汽 車 的 操 縱 穩(wěn) 定 性學(xué) 習(xí) 目 標(biāo)1.掌 握 汽 車 操 縱 穩(wěn) 定 性 的 內(nèi) 容 、 了 解 其 評 價 指 標(biāo) ；2.了 解 輪 胎 的 側(cè) 偏 特 性 ；3.熟 悉 汽 車 穩(wěn) 態(tài) 轉(zhuǎn) 向 特 性 及 其 影 響 因 素 ；4.理 解 汽 車 底 盤 系 統(tǒng) 對 操 縱 穩(wěn) 定 性 的 影 響 ；5.理 解 汽 車 跑 偏 、 縱 翻 、 側(cè) 翻 等 不 穩(wěn) 定 現(xiàn) 象 及 原 因 ；6.掌 握 汽 車 側(cè) 滑 的 檢 驗 方 法 。 第 六 章 汽 車 操 縱 穩(wěn) 定 性汽 車 操 縱 穩(wěn) 定 性 汽 車 的 主 要 性 能 之 一 a. 汽 車 正 確 遵 循 駕 駛 員 通 過 操 縱 機 構(gòu) 所 給 定 的 方 向 的 能 力 ;第 一 節(jié) 概 述操 縱 穩(wěn) 定 性b. 汽 車 抵 抗 企 圖 改 變 行 駛 方 向 干 擾 、 保 持 穩(wěn) 定 行 駛 方 向 的 能 力 。不 能 過 分 降 低 車 速 或 造 成 駕 駛 員 疲 勞 。 1、 “ 飄 ” 汽 車 自 己 改 變 方 向 。 升 力 或 轉(zhuǎn) 向 系 、 輪 胎 、 懸 架 等 問 題 。2、 “ 反 應(yīng) 遲 鈍 ” 轉(zhuǎn) 向 反 映 慢 。 傳 動 比 太 大 。3、 “ 晃 ” 左 右 搖 擺 ， 行 駛 方 向 難 于 穩(wěn) 定 。4、 “ 喪 失 路 感 ” 操 縱 穩(wěn) 定 性 不 好 的 汽 車 在 高 速 或 急 劇轉(zhuǎn) 向 時 會 喪 失 路 感 ， 導(dǎo) 致 駕 駛 員 判 斷 的 困 難 。5、 “ 失 控 ” 某 些 工 況 下 汽 車 不 能 控 制 方 向 。 制 動 時 無法 轉(zhuǎn) 向 ,甩 尾 ， 側(cè) 滑 ， 側(cè) 翻 。第 一 節(jié) 概 述操 縱 穩(wěn) 定 性 不 好 的 具 體 表 現(xiàn) 第 一 節(jié) 概 述賽 車 負(fù) 升 力 翼 制 動 跑 偏第 一 節(jié) 概 述 第 一 節(jié) 概 述ABS系 統(tǒng) 對 比 試 驗 第 一 節(jié) 概 述車 輛 穩(wěn) 定 性 控 制 系 統(tǒng)（ VSC） 作 用 四 輪 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 4WS作 用第 一 節(jié) 概 述 第 一 節(jié) 概 述汽 車 操 穩(wěn) 性 引 起 的 事 故 成 都南 充 4.29交 通 事 故 軌 跡 圖 第 一 節(jié) 概 述 第 一 節(jié) 概 述錯 誤 地 在 前 、 后 軸 混 裝 子 午 線 輪 胎 和 斜 交 輪 胎 。 具 有 過 多 轉(zhuǎn) 向 特 性 的汽 車 ， 在 轉(zhuǎn) 向 時 達(dá) 到 一 定 車 速 (稱 為 “ 臨 界 車 速 ” )時 ， 將 會 出 乎 意 外 地向 轉(zhuǎn) 向 內(nèi) 側(cè) 激 轉(zhuǎn) ， 造 成 事 故 。該 車 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 相 關(guān) 零 部 件 間 累 計 間 隙 過 大 ， 方 向 盤 自 由 行 程 嚴(yán) 重 超 差 ，而 又 未 及 時 維 修 (或 維 修 質(zhì) 量 不 佳 )， 未 排 除 故 障 ， 帶 病 運 行 ， 導(dǎo) 致 該 車行 駛 中 前 束 值 或 大 或 小 不 斷 變 化 ， 使 汽 車 行 駛 處 于 極 不 穩(wěn) 定 狀 態(tài) ， 這 也加 劇 了 過 多 轉(zhuǎn) 向 的 趨 勢 。該 車 左 后 輪 制 動 器 因 左 后 半 軸 油 封 損 壞 ， 齒 輪 油 漏 入 左 后 輪 制 動 器 而導(dǎo) 致 該 輪 制 動 器 工 作 失 效 。 不 均 衡 制 動 力 造 成 的 回 轉(zhuǎn) 力 矩 。 第 一 節(jié) 概 述車 輛 坐 標(biāo) 系 和 汽 車 主 要 運 動 形 式 第 一 節(jié) 概 述汽 車 操 縱 穩(wěn) 定 性 評 價 方 法 第 一 節(jié) 概 述 第 一 節(jié) 概 述汽 車 穩(wěn) 態(tài) 響 應(yīng) 第 一 節(jié) 概 述汽 車 瞬 態(tài) 響 應(yīng) 第 一 節(jié) 概 述人 -車 閉 環(huán) 系 統(tǒng) 第 一 節(jié) 概 述汽 車 試 驗 的 兩 種 評 價 方 法 客 觀 評 價 法 客 觀 評 價 通 過 儀 器 測 試 能 定 量 評 價 汽 車 性 能 ， 且 能 通 過 分析 求 出 其 與 汽 車 結(jié) 構(gòu) 參 數(shù) 間 的 關(guān) 系 。 主 觀 評 價 法 主 觀 評 價 考 慮 到 了 人 的 感 覺 ， 能 發(fā) 現(xiàn) 儀 器 不 能 測 試 出 的 現(xiàn)象 ， 是 操 縱 穩(wěn) 定 性 的 最 終 評 價 方 法 ， 但 很 難 給 出 定 量 評 價數(shù) 據(jù) 。 