汽车发动机原理与汽车理论基本课件 第十六章

第一节概述

第二节轮胎侧偏特性

第三节线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应特性

第四节汽车操纵稳定性与悬架、转向系的关系

第五节汽车操纵稳定性的道路试验

第六节操纵稳定性的主动控制第十六章汽车的操纵稳定性第一节概述

第二节轮胎侧偏特性

第三节线性二自由度1定义：在驾驶员不感觉过分紧张、疲劳的条件下，汽车能按照驾驶员通过转向系及转向车轮给定的方向行驶，且当受到外界干扰时，汽车能抵抗干扰而保持稳定行驶的能力。意义操纵方便性高速安全性行驶方向直线转弯干扰路不平侧风货物或乘客偏载定义：在驾驶员不感觉过分紧张、疲劳的条件下，汽车能按照驾驶员21内容输入：角输入、力输入响应：时域响应、频域响应。横摆角速度频率响应特性回正性转向半径转向轻便性直线行驶性（侧向风稳定性、路面不平稳定性、弯道行驶性）典型行驶工况极限行驶性能第一节概述1内容横摆角速度频率响应特性直线行驶性（侧向风稳定性、路面32车辆坐标系及时域响应2车辆坐标系及时域响应4

汽车时域响应分为稳态响应和瞬态响应。

转向盘角阶跃输入下进入的稳态响应：等速直线行驶，急剧转动转向盘，然后维持转角不变，即对汽车施以转向盘角阶跃输入，汽车经短暂的过渡过程后进入等速圆周行驶工况。

转向盘角阶跃输入下的瞬态响应：等速直线行驶和等速圆周行驶两个稳态运动之间的过渡过程所对应的瞬间运动响应。

稳态转向特性：不足转向、中性转向、过度转向。转向盘保持一个固定转角不变，缓慢加速或以不同车速等速行驶时，不足转向的汽车转向半径逐渐增大，中性转向的汽车转向半径不变，而过度转向的汽车转向半径逐渐减小。汽车时域响应分为稳态响应和瞬态响应。5汽车发动机原理与汽车理论基本课件第十六章6汽车发动机原理与汽车理论基本课件第十六章7汽车时域响应是把汽车作为开环控制系统的控制特性。驾驶员－汽车系统是一个闭环控制系统：在汽车行驶过程中，驾驶员根据需要，操纵转向盘使汽车做转向运动。路面的凹凸不平、侧风、偏载等影响汽车的行驶。驾驶员根据道路、交通等情况，通过眼、手及身体感知的汽车运动状况（输出参数），经过头脑的分析、判断（反馈），修正其对转向盘的操纵。如此不断地反复循环，操纵汽车行驶前进。汽车时域响应是把汽车作为开环控制系统的控制特性。8主观评价法:凭借主观感觉的评价转向盘角阶跃输入下进入的稳态响应：

3.评价方法

客观评价法：用测试仪器测物理参数：主观评价法:凭借主观感觉的评价

3.评价方法

客观评价法9汽车发动机原理与汽车理论基本课件第十六章10侧偏特性：侧偏力、回正力与侧偏角的关系1轮胎坐标系第二节轮胎的侧偏特性侧偏特性：侧偏力、回正力与侧偏角的关系1轮胎坐标系第二节11概念概念12汽车发动机原理与汽车理论基本课件第十六章13最大侧偏力的影响因素附着条件及垂直载荷FZ轮胎胎面花纹、材料、结构、充气压力路面材料、结构、潮湿程度车轮外倾角最大侧偏力的影响因素附着条件及垂直载荷FZ143.轮胎结构、工作条件与侧偏特性尺寸↑的轮胎，k↑

