《汽車?yán)碚摚旱谒恼?汽車的行駛安全性操縱穩(wěn)定性》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《汽車?yán)碚摚旱谒恼?汽車的行駛安全性操縱穩(wěn)定性（151頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第四章第四章 汽車的行駛安全性汽車的行駛安全性汽車的操縱穩(wěn)定性汽車的操縱穩(wěn)定性 汽車的操縱穩(wěn)定性包含兩個(gè)部分：操縱性和穩(wěn)定汽車的操縱穩(wěn)定性包含兩個(gè)部分：操縱性和穩(wěn)定性。性。 操縱性操縱性是指汽車能夠確切地響應(yīng)駕駛員轉(zhuǎn)向是指汽車能夠確切地響應(yīng)駕駛員轉(zhuǎn)向指令的能力。指令的能力。 穩(wěn)定性穩(wěn)定性是指汽車受到外界擾動(dòng)是指汽車受到外界擾動(dòng)( (路面擾動(dòng)或路面擾動(dòng)或突然陣風(fēng)擾動(dòng)突然陣風(fēng)擾動(dòng)) )后恢復(fù)原來運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的能力。后恢復(fù)原來運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的能力。 兩者很難斷然分開。穩(wěn)定性好壞直接影響操縱性兩者很難斷然分開。穩(wěn)定性好壞直接影響操縱性的好壞，因此，通常只籠統(tǒng)地稱為操縱穩(wěn)定性。的好壞，因此，通常只籠統(tǒng)地稱為操縱穩(wěn)

2、定性。 汽車的操縱穩(wěn)定性直接影響汽車的行駛安全。汽車的操縱穩(wěn)定性直接影響汽車的行駛安全。 內(nèi)容：（內(nèi)容：（1 1）汽車操縱穩(wěn)定性概述；）汽車操縱穩(wěn)定性概述； （2）分析汽車在縱向與橫向的翻倒及側(cè)分析汽車在縱向與橫向的翻倒及側(cè) 滑問題；滑問題； （3 3）深入地分析汽車的轉(zhuǎn)向特性；）深入地分析汽車的轉(zhuǎn)向特性； （4 4）轉(zhuǎn)向輪的擺振和穩(wěn)定效應(yīng)。）轉(zhuǎn)向輪的擺振和穩(wěn)定效應(yīng)。 汽車操縱穩(wěn)定性概述汽車操縱穩(wěn)定性概述 汽車操縱穩(wěn)定性包含的內(nèi)容：汽車操縱穩(wěn)定性包含的內(nèi)容： 汽車操縱穩(wěn)定性涉及到的問題較為廣泛，汽車操縱穩(wěn)定性涉及到的問題較為廣泛，與前面討論過的幾個(gè)性能有所不同，它需與前面討論過的幾個(gè)性能有所不

3、同，它需要采用較多的物理參量從多方面來進(jìn)行評(píng)要采用較多的物理參量從多方面來進(jìn)行評(píng)價(jià)。價(jià)。 表表5-l5-l給出了汽車操縱穩(wěn)定性的基本內(nèi)容及給出了汽車操縱穩(wěn)定性的基本內(nèi)容及評(píng)價(jià)所用物理參量。評(píng)價(jià)所用物理參量。 在汽車操縱穩(wěn)定性的研究中，常把汽車作為一控制在汽車操縱穩(wěn)定性的研究中，常把汽車作為一控制系統(tǒng)，求出汽車曲線行駛的時(shí)域響應(yīng)與頻域響應(yīng)，系統(tǒng)，求出汽車曲線行駛的時(shí)域響應(yīng)與頻域響應(yīng)，并以它們來表征汽車的操縱穩(wěn)定性能。并以它們來表征汽車的操縱穩(wěn)定性能。 汽車曲線行駛的時(shí)域響應(yīng)系指汽車在轉(zhuǎn)向盤輸入或汽車曲線行駛的時(shí)域響應(yīng)系指汽車在轉(zhuǎn)向盤輸入或外界側(cè)向干擾輸入下的側(cè)向運(yùn)動(dòng)響應(yīng)。外界側(cè)向干擾輸入下的側(cè)向

4、運(yùn)動(dòng)響應(yīng)。 轉(zhuǎn)向盤輸入有兩種形式：轉(zhuǎn)向盤輸入有兩種形式： 給轉(zhuǎn)向盤作用一個(gè)角位移，稱為角位移輸入，簡稱給轉(zhuǎn)向盤作用一個(gè)角位移，稱為角位移輸入，簡稱角輸入；角輸入； 給轉(zhuǎn)向盤作用一個(gè)力矩，稱為力矩輸入，簡稱力輸給轉(zhuǎn)向盤作用一個(gè)力矩，稱為力矩輸入，簡稱力輸入。入。 駕駛員在實(shí)際駕駛車輛時(shí)，對(duì)轉(zhuǎn)向盤的這兩種輸入駕駛員在實(shí)際駕駛車輛時(shí)，對(duì)轉(zhuǎn)向盤的這兩種輸入是同時(shí)加入的。是同時(shí)加入的。 外界側(cè)向干擾輸入主要是指側(cè)向風(fēng)與路面不平產(chǎn)生外界側(cè)向干擾輸入主要是指側(cè)向風(fēng)與路面不平產(chǎn)生的側(cè)向力。的側(cè)向力。 表表5-15-1中中的轉(zhuǎn)向盤角階躍輸入的轉(zhuǎn)向盤角階躍輸入下進(jìn)入的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)及轉(zhuǎn)向盤角階下進(jìn)入的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)及轉(zhuǎn)向盤角

5、階躍輸入下的瞬態(tài)響應(yīng)，就是表征汽車操縱穩(wěn)定性的轉(zhuǎn)向盤角躍輸入下的瞬態(tài)響應(yīng)，就是表征汽車操縱穩(wěn)定性的轉(zhuǎn)向盤角位移輸入下的時(shí)域響應(yīng)。位移輸入下的時(shí)域響應(yīng)。 回正性回正性是一種轉(zhuǎn)向盤力輸入下的時(shí)域響應(yīng)是一種轉(zhuǎn)向盤力輸入下的時(shí)域響應(yīng)。 橫擺角速度頻率響應(yīng)特性橫擺角速度頻率響應(yīng)特性是轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角正弦輸人下，頻率由是轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角正弦輸人下，頻率由0 0 時(shí)，汽車橫擺角速度與轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角的振幅比及相位差的變時(shí)，汽車橫擺角速度與轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角的振幅比及相位差的變化圖形。它是另一個(gè)重要的表征汽車操縱穩(wěn)定性的基礎(chǔ)特性?；瘓D形。它是另一個(gè)重要的表征汽車操縱穩(wěn)定性的基礎(chǔ)特性。 轉(zhuǎn)向盤中間位置操縱穩(wěn)定性轉(zhuǎn)向盤中間位置操縱穩(wěn)定性是

6、轉(zhuǎn)向盤小轉(zhuǎn)角、低頻正弦輸入是轉(zhuǎn)向盤小轉(zhuǎn)角、低頻正弦輸入下汽車高速行駛時(shí)的操縱穩(wěn)定性下汽車高速行駛時(shí)的操縱穩(wěn)定性。 轉(zhuǎn)向半徑轉(zhuǎn)向半徑是評(píng)價(jià)汽車機(jī)動(dòng)靈活性的物理參量是評(píng)價(jià)汽車機(jī)動(dòng)靈活性的物理參量。 轉(zhuǎn)向輕便性轉(zhuǎn)向輕便性是評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤輕便程度的特性是評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤輕便程度的特性。 汽車的直線行駛性能汽車的直線行駛性能是評(píng)價(jià)汽車操縱穩(wěn)定性的另一個(gè)重要方是評(píng)價(jià)汽車操縱穩(wěn)定性的另一個(gè)重要方面。其中，側(cè)向風(fēng)穩(wěn)定性與路面不平度穩(wěn)定性是汽車直線行面。其中，側(cè)向風(fēng)穩(wěn)定性與路面不平度穩(wěn)定性是汽車直線行駛時(shí)在外界側(cè)向干擾輸入下的時(shí)域響應(yīng)。駛時(shí)在外界側(cè)向干擾輸入下的時(shí)域響應(yīng)。 典型行駛工況性能典型行駛工況性能(Tas

7、k Performance)(Task Performance)是指汽車通過某種模是指汽車通過某種模擬典型駕駛操作的通道的性能。它們能更如實(shí)地反映汽車的擬典型駕駛操作的通道的性能。它們能更如實(shí)地反映汽車的操縱穩(wěn)定性。操縱穩(wěn)定性。 極限行駛性能極限行駛性能是指汽車在處于正常行駛與異常危險(xiǎn)運(yùn)動(dòng)之間是指汽車在處于正常行駛與異常危險(xiǎn)運(yùn)動(dòng)之間的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的特性。它表明了汽車安全行駛的極限性能。的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的特性。它表明了汽車安全行駛的極限性能。 車輛坐標(biāo)系與汽車的主要運(yùn)動(dòng)形式車輛坐標(biāo)系與汽車的主要運(yùn)動(dòng)形式 汽車的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性汽車的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性 汽車的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性分為三種類型：不足轉(zhuǎn)向、中汽車的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特

8、性分為三種類型：不足轉(zhuǎn)向、中性轉(zhuǎn)向和過多轉(zhuǎn)向。性轉(zhuǎn)向和過多轉(zhuǎn)向。 這三種不同轉(zhuǎn)向特性的汽車具有如下行駛特點(diǎn)這三種不同轉(zhuǎn)向特性的汽車具有如下行駛特點(diǎn)( (圖圖5-2)5-2)： 在轉(zhuǎn)向盤保持一固定轉(zhuǎn)角在轉(zhuǎn)向盤保持一固定轉(zhuǎn)角 下，緩慢加速或以不下，緩慢加速或以不同車速等速行駛時(shí)，隨著車速的增加，不足轉(zhuǎn)向汽同車速等速行駛時(shí)，隨著車速的增加，不足轉(zhuǎn)向汽車的轉(zhuǎn)向半徑車的轉(zhuǎn)向半徑R R增大；增大； 中性轉(zhuǎn)向汽車的轉(zhuǎn)向半徑維持不變；中性轉(zhuǎn)向汽車的轉(zhuǎn)向半徑維持不變； 而過多轉(zhuǎn)向汽車的轉(zhuǎn)向半徑則越來越小。而過多轉(zhuǎn)向汽車的轉(zhuǎn)向半徑則越來越小。 操縱穩(wěn)定性良好的汽車應(yīng)具有適度的不足轉(zhuǎn)向特性。操縱穩(wěn)定性良好的汽車應(yīng)具