輪 胎 坐 標(biāo) 系第 二 節(jié) 輪 胎 的 側(cè) 偏 特 性 因 輪 胎 側(cè) 向 彈 性 ， 車 輪 受 側(cè) 向 力 的 作 用 使 輪 心 速 度 方向 偏 離 車 輪 平 面 的 現(xiàn) 象 。 側(cè) 向 力 因 轉(zhuǎn) 向 、 路 面 傾 斜 、 風(fēng) 力等 引 起 。 轉(zhuǎn) 向 引 起 的 側(cè) 向 力 總 是 指 向 汽 車 內(nèi) 側(cè) 。 側(cè) 偏 角 總是 位 于 和 側(cè) 偏 力 指 向 相 反 的 一 側(cè) 。輪 胎 的 側(cè) 偏 現(xiàn) 象第 二 節(jié) 輪 胎 的 側(cè) 偏 特 性 輪 胎 的 側(cè) 偏 現(xiàn) 象第 二 節(jié) 輪 胎 的 側(cè) 偏 特 性 在 側(cè) 偏 角 0稱 為 不 足 轉(zhuǎn) 向 。 不 足 轉(zhuǎn) 向 汽 車 加 速 時 ， 和 中 性 轉(zhuǎn) 向 時比 ， 根 據(jù)穩(wěn) 態(tài) 橫 擺 角 速 度 增 益 較 小 ， 即 較 小 。 但 因 R= ， 故不 足 轉(zhuǎn) 向 汽 車 轉(zhuǎn) 向 半 徑 隨 車 速 增 大 而 增 大 。21 /KuLu /u2、 汽 車 不 足 轉(zhuǎn) 向第 三 節(jié) 線 性 二 自 由 度 汽 車 模 型 對 前 輪 角 輸 入 的 響 應(yīng) 第 三 節(jié) 線 性 二 自 由 度 汽 車 模 型 對 前 輪 角 輸 入 的 響 應(yīng)特 征 車 速 0 )1( 2)1(1)( 222 Ku KuLuKuLdud r 02)1( 22 KuKu uch稱 為 特 征 車 速 1 / 2KuLur Kuch 1 K0時 ， K0 不 足 轉(zhuǎn) 向21 0時 ， KR0 時 ， K0 不 足 轉(zhuǎn) 向若 R=R0 時 ， K=0 中 性 轉(zhuǎn) 向若 R R0 時 ， Ka時 ， 汽 車 質(zhì) 心 在 cn前 ， S.M.0, ,K0當(dāng) aa時 ， 汽 車 質(zhì) 心 在 cn后 ， S.M.0, ,K0的 情 況 ， 上 式 變 為 ： 第 三 節(jié) 線 性 二 自 由 度 汽 車 模 型 對 前 輪 角 輸 入 的 響 應(yīng) 式 中 1 / 2KuLur 20 1 第 三 節(jié) 線 性 二 自 由 度 汽 車 模 型 對 前 輪 角 輸 入 的 響 應(yīng) 第 三 節(jié) 線 性 二 自 由 度 汽 車 模 型 對 前 輪 角 輸 入 的 響 應(yīng) 第 三 節(jié) 線 性 二 自 由 度 汽 車 模 型 對 前 輪 角 輸 入 的 響 應(yīng)表 征 瞬 態(tài) 響 應(yīng) 的 幾 個 參 數(shù)小 轎 車 的 固 有 頻 率 f 0(=0/2)在 0.8-1.2Hz之 間 。 固 有 頻 率 高 些 較 好 。 1、 波 動 的 固 有 頻 率 0 第 三 節(jié) 線 性 二 自 由 度 汽 車 模 型 對 前 輪 角 輸 入 的 響 應(yīng) 第 三 節(jié) 線 性 二 自 由 度 汽 車 模 型 對 前 輪 角 輸 入 的 響 應(yīng)2、 阻 尼 比 小 了 超 調(diào) 量 max/ r0*100%大 ， 故 大 些 較 好 。 第 三 節(jié) 線 性 二 自 由 度 汽 車 模 型 對 前 輪 角 輸 入 的 響 應(yīng)3、 反 應(yīng) 時 間 反 應(yīng) 時 間 指 r第 一 次 到 達(dá) 穩(wěn) 定 值 的 時 間 。 小 些較 好 。 第 三 節(jié) 線 性 二 自 由 度 汽 車 模 型 對 前 輪 角 輸 入 的 響 應(yīng)4、 達(dá) 到 第 一 峰 值 的 時間 達(dá) 到 第 一 峰 值 的 時 間 小 些 較 好 。 第 三 節(jié) 線 性 二 自 由 度 汽 車 模 型 對 前 輪 角 輸 入 的 響 應(yīng) (二 )瞬 態(tài) 響 應(yīng) 的 穩(wěn) 定 條 件 02 200 rrr 瞬 態(tài) 響 應(yīng) 對 應(yīng) 的 齊 次 方 程 為對 應(yīng) 的 特 征 方 程 為 02 2002 ss根 為 ： 第 三 節(jié) 線 性 二 自 由 度 汽 車 模 型 對 前 輪 角 輸 入 的 響 應(yīng) 方 程 穩(wěn) 定 性 理 論 指 出 ， 上 式 中 s的 實 部 如為 正 數(shù) ， 則 方 程 的 解 不 穩(wěn) 定 ， 因 為 解 中 總 是 有一 項 ereal(s)t存 在 。 可 以 證 明 ， 當(dāng) 穩(wěn) 定 性 因 數(shù)K0(過 多 轉(zhuǎn) 向 )且 車 速 Kuu cr 1 輸 出 、 輸 入 的 幅 值 比 是 頻 率 f的 函 數(shù) ， 記 為 A（ f） ，稱 為 幅 頻 特 性 。 相 位 差 也 是 f的 函 數(shù) ， 記 為 （ f） ， 稱 為相 頻 特 性 。 