；子午线轮胎接地面宽，k大；钢丝比尼龙轮胎k大；扁平率：轮胎断面高度与断面宽度之比H

/B

↓，

k↑

；在一定范围内，载荷↑（FZ

↑），k↑

。但载荷↑太大时，k↓；轮胎充气压力

↑，k↑

；行驶车速对k影响较小；潮湿特别在积水时，k↓很大。3.轮胎结构、工作条件与侧偏特性尺寸↑的轮胎，k↑；15汽车发动机原理与汽车理论基本课件第十六章16附着椭圆一定侧偏角下，驱动力或制动力增加时，侧偏力逐渐有所减小，这是由于轮胎侧线弹性有所改变的关系。当纵向力相当大时，侧偏力显著下降，接近附着极限时，切向力已耗去大部分附着力，而侧向力能利用的附着力很小。附着椭圆一定侧偏角下，驱动力或制动力增加时，侧偏力逐渐有所减17汽车发动机原理与汽车理论基本课件第十六章184回正力矩4回正力矩19汽车发动机原理与汽车理论基本课件第十六章205轮胎外倾角对侧偏力的作用5轮胎外倾角对侧偏力的作用21汽车发动机原理与汽车理论基本课件第十六章22☆忽略转向系的影响，以前轮转角作为输入；☆汽车只进行平行于地面的平面运动，而忽略悬架的作用；☆汽车前进（纵轴）速度不变，只有沿y轴的侧向速度和绕z轴的横摆运动(ay<0.4g)；☆

驱动力不大，对侧偏特性无影响；☆忽略空气阻力；☆忽略左右轮胎因载荷变化引起轮胎特性的变化；☆忽略回正力矩的变化。第三节线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应1.线性二自由度汽车模型的运动微分方程☆忽略转向系的影响，以前轮转角作为输入；第三节线性二自由23汽车发动机原理与汽车理论基本课件第十六章24汽车发动机原理与汽车理论基本课件第十六章25Y向力平衡对质心取矩Y向力平衡对质心取矩26汽车发动机原理与汽车理论基本课件第十六章27汽车发动机原理与汽车理论基本课件第十六章28汽车发动机原理与汽车理论基本课件第十六章292前轮角阶跃输入下进入的汽车稳态响应－－等速圆周运动2.1稳态响应的评价指标：稳态横摆角速度增益或转向灵敏度2前轮角阶跃输入下进入的汽车稳态响应－－等速圆周运动2.130汽车发动机原理与汽车理论基本课件第十六章312稳态响应的三种类型过度转向Over-Steering不足转向Under-Steering中性转向Neutral-Steering2稳态响应的三种类型过度转向不足转向中性转向32当汽车以很低的速度和/或很大转向半径行驶时，侧偏角很小，即则有当汽车以很低的速度和/或很大转向半径行驶时，侧偏角很小，即则33特征车速特征车速34临界车速临界车速35汽车发动机原理与汽车理论基本课件第十六章36过度转向汽车车速达到临界车速时将失去稳定性。因为只要一个很小的转角，横摆角速度增益r/就趋于无穷大。因为假设纵向速度为优先值，根据纵向速度与角速度的关系可知，汽车的转向半径极小，这样汽车必定发生激转而发生侧滑或侧翻。过度转向特性的问题过度转向汽车车速达到临界车速时将失去稳定性。因为只要一个很37

3.几个表征稳态响应的参数3.几个表征稳态响应的参数38汽车发动机原理与汽车理论基本课件第十六章39Ackmann角Ackmann角40汽车发动机原理与汽车理论基本课件第十六章41转向半径比值转向半径比值42汽车发动机原理与汽车理论基本课件第十六章43静态裕度静态储备系数静态裕度静态储备系数44汽车发动机原理与汽车理论基本课件第十六章45二自由度模型忽略了前、后轴及左、右轮载荷变化、车轮外倾角、悬架导向杆系及变形对轮胎侧偏角的影响。因此，轮胎弹性侧偏角绝对值的大小取决于整车质心位置和轮胎无外倾角也无载荷变化下的侧偏刚度。第四节汽车操纵稳定性与悬架、转向系的关系二自由度模型忽略了前、后轴及左、右轮载荷变化、461.