9、有適度的不足轉(zhuǎn)向特性。 一般汽車不應(yīng)具有過多轉(zhuǎn)向特性，也不應(yīng)具有中性一般汽車不應(yīng)具有過多轉(zhuǎn)向特性，也不應(yīng)具有中性轉(zhuǎn)向特性，因?yàn)橹行赞D(zhuǎn)向汽車在使用條件變動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)向特性，因?yàn)橹行赞D(zhuǎn)向汽車在使用條件變動(dòng)時(shí)，有可能轉(zhuǎn)變?yōu)檫^多轉(zhuǎn)向特性。有可能轉(zhuǎn)變?yōu)檫^多轉(zhuǎn)向特性。 SW汽車的三種穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性汽車的三種穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性 K K穩(wěn)定性因數(shù)穩(wěn)定性因數(shù)轉(zhuǎn)向盤角階躍輸入下的汽車瞬態(tài)響應(yīng)轉(zhuǎn)向盤角階躍輸入下的汽車瞬態(tài)響應(yīng)汽車的操縱穩(wěn)定性同汽車行駛時(shí)的瞬態(tài)響應(yīng)有密切關(guān)系。常用轉(zhuǎn)向汽車的操縱穩(wěn)定性同汽車行駛時(shí)的瞬態(tài)響應(yīng)有密切關(guān)系。常用轉(zhuǎn)向盤角階躍輸入下的瞬態(tài)響應(yīng)來表征汽車的操縱穩(wěn)定性。盤角階躍輸入下的瞬態(tài)響應(yīng)來表征汽車的操縱穩(wěn)

10、定性。 圖中是以汽車橫擺角速度圖中是以汽車橫擺角速度 ，來描，來描述汽車響應(yīng)的?？梢钥闯觯o汽車述汽車響應(yīng)的?？梢钥闯觯o汽車以轉(zhuǎn)向盤角階以轉(zhuǎn)向盤角階- -躍輸入后，汽車橫擺躍輸入后，汽車橫擺角速度經(jīng)過一過渡過程后達(dá)到穩(wěn)態(tài)角速度經(jīng)過一過渡過程后達(dá)到穩(wěn)態(tài)橫擺角速度橫擺角速度 ，此過渡過程即汽車，此過渡過程即汽車的瞬態(tài)響應(yīng)，它具有如下幾個(gè)特點(diǎn)：的瞬態(tài)響應(yīng)，它具有如下幾個(gè)特點(diǎn)：(1)(1)時(shí)間上的滯后時(shí)間上的滯后 ，可用到達(dá)第一，可用到達(dá)第一峰值的時(shí)間峰值的時(shí)間 來表示滯后時(shí)間的。來表示滯后時(shí)間的。(2)(2)執(zhí)行上的誤差最大橫擺角速執(zhí)行上的誤差最大橫擺角速度度 ，它表示執(zhí)行指令誤差的大小。，它表示

11、執(zhí)行指令誤差的大小。(3)(3)橫擺角速度的波動(dòng)。橫擺角速度的波動(dòng)。 (4)(4)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)所經(jīng)歷的時(shí)間。進(jìn)入穩(wěn)態(tài)所經(jīng)歷的時(shí)間。 r0r1r人人汽車閉路系統(tǒng)汽車閉路系統(tǒng) 汽車的操縱穩(wěn)定性最后應(yīng)該是由駕駛者來評(píng)定的，操縱穩(wěn)定性與駕駛者汽車的操縱穩(wěn)定性最后應(yīng)該是由駕駛者來評(píng)定的，操縱穩(wěn)定性與駕駛者的操作特性又是緊密相關(guān)的。因此，操縱穩(wěn)定性的研究對(duì)象應(yīng)該是把駕的操作特性又是緊密相關(guān)的。因此，操縱穩(wěn)定性的研究對(duì)象應(yīng)該是把駕駛者與汽車作為統(tǒng)一整體的人一汽車系統(tǒng)，而不能忽略駕駛者的反饋?zhàn)黢傉吲c汽車作為統(tǒng)一整體的人一汽車系統(tǒng)，而不能忽略駕駛者的反饋?zhàn)饔谩D用。圖5-45-4簡要地表示了人一汽車系統(tǒng)中駕駛者與汽

12、車的關(guān)系。簡要地表示了人一汽車系統(tǒng)中駕駛者與汽車的關(guān)系。 第一節(jié)第一節(jié) 汽車的縱向和橫向穩(wěn)定性汽車的縱向和橫向穩(wěn)定性 一、汽車不發(fā)生縱向傾覆的條件一、汽車不發(fā)生縱向傾覆的條件 汽車在縱向坡道上行駛，例如等速上坡，汽車在縱向坡道上行駛，例如等速上坡，隨著道路坡度增大，前輪的地面法向反作隨著道路坡度增大，前輪的地面法向反作用力不斷減小。用力不斷減小。 當(dāng)?shù)缆菲露却蟮揭欢ǔ潭葧r(shí)，前輪的地面當(dāng)?shù)缆菲露却蟮揭欢ǔ潭葧r(shí)，前輪的地面法向反作用力為零，汽車將失去操縱，并法向反作用力為零，汽車將失去操縱，并可能產(chǎn)生縱向翻倒?？赡墚a(chǎn)生縱向翻倒。 汽車上坡時(shí)，坡度阻力隨坡度的增大而增汽車上坡時(shí)，坡度阻力隨坡度的增大

13、而增加，在坡度大到一定程度時(shí)，為克服坡度加，在坡度大到一定程度時(shí)，為克服坡度阻力所需的驅(qū)動(dòng)力超過附著力時(shí)，驅(qū)動(dòng)輪阻力所需的驅(qū)動(dòng)力超過附著力時(shí)，驅(qū)動(dòng)輪將滑轉(zhuǎn)。將滑轉(zhuǎn)。 空氣阻力可忽略不計(jì)；加速阻力，加速阻空氣阻力可忽略不計(jì)；加速阻力，加速阻力矩；車輪的滾動(dòng)阻力矩較小，忽略。力矩；車輪的滾動(dòng)阻力矩較小，忽略。 下圖為汽車等速上坡時(shí)的受力圖。下圖為汽車等速上坡時(shí)的受力圖。 汽車等速上坡時(shí)的受力圖汽車等速上坡時(shí)的受力圖 Z2FhgGsinxb1aLFZ1FbFxb2GGcos后輪驅(qū)動(dòng)的兩軸汽車后輪驅(qū)動(dòng)的兩軸汽車求FZ1和FZ2 分別對(duì)前輪著地點(diǎn)及后輪著地點(diǎn)取力矩，經(jīng)整理后可得：分別對(duì)前輪著地點(diǎn)及后輪著

14、地點(diǎn)取力矩，經(jīng)整理后可得： 水平路面水平路面 0LGhbGFgZsincos1LGhaGFgZsincos2LbGFZ1LaGFZ21 1、汽車不發(fā)生后翻的最大坡度角、汽車不發(fā)生后翻的最大坡度角 當(dāng)前輪的徑向反作用力當(dāng)前輪的徑向反作用力 時(shí)，時(shí)， 由上式可得由上式可得: : 即汽車上陡坡時(shí)發(fā)生繞后軸翻車的情況。即汽車上陡坡時(shí)發(fā)生繞后軸翻車的情況。 將上式整理，可得將上式整理，可得不發(fā)生翻車的最大坡度角不發(fā)生翻車的最大坡度角由下由下式確定式確定: : 當(dāng)?shù)缆返钠露冉钱?dāng)?shù)缆返钠露冉?時(shí)，汽車即失去操縱并時(shí)，汽車即失去操縱并可能繞后軸翻倒?？赡芾@后軸翻倒。 01ZF0sincosGhbGgghbtg

15、maxmaxmax分析分析 汽車重心至后軸的距離汽車重心至后軸的距離b b越大，重心高度越小，越大，重心高度越小，則汽車越不容易發(fā)生繞后軸翻倒，汽車的縱向穩(wěn)則汽車越不容易發(fā)生繞后軸翻倒，汽車的縱向穩(wěn)定性越好。定性越好。 在正常裝載情況下，式在正常裝載情況下，式 是能夠滿足的。是能夠滿足的。 在上述穩(wěn)定分析中，尚未考慮驅(qū)動(dòng)輪滑轉(zhuǎn)的可能在上述穩(wěn)定分析中，尚未考慮驅(qū)動(dòng)輪滑轉(zhuǎn)的可能性。性。 ghbtgmax2 2、汽車的縱向穩(wěn)定條件、汽車的縱向穩(wěn)定條件后輪驅(qū)動(dòng)的汽車，以較低速度等速上坡時(shí)，驅(qū)動(dòng)輪不發(fā)生滑轉(zhuǎn)的臨后輪驅(qū)動(dòng)的汽車，以較低速度等速上坡時(shí)，驅(qū)動(dòng)輪不發(fā)生滑轉(zhuǎn)的臨界狀態(tài)為：界狀態(tài)為：式中：式中： 汽

16、車后輪不發(fā)生滑轉(zhuǎn)所能克服的最大道路汽車后輪不發(fā)生滑轉(zhuǎn)所能克服的最大道路 坡度角。坡度角。 汽車最大驅(qū)動(dòng)力。汽車最大驅(qū)動(dòng)力。驅(qū)動(dòng)輪滑轉(zhuǎn)與附著系數(shù)，汽車重心的位置及汽車的驅(qū)動(dòng)型式有關(guān)。驅(qū)動(dòng)輪滑轉(zhuǎn)與附著系數(shù)，汽車重心的位置及汽車的驅(qū)動(dòng)型式有關(guān)。將式將式 代入式代入式 中，中，式兩邊同除以式兩邊同除以GcontghgaLtg2maxmaxsinZtFGFmaxmaxtFLGhaGFgZsincos22maxmaxsinZtFGFsincossin2maxgZhaLGFGatghgtgL 整理得整理得 顯然，如果顯然，如果 即即 則當(dāng)汽車遇有坡度角為則當(dāng)汽車遇有坡度角為 的坡道時(shí)，驅(qū)動(dòng)輪的坡道時(shí)，驅(qū)動(dòng)輪