兩 者 統(tǒng) 稱 為 頻 率 特 性 。在 汽 車 操 縱 穩(wěn) 定 性 中 ， 常 以 前 輪 轉(zhuǎn) 角 或 方 向 盤 轉(zhuǎn) 角sw為 輸 入 ， 汽 車 橫 擺 角 速 度 r為 輸 出 的 汽 車 橫 擺 角 速 度頻 率 響 應(yīng) 特 性 來 表 征 汽 車 的 動 特 性 。四 、 橫 擺 角 速 度 頻 率 響 應(yīng) 特 性第 三 節(jié) 線 性 二 自 由 度 汽 車 模 型 對 前 輪 角 輸 入 的 響 應(yīng) 有 人 用 橫 擺 角 速 度 頻 率 特 性 上 的 五 個 參 數(shù) 來 評 定 汽 車操 縱 穩(wěn) 定 性 ， 參 看 圖 5-33， 它 們 是 ： 1） 頻 率 為 零 時 的 幅 值 比 ， 即 穩(wěn) 態(tài) 增 益 ； 2） 共 振 峰 值 頻 率 fr， fr值 愈 高 ， 操 縱 穩(wěn) 定 性 愈 好 ； 3） 共 振 時 的 增 幅 比 b/a， 增 幅 比 b/a應(yīng) 小 些 ； 4） f=0.1Hz時 的 相 位 滯 后 角 f=0.1， 它 代 表 緩 慢 轉(zhuǎn) 動 方向 盤 時 響 應(yīng) 的 快 慢 ， 這 個 數(shù) 值 應(yīng) 接 近 于 零 ； 5） f=0.6， f=0.6Hz時 的 相 位 滯 后 角 ， 它 代 表 較 快 速 度轉(zhuǎn) 動 方 向 盤 時 響 應(yīng) 的 快 慢 其 數(shù) 值 應(yīng) 當(dāng) 小 些 。第 三 節(jié) 線 性 二 自 由 度 汽 車 模 型 對 前 輪 角 輸 入 的 響 應(yīng) 第 四 節(jié) 汽 車 操 縱 穩(wěn) 定 性 和 懸 架 的 關(guān) 系 )(1 21 yaLK 這 里 1， 2等 于 Fy1/k1， Fy2/k2。 這 里 k1， k2是 假 定 輪 胎垂 直 載 荷 不 變 、 外 傾 角 為 0、 且 側(cè) 偏 角 較 小 時 的 側(cè) 偏 剛 度 ， 是一 種 簡 化 的 模 型 。 實 際 上 和 許 多 其 他 因 素 有 關(guān) ： 輪 胎 垂 直 載荷 ； 外 傾 角 ； 懸 架 導(dǎo) 向 桿 系 變 形 、 車 身 側(cè) 傾 等 。 故 汽 車 輪 胎的 實 際 總 側(cè) 偏 角 應(yīng) 為 ：引 言 第 四 節(jié) 汽 車 操 縱 穩(wěn) 定 性 和 懸 架 的 關(guān) 系=彈 性 側(cè) 偏 角 （ 考 慮 了 輪 胎 垂 直 載 荷 和 外 傾 角 ） +車身 側(cè) 傾 轉(zhuǎn) 向 角 +懸 架 導(dǎo) 向 桿 系 變 形 轉(zhuǎn) 向 角 。 也 就 是 說 ， 側(cè) 偏 角 不 但 和 輪 胎 特 性 與 載 荷 有 關(guān) ，而 且 與 汽 車 懸 架 、 轉(zhuǎn) 向 系 有 關(guān) 。 第 四 節(jié) 汽 車 操 縱 穩(wěn) 定 性 和 懸 架 的 關(guān) 系汽 車 的 側(cè) 傾1） 車 廂 側(cè) 傾 軸 車 廂 相 對 地 面 轉(zhuǎn) 動 的 瞬 時 軸 線 稱 為 車廂 側(cè) 傾 軸 。 它 與 前 后 軸 處 的 垂 直 斷 面 的 交點 稱 為 前 、 后 側(cè) 傾 中 心 。 它 由 懸 架 導(dǎo) 向 機構(gòu) 決 定 ， 可 由 圖 解 或 實 驗 求 得 。 第 四 節(jié) 汽 車 操 縱 穩(wěn) 定 性 和 懸 架 的 關(guān) 系圖 解 法 原 理 假 定 車 廂 不 動 ， 地 面 相 對 車 廂 的 瞬 時 轉(zhuǎn) 動 中心 即 為 側(cè) 傾 中 心 。 先 確 定 二 車 輪 瞬 時 中 心 及 它 們接 地 點 的 速 度 方 向 。 把 地 面 看 成 一 個 剛 體 ， 根 據(jù)二 車 輪 接 地 點 速 度 方 向 確 定 地 面 相 對 汽 車 運 動 的瞬 心 （ 即 側(cè) 傾 中 心 ） 。 第 四 節(jié) 汽 車 操 縱 穩(wěn) 定 性 和 懸 架 的 關(guān) 系單 橫 臂 獨 立 懸 架 上 車 廂 的 側(cè) 傾 中 心 第 四 節(jié) 汽 車 操 縱 穩(wěn) 定 性 和 懸 架 的 關(guān) 系雙 橫 臂 獨 立 懸 架 上 車 廂 的 側(cè) 傾 中 心 第 四 節(jié) 汽 車 操 縱 穩(wěn) 定 性 和 懸 架 的 關(guān) 系麥 弗 遜 式 獨 立 懸 架 三 維 圖 第 四 節(jié) 汽 車 操 縱 穩(wěn) 定 性 和 懸 架 的 關(guān) 系等 效 單 橫 臂 懸 架 以 車 輪 相 對 車 廂 的 運 動 瞬 心 為 鉸 接 點 的 單 橫 臂懸 架 稱 為 原 獨 立 懸 架 的 等 效 單 橫 臂 懸 架 。 第 四 節(jié) 汽 車 操 縱 穩(wěn) 定 性 和 懸 架 的 關(guān) 系2） 懸 架 側(cè) 傾 角 剛 度 懸 架 側(cè) 傾 角 剛 度 指 車 廂 側(cè) 傾 時 單 位 轉(zhuǎn) 角 下 懸 架 系 統(tǒng)給 車 廂 的 總 彈 性 恢 復(fù) 力 矩 。 