车身侧倾轴线：车厢相对地面转动时瞬时轴线。侧倾中心：侧倾轴线通过车厢在前后轴处横断面的瞬时转动中心。侧倾中心的位置由悬架的导向机构所决定。可用解析和图解两种方法获得侧倾中心。图解方法是利用可逆原理，即假设车厢不动而地面相对车厢发生转动，求出地面相对车厢的瞬时转动中心，它也是车厢的侧倾中心。汽车的外倾1.车身侧倾轴线：车厢相对地面转动时瞬时轴线。汽车的外倾47无侧向力有侧向力无侧向力有侧向力48汽车发动机原理与汽车理论基本课件第十六章49汽车发动机原理与汽车理论基本课件第十六章50汽车发动机原理与汽车理论基本课件第十六章51商用车轿车商用车轿车52悬架的侧倾角刚度悬架的侧倾角刚度53t-tires-spring车身质量非悬挂质量t-tire车身质量非悬挂质量54汽车发动机原理与汽车理论基本课件第十六章55汽车发动机原理与汽车理论基本课件第十六章56汽车发动机原理与汽车理论基本课件第十六章57车厢的侧倾角：车厢在侧向力的作用下绕侧倾轴线的转角。车厢侧倾角是操纵稳定性和汽车平顺性的重要参数。侧倾角r