17、因受附著條件的限制而滑轉(zhuǎn)，地面不能提供足因受附著條件的限制而滑轉(zhuǎn)，地面不能提供足夠的驅(qū)動(dòng)力以克服坡度阻力，因而無法上坡，夠的驅(qū)動(dòng)力以克服坡度阻力，因而無法上坡，也就避免了汽車的縱向翻倒。也就避免了汽車的縱向翻倒。 所以，汽車滑轉(zhuǎn)先于翻倒的條件是所以，汽車滑轉(zhuǎn)先于翻倒的條件是 將上式整理得將上式整理得 上式即為后輪驅(qū)動(dòng)型汽車的縱向穩(wěn)定性條件。上式即為后輪驅(qū)動(dòng)型汽車的縱向穩(wěn)定性條件。 ghLatgmaxmaxmaxtgtgmaxmaxmaxgghbhLaghb 由于現(xiàn)代汽車的重心位置較低，因此上述由于現(xiàn)代汽車的重心位置較低，因此上述條件均能滿足而有余。條件均能滿足而有余。 對(duì)于越野汽車，其軸距對(duì)于

18、越野汽車，其軸距L L較小，重心較高較小，重心較高( (較大較大) )，輪胎又具有縱向防滑花紋因而附，輪胎又具有縱向防滑花紋因而附著系數(shù)較大，故其喪失縱向穩(wěn)定性的危險(xiǎn)著系數(shù)較大，故其喪失縱向穩(wěn)定性的危險(xiǎn)增加。增加。 因此，對(duì)于經(jīng)常行駛于坎坷不平路面的越因此，對(duì)于經(jīng)常行駛于坎坷不平路面的越野汽車，應(yīng)盡可能降低其重心位置，而前野汽車，應(yīng)盡可能降低其重心位置，而前輪驅(qū)動(dòng)型汽車的縱向穩(wěn)定性最好。輪驅(qū)動(dòng)型汽車的縱向穩(wěn)定性最好。 二、汽車的側(cè)翻和側(cè)滑二、汽車的側(cè)翻和側(cè)滑 ( (一一) )汽車的側(cè)翻汽車的側(cè)翻 汽車行駛時(shí)，常受側(cè)向力的作用。汽車行駛時(shí)，常受側(cè)向力的作用。 側(cè)向力有重力的側(cè)向分力，離心力、側(cè)向

19、風(fēng)力和側(cè)向力有重力的側(cè)向分力，離心力、側(cè)向風(fēng)力和不平道路的側(cè)向沖擊等多種。不平道路的側(cè)向沖擊等多種。 汽車在側(cè)向力的作用下，如車輪的側(cè)向反作用力汽車在側(cè)向力的作用下，如車輪的側(cè)向反作用力達(dá)到附著力時(shí)，汽車將沿側(cè)向力的作用方向而滑達(dá)到附著力時(shí)，汽車將沿側(cè)向力的作用方向而滑移。移。 側(cè)向力同時(shí)將引起左、右車輪法向反作用力的改側(cè)向力同時(shí)將引起左、右車輪法向反作用力的改變，當(dāng)一側(cè)車輪的法向反作用力變?yōu)榱銜r(shí)，將發(fā)變，當(dāng)一側(cè)車輪的法向反作用力變?yōu)榱銜r(shí)，將發(fā)生側(cè)向翻車。生側(cè)向翻車。 汽車在有側(cè)坡的彎道上等速轉(zhuǎn)向行駛的受力圖汽車在有側(cè)坡的彎道上等速轉(zhuǎn)向行駛的受力圖 YLBFZLFhgZRFCYF道路的橫向坡度

20、角，道路的橫向坡度角，( ( 0 0 ) )；B B汽車的輪距，汽車的輪距，m m；F FZLZL作用于左側(cè)車輪的法向反作作用于左側(cè)車輪的法向反作用力，用力，N N；F FZRZR作用于右側(cè)車輪的法向反作用力，作用于右側(cè)車輪的法向反作用力，N N；F FyLyL,F,FyRyR作用于左、右車輪上的作用于左、右車輪上的側(cè)向反作用力，側(cè)向反作用力，N N；F FCYCY作用于汽車重心上的離心力，作用于汽車重心上的離心力，N N；G G汽車總重力，汽車總重力，N N。 求汽車在有側(cè)坡的彎道上轉(zhuǎn)向行駛時(shí)所允許的求汽車在有側(cè)坡的彎道上轉(zhuǎn)向行駛時(shí)所允許的最大車速最大車速 將各力對(duì)左、右輪著地點(diǎn)取力矩，經(jīng)整

21、理可得將各力對(duì)左、右輪著地點(diǎn)取力矩，經(jīng)整理可得 汽車沿半徑為汽車沿半徑為R R的圓周等速行駛時(shí)，作用在汽車的圓周等速行駛時(shí)，作用在汽車上的離心力為上的離心力為 )cossin2sincos2(1gCYCYgLZhFBFGhGBBF)cossin2sincos2(1gCYCYgRZhFBFGhGBBFmaxuRugGFaCY2當(dāng)時(shí)當(dāng)時(shí) ，汽車將失去側(cè)向穩(wěn)定性而開始，汽車將失去側(cè)向穩(wěn)定性而開始向外側(cè)翻倒。向外側(cè)翻倒。將離心力的將離心力的F FCYCY式代入式代入F FZRZR式，并以極限車速式，并以極限車速 代替代替 令令 得得上式經(jīng)整理后，可得汽車在有側(cè)坡的彎道上上式經(jīng)整理后，可得汽車在有側(cè)坡的

22、彎道上轉(zhuǎn)向行駛時(shí)所允許的最大車速為轉(zhuǎn)向行駛時(shí)所允許的最大車速為 0RZFmaxuau0cossin2sincos22max2maxgghugRGBugRGGhGBBtghtghBgRtgbhtghBgRugggg2)2(2)2(max0)cossin2sincos2(1gCYCYgRZhFBFGhGBBF分析分析 (1)(1)由式由式 可知，當(dāng)?shù)缆返臋M向可知，當(dāng)?shù)缆返臋M向坡度值為坡度值為 時(shí)，式中分母為零，則。時(shí)，式中分母為零，則。 這就說明，汽車在此種側(cè)坡的彎道上可以這就說明，汽車在此種側(cè)坡的彎道上可以任意速度轉(zhuǎn)向行駛，均不會(huì)發(fā)生繞外側(cè)車任意速度轉(zhuǎn)向行駛，均不會(huì)發(fā)生繞外側(cè)車輪翻倒的現(xiàn)象。此時(shí)

23、輪翻倒的現(xiàn)象。此時(shí) 為極限坡度角。為極限坡度角。 因此，在公路的轉(zhuǎn)彎處常將道路做成外側(cè)因此，在公路的轉(zhuǎn)彎處常將道路做成外側(cè)較高的一定橫向坡度，其目的是使汽車在較高的一定橫向坡度，其目的是使汽車在轉(zhuǎn)向時(shí)不必降低車速。轉(zhuǎn)向時(shí)不必降低車速。 BtghtghBgRugg2)2(maxBhtgg2maxu分析分析 (2) (2) 時(shí)，即汽車在無側(cè)坡的水平路面上等時(shí)，即汽車在無側(cè)坡的水平路面上等速轉(zhuǎn)向行駛時(shí)，由速轉(zhuǎn)向行駛時(shí)，由 式可得不翻車所允許的式可得不翻車所允許的最大車速為最大車速為 比較比較 式與上式的分子和分母，可知式與上式的分子和分母，可知 和和 均稱為均稱為汽車側(cè)翻的臨界速度汽車側(cè)翻的臨界速度

24、。 并且由上兩式還可以看出，汽車的輪距越寬，并且由上兩式還可以看出，汽車的輪距越寬，其重心位置越低和道路轉(zhuǎn)彎半徑越大，則汽車其重心位置越低和道路轉(zhuǎn)彎半徑越大，則汽車在側(cè)翻之前可達(dá)到的速度也越高。在側(cè)翻之前可達(dá)到的速度也越高。 0gohgRBu2maxmaxumaxumaxmaxouumaxoumaxu分析分析 (3)(3)如果汽車在具有橫向坡度的道路上停車或等速如果汽車在具有橫向坡度的道路上停車或等速直線行駛，這時(shí)離心力直線行駛，這時(shí)離心力 ，作用在汽車上的側(cè)，作用在汽車上的側(cè)向力主要是由重力引起的。向力主要是由重力引起的。 當(dāng)當(dāng) 時(shí)，汽車將失去穩(wěn)定性而開始向右側(cè)翻倒。時(shí)，汽車將失去穩(wěn)定性而開

25、始向右側(cè)翻倒。 若以極限坡度角若以極限坡度角 代替式代替式 中的中的 ，可得，可得 經(jīng)整理得經(jīng)整理得 上式中的上式中的 為為汽車直線行駛或停車時(shí)無翻倒的最汽車直線行駛或停車時(shí)無翻倒的最大道路橫向坡度角。大道路橫向坡度角。 0CYF0LZFmax0)cossin2sincos2(1gCYCYgLZhFBFGhGBBF0sincos2max0max0GhGBgghBtg2max0max0( (二二) )汽車的側(cè)滑汽車的側(cè)滑 在側(cè)向力的作用下，汽車也會(huì)發(fā)生側(cè)滑現(xiàn)象。在側(cè)向力的作用下，汽車也會(huì)發(fā)生側(cè)滑現(xiàn)象。 汽車發(fā)生側(cè)滑時(shí)的附著條件為汽車發(fā)生側(cè)滑時(shí)的附著條件為 即即 將極限速度將極限速度 代入上面的聯(lián)

