1、1/30rzrrrIakukbkaubkakumkubkakukk122122112121)()()()()(在前面講到，把汽車整車作為一個系統(tǒng)，系統(tǒng)的輸入和輸出物理參量見圖。MyFy汽車 橫 向動 力 學 系統(tǒng)橫擺角 橫向位移 y質(zhì)心側(cè)偏角前輪轉(zhuǎn)角（t）圖 系統(tǒng)分析示意)(t000)(0ttt階躍函數(shù)汽車轉(zhuǎn)向行駛時以前輪偏轉(zhuǎn)角為輸入量。汽車結(jié)構(gòu)左右基本對稱，將汽車簡化為二輪摩托車模型，前輪偏轉(zhuǎn)角是指左右前輪偏轉(zhuǎn)角的平均值。輸入量隨時間的變化規(guī)律為階躍函數(shù)，輸出為質(zhì)心側(cè)偏角、橫向位移和橫擺角；微分方程如下；方程包括了最重要參數(shù)質(zhì)量與輪胎剛度；2/30第四節(jié) 前輪角階躍輸入的穩(wěn)態(tài)響應(yīng) 定義：定義

2、： 前輪角階躍輸入下的汽車穩(wěn)態(tài)響應(yīng)是指等速前輪角階躍輸入下的汽車穩(wěn)態(tài)響應(yīng)是指等速圓周運動圓周運動; ;即橫擺角速度不隨時間變化。即橫擺角速度不隨時間變化。4.1 4.1 穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的評價指標：穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的評價指標：穩(wěn)態(tài)橫擺角速度增益或轉(zhuǎn)向靈敏度系統(tǒng)輸出與輸穩(wěn)態(tài)橫擺角速度增益或轉(zhuǎn)向靈敏度系統(tǒng)輸出與輸入的之比評價穩(wěn)定性；此時入的之比評價穩(wěn)定性；此時Sr0, 0,rrconst 221221221221121211/)(1/,0)(1)()(1)(KuLuukbkaLmLuakkbkauubkakmukbkakuukkSrrrr解方程，則有消除3/30不足轉(zhuǎn)向0K中性轉(zhuǎn)向0K過度轉(zhuǎn)向0K.const4/

3、30)(122kbkaLmK其單位是s2/m2;是表征汽車穩(wěn)定性的重要參數(shù)；4.4.穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的三種類型穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的三種類型、中性轉(zhuǎn)向、中性轉(zhuǎn)向LuKr; 0Luur橫擺角速度增益與車速成線性關(guān)系，斜率為 1/L 稱中性轉(zhuǎn)向。這與汽車以很低的速度和無側(cè)偏角行駛時關(guān)系相同；即LuRuLRRLrr,K值稱為穩(wěn)定性因數(shù)0215/30;RLtg剛性輪無側(cè)偏角時LuLuRuLRRLrrr,;,6/30 2 2、不足轉(zhuǎn)向、不足轉(zhuǎn)向0021)(1, 0KrKrchrrarKuuuK，特征車速時當然后向下彎曲的曲線，是隨不足轉(zhuǎn)向時，LuKuLuSr21/uLur21/KuLuchu 時，橫擺角速度增益僅為中性轉(zhuǎn)向

4、橫擺角速度增益的一半chu7/30、過多轉(zhuǎn)向、過多轉(zhuǎn)向00, 0KrKrrarKuK向上彎曲的曲線，是隨過多轉(zhuǎn)向時，LuKuLuSr21/過多轉(zhuǎn)向量越大臨界車速越低，臨界車速時當rcrKu)(1ruLu21/KuLucru8/30aur0K0K0Kcruchu三種轉(zhuǎn)向關(guān)系如圖9/30之間現(xiàn)代汽車一般在133. 016. 0sr 過多轉(zhuǎn)向汽車車速達到臨界車速時將失去穩(wěn)定性。只要一個很小的轉(zhuǎn)角，橫擺角速度增益 r/ 就趨于無窮大。 結(jié)論：因為過多轉(zhuǎn)向汽車達到臨界車速將發(fā)生激轉(zhuǎn)而發(fā)生側(cè)滑或側(cè)翻。所以汽車應(yīng)具有適度的不足轉(zhuǎn)向；10/304.4.表征穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的參數(shù)表征穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的參數(shù)為了試驗與分析的方便，