rddTK r 式 中 T-總 彈 性 恢 復(fù) 力 矩 r-車 廂 側(cè) 傾 角 第 四 節(jié) 汽 車 操 縱 穩(wěn) 定 性 和 懸 架 的 關(guān) 系懸 架 線 剛 度 與 等 效 彈 簧 懸 架 線 剛 度 指 車 輪 保 持 在 地 面 上 ， 車 廂 作 垂 直運 動 時 ， 車 廂 單 位 位 移 下 懸 架 給 車 廂 的 總 彈 性 恢復(fù) 力 。 該 位 移 和 恢 復(fù) 力 均 在 車 輪 處 度 量 。 鋼 板 彈 簧 的 懸 架 線 剛 度 直 接 等 于 彈 簧 剛 度 。 獨立 懸 架 的 線 剛 度 則 和 其 導(dǎo) 向 桿 系 有 關(guān) ， 這 是 因 為此 時 車 廂 向 下 位 移 時 ， 車 廂 受 到 的 的 總 彈 性 恢 復(fù)力 不 等 于 彈 簧 力 。 第 四 節(jié) 汽 車 操 縱 穩(wěn) 定 性 和 懸 架 的 關(guān) 系 第 四 節(jié) 汽 車 操 縱 穩(wěn) 定 性 和 懸 架 的 關(guān) 系單 橫 臂 懸 架 線 剛 度 的 計 算 設(shè) 車 廂 不 動 ， 設(shè) 一 個 輪 胎 處 向 上 的 力 扣 除 原 平 衡 力 后為 ,它 引 起 的 車 輪 垂 直 位 移 是 st， 彈 簧 垂 直 位 移 是 ss。對 應(yīng) 的 彈 簧 力 增 量 為 Q。 由 圖 可 知 ，nsms ts 式 中 ， m是 彈 簧 中 心 到 鉸 接 點 距 離 ， n是 橫 臂 長 。 又mskQmnF ssz tsssz snmksnmkF 2故 zF 第 四 節(jié) 汽 車 操 縱 穩(wěn) 定 性 和 懸 架 的 關(guān) 系2 nmksF s tz即 一 側(cè) 懸 架 的 線 剛 度 為式 中 ， ks是 彈 簧 實 際 剛 度 。整 個 懸 架 的 線 剛 度 為 22 nmkk sl 第 四 節(jié) 汽 車 操 縱 穩(wěn) 定 性 和 懸 架 的 關(guān) 系對 更 復(fù) 雜 的 懸 架 ， 整 個 懸 架 的 線 剛 度 為 22 tssl sskk 式 中 ， ss ， st分 別 是 彈 簧 和 車 輪 處 的 虛 位 移 。 第 四 節(jié) 汽 車 操 縱 穩(wěn) 定 性 和 懸 架 的 關(guān) 系 第 四 節(jié) 汽 車 操 縱 穩(wěn) 定 性 和 懸 架 的 關(guān) 系用 等 效 彈 簧 求 懸 架 側(cè) 傾 角 剛 度 rll dBK BdBKdT 221 2)2(2 2/2 輪 距單 輪 力 設(shè) 懸 架 單 側(cè) 線 剛 度 為 ,車 廂 的 彈 性 恢 復(fù) 力 矩 為側(cè) 傾 角 剛 度 為 ： 221 BKddTK lrr lK 第 四 節(jié) 汽 車 操 縱 穩(wěn) 定 性 和 懸 架 的 關(guān) 系 第 四 節(jié) 汽 車 操 縱 穩(wěn) 定 性 和 懸 架 的 關(guān) 系汽 車 總 的 懸 架 側(cè) 傾 角 剛 度汽 車 總 的 側(cè) 傾 角 剛 度 =前 后 側(cè) 傾 角 剛 度 +橫 向 穩(wěn) 定 桿 角剛 度 。實 際 轎 車 的 前 側(cè) 傾 角 剛 度 為 300-1200 Nm/ ( )。 后 側(cè)傾 角 剛 度 為 180-700Nm/ ( ) 。 第 四 節(jié) 汽 車 操 縱 穩(wěn) 定 性 和 懸 架 的 關(guān) 系3） 車 廂 側(cè) 傾 角 車 廂 側(cè) 傾 角 指 車 廂 繞 側(cè) 傾 軸 的 轉(zhuǎn) 角 ， 它 是 影 響 汽車 操 縱 穩(wěn) 定 性 的 一 個 重 要 參 數(shù) 。 它 也 影 響 乘 員 感 覺 ，車 廂 側(cè) 傾 角 過 大 ， 乘 員 會 很 不 舒 適 。 過 小 則 說 明 側(cè)傾 角 過 大 ， 凸 凹 不 平 路 面 對 汽 車 單 邊 沖 擊 很 大 ， 同時 會 影 響 駕 駛 員 路 感 。 第 四 節(jié) 汽 車 操 縱 穩(wěn) 定 性 和 懸 架 的 關(guān) 系式 中 ， M r是 側(cè) 傾 力 矩 ， K r是 懸 架 總 的 側(cè) 傾 角剛 度 。側(cè) 傾 力 矩 由 下 列 三 部 分 組 成 ： rrr KM 第 四 節(jié) 汽 車 操 縱 穩(wěn) 定 性 和 懸 架 的 關(guān) 系懸 掛 質(zhì) 量 離 心 力 引 起 的 側(cè) 傾 力 矩 syssy GaRumF 2式 中 ， ay是 側(cè) 向 加 速 度 (g) ， Gs是 懸 掛 重 量 (N)。從 圖 中 看 到 ， F sy引 起 的 側(cè) 傾 力 矩 為汽 車 作 穩(wěn) 態(tài) 行 駛 時 ， 懸 掛 質(zhì) 量 ms的 離 心 力 為hFM syrI 式 中 ， h是 懸 掛 質(zhì) 心 到 側(cè) 傾 軸 的 距 離 。 第 四 節(jié) 汽 車 操 縱 穩(wěn) 定 性 和 懸 架 的 關(guān) 系 第 四 節(jié) 汽 車 操 縱 穩(wěn) 定 性 和 懸 架 的 關(guān) 系側(cè) 傾 后 懸 掛 質(zhì) 量 重 力 引 起 的 側(cè) 傾 力 矩式 中 ， e是 側(cè) 傾 后 懸 掛 質(zhì) 心 偏 移 距 離 。