26、立方程式并解代入上面的聯(lián)立方程式并解之即得汽車在側(cè)滑前的最高車速為之即得汽車在側(cè)滑前的最高車速為 ZyFF)cossin(sincos22GgRGuFFGgRGuFFRyLyRyLymaxutgtggRu1)(max)cossin(sincos22GgRGuFFGgRGuFFRyLyRyLyRugGFaCY2GGsinGcoshgFcysinFcycosFcyFZLFZRFYLFRL第二式根據(jù)滑移條件ZyFF圖示得第一式y(tǒng)RyLyFFF分析上式的三種特例分析上式的三種特例 (1)(1)當(dāng)當(dāng) 時(shí)，如時(shí)，如 ， 即汽車在具有這樣側(cè)向坡度的道路上可即汽車在具有這樣側(cè)向坡度的道路上可以任意速度轉(zhuǎn)向行駛

27、而不致發(fā)生側(cè)滑。以任意速度轉(zhuǎn)向行駛而不致發(fā)生側(cè)滑。 1tgmaxutgtggRu1)(max (2)(2)當(dāng)無橫向坡度角時(shí)，即當(dāng)無橫向坡度角時(shí)，即 。 根據(jù)上式，汽車側(cè)滑前所允許的最大速度根據(jù)上式，汽車側(cè)滑前所允許的最大速度為為 tgtggRu1)(max0gRumax (3)(3)汽車直線行駛時(shí)，離心力汽車直線行駛時(shí)，離心力 ，這時(shí)，這時(shí)使車輪發(fā)生側(cè)滑的作用力為使車輪發(fā)生側(cè)滑的作用力為 ，阻止，阻止車輪側(cè)滑的附著力為車輪側(cè)滑的附著力為 。 則車輪發(fā)生側(cè)滑的臨界條件為則車輪發(fā)生側(cè)滑的臨界條件為 即即 故直線行駛時(shí)不側(cè)滑的最大橫向坡度為故直線行駛時(shí)不側(cè)滑的最大橫向坡度為 tgtggRu1)(ma

28、x0CYFsinGcosGcossinGGtgmaxtg( (三三) )汽車側(cè)向穩(wěn)定性系數(shù)汽車側(cè)向穩(wěn)定性系數(shù) 當(dāng)汽車在彎道上行駛的速度提高時(shí)，汽車是當(dāng)汽車在彎道上行駛的速度提高時(shí)，汽車是否會(huì)側(cè)翻或側(cè)滑，只要在水平路面的條件下，否會(huì)側(cè)翻或側(cè)滑，只要在水平路面的條件下，比較比較 和和 兩值的大小，就可判斷出兩值的大小，就可判斷出來。來。 從行駛安全方面考慮，應(yīng)使側(cè)滑發(fā)生在側(cè)翻從行駛安全方面考慮，應(yīng)使側(cè)滑發(fā)生在側(cè)翻之前，即之前，即 亦即亦即 故要求故要求 稱為稱為汽車側(cè)向穩(wěn)定性系數(shù)汽車側(cè)向穩(wěn)定性系數(shù)。 max0umax0umaxmaxouughgRBgR2ghB2ghB2（四）汽車的側(cè)翻（四）汽車的

29、側(cè)翻 汽車側(cè)翻是指汽車在行駛過程中繞其縱軸線轉(zhuǎn)動(dòng)汽車側(cè)翻是指汽車在行駛過程中繞其縱軸線轉(zhuǎn)動(dòng)90900 0或更大的角度，以至車身與地面相接觸的一種或更大的角度，以至車身與地面相接觸的一種極其危險(xiǎn)的側(cè)向運(yùn)動(dòng)。極其危險(xiǎn)的側(cè)向運(yùn)動(dòng)。 有很多因素可能引起汽車的側(cè)翻，包括汽車結(jié)構(gòu)、有很多因素可能引起汽車的側(cè)翻，包括汽車結(jié)構(gòu)、駕駛員和道路條件等。駕駛員和道路條件等。 汽車側(cè)翻大體上可分為兩大類，一類是曲線運(yùn)動(dòng)汽車側(cè)翻大體上可分為兩大類，一類是曲線運(yùn)動(dòng)引起的側(cè)翻，另一類是絆倒側(cè)翻。引起的側(cè)翻，另一類是絆倒側(cè)翻。 前者指汽車在道路前者指汽車在道路( (包括側(cè)向坡道包括側(cè)向坡道) )上行駛時(shí)，由上行駛時(shí)，由于汽車

30、的側(cè)向加速度超過一定限值，使得汽車內(nèi)于汽車的側(cè)向加速度超過一定限值，使得汽車內(nèi)側(cè)車輪的垂直反力為零而引起的側(cè)翻；后者是指側(cè)車輪的垂直反力為零而引起的側(cè)翻；后者是指汽車行駛時(shí)產(chǎn)生側(cè)向滑移，與路面上的障礙物側(cè)汽車行駛時(shí)產(chǎn)生側(cè)向滑移，與路面上的障礙物側(cè)向撞擊而將其向撞擊而將其“絆倒絆倒”。1 1、剛性汽車的準(zhǔn)靜態(tài)側(cè)翻、剛性汽車的準(zhǔn)靜態(tài)側(cè)翻 這里，這里，“剛性汽車剛性汽車”是指忽略汽車懸架及輪胎的是指忽略汽車懸架及輪胎的彈性變形，彈性變形，“準(zhǔn)靜態(tài)準(zhǔn)靜態(tài)”指汽車的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向。在側(cè)指汽車的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向。在側(cè)傾平面內(nèi)，剛性汽車穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向模型如圖傾平面內(nèi)，剛性汽車穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向模型如圖5-855-85所示。所示。 假設(shè)道

31、路的側(cè)向坡道角假設(shè)道路的側(cè)向坡道角 很小，很小， 即即sin sin ，coscos 1 1 ， 于是有于是有 汽車在水平路面上直線行駛汽車在水平路面上直線行駛( =0( =0、 =0)=0)時(shí)，時(shí)，內(nèi)側(cè)車輪的垂直反力內(nèi)側(cè)車輪的垂直反力 。當(dāng)。當(dāng) 時(shí)，時(shí)，若要若要 仍保持不變，則道路的側(cè)向坡道仍保持不變，則道路的側(cè)向坡道角角 ，高速公路拐彎處的坡道角就是根據(jù)，高速公路拐彎處的坡道角就是根據(jù)此原理來設(shè)計(jì)的。此原理來設(shè)計(jì)的。ygZiyhBmgFg210y2/mgFZi2/mgFZigy/側(cè)傾平面內(nèi)剛性汽車的模型側(cè)傾平面內(nèi)剛性汽車的模型gyhBg20ghB 2/yZiFghB由式由式(5-45)(5

32、-45)可知，隨著側(cè)向加速度可知，隨著側(cè)向加速度 的增大，的增大， 逐逐漸減小。當(dāng)漸減小。當(dāng) 減小到零時(shí)，汽車在側(cè)傾平面內(nèi)不減小到零時(shí)，汽車在側(cè)傾平面內(nèi)不能保持平衡，從而開始側(cè)翻。汽車開始側(cè)翻時(shí)所受能保持平衡，從而開始側(cè)翻。汽車開始側(cè)翻時(shí)所受的側(cè)向加速度的側(cè)向加速度(g)(g)稱為側(cè)翻閾值，可由下式給出稱為側(cè)翻閾值，可由下式給出顯然，當(dāng)坡道角顯然，當(dāng)坡道角 =0=0時(shí)，側(cè)翻閾值為時(shí)，側(cè)翻閾值為 ，此，此值常用來預(yù)估汽車的抗側(cè)翻能力，因?yàn)樗恍枰喼党Ｓ脕眍A(yù)估汽車的抗側(cè)翻能力，因?yàn)樗恍枰喚嗑郆 B和質(zhì)心高度和質(zhì)心高度 兩個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)，應(yīng)用起來十分方兩個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)，應(yīng)用起來十分方便。但由于忽略了懸

33、架及輪胎的彈性，且這里僅考便。但由于忽略了懸架及輪胎的彈性，且這里僅考慮汽車的準(zhǔn)靜態(tài)情況，所以預(yù)估值偏高。慮汽車的準(zhǔn)靜態(tài)情況，所以預(yù)估值偏高。表表5-45-4列出了幾種汽車的側(cè)翻閩值。列出了幾種汽車的側(cè)翻閩值。yZiFZiFgyhBg2ghB 2/gh剛性汽車的準(zhǔn)靜態(tài)側(cè)翻剛性汽車的準(zhǔn)靜態(tài)側(cè)翻 在良好路面上，輪胎的附著系數(shù)可達(dá)到在良好路面上，輪胎的附著系數(shù)可達(dá)到0.80.8，即，即側(cè)向加速度側(cè)向加速度 達(dá)到達(dá)到0.8g0.8g時(shí)，汽車開始側(cè)滑。時(shí)，汽車開始側(cè)滑。 由表由表5-45-4可知，中、重型貨車在尚未達(dá)到側(cè)滑時(shí)，可知，中、重型貨車在尚未達(dá)到側(cè)滑時(shí)，即已開始側(cè)翻；即已開始側(cè)翻； 而對(duì)轎車和輕

34、型貨車而言，似乎是尚未側(cè)翻即已而對(duì)轎車和輕型貨車而言，似乎是尚未側(cè)翻即已側(cè)滑。側(cè)滑。 然而事故統(tǒng)計(jì)表明，此類汽車在側(cè)翻時(shí)有時(shí)并未然而事故統(tǒng)計(jì)表明，此類汽車在側(cè)翻時(shí)有時(shí)并未產(chǎn)生側(cè)滑，這就需要對(duì)汽車側(cè)翻問題作進(jìn)一步探產(chǎn)生側(cè)滑，這就需要對(duì)汽車側(cè)翻問題作進(jìn)一步探討。討。y2 2、帶懸架汽車的準(zhǔn)靜態(tài)側(cè)翻、帶懸架汽車的準(zhǔn)靜態(tài)側(cè)翻 圖圖5-875-87給出了側(cè)傾平面內(nèi)帶懸架的汽車物理模型，給出了側(cè)傾平面內(nèi)帶懸架的汽車物理模型，車廂用懸掛質(zhì)量車廂用懸掛質(zhì)量m ms s表示。車廂的側(cè)傾引起汽車質(zhì)心表示。車廂的側(cè)傾引起汽車質(zhì)心位置的偏移，從而改變了汽車自重的抗側(cè)翻能力，位置的偏移，從而改變了汽車自重的抗側(cè)翻能力，