5、國、內(nèi)外按自己的習慣，還采用為了試驗與分析的方便，國、內(nèi)外按自己的習慣，還采用一些別的參數(shù)來評價汽車的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)一些別的參數(shù)來評價汽車的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。、 前、后輪側(cè)偏角絕對值之差前、后輪側(cè)偏角絕對值之差 為了測定汽車的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)，常輸入一固定轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角，令汽車為了測定汽車的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)，常輸入一固定轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角，令汽車以不同等速度作圓周行駛，側(cè)出其前、后輪側(cè)偏角的絕對值以不同等速度作圓周行駛，側(cè)出其前、后輪側(cè)偏角的絕對值，與側(cè)向加速度，與側(cè)向加速度( (絕對值絕對值) )的關(guān)系曲線來評價的關(guān)系曲線來評價汽車的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)，汽車的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)， 討論值與汽車穩(wěn)定性因數(shù)的討論值與汽車穩(wěn)定性因數(shù)的關(guān)系。關(guān)系。)(21)(

6、21)(21ya)(21)(1)(1)()(211122122122yYYyyyLakFkFLakbkaaLmakbkaLmKyYyYaLmaFaLmbF2111/30過多中性不足000000)(121212121KKKLaKyyyLKaa2121)(線性關(guān)系與21ya中性轉(zhuǎn)向0K不足轉(zhuǎn)向0K過度轉(zhuǎn)向0K12/3021ya中性轉(zhuǎn)向0K不足轉(zhuǎn)向0K過度轉(zhuǎn)向0K反之，則為過度轉(zhuǎn)向不足轉(zhuǎn)向關(guān)系用斜率表示，斜率對速增加或減小的現(xiàn)象。急劇變化，出現(xiàn)半徑迅和不再為線性關(guān)系與， 0aag4 . 03 . 0a21yry21y yLKa2113/30、 轉(zhuǎn)向半徑比轉(zhuǎn)向半徑比0/RR在前輪轉(zhuǎn)角一定的條件下，若令

7、車速極低、側(cè)向加速度接近于零(輪胎側(cè)偏角可忽略不計)時的轉(zhuǎn)向半徑為，而一定車速下有一定側(cè)向加速度時的轉(zhuǎn)向半徑為，則達兩個轉(zhuǎn)向半徑之比（），可用以表征汽車的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。LR 02002221;)1 ()1 (;1/KuRRRKuRLKuuKuLurr101010000RRKRRKRRK不足中性過多14/300RR2u中性轉(zhuǎn)向中性轉(zhuǎn)向不足轉(zhuǎn)向不足轉(zhuǎn)向過過度度轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向向115/30結(jié)論：）0時，；不足轉(zhuǎn)向汽車的轉(zhuǎn)向半徑總大于；轉(zhuǎn)向半徑隨車速u增加而增加； 2）=0時，=;中性轉(zhuǎn)向汽車的轉(zhuǎn)向半徑總等于；）0時，；過多轉(zhuǎn)向汽車的轉(zhuǎn)向半徑總小于；轉(zhuǎn)向半徑隨車速u增加而減少；16/30 3用靜態(tài)儲備系數(shù)SM(S

8、tatic Margin)來表征汽車穩(wěn)態(tài)響應(yīng); 使汽車前、后輪產(chǎn)生同一側(cè)偏角的側(cè)偏力(Fy1+Fy2)作用點稱作中性轉(zhuǎn)向點。質(zhì)心至前軸的距離離中性轉(zhuǎn)向點至前軸的距靜態(tài)儲備系數(shù)aaLaaSM;17/30212212212kkLkkkLkFFLFaYYY同時對前軸取矩，則過多轉(zhuǎn)向不足轉(zhuǎn)向中性轉(zhuǎn)向21211212112212000000aaSMaaSMaaSMLkkakbkLakkkLaaSM1YF2YFaaLCnCyF18/30 當中性轉(zhuǎn)向點與質(zhì)心重合時，S.M=0，在質(zhì)心位置上作用的側(cè)向力引起前、后輪的側(cè)偏角相等，中性轉(zhuǎn)向特性中性轉(zhuǎn)向特性。 當質(zhì)心在中性轉(zhuǎn)向點之前時，S.M為正值。在質(zhì)心位置上作