影响汽车r

动态和稳态响应，是操纵稳定性的重要评价指标。r

过大，会使驾驶员感觉不稳定、不安全、不舒服。r

过小，在不平路面车厢冲击大。汽车稳态圆周运动时，车厢的侧倾角为2.车厢的侧倾角车厢的侧倾角：车厢在侧向力的作用下绕侧倾轴线的转角。2.58悬挂质量离心力引起的侧倾力矩悬挂质量离心力引起的侧倾力矩59侧倾后悬挂质量重力引起的侧倾力矩侧倾后悬挂质量重力引起的侧倾力矩60独立悬架中非悬挂质量的离心力引起的侧倾力矩独立悬架中非悬挂质量的离心力引起的侧倾力矩61汽车发动机原理与汽车理论基本课件第十六章62汽车作稳态圆周运动时其侧倾力矩汽车作稳态圆周运动时其侧倾力矩63侧倾时前后左右车轮垂直载荷的变化侧倾时前后左右车轮垂直载荷的变化64悬架作用于车身的恢复力矩悬架作用于车身的恢复力矩65注意：力是标量还是矢量注意：力是标量还是矢量66左右车轮载荷重新分配后的轮胎侧倾刚度左右车轮载荷重新分配后的轮胎侧倾刚度67在侧倾力矩的作用下，汽车左右车轮的垂直载荷发生变化，这将导致轮胎的侧偏特性变化而使汽车稳态转向特性发生变化。左右车轮垂直载荷差别越大，侧偏刚度越小。若前轴左右车轮的垂直载荷变化大，则趋于不足转向。后轴左右车轮的垂直载荷变化大，则为趋于过多转向。车轮左右载荷的变动取决于：侧倾角刚度、悬挂质量、非悬挂质量、质心位置、前后悬挂侧倾中心位置等。注意！！！在侧倾力矩的作用下，汽车左右车轮的垂直载荷发生变化，这将68车厢侧倾时，车轮外倾角的三种变化形式：保持不变；沿着地面侧向力方向倾斜；沿着地面侧向力作用方向相反的方向倾斜。3.车厢侧倾时车轮外倾角的变化车厢侧倾时，车轮外倾角的三种变化形式：保持不变；沿着地69当车轮的外倾倾斜方向与地面的侧向反作用力相一致时，侧偏角绝对值减小；反之，则增大。车轮外倾角的增加使车轮的侧向附着性能降低，汽车的极限侧向加速度减小。车厢侧倾时，车轮相对地面的侧倾角由车轮相对车厢的外倾角和车厢相对地面的侧倾角组成。车轮相对地面的外倾角求法：假想让车厢不动，令地面相对车厢转动一个角度r，这样就可根据悬架导向杆系的运动学关系，找出车轮相对车厢的相对转动角度，然后让车厢与地面一起回转r，此时地面回复到原来状态，即可确定外倾角的数值。当车轮的外倾倾斜方向与地面的侧向反作用力相一致时，侧偏角70汽车发动机原理与汽车理论基本课件第十六章71车厢侧倾时车轮外倾角的变化车厢侧倾时车轮外倾角的变化72侧倾转向是在侧向力作用下，车厢发生侧倾，而引起车轮偏转，即车轮围绕垂直轴线或转向节主销转动。后轴转向是因悬架杆系的运动学关系所产生的车轮转向角。侧倾干涉转向是转向轴因转向杆系和悬架杆系运动学关系干涉所产生的车轮转向角变动。轴转向是发生侧倾转向时，车轴发生的绕垂直轴线的转动。运动学侧偏是车轴和车轮围绕垂直轴线的转动与轮胎侧偏之效果一样。4侧倾转向侧倾转向是在侧向力作用下，车厢发生侧倾，而引起车轮偏转，即车73后轴的轴转向对稳态转向特性的影响后轴的轴转向对稳态转向特性的影响74在侧倾作用下板簧悬架的轴转向侧倾力作用结果无侧倾力作用在侧倾作用下板簧悬架的轴转向侧倾力作用结果无侧倾力作用75汽车发动机原理与汽车理论基本课件第十六章76汽车发动机原理与汽车理论基本课件第十六章77变形转向：悬架导向杆系元件在各种力和力矩作用下的弹性变形可能引起车轮围绕主销或垂直地面的轴线的转动。5悬架导向元件变形转向变形转向：悬架导向杆系元件在各种力和力矩作用下的弹性变形可能786.回正力矩变形转向角6.回正力矩变形转向角79汽车发动机原理与汽车理论基本课件第十六章80侧倾时，转向系统与悬架的运动干涉将引起转向轮侧倾干涉转向。7转向系和横摆角速度稳态响应的关系侧倾时，转向系统与悬架的运动干涉将引起转向轮侧倾干涉转向。781转向系刚度：由转向盘至转向车轮之间，包括转向机、传动杆系、固定座在内的刚度。在一定的转向盘转角下，转向系刚度低，前转向轮的变形转向角大，增加了汽车的不足转向趋势；反之，若刚度大，则不足转向的趋势变小。为了获得良好的路感，转向系的刚度应高一些。特别是在转向盘在中间位置小转角范围内应有尽可能高的刚度。转向系刚度与变形转向转向系刚度：由转向盘至转向车轮之间，包括转向机、传动杆系、82第五节汽车操纵稳定性的道路试验一、试验条件１)试验应在平坦、干燥、清洁的水泥或沥青路面的场地上进行，场地在任意方向的坡度不大于０.１％。

２)试验风速不大于５ｍ／ｓ。

３)所有对试验结果有影响的零部件均应经过检查、紧固和调整，特别是转向系和悬架机构的各零部件。

４)所用轮胎和车辋型式及大小必须满足有关要求。

５)试验应在汽车轻载及额定满载两种状态下进行第五节汽车操纵稳定性的道路试验一、试验条件１)试验应在平坦83二、试验项目和试验方法１.转向轻便性试验图１６-２３双纽线路径二、试验项目和试验方法１.转向轻便性试验图１６-２３双纽线84２.汽车稳态回转试验——定转弯半径法图１６-２４方向盘转矩——方向盘转角曲线２.汽车稳态回转试验——定转弯半径法图１６-２４方向盘转矩85３.汽车稳态回转试验——定方向盘转角、连续加速法(１)试验目的将方向盘转过某一角度后，固定不变，汽车连续加速直至达到所需的侧向加速度，测定汽车车速及横摆角速度等参量，求出转弯半径随侧向加速度变化的特性。(２)试验方法