35、使得側(cè)傾閾值減小。使得側(cè)傾閾值減小。grgyhhRhBg/1112例例 某轎車某轎車 ， ，則，則 。與剛。與剛性汽車相比，側(cè)傾閾值減少了性汽車相比，側(cè)傾閾值減少了5 5。另外，當(dāng)汽車受側(cè)向力作用。另外，當(dāng)汽車受側(cè)向力作用時(shí)，外側(cè)輪胎產(chǎn)生彈性變形，從而輪胎接地中心向內(nèi)偏移，輪時(shí)，外側(cè)輪胎產(chǎn)生彈性變形，從而輪胎接地中心向內(nèi)偏移，輪距距B B減小，這使得側(cè)翻閾值又減小約減小，這使得側(cè)翻閾值又減小約5 5。5 . 0/grhhgradR/1 . 0gyhBg295. 0側(cè)傾平面內(nèi)帶懸架的汽車模型側(cè)傾平面內(nèi)帶懸架的汽車模型3 3、汽車的瞬態(tài)側(cè)翻、汽車的瞬態(tài)側(cè)翻 前面討論了汽車的準(zhǔn)靜態(tài)側(cè)翻，而準(zhǔn)靜態(tài)前面

36、討論了汽車的準(zhǔn)靜態(tài)側(cè)翻，而準(zhǔn)靜態(tài)假設(shè)只有當(dāng)側(cè)向加速度變化較慢時(shí)才是合假設(shè)只有當(dāng)側(cè)向加速度變化較慢時(shí)才是合理的。為了解側(cè)向加速度變化較快時(shí)汽車?yán)淼?。為了解?cè)向加速度變化較快時(shí)汽車的側(cè)翻，必須研究汽車的側(cè)傾響應(yīng)。的側(cè)翻，必須研究汽車的側(cè)傾響應(yīng)。 圖圖5-885-88是一種最簡單的汽車側(cè)傾物理模型。是一種最簡單的汽車側(cè)傾物理模型。此模型與前面講述過的帶懸架的汽車模型此模型與前面講述過的帶懸架的汽車模型相似，不過這里車廂用懸掛質(zhì)量相似，不過這里車廂用懸掛質(zhì)量m ms s和側(cè)傾和側(cè)傾轉(zhuǎn)動(dòng)慣量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量I Is s來表示。來表示。汽車側(cè)傾模型汽車側(cè)傾模型Is側(cè)傾轉(zhuǎn)動(dòng)慣量側(cè)傾轉(zhuǎn)動(dòng)慣量ms車廂用懸掛質(zhì)量車廂用懸

37、掛質(zhì)量 汽車的側(cè)傾角在初次達(dá)到穩(wěn)態(tài)值之后有一個(gè)超調(diào)量，汽車的側(cè)傾角在初次達(dá)到穩(wěn)態(tài)值之后有一個(gè)超調(diào)量，說明汽車在比準(zhǔn)靜態(tài)下更小的側(cè)向加速度時(shí)，內(nèi)側(cè)說明汽車在比準(zhǔn)靜態(tài)下更小的側(cè)向加速度時(shí)，內(nèi)側(cè)車輪就可能離開地面，即汽車的瞬態(tài)側(cè)傾閾值比準(zhǔn)車輪就可能離開地面，即汽車的瞬態(tài)側(cè)傾閾值比準(zhǔn)靜態(tài)時(shí)的小。靜態(tài)時(shí)的小。 對(duì)于轎車和多用途車輛，階躍轉(zhuǎn)向時(shí)的側(cè)傾閾值比對(duì)于轎車和多用途車輛，階躍轉(zhuǎn)向時(shí)的側(cè)傾閾值比B B(2 )(2 )低約低約3030，而貨車則低約，而貨車則低約5050。gh總結(jié)總結(jié) 一般汽車即使處于干燥的瀝青路面上，這時(shí)一般汽車即使處于干燥的瀝青路面上，這時(shí) 值較值較大，約為大，約為0.70.70.8

38、0.8，仍然能滿足上述穩(wěn)定性的條件。，仍然能滿足上述穩(wěn)定性的條件。 但是，當(dāng)汽車重心提高以后，例如：在使用底盤較但是，當(dāng)汽車重心提高以后，例如：在使用底盤較高的汽車裝運(yùn)大量輕泡貨物時(shí)，或當(dāng)自卸汽車卸貨高的汽車裝運(yùn)大量輕泡貨物時(shí)，或當(dāng)自卸汽車卸貨時(shí)，上述穩(wěn)定條件就有可能得不到滿足。所以在汽時(shí)，上述穩(wěn)定條件就有可能得不到滿足。所以在汽車設(shè)計(jì)和使用中，都應(yīng)盡量降低其重心高度。車設(shè)計(jì)和使用中，都應(yīng)盡量降低其重心高度。 在前述汽車穩(wěn)定性的分析中，均假定前、后軸是同在前述汽車穩(wěn)定性的分析中，均假定前、后軸是同時(shí)側(cè)滑的。實(shí)際上在汽車使用中，往往是某一車軸時(shí)側(cè)滑的。實(shí)際上在汽車使用中，往往是某一車軸發(fā)生單獨(dú)側(cè)

39、滑，單軸側(cè)滑對(duì)穩(wěn)定性的影響，已在制發(fā)生單獨(dú)側(cè)滑，單軸側(cè)滑對(duì)穩(wěn)定性的影響，已在制動(dòng)側(cè)滑中講述。動(dòng)側(cè)滑中講述。 第二節(jié)第二節(jié) 汽車的轉(zhuǎn)向特性汽車的轉(zhuǎn)向特性 一、彈性車輪的側(cè)偏特性一、彈性車輪的側(cè)偏特性 現(xiàn)代汽車均裝用充氣輪胎。它具有一定的現(xiàn)代汽車均裝用充氣輪胎。它具有一定的徑向和側(cè)向彈性，在受到側(cè)向力作用下滾徑向和側(cè)向彈性，在受到側(cè)向力作用下滾動(dòng)時(shí)，將因側(cè)向變形而引起側(cè)向偏離。動(dòng)時(shí)，將因側(cè)向變形而引起側(cè)向偏離。 輪胎的側(cè)偏特性就是指側(cè)向力與側(cè)偏角間輪胎的側(cè)偏特性就是指側(cè)向力與側(cè)偏角間的關(guān)系。的關(guān)系。 輪胎的側(cè)偏特性是討論汽車操縱穩(wěn)定性理輪胎的側(cè)偏特性是討論汽車操縱穩(wěn)定性理論的基礎(chǔ)。論的基礎(chǔ)。輪胎的

40、坐標(biāo)系輪胎的坐標(biāo)系 汽車在行駛過程中，由于路面的側(cè)向傾斜、汽車在行駛過程中，由于路面的側(cè)向傾斜、側(cè)向風(fēng)或曲線行駛時(shí)的離心力等的作用，側(cè)向風(fēng)或曲線行駛時(shí)的離心力等的作用，車輪中心沿車輪中心沿y軸方向?qū)⒆饔糜袀?cè)向力軸方向?qū)⒆饔糜袀?cè)向力Fy，相，相應(yīng)地在地面上產(chǎn)生地面?zhèn)认蚍醋饔昧?yīng)地在地面上產(chǎn)生地面?zhèn)认蚍醋饔昧Y，F(xiàn)Y也稱為側(cè)偏力。也稱為側(cè)偏力。有側(cè)向力作用時(shí)剛性車輪的滾動(dòng)有側(cè)向力作用時(shí)剛性車輪的滾動(dòng) 當(dāng)有地面?zhèn)认蚍醋饔昧r(shí)，若當(dāng)有地面?zhèn)认蚍醋饔昧r(shí)，若車輪是剛性的，則可以發(fā)生兩車輪是剛性的，則可以發(fā)生兩種情況：種情況：1)1)當(dāng)?shù)孛鎮(zhèn)认蚍醋饔昧Ξ?dāng)?shù)孛鎮(zhèn)认蚍醋饔昧 n未超過未超過車輪與地面間的附

41、著極限時(shí)，車輪與地面間的附著極限時(shí)，車輪與地面間沒有滑動(dòng)，車輪車輪與地面間沒有滑動(dòng)，車輪仍沿其本身平面仍沿其本身平面cccc的方向行駛的方向行駛( (圖圖5-6)5-6)。 2)2)當(dāng)?shù)孛鎮(zhèn)认蚍醋饔昧Ξ?dāng)?shù)孛鎮(zhèn)认蚍醋饔昧YFY達(dá)到達(dá)到車輪與地面間的附著極限時(shí)，車輪與地面間的附著極限時(shí)，車輪發(fā)生側(cè)向滑動(dòng)，若滑動(dòng)速車輪發(fā)生側(cè)向滑動(dòng)，若滑動(dòng)速度為度為u u，車輪便沿合成速度，車輪便沿合成速度uu的方向行駛，偏離了的方向行駛，偏離了cccc方向。方向。 ( (一一) )彈性車輪的側(cè)向偏離現(xiàn)象彈性車輪的側(cè)向偏離現(xiàn)象 為研究輪胎的側(cè)向彈性變形對(duì)車輪滾動(dòng)過為研究輪胎的側(cè)向彈性變形對(duì)車輪滾動(dòng)過程的影響，試觀察