從 圖 中 有 rssrII hGeGM 第 四 節(jié) 汽 車 操 縱 穩(wěn) 定 性 和 懸 架 的 關(guān) 系 第 四 節(jié) 汽 車 操 縱 穩(wěn) 定 性 和 懸 架 的 關(guān) 系獨 立 懸 架 非 懸 掛 質(zhì) 量 離 心 力 引 起 的 側(cè) 傾 力 矩rFGNF uyr 2式 中 ， F r是 鉸 鏈 處 的 反 作 用 力 。 對 圖 中 G點 取 力 矩 ， 有 GNrFF uyr 12即 第 四 節(jié) 汽 車 操 縱 穩(wěn) 定 性 和 懸 架 的 關(guān) 系 第 四 節(jié) 汽 車 操 縱 穩(wěn) 定 性 和 懸 架 的 關(guān) 系 GNKFrFEFFM uyrrIII r rhGNKF 0從 圖 中 有故 )( 0 rhFM uyrIII 第 四 節(jié) 汽 車 操 縱 穩(wěn) 定 性 和 懸 架 的 關(guān) 系車 廂 側(cè) 傾 角 計 算 rIIIrIIrIr MMMM rrr KM 式 中 ， M r是 側(cè) 傾 力 矩 ， K r是 懸 架 總 的 側(cè) 傾 角 剛 度 。 第 四 節(jié) 汽 車 操 縱 穩(wěn) 定 性 和 懸 架 的 關(guān) 系二 、 垂 直 載 荷 重 分 配 及 對 穩(wěn) 態(tài) 特 性 的 影 響 第 四 節(jié) 汽 車 操 縱 穩(wěn) 定 性 和 懸 架 的 關(guān) 系1) 側(cè) 頃 時 垂 直 載 荷 重 分 配式 中 側(cè) 頃 時 前 左 輪 垂 直 載 荷 變 化 量 為 1 11 1 11 B hFMKKhLbFF uyurrrssylz Fz1l 側(cè) 頃 時 前 左 輪 垂 直 載 荷 變 化 量Fsy車 廂 上 作 用 的 離 心 力bs 車 廂 質(zhì) 心 到 后 軸 的 水 平 距 離 L 軸 距h1前 側(cè) 頃 中 心 離 地 高 度K r1 前 懸 架 側(cè) 頃 角 剛 度K r 汽 車 總 側(cè) 頃 角 剛 度M r 作 用 在 車 廂 的 外 側(cè) 頃 力 矩 之和 Fu1y前 簧 下 質(zhì) 量 產(chǎn) 生 的 離 心 力h u1前 簧 下 質(zhì) 心 離 地 高 度B1 前 輪 距 第 四 節(jié) 汽 車 操 縱 穩(wěn) 定 性 和 懸 架 的 關(guān) 系 從 上 式 可 知 ， 車 廂 作 用 的 離 心 力 越 大 (Fsy大 )，或 質(zhì) 心 越 靠 前 (bs 大 )， 或 前 側(cè) 頃 中 心 越 高 (h1大 ) ， 或前 懸 架 側(cè) 頃 角 剛 度 占 總 側(cè) 頃 角 剛 度 比 例 越 高 (K r1 / K r大 ) ， 或 前 輪 距 越 小 ， 則 前 左 輪 垂 直 載 荷 變 化 量就 越 大 。 對 前 右 輪 ， 有 ： F z1r= -Fz1l 第 四 節(jié) 汽 車 操 縱 穩(wěn) 定 性 和 懸 架 的 關(guān) 系2) 側(cè) 頃 時 垂 直 載 荷 變 動 對 側(cè) 偏 剛 度 和 穩(wěn) 態(tài) 特 性 的 影 響 無 側(cè) 向 力 時 ， 左 右 輪 垂 直 載 荷 W0都 對 應(yīng) 于 側(cè) 偏 剛 度 k0，左 右 輪 側(cè) 偏 角 都 為 ： ， 式 中 Fy為 左 右 輪 側(cè) 偏 力 之和 。 汽 車 轉(zhuǎn) 彎 受 到 側(cè) 向 力 時 ， 設(shè) 左 右 輪 垂 直 載 荷 變 化 為 W，內(nèi) 外 輪 的 側(cè) 偏 剛 度 分 別 為 kl， kr。 但 內(nèi) 外 輪 的 側(cè) 偏 角 相 同 02 kFkk FkkF yrl yrly 故 00 2/ kFy 第 四 節(jié) 汽 車 操 縱 穩(wěn) 定 性 和 懸 架 的 關(guān) 系 00 kk 2 0 rl kkk 式 中是 左 右 輪 垂 直 載 荷 變 動 時 的 平 均 側(cè) 偏 剛 度 。 從 圖 可 知 ， 第 四 節(jié) 汽 車 操 縱 穩(wěn) 定 性 和 懸 架 的 關(guān) 系 第 四 節(jié) 汽 車 操 縱 穩(wěn) 定 性 和 懸 架 的 關(guān) 系懸 架 角 剛 度 對 穩(wěn) 態(tài) 特 性 的 影 響 增 加 前 懸 架 角 剛 度 或 減 少 后 懸 架 角 剛 度 ， 會 使 前 輪 垂 直載 荷 變 化 量 增 大 ， 從 而 增 加 汽 車 不 足 轉(zhuǎn) 向 。 K增 大 ， 不 足 轉(zhuǎn) 向 量 增 大 。 反 之 ， 如 左 右 后 輪 垂 直 載 荷 變 動 較 大 時 ， 則 |k2|減 少 ， K減 少 ， 不 足轉(zhuǎn) 向 量 減 少 。 