先使轮胎升温，之后汽车以最低速度沿所画圆周行驶，待拖挂于汽车后部中点的第五车轮在半圈内都能对准地面上所画的圆周时，固定方向盘不动，汽车停车，启动记录仪器，记录下各变量的零线。３.汽车稳态回转试验——定方向盘转角、连续加速法(１)试验目86４.汽车回正能力试验１)试验目的回正试验是表征和测定汽车从曲线行驶自行回复到直线行驶的过渡过程，是测定自由操纵力输入的基本性能试验。２)试验方法中速回正试验：汽车沿半径为(１５±１)ｍ的圆周行驶，调整车速，当侧向加速度达到(４±０.２)ｍ／ｓ２时，稳定３ｓ，然后突然松开方向盘，记录松开后３ｓ内各变量的变化。４.汽车回正能力试验１)试验目的87５.汽车蛇行试验图１６-２６蛇行路线５.汽车蛇行试验图１６-２６蛇行路线88第六节操纵稳定性的主动控制１.四轮转向系统(４ＷＳ)图１６-２７４ＷＳ车二自

由度模型第六节操纵稳定性的主动控制１.四轮转向系统(４ＷＳ)图１６89２.主动侧倾控制(ＡＢＣ)

通常将传统的由弹簧、减振器、稳定杆及控制臂等组成的悬架称为被动悬架，而将包含力发生器(或作动器)的悬架称为主动悬架，因为它不是被动地吸收和贮存能量，而是可以根据需要按照人为的控制规则消耗或释放能量，从而提高乘坐舒适性和操纵稳定性。２.主动侧倾控制(ＡＢＣ)通常将传统的由弹簧、减90３.汽车动力学控制(ＶＤＣ)汽车动力学控制(ＶＤＣ)系统是一种新型主动安全控制系统，它安装在车辆的制动系和动力传动系内，利用车辆力学状态变量反馈来调节各轮上纵向力的大小匹配，从而可以使车辆获得优良的操纵稳定性。３.汽车动力学控制(ＶＤＣ)汽车动力学控制(ＶＤＣ)系统91第一节概述

第二节轮胎侧偏特性

第三节线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应特性

第四节汽车操纵稳定性与悬架、转向系的关系

第五节汽车操纵稳定性的道路试验

第六节操纵稳定性的主动控制第十六章汽车的操纵稳定性第一节概述

第二节轮胎侧偏特性

第三节线性二自由度92定义：在驾驶员不感觉过分紧张、疲劳的条件下，汽车能按照驾驶员通过转向系及转向车轮给定的方向行驶，且当受到外界干扰时，汽车能抵抗干扰而保持稳定行驶的能力。意义操纵方便性高速安全性行驶方向直线转弯干扰路不平侧风货物或乘客偏载定义：在驾驶员不感觉过分紧张、疲劳的条件下，汽车能按照驾驶员931内容输入：角输入、力输入响应：时域响应、频域响应。横摆角速度频率响应特性回正性转向半径转向轻便性直线行驶性（侧向风稳定性、路面不平稳定性、弯道行驶性）典型行驶工况极限行驶性能第一节概述1内容横摆角速度频率响应特性直线行驶性（侧向风稳定性、路面942车辆坐标系及时域响应2车辆坐标系及时域响应95