42、彈性車輪在側(cè)向力程的影響，試觀察彈性車輪在側(cè)向力 作作用下的側(cè)向變形和滾動(dòng)軌跡。用下的側(cè)向變形和滾動(dòng)軌跡。 假定假定 不足以使車輪側(cè)向滑動(dòng)。不足以使車輪側(cè)向滑動(dòng)。 顯而易見，當(dāng)車輪靜止不動(dòng)時(shí)，由于顯而易見，當(dāng)車輪靜止不動(dòng)時(shí)，由于 使使輪胎產(chǎn)生側(cè)向變形，輪胎與地面接觸印跡輪胎產(chǎn)生側(cè)向變形，輪胎與地面接觸印跡的長軸線與車輪的中心平面不重合，錯(cuò)的長軸線與車輪的中心平面不重合，錯(cuò)開開 ，如圖所示。，如圖所示。 yFyFyFh輪胎的側(cè)偏現(xiàn)象 a)靜止 b)滾動(dòng) 地面接觸印跡的地面接觸印跡的長軸線與車輪的長軸線與車輪的中心平面不重合，中心平面不重合，錯(cuò)開錯(cuò)開h分析分析 為了分析彈性車輪有側(cè)向變形時(shí)的滾動(dòng)軌

43、跡，在輪為了分析彈性車輪有側(cè)向變形時(shí)的滾動(dòng)軌跡，在輪胎胎面中心線上標(biāo)出胎胎面中心線上標(biāo)出a a、b b、c c、d d、e e、f f，各點(diǎn)，見，各點(diǎn)，見圖。圖。 若車輪未受側(cè)向力作用而滾動(dòng)時(shí)若車輪未受側(cè)向力作用而滾動(dòng)時(shí)a a，b b、c c、各點(diǎn)各點(diǎn)將依次落于地面上將依次落于地面上a1a1，b1b1，c1c1，d1d1，e1e1、f1f1各點(diǎn)上。各點(diǎn)上。 車輪的運(yùn)動(dòng)軌跡為車輪的運(yùn)動(dòng)軌跡為af1af1而當(dāng)車輪在側(cè)向力作用下滾而當(dāng)車輪在側(cè)向力作用下滾動(dòng)時(shí)，動(dòng)時(shí)，a a、b b、c c、各點(diǎn)將依次落于路面上各點(diǎn)將依次落于路面上各點(diǎn)。各點(diǎn)。 則車輪在路面上的運(yùn)動(dòng)軌跡相對(duì)于車輪平面偏離某則車輪在路面上

44、的運(yùn)動(dòng)軌跡相對(duì)于車輪平面偏離某一角度。一角度。 換言之，彈性輪胎在側(cè)向力作用下，由于車輪的側(cè)換言之，彈性輪胎在側(cè)向力作用下，由于車輪的側(cè)向彈性變形，其實(shí)際運(yùn)動(dòng)方向不再是車輪平面所指向彈性變形，其實(shí)際運(yùn)動(dòng)方向不再是車輪平面所指的方向，而是與其相差某一角度。的方向，而是與其相差某一角度。 這種現(xiàn)象稱為彈性車輪的側(cè)向偏離。而角稱為彈性這種現(xiàn)象稱為彈性車輪的側(cè)向偏離。而角稱為彈性車輪的側(cè)偏角。車輪的側(cè)偏角。 （二）輪胎的側(cè)偏特性（二）輪胎的側(cè)偏特性曲線表明，側(cè)偏角不超過50時(shí)，F(xiàn)Y與成線性關(guān)系。汽車正常行駛時(shí)，側(cè)向加速度不超過04g，側(cè)偏角不超過4050，可以認(rèn)為側(cè)偏角與側(cè)偏力成線性關(guān)系。FY一曲線在

45、=00處的斜率稱為側(cè)偏剛度k，單位為Nrad或N(o)。由輪胎坐標(biāo)系有關(guān)符號(hào)規(guī)定可知，負(fù)的側(cè)偏力產(chǎn)生正的側(cè)偏角，因此側(cè)偏剛度為負(fù)值。FY與的關(guān)系式可寫作 F FY Y=k=k 小型轎車輪胎的k值約在-28000-80000Nrad范圍內(nèi)。側(cè)偏剛度是決定操縱穩(wěn)定性的重要輪胎參數(shù)。輪胎應(yīng)有高的側(cè)偏剛度(指絕對(duì)值)，以保證汽車良好的操縱穩(wěn)定性。 側(cè)偏特性曲線側(cè)偏特性曲線普 通 斜 交 胎道 路 附 著 極 限2000010004812子 午 線 輪 胎側(cè) 偏 力 F（ N）Y側(cè) 偏 角 16 輪胎的側(cè)偏特性大多是靠試驗(yàn)來測定的。而且試輪胎的側(cè)偏特性大多是靠試驗(yàn)來測定的。而且試驗(yàn)結(jié)果因輪胎本身的變化驗(yàn)

46、結(jié)果因輪胎本身的變化 ( (如氣壓、磨損等如氣壓、磨損等) )、試驗(yàn)條件的改變?cè)囼?yàn)條件的改變( (路面干濕、溫度、表面清潔狀路面干濕、溫度、表面清潔狀況等況等) )以及試驗(yàn)設(shè)備的不同而有差異。以及試驗(yàn)設(shè)備的不同而有差異。 圖圖5-55-5為側(cè)向力為側(cè)向力側(cè)偏角特性。側(cè)偏角特性。 曲線表明，側(cè)偏角不超過曲線表明，側(cè)偏角不超過3 30 04 40 0時(shí)，時(shí)， 與與 成線成線性關(guān)系。性關(guān)系。 隨著側(cè)向力增大，側(cè)偏角也增大。隨著側(cè)向力增大，側(cè)偏角也增大。 側(cè)向力增至某一數(shù)值后側(cè)向力增至某一數(shù)值后( =10( =10O O) )，由于輪胎與，由于輪胎與路面開始局部滑移，側(cè)偏角增長加快。路面開始局部滑移，

47、側(cè)偏角增長加快。 當(dāng)側(cè)向力等于附著力時(shí)，當(dāng)側(cè)向力等于附著力時(shí)， ，車輪發(fā)生側(cè)滑。，車輪發(fā)生側(cè)滑。 yFZyFF 汽車正常行駛時(shí)，側(cè)偏角一般不超過汽車正常行駛時(shí)，側(cè)偏角一般不超過4 4o o5 5o o，故可認(rèn)為側(cè)向力與側(cè)偏角成線性關(guān)系。故可認(rèn)為側(cè)向力與側(cè)偏角成線性關(guān)系。 曲線曲線 中的線性部分可寫成關(guān)系式：中的線性部分可寫成關(guān)系式： 式中，式中，k k側(cè)偏剛度，側(cè)偏剛度，N N( ( o o ) )。 側(cè)偏剛度表示彈性車輪產(chǎn)生側(cè)偏剛度表示彈性車輪產(chǎn)生1 1o o側(cè)偏角所需施側(cè)偏角所需施加的側(cè)向力。加的側(cè)向力。 一般中小型轎車的側(cè)偏剛度為一般中小型轎車的側(cè)偏剛度為4904901372N1372N

48、( ( o o ) )。 可見彈性車輪的側(cè)偏角不僅與側(cè)向力有關(guān)，可見彈性車輪的側(cè)偏角不僅與側(cè)向力有關(guān)，還與側(cè)偏剛度有關(guān)。還與側(cè)偏剛度有關(guān)。 側(cè)向力相同時(shí)，側(cè)偏剛度大，則側(cè)偏角小。側(cè)向力相同時(shí)，側(cè)偏剛度大，則側(cè)偏角小。 yFkFy 根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果分析，側(cè)偏剛度和側(cè)偏特性與一系列結(jié)構(gòu)上和根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果分析，側(cè)偏剛度和側(cè)偏特性與一系列結(jié)構(gòu)上和使用上的因素有關(guān)。使用上的因素有關(guān)。 （1 1）輪輞較寬的輪胎側(cè)偏剛度較大。）輪輞較寬的輪胎側(cè)偏剛度較大。 （2 2）尺寸相同的子午線輪胎比斜交輪胎的側(cè)偏剛度大。）尺寸相同的子午線輪胎比斜交輪胎的側(cè)偏剛度大。 （3 3）同一型號(hào)、同一尺寸的輪胎，簾布層數(shù)越多，簾線與

49、）同一型號(hào)、同一尺寸的輪胎，簾布層數(shù)越多，簾線與車輪平面的夾角越小，氣壓越高，側(cè)偏剛度越大。車輪平面的夾角越小，氣壓越高，側(cè)偏剛度越大。 （4 4）側(cè)偏剛度也與車輪傾斜角度有關(guān)，側(cè)向力與傾斜方向）側(cè)偏剛度也與車輪傾斜角度有關(guān)，側(cè)向力與傾斜方向相反時(shí)，側(cè)偏剛度增大。相反時(shí)，側(cè)偏剛度增大。 （5 5）側(cè)偏剛度與車輪的法向載荷的關(guān)系是法向載荷增加時(shí)，）側(cè)偏剛度與車輪的法向載荷的關(guān)系是法向載荷增加時(shí)，側(cè)偏剛度先增大，然后又減小，其最大值一般對(duì)應(yīng)于輪胎的側(cè)偏剛度先增大，然后又減小，其最大值一般對(duì)應(yīng)于輪胎的額定法向載荷。額定法向載荷。 （6 6）地面切向反作用力的大小和方向?qū)?cè)偏剛度也有影響。）地面切向反

50、作用力的大小和方向?qū)?cè)偏剛度也有影響。 車輪傳遞的驅(qū)動(dòng)力增加時(shí)，由于輪胎前部發(fā)生切向壓縮，側(cè)車輪傳遞的驅(qū)動(dòng)力增加時(shí)，由于輪胎前部發(fā)生切向壓縮，側(cè)偏剛度略為減小。反之，當(dāng)制動(dòng)力增加時(shí)，側(cè)偏剛度稍有增偏剛度略為減小。反之，當(dāng)制動(dòng)力增加時(shí)，側(cè)偏剛度稍有增加，隨后減小。加，隨后減小。 側(cè)向偏離不僅影響車輪的運(yùn)動(dòng)軌跡，同時(shí)，側(cè)向變形使?jié)L動(dòng)側(cè)向偏離不僅影響車輪的運(yùn)動(dòng)軌跡，同時(shí)，側(cè)向變形使?jié)L動(dòng)阻力損失增加，并加劇輪胎的磨損。阻力損失增加，并加劇輪胎的磨損。 以下為教材分析分析分析 在較大的側(cè)偏力時(shí)，側(cè)偏角以較大的速率增長，在較大的側(cè)偏力時(shí)，側(cè)偏角以較大的速率增長，即即F FY Y曲線的斜率逐漸減小，這時(shí)輪胎