9、用的側(cè)向力引起的前輪側(cè)偏角大于后輪側(cè)偏角。汽車具有不足轉(zhuǎn)向特性不足轉(zhuǎn)向特性。 當質(zhì)心在中性轉(zhuǎn)向點之后時， S.M為負值。在質(zhì)心位置上作用的側(cè)向力引起的后輪側(cè)偏角大于前輪側(cè)偏角，汽車具有過多轉(zhuǎn)向特性過多轉(zhuǎn)向特性。19/30第五節(jié) 汽車行駛時的縱向翻傾和橫向側(cè)滑一、汽車的縱向翻傾 汽車在縱向行駛時抵抗翻車和滑轉(zhuǎn)的性能。、縱向翻傾汽車上坡行駛時、其受力情況如下圖所示。沿斜面的驅(qū)動力：重力垂直斜面分力：滾動阻力：加速阻力：坡道阻力：空氣阻力：前、后輪的法向反作用力：當前輪的法向反作用力時，汽車便開始繞后輪接地點向后翻傾，通常稱為縱翻。21zzFF2XF1zFdtdumwF21ffFFsinGcosG2

10、0/301ZF2xF1fFdtdumGghLabaudtdu2ZF后輪驅(qū)動時地面反力后輪驅(qū)動時地面反力wF21/30為簡化計算可設(shè)：、（良好硬路面）低速行駛 ；等速隨增加，減少；增加；其它外力對后輪接地點求矩：當（臨界）有 ：縱向翻傾極限坡01fF0wF0jF1zF2zF001sinmghcosmgbLFMgz02fF01zF0maxgmaxsinmghcosmgbgmaxhbtgmax22/301ZF2xF1fFdtdumGghLabaudtdu2ZF后輪驅(qū)動時地面反力后輪驅(qū)動時地面反力wF2fF23/30、縱向滑轉(zhuǎn)、縱向滑轉(zhuǎn) 其受力情況同前；沿軸合外力為；坡角增加，使得坡道阻力增加、驅(qū)動輪

11、發(fā)生滑轉(zhuǎn)；不發(fā)生滑轉(zhuǎn)時驅(qū)動力的極限值為驅(qū)動充分條件）又上坡受力圖代入 式中；求得 0 xF02maxxsinmgFmaxxsinmgF2max22zxFFFLsinmghcosmgaFsinmghcosmgaLFmaxgmaxzmaxgmaxz2202zmaxFsinmggmaxhLatgmax不發(fā)生滑轉(zhuǎn)最大坡角；)FF(x224/30縱向滑轉(zhuǎn)極限坡度gmaxhLatg1、縱向穩(wěn)定條件、縱向穩(wěn)定條件為安全起見，設(shè)計時讓驅(qū)動輪滑轉(zhuǎn)發(fā)生在縱向翻車之前；這時司機感到了驅(qū)動輪的滑轉(zhuǎn)，就會采取適當措施，防止翻車。maxmaxgghbhLa；Lb)ba(hgghb后輪驅(qū)動縱向穩(wěn)定條件：前輪驅(qū)動縱向穩(wěn)定條件

12、？25/30結(jié)論: 從穩(wěn)定條件看，希望汽車質(zhì)心到后輪接地點距離值大，質(zhì)心距地面的高度小。一般車輛均能滿足該條件。但越野車值小，值也小，而大，且它的輪胎花紋橫紋大，值大，故難滿足縱向穩(wěn)定條件！26/30二橫向行駛穩(wěn)定性二橫向行駛穩(wěn)定性汽車在橫向坡道上行駛或靜止時抵抗翻車和側(cè)滑的性能、側(cè)向翻車工況分析受力：重力；地面支反力；地面橫向力；由圖示位置，所用外力繞右輪接地點的力矩之和為零； 0M0sin2/cosgzlmghBmgBFhgBhgFzrBFyrFylFz lG27/30隨坡角增加，減小，增加；當左側(cè)車輪支反力時，汽車處于繞右輪接地點傾翻的臨界狀態(tài)。這時橫向翻車極限坡角為gmaxmaxgma

13、xhBtgsinmgh/Bcosmg220zlFzlFzrFmax28/30、橫向側(cè)滑由受力圖示，沿斜面外力之和為零；以表示橫向側(cè)滑極限坡角； 0F0sinmaxyrylFFmgmax由側(cè)向力與側(cè)向附著系數(shù)關(guān)系（下頁）：lzrlzlyrylFFFFmaxlmaxconmgsinmg橫向側(cè)滑極限坡角；lmaxtg29/30側(cè)向力力系數(shù)和制動力系數(shù)隨滑動率側(cè)向力力系數(shù)和制動力系數(shù)隨滑動率變化。變化。 為邊滾邊滑為純滑動為純滾動制動力系數(shù)側(cè)向力系數(shù)%SS,Sru%uruSW/FF/FwrwwwrwXbbzyl10001001000020100psbS滑動率bl關(guān)系曲線、sSblOABl側(cè)向力系數(shù)bl30/30、橫向穩(wěn)定條件、橫向