因 此 ， 左 右 前 輪 垂 直 載 荷 變 動 較 大 （ 例 如 前 側(cè) 頃 角 剛 度 較 大 ） 時 ，則 |k1|(這 里 |k1|即 上 式 中 的 )減 少 ， 根 據(jù) )( 212 kakbLmK 0k 第 四 節(jié) 汽 車 操 縱 穩(wěn) 定 性 和 懸 架 的 關(guān) 系車 廂 側(cè) 傾 引 起 的 車 輪 外 傾1） 有 車 輪 外 傾 時 的 側(cè) 偏 角 kkFFF YYY FY是 側(cè) 偏 力 ， FY是 外 傾 側(cè) 向 力 kkkFFFk kFFF YYY YYY )(1這 是 有 車 輪 外 傾 時 的 側(cè) 偏 角 。 當(dāng) 汽 車 轉(zhuǎn) 彎 時 ， 如 車 輪 外 傾方 向 與 轉(zhuǎn) 彎 方 向 （ 即 側(cè) 向 反 力 方 向 ） 一 致 時 ， 絕 對 值 減 少 。如 車 輪 外 傾 方 向 與 轉(zhuǎn) 彎 方 向 相 反 時 ， 絕 對 值 增 加 。 第 四 節(jié) 汽 車 操 縱 穩(wěn) 定 性 和 懸 架 的 關(guān) 系2） 車 輪 外 傾 角 的 確 定 要 保 持 高 的 極 限 性 能 ， 急 速 轉(zhuǎn) 彎 時 承 受 大 部 分 垂 直 載 荷的 外 側(cè) 車 輪 應(yīng) 盡 量 垂 直 地 面 。 車 輪 外 傾 角 由 車 輪 相 對 于 車 廂 的 外 傾 角 1和 車 廂 相 對 于地 面 的 側(cè) 傾 角 r合 成 。 假 設(shè) 車 廂 不 動 ， 地 面 以 反 方 向 轉(zhuǎn) 過 一角 度 r。 這 時 根 據(jù) 懸 架 導(dǎo) 向 桿 系 運 動 學(xué) 關(guān) 系 ， 求 出 車 輪 與 車廂 的 相 對 轉(zhuǎn) 動 角 度 1 。 然 后 讓 地 面 和 汽 車 同 時 轉(zhuǎn) 回 到 地 面水 平 位 置 ， 這 樣 便 可 確 定 車 輪 外 傾 角 的 值 。 第 四 節(jié) 汽 車 操 縱 穩(wěn) 定 性 和 懸 架 的 關(guān) 系 第 四 節(jié) 汽 車 操 縱 穩(wěn) 定 性 和 懸 架 的 關(guān) 系 第 四 節(jié) 汽 車 操 縱 穩(wěn) 定 性 和 懸 架 的 關(guān) 系四 、 側(cè) 傾 轉(zhuǎn) 向 車 廂 側(cè) 傾 引 起 的 車 輪 轉(zhuǎn) 向 稱 為 側(cè) 傾 轉(zhuǎn) 向 ， 或 稱軸 轉(zhuǎn) 向 。 側(cè) 傾 轉(zhuǎn) 向 會 增 加 或 減 少 不 足 轉(zhuǎn) 向 量 。 圖 說 明 了 后 軸 轉(zhuǎn) 向 和 不 足 轉(zhuǎn) 向 量 增 減 的 關(guān) 系 。雪 鐵 龍 具 有 的 “ 后 軸 隨 動 轉(zhuǎn) 向 ” 技 術(shù) 即 是 為 了 轉(zhuǎn)向 時 增 加 不 足 轉(zhuǎn) 向 量 （ 見 有 關(guān) 文 章 ） 。 第 四 節(jié) 汽 車 操 縱 穩(wěn) 定 性 和 懸 架 的 關(guān) 系 第 四 節(jié) 汽 車 操 縱 穩(wěn) 定 性 和 懸 架 的 關(guān) 系外 側(cè) 懸 架 壓 縮 ， 前束 減 少 ， 車 輪 向 外轉(zhuǎn) 。 內(nèi) 側(cè) 懸 架 拉 伸 ，前 束 增 加 ， 車 輪 向汽 車 中 心 轉(zhuǎn) 。 該 車側(cè) 傾 轉(zhuǎn) 向 引 起 了 不足 轉(zhuǎn) 向 的 增 加 。 第 四 節(jié) 汽 車 操 縱 穩(wěn) 定 性 和 懸 架 的 關(guān) 系五 、 變 形 轉(zhuǎn) 向 懸 架 導(dǎo) 向 裝 置 變 形 引 起 的 車 輪 轉(zhuǎn) 向 角懸 架 導(dǎo) 向 裝 置 變 形 引 起 的 車 輪 轉(zhuǎn) 向 稱 為 變 形 轉(zhuǎn) 向 。其 轉(zhuǎn) 角 稱 為 變 形 轉(zhuǎn) 向 角 。不 足 變 形 轉(zhuǎn) 向 角 ： 增 加 不 足 轉(zhuǎn) 向 趨 勢過 多 變 形 轉(zhuǎn) 向 角 ： 增 加 過 多 轉(zhuǎn) 向 趨 勢側(cè) 向 力 變 形 轉(zhuǎn) 向 系 數(shù) ： 每 KN側(cè) 向 力 產(chǎn) 生 的 變 形 轉(zhuǎn)向 角 第 四 節(jié) 汽 車 操 縱 穩(wěn) 定 性 和 懸 架 的 關(guān) 系向 右 轉(zhuǎn) 彎 第 四 節(jié) 汽 車 操 縱 穩(wěn) 定 性 和 懸 架 的 關(guān) 系 第 四 節(jié) 汽 車 操 縱 穩(wěn) 定 性 和 懸 架 的 關(guān) 系 第 五 節(jié) 汽 車 操 縱 穩(wěn) 定 性 和 轉(zhuǎn) 向 系 的 關(guān) 系側(cè) 傾 時 轉(zhuǎn) 向 系 和 懸 架 的 運 動 干 涉 的 關(guān) 系 第 五 節(jié) 汽 車 操 縱 穩(wěn) 定 性 和 轉(zhuǎn) 向 系 的 關(guān) 系懸 架 變 形 時 ， 轉(zhuǎn) 向節(jié) 球 銷 c將 繞 o1點 旋轉(zhuǎn) ， 同 時 主 銷 繞 o2點 旋 轉(zhuǎn) ， 造 成 額 外的 輪 轉(zhuǎn) 向 。 