51、在接地曲線的斜率逐漸減小，這時(shí)輪胎在接地面處已發(fā)生部分側(cè)滑。最后，側(cè)偏力達(dá)到附著極面處已發(fā)生部分側(cè)滑。最后，側(cè)偏力達(dá)到附著極限時(shí)，整個(gè)輪胎側(cè)滑。限時(shí)，整個(gè)輪胎側(cè)滑。 顯然，輪胎的最大側(cè)偏力決定于附著條件，即垂顯然，輪胎的最大側(cè)偏力決定于附著條件，即垂直載荷，輪胎胎面花紋、材料、結(jié)構(gòu)、充氣壓力，直載荷，輪胎胎面花紋、材料、結(jié)構(gòu)、充氣壓力，路面的材料、結(jié)構(gòu)、潮濕程度以及車輪的外傾角路面的材料、結(jié)構(gòu)、潮濕程度以及車輪的外傾角等。等。 一般而言，最大側(cè)偏力越大，汽車的極限性能越一般而言，最大側(cè)偏力越大，汽車的極限性能越好，譬如按圓周行駛的極限側(cè)向加速度就越高。好，譬如按圓周行駛的極限側(cè)向加速度就越高。

52、 輪胎的結(jié)構(gòu)、工作條件對(duì)側(cè)偏特性的影響輪胎的結(jié)構(gòu)、工作條件對(duì)側(cè)偏特性的影響 輪胎的尺寸、形式和結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)側(cè)偏剛度有顯著影響。輪胎的尺寸、形式和結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)側(cè)偏剛度有顯著影響。尺寸較大的輪胎有較高的側(cè)偏剛度。尺寸較大的輪胎有較高的側(cè)偏剛度。 子午線輪胎接地面寬，一般側(cè)偏剛度較高。鋼絲子午線子午線輪胎接地面寬，一般側(cè)偏剛度較高。鋼絲子午線輪胎比尼龍子午線的側(cè)偏剛度還要高些。輪胎比尼龍子午線的側(cè)偏剛度還要高些。 以百分?jǐn)?shù)表示的輪胎斷面高以百分?jǐn)?shù)表示的輪胎斷面高H H與輪胎斷面寬與輪胎斷面寬B B之比之比H HB B100100稱為扁平率。稱為扁平率。 早期輪胎的扁平率為早期輪胎的扁平率為100100，

53、現(xiàn)代輪胎的扁平率逐漸減小，現(xiàn)代輪胎的扁平率逐漸減小，目前不少轎車已采用扁平率為目前不少轎車已采用扁平率為6060或稱或稱6060系列的寬輪胎。系列的寬輪胎。 追求高性能的運(yùn)動(dòng)型轎車也有采用扁平率為追求高性能的運(yùn)動(dòng)型轎車也有采用扁平率為5050甚至甚至4040寬輪胎的。寬輪胎的。 扁平率對(duì)輪胎側(cè)偏剛度影響很大，采用扁平率小的寬輪扁平率對(duì)輪胎側(cè)偏剛度影響很大，采用扁平率小的寬輪胎是提高側(cè)偏剛度的主要措施。胎是提高側(cè)偏剛度的主要措施。 圖圖5-95-9給出了四種輪胎的側(cè)偏剛度與載荷的關(guān)系曲線，可給出了四種輪胎的側(cè)偏剛度與載荷的關(guān)系曲線，可以看出扁平率為以看出扁平率為6060的的6060系列輪胎的側(cè)偏

54、剛度有大幅度系列輪胎的側(cè)偏剛度有大幅度提高。提高。 幾種不同扁平率子午胎的側(cè)偏剛度與幾種不同扁平率子午胎的側(cè)偏剛度與載荷的關(guān)系曲線載荷的關(guān)系曲線 垂直載荷對(duì)側(cè)偏特性的影響垂直載荷對(duì)側(cè)偏特性的影響 汽車行駛時(shí)，輪胎的垂直載荷常有變化。例如轉(zhuǎn)向時(shí)，內(nèi)側(cè)車輪輪胎的垂直載荷減小，汽車行駛時(shí)，輪胎的垂直載荷常有變化。例如轉(zhuǎn)向時(shí)，內(nèi)側(cè)車輪輪胎的垂直載荷減小，外側(cè)車輪輪胎的垂直載荷增大。垂直載荷的變化對(duì)輪胎側(cè)偏特性有顯著影響。外側(cè)車輪輪胎的垂直載荷增大。垂直載荷的變化對(duì)輪胎側(cè)偏特性有顯著影響。圖圖5-105-10表明垂直載荷增大后，側(cè)偏剛度隨垂直載荷的增加而加大；但垂直載荷過大時(shí)，表明垂直載荷增大后，側(cè)偏剛

55、度隨垂直載荷的增加而加大；但垂直載荷過大時(shí)，輪胎與地面接觸區(qū)的壓力變得極不均勻，使輪胎側(cè)偏剛度反而有所減小。輪胎與地面接觸區(qū)的壓力變得極不均勻，使輪胎側(cè)偏剛度反而有所減小。 輪胎充氣壓力對(duì)側(cè)偏剛度的影響輪胎充氣壓力對(duì)側(cè)偏剛度的影響 輪胎的充氣壓力對(duì)側(cè)偏剛度也有顯著影響。由圖輪胎的充氣壓力對(duì)側(cè)偏剛度也有顯著影響。由圖5-1l可知，隨著氣壓的可知，隨著氣壓的增加，側(cè)偏剛度增大；但氣壓過高后剛度不再變化。行駛車速對(duì)側(cè)偏剛增加，側(cè)偏剛度增大；但氣壓過高后剛度不再變化。行駛車速對(duì)側(cè)偏剛度的影響很小。度的影響很小。 地面切向反作用力對(duì)側(cè)偏特性的影響地面切向反作用力對(duì)側(cè)偏特性的影響 曲線曲線( (圖圖5-1

56、2)5-12)表明，一定側(cè)偏角下，驅(qū)動(dòng)力增加時(shí)，側(cè)偏力逐漸有所減小，這是由表明，一定側(cè)偏角下，驅(qū)動(dòng)力增加時(shí)，側(cè)偏力逐漸有所減小，這是由于輪胎側(cè)向彈性有所改變的關(guān)系。當(dāng)驅(qū)動(dòng)力相當(dāng)大時(shí)，側(cè)偏力顯著下降，因?yàn)榇藭r(shí)于輪胎側(cè)向彈性有所改變的關(guān)系。當(dāng)驅(qū)動(dòng)力相當(dāng)大時(shí)，側(cè)偏力顯著下降，因?yàn)榇藭r(shí)接近附著極限，切向力已耗去大部分附著力，而側(cè)向能利用的附著力很少。作用有接近附著極限，切向力已耗去大部分附著力，而側(cè)向能利用的附著力很少。作用有制動(dòng)力時(shí)，側(cè)偏力也有相似的變化。制動(dòng)力時(shí)，側(cè)偏力也有相似的變化。由圖還可看出，這組曲線的包絡(luò)線接近于一橢圓，一般稱為附著橢圓。它確定了在由圖還可看出，這組曲線的包絡(luò)線接近于一橢圓

57、，一般稱為附著橢圓。它確定了在一定附著條件下切向力與側(cè)偏力合力的極限值。一定附著條件下切向力與側(cè)偏力合力的極限值。 干路面和濕路面上的側(cè)偏特性干路面和濕路面上的側(cè)偏特性 輪胎胎面、路面粗糙程度、水層厚度與滑水現(xiàn)輪胎胎面、路面粗糙程度、水層厚度與滑水現(xiàn)象的關(guān)系象的關(guān)系 路面有薄水層時(shí)，由于滑路面有薄水層時(shí)，由于滑水現(xiàn)象，會(huì)出現(xiàn)完全喪失水現(xiàn)象，會(huì)出現(xiàn)完全喪失側(cè)偏力的情況。側(cè)偏力的情況。圖圖5-145-14表明一輪胎在不同表明一輪胎在不同輪胎胎面、路面粗糙度和輪胎胎面、路面粗糙度和水層厚度等條件下，最大水層厚度等條件下，最大側(cè)偏力的降低情況。側(cè)偏力的降低情況。 回正力矩回正力矩繞繞OzOz軸的力矩軸

58、的力矩 在輪胎發(fā)生側(cè)偏時(shí)，還會(huì)產(chǎn)生作用于輪胎繞在輪胎發(fā)生側(cè)偏時(shí)，還會(huì)產(chǎn)生作用于輪胎繞Oz軸的力矩軸的力矩Tz，圓周行駛時(shí)，圓周行駛時(shí)，Tz是是使轉(zhuǎn)向車輪恢復(fù)到直線行駛位置的主要恢復(fù)力矩之一，稱為回正力矩。使轉(zhuǎn)向車輪恢復(fù)到直線行駛位置的主要恢復(fù)力矩之一，稱為回正力矩。 在輪胎發(fā)生側(cè)偏時(shí)，還會(huì)產(chǎn)生作用于輪胎繞在輪胎發(fā)生側(cè)偏時(shí)，還會(huì)產(chǎn)生作用于輪胎繞OzOz軸的力矩軸的力矩T Tz z，參看圖參看圖5-55-5。圓周行駛時(shí)，。圓周行駛時(shí)，T Tz z是使轉(zhuǎn)向車輪恢復(fù)到直線行駛是使轉(zhuǎn)向車輪恢復(fù)到直線行駛位置的主要恢復(fù)力矩之一，稱為回正力矩。位置的主要恢復(fù)力矩之一，稱為回正力矩。 回正力矩是由接地面內(nèi)分布