汽车时域响应分为稳态响应和瞬态响应。

转向盘角阶跃输入下进入的稳态响应：等速直线行驶，急剧转动转向盘，然后维持转角不变，即对汽车施以转向盘角阶跃输入，汽车经短暂的过渡过程后进入等速圆周行驶工况。

转向盘角阶跃输入下的瞬态响应：等速直线行驶和等速圆周行驶两个稳态运动之间的过渡过程所对应的瞬间运动响应。

稳态转向特性：不足转向、中性转向、过度转向。转向盘保持一个固定转角不变，缓慢加速或以不同车速等速行驶时，不足转向的汽车转向半径逐渐增大，中性转向的汽车转向半径不变，而过度转向的汽车转向半径逐渐减小。汽车时域响应分为稳态响应和瞬态响应。96汽车发动机原理与汽车理论基本课件第十六章97汽车发动机原理与汽车理论基本课件第十六章98汽车时域响应是把汽车作为开环控制系统的控制特性。驾驶员－汽车系统是一个闭环控制系统：在汽车行驶过程中，驾驶员根据需要，操纵转向盘使汽车做转向运动。路面的凹凸不平、侧风、偏载等影响汽车的行驶。驾驶员根据道路、交通等情况，通过眼、手及身体感知的汽车运动状况（输出参数），经过头脑的分析、判断（反馈），修正其对转向盘的操纵。如此不断地反复循环，操纵汽车行驶前进。汽车时域响应是把汽车作为开环控制系统的控制特性。99主观评价法:凭借主观感觉的评价转向盘角阶跃输入下进入的稳态响应：

3.评价方法

客观评价法：用测试仪器测物理参数：主观评价法:凭借主观感觉的评价

3.评价方法

客观评价法100汽车发动机原理与汽车理论基本课件第十六章101侧偏特性：侧偏力、回正力与侧偏角的关系1轮胎坐标系第二节轮胎的侧偏特性侧偏特性：侧偏力、回正力与侧偏角的关系1轮胎坐标系第二节102概念概念103汽车发动机原理与汽车理论基本课件第十六章104最大侧偏力的影响因素附着条件及垂直载荷FZ轮胎胎面花纹、材料、结构、充气压力路面材料、结构、潮湿程度车轮外倾角最大侧偏力的影响因素附着条件及垂直载荷FZ1053.轮胎结构、工作条件与侧偏特性尺寸↑的轮胎，k↑

；子午线轮胎接地面宽，k大；钢丝比尼龙轮胎k大；扁平率：轮胎断面高度与断面宽度之比H

/B

↓，

k↑

；在一定范围内，载荷↑（FZ

↑），k↑

。但载荷↑太大时，k↓；轮胎充气压力

↑，k↑

；行驶车速对k影响较小；潮湿特别在积水时，k↓很大。3.轮胎结构、工作条件与侧偏特性尺寸↑的轮胎，k↑；106汽车发动机原理与汽车理论基本课件第十六章107附着椭圆一定侧偏角下，驱动力或制动力增加时，侧偏力逐渐有所减小，这是由于轮胎侧线弹性有所改变的关系。当纵向力相当大时，侧偏力显著下降，接近附着极限时，切向力已耗去大部分附着力，而侧向力能利用的附着力很小。附着椭圆一定侧偏角下，驱动力或制动力增加时，侧偏力逐渐有所减108汽车发动机原理与汽车理论基本课件第十六章1094回正力矩4回正力矩110汽车发动机原理与汽车理论基本课件第十六章1115轮胎外倾角对侧偏力的作用5轮胎外倾角对侧偏力的作用112汽车发动机原理与汽车理论基本课件第十六章113☆忽略转向系的影响，以前轮转角作为输入；☆汽车只进行平行于地面的平面运动，而忽略悬架的作用；☆汽车前进（纵轴）速度不变，只有沿y轴的侧向速度和绕z轴的横摆运动(ay<0.4g)；☆

驱动力不大，对侧偏特性无影响；☆忽略空气阻力；☆忽略左右轮胎因载荷变化引起轮胎特性的变化；☆忽略回正力矩的变化。第三节线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应1.线性二自由度汽车模型的运动微分方程☆忽略转向系的影响，以前轮转角作为输入；第三节线性二自由114汽车发动机原理与汽车理论基本课件第十六章115汽车发动机原理与汽车理论基本课件第十六章116Y向力平衡对质心取矩Y向力平衡对质心取矩117汽车发动机原理与汽车理论基本课件第十六章118汽车发动机原理与汽车理论基本课件第十六章119汽车发动机原理与汽车理论基本课件第十六章1202前轮角阶跃输入下进入的汽车稳态响应－－等速圆周运动2.1稳态响应的评价指标：稳态横摆角速度增益或转向灵敏度2前轮角阶跃输入下进入的汽车稳态响应－－等速圆周运动2.1121汽车发动机原理与汽车理论基本课件第十六章1222稳态响应的三种类型过度转向Over-Steering不足转向Under-Steering中性转向Neutral-Steering2稳态响应的三种类型过度转向不足转向中性转向123当汽车以很低的速度和/或很大转向半径行驶时，侧偏角很小，即则有当汽车以很低的速度和/或很大转向半径行驶时，侧偏角很小，即则124特征车速特征车速125临界车速临界车速126汽车发动机原理与汽车理论基本课件第十六章127过度转向汽车车速达到临界车速时将失去稳定性。因为只要一个很小的转角，横摆角速度增益r/就趋于无穷大。因为假设纵向速度为优先值，根据纵向速度与角速度的关系可知，汽车的转向半径极小，这样汽车必定发生激转而发生侧滑或侧翻。过度转向特性的问题过度转向汽车车速达到临界车速时将失去稳定性。因为只要一个很128