右 轉(zhuǎn) 彎時 ， 外 側(cè) 左 懸 架 壓縮 ， 車 輪 向 左 轉(zhuǎn) ，增 加 了 不 足 轉(zhuǎn) 向 。 第 五 節(jié) 汽 車 操 縱 穩(wěn) 定 性 和 轉(zhuǎn) 向 系 的 關(guān) 系轉(zhuǎn) 向 系 剛 度 和 轉(zhuǎn) 向 輪 的 變 形 轉(zhuǎn) 向 轉(zhuǎn) 向 系 剛 度 低 ， 前 輪 變 形 轉(zhuǎn) 向 角 大 ， 增 加 不足 轉(zhuǎn) 向 。 轉(zhuǎn) 向 系 剛 度 高 ， 前 輪 變 形 轉(zhuǎn) 向 角 小 ， 不足 轉(zhuǎn) 向 增 加 量 小 。 但 轉(zhuǎn) 向 系 剛 度 低 不 僅 路 感 不 好 ，還 可 能 造 成 前 輪 擺 振 。 第 六 節(jié) 汽 車 操 縱 穩(wěn) 定 性 與 傳 動 系 的 關(guān) 系一 、 地 面 切 向 反 作 用 力 與 “ 不 足 過 多 轉(zhuǎn) 向 特 性 ” 的 關(guān) 系（ 一 ） 驅(qū) 動 力 對 “ 不 足 過 多 轉(zhuǎn) 向 特 性 ” 的 影 響 1、 當(dāng) 汽 車 在 彎 道 上 一 大 驅(qū) 動 力 加 速 行 駛 時 2、 車 輪 驅(qū) 動 時 3、 前 輪 半 軸 受 驅(qū) 動 轉(zhuǎn) 矩 的 影 響 4、 隨 驅(qū) 動 力 的 增 加（ 二 ） 發(fā) 動 機 進(jìn) 行 制 動 第 六 節(jié) 汽 車 操 縱 穩(wěn) 定 性 與 傳 動 系 的 關(guān) 系二 、 地 面 切 向 反 作 用 力 控 制 樁 向 特 性 的 基 本 概 念（ 一 ） 切 向 反 作 用 力 控 制 可 分 為 三 種 類 型 1、 總 切 向 反 作 用 力 控 制 2、 前 、 后 輪 切 向 力 分 配 比 例 的 控 制 3、 內(nèi) 、 外 側(cè) 車 輪 間 切 向 力 分 配 的 控 制（ 二 ） 提 高 極 限 工 況 下 彎 道 加 速 行 駛 能 力 的 機 理（ 三 ） 提 高 極 限 工 況 下 行 駛 能 力 的 機 理 電 子 穩(wěn) 定 程 序 系 統(tǒng) (Electric Stability Program)簡 稱 ESP。 沃 爾 沃 稱 其 為 DSTC， 寶 馬 稱其 為 DSC， 凌 志 稱 其 為 VSC。 汽 車 緊 急 避 障 或 轉(zhuǎn)彎 制 動 時 ， 該 系 統(tǒng) 通 過 改 變 車 輪 切 向 力 ， 使 車 輛克 服 偏 離 正 常 路 徑 的 傾 向 。 1、 四 通 道 系 統(tǒng) ， 自 動 向 4個 車 輪 獨 立 施 加 制 動 力 。. 2、 二 通 道 系 統(tǒng) ， 自 動 向 2個 前 輪 施 加 制 動 力 。 3、 三 通 道 系 統(tǒng) ， 向 2個 前 輪 施 加 獨 立 制 動 力 ，向 2后 輪 施 加 非 獨 立 制 動 力 。ESP系 統(tǒng) （ 1）第 七 節(jié) 提 高 操 縱 穩(wěn) 定 性 的 電 子 控 制 系 統(tǒng) ESP的 傳 感 器 轉(zhuǎn) 向 傳 感 器 輪 速 傳 感 器 偏 轉(zhuǎn) 率 傳 感 器 側(cè) 向 加 速 度 傳 感 器 工 作 原 理 根 據(jù) 各 傳 感 器 信 號 ， 發(fā) 現(xiàn) 汽 車 出 現(xiàn) 甩 尾 或 前 輪 失 去 轉(zhuǎn)向 能 力 時 ， 當(dāng) 汽 車 處 于 驅(qū) 動 方 式 時 ， 程 序 控 制 ASR（ 驅(qū) 動力 控 制 系 統(tǒng) ） 改 變 在 各 輪 上 的 驅(qū) 動 力 ； 當(dāng) 汽 車 處 于 制 動 方式 時 ， 控 制 ABS（ 防 抱 死 系 統(tǒng) ） 改 變 在 各 輪 上 的 制 動 力 ，使 汽 車 產(chǎn) 生 額 外 的 力 矩 ， 迫 使 汽 車 回 到 正 確 的 路 線 上 來 。ESP系 統(tǒng) （ 2）第 七 節(jié) 提 高 操 縱 穩(wěn) 定 性 的 電 子 控 制 系 統(tǒng) ESP系 統(tǒng) 工 作 原 理第 七 節(jié) 提 高 操 縱 穩(wěn) 定 性 的 電 子 控 制 系 統(tǒng) 第 七 節(jié) 提 高 操 縱 穩(wěn) 定 性 的 電 子 控 制 系 統(tǒng)ESP的 三 大 特 點 1.實 時 監(jiān) 控 ： ESP能 夠 實 時 監(jiān) 控 駕 駛 者 的 操 控 動 作 、 路面 反 應(yīng) 、 汽 車 運 動 狀 態(tài) ， 并 不 斷 向 發(fā) 動 機 和 制 動 系 統(tǒng) 發(fā) 出指 令 。 2. 主 動 干 預(yù) ： ABS等 安 全 技 術(shù) 主 要 是 對 駕 駛 者 的 動 作 起干 預(yù) 作 用 ， 但 不 能 調(diào) 控 發(fā) 動 機 。 ESP則 可 以 通 過 主 動 調(diào) 控發(fā) 動 機 的 轉(zhuǎn) 速 ， 并 調(diào) 整 每 個 輪 子 的 驅(qū) 動 力 和 制 動 力 ， 來 修正 汽 車 的 過 度 轉(zhuǎn) 向 和 轉(zhuǎn) 向 不 足 。 