驶时会出现哪几种转向特性？各、汽车稳态转向行驶时会出现哪几种转向特性？各种转向特性的明显特征是什么？种转向特性的明显特征是什么？v2、哪种转向特性最危险？原因是什么？、哪种转向特性最危险？原因是什么？v3、为了避免最危险的转向特性，在更换轮胎、轮胎、为了避免最危险的转向特性，在更换轮胎、轮胎充气、重心布置和弯道超车时应注意什么？充气、重心布置和弯道超车时应注意什么？v4、汽车紧急制动时，前轮抱死或后轮抱死、汽车紧急制动时，前轮抱死或后轮抱死2种情况种情况相比，哪种制动最危险？为什么？相比，哪种制动最危险？为什么？v5、后轮驱动的货车在同样的路面以同样的速度紧急、后轮驱动的货车在同样的路面以同样的速度紧急制动，空载或满载制动，空载或满载2种情况相比，哪种制动最危险？种情况相比，哪种制动最危险？为什么？为什么？。