3.几个表征稳态响应的参数3.几个表征稳态响应的参数129汽车发动机原理与汽车理论基本课件第十六章130Ackmann角Ackmann角131汽车发动机原理与汽车理论基本课件第十六章132转向半径比值转向半径比值133汽车发动机原理与汽车理论基本课件第十六章134静态裕度静态储备系数静态裕度静态储备系数135汽车发动机原理与汽车理论基本课件第十六章136二自由度模型忽略了前、后轴及左、右轮载荷变化、车轮外倾角、悬架导向杆系及变形对轮胎侧偏角的影响。因此，轮胎弹性侧偏角绝对值的大小取决于整车质心位置和轮胎无外倾角也无载荷变化下的侧偏刚度。第四节汽车操纵稳定性与悬架、转向系的关系二自由度模型忽略了前、后轴及左、右轮载荷变化、1371.

车身侧倾轴线：车厢相对地面转动时瞬时轴线。侧倾中心：侧倾轴线通过车厢在前后轴处横断面的瞬时转动中心。侧倾中心的位置由悬架的导向机构所决定。可用解析和图解两种方法获得侧倾中心。图解方法是利用可逆原理，即假设车厢不动而地面相对车厢发生转动，求出地面相对车厢的瞬时转动中心，它也是车厢的侧倾中心。汽车的外倾1.车身侧倾轴线：车厢相对地面转动时瞬时轴线。汽车的外倾138无侧向力有侧向力无侧向力有侧向力139汽车发动机原理与汽车理论基本课件第十六章140汽车发动机原理与汽车理论基本课件第十六章141汽车发动机原理与汽车理论基本课件第十六章142商用车轿车商用车轿车143悬架的侧倾角刚度悬架的侧倾角刚度144t-tires-spring车身质量非悬挂质量t-tire车身质量非悬挂质量145汽车发动机原理与汽车理论基本课件第十六章146汽车发动机原理与汽车理论基本课件第十六章147汽车发动机原理与汽车理论基本课件第十六章148车厢的侧倾角：车厢在侧向力的作用下绕侧倾轴线的转角。车厢侧倾角是操纵稳定性和汽车平顺性的重要参数。侧倾角r