3. 事 先 提 醒 ： 當(dāng) 駕 駛 者 操 作 不 當(dāng) 或 路 面 異 常 時 ， ESP會用 警 告 燈 警 示 駕 駛 者 。 第 七 節(jié) 提 高 操 縱 穩(wěn) 定 性 的 電 子 控 制 系 統(tǒng)TCS系 統(tǒng) TCS是 Traction Control System（ 驅(qū) 動 力 控 制 系 統(tǒng) ） 的縮 寫 。 TCS經(jīng) 常 直 接 與 ABS共 用 同 一 個 系 統(tǒng) 。 ABS控 制 4個 輪 ，而 TCS只 控 制 驅(qū) 動 輪 ， 其 制 動 原 理 與 ASR系 統(tǒng) 如 出 一 轍 。 當(dāng) 汽車 加 速 時 ， TCS將 滑 動 控 制 在 一 定 的 范 圍 內(nèi) ， 從 而 防 止 驅(qū) 動 輪快 速 滑 動 。 其 功 能 在 于 提 高 牽 引 力 和 保 持 車 輛 行 駛 穩(wěn) 定 性 。 TCS 、 ASR可 以 最 大 限 度 利 用 發(fā) 動 機 的 驅(qū) 動 力 矩 ， 保 證 車輛 起 動 、 轉(zhuǎn) 向 和 加 速 過 程 中 的 穩(wěn) 定 性 能 。 此 外 ， 還 能 減 小 車輪 磨 損 和 燃 油 消 耗 。 任 何 一 部 擁 有 TCS的 車 都 會 同 時 有 ABS系統(tǒng) 。 第 七 節(jié) 提 高 操 縱 穩(wěn) 定 性 的 電 子 控 制 系 統(tǒng)EBD系 統(tǒng) ABS功 能 是 防 抱 死 。 它 是 對 所 控 制 的 車 輪 孤 立 地 工 作 。如 果 汽 車 的 兩 側(cè) 車 輪 在 不 同 的 路 面 行 駛 (例 如 右 側(cè) 車 輪 在 冰上 ， 左 側(cè) 在 干 路 上 ) ， 右 側(cè) 附 著 力 小 ， ABS就 會 啟 動 ， 而左 側(cè) 不 會 啟 動 ， 這 時 兩 側(cè) 的 制 動 力 不 同 ， 汽 車 會 側(cè) 滑 。 EBD 的 功 能 是 綜 合 控 制 4個 ABS系 統(tǒng) ， 在 出 現(xiàn) 兩 側(cè) 的制 動 力 不 同 時 ， 強 制 啟 動 摩 擦 力 大 的 一 側(cè) 的 ABS， 減 小 制動 力 ， 配 合 另 一 側(cè) 的 ABS， 最 終 令 汽 車 兩 側(cè) 的 制 動 力 相 同 。所 以 EBD才 能 起 到 防 側(cè) 滑 作 用 。 第 七 節(jié) 提 高 操 縱 穩(wěn) 定 性 的 電 子 控 制 系 統(tǒng)BAS 制 動 輔 助 系 統(tǒng) BAS英 文 全 稱 是 “ Brake Assist System”。 有 關(guān) 調(diào) 查 顯 示 ，約 有 90%的 汽 車 駕 駛 員 緊 急 情 況 剎 車 時 缺 乏 果 斷 ， 而 BAS則能 從 駕 駛 員 踩 下 制 動 踏 板 的 速 度 ， 探 測 車 輛 行 駛 情 況 。 緊 急情 況 下 ， 當(dāng) 駕 駛 員 迅 速 踩 下 制 動 踏 板 力 度 不 足 時 ， BAS便 會啟 動 ， 并 在 不 足 1秒 的 時 間 內(nèi) 把 制 動 力 增 至 最 大 ， 從 而 縮 短 緊急 制 動 剎 車 距 離 。 ABS雖 然 能 夠 縮 短 剎 車 距 離 ， 但 如 果 駕 駛 員 采 用 點 剎 時 ，車 輪 往 往 不 會 抱 死 ， ABS沒 有 機 會 發(fā) 揮 作 用 。 而 剎 車 輔 助 系統(tǒng) BAS， 則 讓 現(xiàn) 有 的 ABS具 有 一 定 的 智 能 。 當(dāng) 駕 駛 者 迅 速 用 力踩 下 剎 車 踏 板 時 ， BAS就 會 判 斷 車 輛 正 在 緊 急 剎 車 ， 從 而 啟動 ABS， 迅 速 增 大 制 動 力 。 第 八 節(jié) 汽 車 的 側(cè) 翻一 、 剛 性 汽 車 的 準(zhǔn) 靜 態(tài) 側(cè) 翻 剛 性 汽 車 ： 忽 略 汽 車 懸 架 及 輪 胎 的 彈 性 變 形 準(zhǔn) 靜 態(tài) ： 汽 車 穩(wěn) 態(tài) 轉(zhuǎn) 向二 、 帶 懸 架 汽 車 的 準(zhǔn) 靜 態(tài) 側(cè) 翻三 、 汽 車 的 瞬 態(tài) 側(cè) 翻 第 九 節(jié) 汽 車 操 縱 穩(wěn) 定 性 試 驗1、 低 速 轉(zhuǎn) 向 輕 便 性 試 驗2、 穩(wěn) 態(tài) 轉(zhuǎn) 向 特 性 試 驗3、 瞬 態(tài) 橫 擺 響 應(yīng) 試 驗4、 汽 車 回 正 能 力 試 驗汽 車 操 縱 穩(wěn) 定 性 試 驗 測 力 方 向 盤第 九 節(jié) 汽 車 操 縱 穩(wěn) 定 性 試 驗 雙 扭 線第 九 節(jié) 汽 車 操 縱 穩(wěn) 定 性 試 驗 方 向 盤 轉(zhuǎn) 角 -轉(zhuǎn) 矩 曲 線第 九 節(jié) 汽 車 操 縱 穩(wěn) 定 性 試 驗 思 考 與 練 習(xí) 題 ： （ p275） 第 六 章 5.1， 5.3， 5.4， 5.5， 5.6， 5.7， 5.8， 5.9