59、的微元側(cè)向反力產(chǎn)生的。回正力矩是由接地面內(nèi)分布的微元側(cè)向反力產(chǎn)生的。 由圖由圖5-75-7可知，車輪在靜止時(shí)受到側(cè)向力后，印跡長軸線可知，車輪在靜止時(shí)受到側(cè)向力后，印跡長軸線aaaa與車輪平面與車輪平面cccc平行，錯(cuò)開平行，錯(cuò)開hh，即印跡長軸線，即印跡長軸線aaaa上各點(diǎn)的橫上各點(diǎn)的橫向變形向變形( (相對(duì)于相對(duì)于cccc平面平面) )均為均為hh，故可以認(rèn)為地面?zhèn)认蚍醋鳎士梢哉J(rèn)為地面?zhèn)认蚍醋饔昧ρ赜昧ρ豠aaa線是均勻分布的線是均勻分布的( (圖圖5-15a)5-15a)。 而車輪滾動(dòng)時(shí)，如前所述，印跡長軸線而車輪滾動(dòng)時(shí)，如前所述，印跡長軸線aaaa不僅與車輪平面不僅與車輪平面錯(cuò)開一定

60、距離，而且轉(zhuǎn)動(dòng)了錯(cuò)開一定距離，而且轉(zhuǎn)動(dòng)了角，因而印跡前端離車輪平角，因而印跡前端離車輪平面近，側(cè)向變形??；印跡后端離車輪平面遠(yuǎn)，側(cè)向變形大。面近，側(cè)向變形?。挥≯E后端離車輪平面遠(yuǎn)，側(cè)向變形大。 可以認(rèn)為，地面微元側(cè)向反作用力的分布與變形成正比，可以認(rèn)為，地面微元側(cè)向反作用力的分布與變形成正比，故地面微元側(cè)向反作用力的分布情況將如圖故地面微元側(cè)向反作用力的分布情況將如圖5-15b5-15b所示，其所示，其合力就是側(cè)偏力合力就是側(cè)偏力F FY Y，但其作用點(diǎn)必然在接地印跡幾何中心，但其作用點(diǎn)必然在接地印跡幾何中心的后方，偏移某一距離的后方，偏移某一距離e e。 e e稱為輪胎拖距，稱為輪胎拖距，F(xiàn)

61、 FY Ye e就是回正力矩就是回正力矩T TZ Z。 輪胎的回正力矩一側(cè)偏角特性輪胎的回正力矩一側(cè)偏角特性 地面切向反作用力對(duì)回正力矩的影響地面切向反作用力對(duì)回正力矩的影響 有外傾角時(shí)輪胎的滾動(dòng)有外傾角時(shí)輪胎的滾動(dòng) 汽車兩前輪有外傾角汽車兩前輪有外傾角 ，具有繞各自旋轉(zhuǎn)，具有繞各自旋轉(zhuǎn)軸線與地面的交點(diǎn)軸線與地面的交點(diǎn)O O/ /滾動(dòng)的趨勢滾動(dòng)的趨勢( (圖圖5-18)5-18)，若不受約束，猶如發(fā)生側(cè)偏一樣，將偏離正若不受約束，猶如發(fā)生側(cè)偏一樣，將偏離正前方而各自向左、右側(cè)滾動(dòng)。前方而各自向左、右側(cè)滾動(dòng)。 實(shí)際上，由于前軸的約束，兩個(gè)車輪只能一實(shí)際上，由于前軸的約束，兩個(gè)車輪只能一起向前行駛

62、。起向前行駛。 因此，車輪中心必作用有一側(cè)向力因此，車輪中心必作用有一側(cè)向力F FY Y，把車，把車輪輪“拉拉”回至同一方向向前滾動(dòng)?；刂镣环较蛳蚯皾L動(dòng)。 與此同時(shí)，輪胎接地面中產(chǎn)生一與與此同時(shí)，輪胎接地面中產(chǎn)生一與F FY Y方向相方向相反的側(cè)向反作用力，這就是外傾側(cè)向力反的側(cè)向反作用力，這就是外傾側(cè)向力F FY Y。 有外傾角時(shí)輪胎的側(cè)偏特性有外傾角時(shí)輪胎的側(cè)偏特性 隨著外傾角的增大，胎面與路面的接觸情況越來越差，會(huì)影響最大地面?zhèn)认蚍醋饔昧﹄S著外傾角的增大，胎面與路面的接觸情況越來越差，會(huì)影響最大地面?zhèn)认蚍醋饔昧?側(cè)向附著力側(cè)向附著力)而損害汽車的極限性能而損害汽車的極限性能(降低極限側(cè)

63、向加速度）。降低極限側(cè)向加速度）。所以，高速轎車特別是采用超寬斷面輪胎的競賽車，轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)承受大部分前側(cè)向力所以，高速轎車特別是采用超寬斷面輪胎的競賽車，轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)承受大部分前側(cè)向力的前外輪應(yīng)盡量垂直于地面，即外傾角等于零。摩托車轉(zhuǎn)彎時(shí)，車輪外傾角很大，為的前外輪應(yīng)盡量垂直于地面，即外傾角等于零。摩托車轉(zhuǎn)彎時(shí)，車輪外傾角很大，為了保證最大地面?zhèn)认蚍醋饔昧?，摩托車輪胎具有圓形斷面。了保證最大地面?zhèn)认蚍醋饔昧?，摩托車輪胎具有圓形斷面。 外傾回正力矩與外傾角曲線外傾回正力矩與外傾角曲線 車輪有外傾角時(shí)還車輪有外傾角時(shí)還產(chǎn)生回正力矩。產(chǎn)生回正力矩。圖圖5-20給出了不同給出了不同垂直載荷下的回正垂直載

64、荷下的回正力矩力矩外傾角曲線。外傾角曲線。 輪胎特性參數(shù)的正負(fù)輪胎特性參數(shù)的正負(fù) 正側(cè)偏角對(duì)應(yīng)于負(fù)的側(cè)正側(cè)偏角對(duì)應(yīng)于負(fù)的側(cè)偏力與正的回正力矩；偏力與正的回正力矩；正外傾角對(duì)應(yīng)于負(fù)的外正外傾角對(duì)應(yīng)于負(fù)的外傾側(cè)向力與負(fù)的外傾回傾側(cè)向力與負(fù)的外傾回正力矩。正力矩。 教材分析結(jié)束二、彈性車輪的側(cè)向偏離對(duì)汽車轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)二、彈性車輪的側(cè)向偏離對(duì)汽車轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)的影響的影響 ( (一一) )剛性車輪轉(zhuǎn)向時(shí)的幾何關(guān)系剛性車輪轉(zhuǎn)向時(shí)的幾何關(guān)系 為使汽車轉(zhuǎn)向時(shí)所有車輪都保持純滾動(dòng)狀為使汽車轉(zhuǎn)向時(shí)所有車輪都保持純滾動(dòng)狀態(tài)，以減少輪胎磨損和提高行駛穩(wěn)定性，態(tài)，以減少輪胎磨損和提高行駛穩(wěn)定性，必須保證所有車輪繞同一個(gè)瞬時(shí)轉(zhuǎn)向

65、中心必須保證所有車輪繞同一個(gè)瞬時(shí)轉(zhuǎn)向中心作曲線運(yùn)動(dòng)。作曲線運(yùn)動(dòng)。 因此，汽車轉(zhuǎn)向時(shí)，其內(nèi)外轉(zhuǎn)向軸的偏轉(zhuǎn)因此，汽車轉(zhuǎn)向時(shí)，其內(nèi)外轉(zhuǎn)向軸的偏轉(zhuǎn)角是不同的。角是不同的。 剛性車輪的汽車轉(zhuǎn)向簡圖剛性車輪的汽車轉(zhuǎn)向簡圖 1 2RLBB/2dBGD 1AEF 20由圖的三角關(guān)系中可知由圖的三角關(guān)系中可知: :式中：式中： 左、右轉(zhuǎn)向節(jié)左、右轉(zhuǎn)向節(jié)E E、F F的轉(zhuǎn)角，的轉(zhuǎn)角，( ( o o ) )； d d左、右轉(zhuǎn)向節(jié)主銷中心的距離，左、右轉(zhuǎn)向節(jié)主銷中心的距離，m m；B B輪距，輪距，m m；L L軸距，軸距，m m。上式表示內(nèi)、外轉(zhuǎn)向輪正確轉(zhuǎn)角關(guān)系的理論特性。上式表示內(nèi)、外轉(zhuǎn)向輪正確轉(zhuǎn)角關(guān)系的理論特性

66、。此關(guān)系靠正確選擇轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)參此關(guān)系靠正確選擇轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)參數(shù)來保證。實(shí)際的汽車轉(zhuǎn)角特性，只在直線行駛位置附近接近理論特性，保證高速行數(shù)來保證。實(shí)際的汽車轉(zhuǎn)角特性，只在直線行駛位置附近接近理論特性，保證高速行駛時(shí)輪胎磨損小。駛時(shí)輪胎磨損小。 LdREGOGctg21LdRFDODctg22LBLdLODOGctgctg2121、( (二二) )無側(cè)向偏離時(shí)的汽車轉(zhuǎn)向半徑無側(cè)向偏離時(shí)的汽車轉(zhuǎn)向半徑R R 汽車轉(zhuǎn)向半徑汽車轉(zhuǎn)向半徑R R，是指汽車轉(zhuǎn)向時(shí)，從瞬時(shí)，是指汽車轉(zhuǎn)向時(shí)，從瞬時(shí)轉(zhuǎn)向中心轉(zhuǎn)向中心O O至汽車縱軸線的距離。至汽車縱軸線的距離。 由三角形由三角形ABOABO中，可得中，可得 式中式中 前軸中點(diǎn)的速度矢量與汽車縱軸前軸中點(diǎn)的速度矢量與汽車縱軸線的夾角，其大小為線的夾角，其大小為 當(dāng)轉(zhuǎn)向角當(dāng)轉(zhuǎn)向角 不大時(shí)，若用弧度表示，可認(rèn)不大時(shí)，若用弧度表示，可認(rèn)為為 故公式可簡化為故公式可簡化為 tgLR 221tgLR ( (三三) )有側(cè)向偏離時(shí)的汽車轉(zhuǎn)向特性有側(cè)向偏離時(shí)的汽車轉(zhuǎn)向特性 彈性車輪的側(cè)向偏離，使汽車的實(shí)際轉(zhuǎn)向彈性車輪的側(cè)向偏離，使汽車的實(shí)際轉(zhuǎn)向特性與剛性車輪的轉(zhuǎn)向特性有