影响汽车r

动态和稳态响应，是操纵稳定性的重要评价指标。r

过大，会使驾驶员感觉不稳定、不安全、不舒服。r

过小，在不平路面车厢冲击大。汽车稳态圆周运动时，车厢的侧倾角为2.车厢的侧倾角车厢的侧倾角：车厢在侧向力的作用下绕侧倾轴线的转角。2.149悬挂质量离心力引起的侧倾力矩悬挂质量离心力引起的侧倾力矩150侧倾后悬挂质量重力引起的侧倾力矩侧倾后悬挂质量重力引起的侧倾力矩151独立悬架中非悬挂质量的离心力引起的侧倾力矩独立悬架中非悬挂质量的离心力引起的侧倾力矩152汽车发动机原理与汽车理论基本课件第十六章153汽车作稳态圆周运动时其侧倾力矩汽车作稳态圆周运动时其侧倾力矩154侧倾时前后左右车轮垂直载荷的变化侧倾时前后左右车轮垂直载荷的变化155悬架作用于车身的恢复力矩悬架作用于车身的恢复力矩156注意：力是标量还是矢量注意：力是标量还是矢量157左右车轮载荷重新分配后的轮胎侧倾刚度左右车轮载荷重新分配后的轮胎侧倾刚度158在侧倾力矩的作用下，汽车左右车轮的垂直载荷发生变化，这将导致轮胎的侧偏特性变化而使汽车稳态转向特性发生变化。左右车轮垂直载荷差别越大，侧偏刚度越小。若前轴左右车轮的垂直载荷变化大，则趋于不足转向。后轴左右车轮的垂直载荷变化大，则为趋于过多转向。车轮左右载荷的变动取决于：侧倾角刚度、悬挂质量、非悬挂质量、质心位置、前后悬挂侧倾中心位置等。注意！！！在侧倾力矩的作用下，汽车左右车轮的垂直载荷发生变化，这将159车厢侧倾时，车轮外倾角的三种变化形式：保持不变；沿着地面侧向力方向倾斜；沿着地面侧向力作用方向相反的方向倾斜。3.车厢侧倾时车轮外倾角的变化车厢侧倾时，车轮外倾角的三种变化形式：保持不变；沿着地160当车轮的外倾倾斜方向与地面的侧向反作用力相一致时，侧偏角绝对值减小；反之，则增大。车轮外倾角的增加使车轮的侧向附着性能降低，汽车的极限侧向加速度减小。车厢侧倾时，车轮相对地面的侧倾角由车轮相对车厢的外倾角和车厢相对地面的侧倾角组成。车轮相对地面的外倾角求法：假想让车厢不动，令地面相对车厢转动一个角度r，这样就可根据悬架导向杆系的运动学关系，找出车轮相对车厢的相对转动角度，然后让车厢与地面一起回转r，此时地面回复到原来状态，即可确定外倾角的数值。当车轮的外倾倾斜方向与地面的侧向反作用力相一致时，侧偏角161汽车发动机原理与汽车理论基本课件第十六章162车厢侧倾时车轮外倾角的变化车厢侧倾时车轮外倾角的变化163侧倾转向是在侧向力作用下，车厢发生侧倾，而引起车轮偏转，即车轮围绕垂直轴线或转向节主销转动。后轴转向是因悬架杆系的运动学关系所产生的车轮转向角。侧倾干涉转向是转向轴因转向杆系和悬架杆系运动学关系干涉所产生的车轮转向角变动。轴转向是发生侧倾转向时，车轴发生的绕垂直轴线的转动。运动学侧偏是车轴和车轮围绕垂直轴线的转动与轮胎侧偏之效果一样。4侧倾转向侧倾转向是在侧向力作用下，车厢发生侧倾，而引起车轮偏转，即车164后轴的轴转向对稳态转向特性的影响后轴的轴转向对稳态转向特性的影响165在侧倾作用下板簧悬架的轴转向侧倾力作用结果无侧倾力作用在侧倾作用下板簧悬架的轴转向侧倾力作用结果无侧倾力作用166汽车发动机原理与汽车理论基本课件第十六章167汽车发动机原理与汽车理论基本课件第十六章168变形转向：悬架导向杆系元件在各种力和力矩作用下的弹性变形可能引起车轮围绕主销或垂直地面的轴线的转动。5悬架导向元件变形转向变形转向：悬架导向杆系元件在各种力和力矩作用下的弹性变形可能1696.回正力矩变形转向角6.回正力矩变形转向角170汽车发动机原理与汽车理论基本课件第十六章171侧倾时，转向系统与悬架的运动干涉将引起转向轮侧倾干涉转向。7转向系和横摆角速度稳态响应的关系侧倾时，转向系统与悬架的运动干涉将引起转向轮侧倾干涉转向。7172转向系刚度：由转向盘至转向车轮之间，包括转向机、传动杆系、固定座在内的刚度。在一定的转向盘转角下，转向系刚度低，前转向轮的变形转向角大，增加了汽车的不