汽车理论第五章5.4汽车操纵稳定性与悬架、转向系的关系续

式中，k称为侧偏刚度（N/rad）。为曲线在=0处 的斜率。按轮胎坐标系，侧偏力和侧偏角总是反 号，故侧偏刚度总是负值。
三、轮胎结构、工作条件对侧偏特性的影响
1、轮胎垂直载荷对侧偏特性的影响
垂直载荷增大，k增大。但垂直载荷太大k反而减小 。
三、轮胎结构、工作条件对侧偏特性的影响
2、轮胎形式和结构参数对侧偏特性的影响
汽车作稳态行驶时，悬挂质量ms的 离心力为
式中，ay是侧向加速度(g) ，Gs是悬挂 重量(N)。 从图中看到，Fsy引起的侧倾力矩为
式中，h是悬挂质心到侧倾轴的距离。
第四节 汽车操纵稳定性和悬架的关系 侧倾后悬挂质量重力引起的侧倾力矩
从图中有
式中，e是侧倾后悬挂质心偏移距离。
第四节 汽车操纵稳定性和悬架的关系 独立悬架非悬挂质量离心力引起的侧倾力矩
第一节 概述
二、车辆坐标系
第二节 轮胎的侧偏特性 轮胎坐标系
二、轮胎的侧偏现象
▪ 1、侧偏力 地面对轮胎作用的侧向反 力称为侧偏力。侧偏力因 转向、路面倾斜、风力等 引起。转向引起的侧偏力 总是指向汽车转弯的内侧 。
第二节 轮胎的侧偏特性 3、轮胎的侧偏特性
在侧偏角<5时，侧偏力和侧偏角成线性关系 。这时，
第三节 线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应
3、汽车中性转向
K=0时 ，5-11)式变为：
即转向半径
，因此，汽车K=0时只要前轮转角不变
，不同速度下对应的转向半径就不变，它总是等于汽车在极
低速行驶时（无侧偏角）的转向半径。因此K=0时汽车稳态
响应为中性转向。
第三节 线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应
荷变化量增大，从而增加汽车不足转向。
第四节 汽车操纵稳定性和悬架的关系

§5-6 提高操纵稳定性的电子控制系统
一、四轮转向系统（Four Wheel Steering System） 二、车辆稳定性控制系统（Vehicle Stability Control System）
§5-4 汽车操纵稳定性与转向系的关系
一、转向系的功能与转向盘力特性
功能： 1.驾驶者通过转向盘控制前轮绕主销的转角来操纵汽车运 动的方向。（角输入和力输入） 2.凭借转向盘（反作用）力，将整车及轮胎的运动、受力 状况反馈给驾驶者。 反馈—路感（Road Feeling） 转向盘力随汽车运动状况而变化的规律称为转向盘力特性。 转向盘力特性决定于下列因素： 转向器传动比及其变化规律、转向器效率、动力转向器的 转向盘操作力特性、转向杆系传动比、转向杆系效率、由悬架 导向杆系决定的主销位置、轮胎上的载荷、轮胎气压、轮胎力 学特性、地面附着条件、转向盘转动惯量、转向柱摩擦阻力以 及汽车整体动力学特性。
B.R／R0<1 K<0 过多转向 C. R／R0>1 K>0 不足转向
§5-3 汽车的转向特性
三、 汽车的瞬态响应特性
1.反应时间τ 应小些，比较好 2.峰值反应时间ε 越小越好 3.超调量 r1 r0 100% 越小越好 4.横摆角速度ωr波动时的固 有圆频率ω0 应高些较好 5.稳定时间σ 越短越好
§5-2 轮胎的侧偏特性
三、影响轮胎侧偏特性的因素 轮胎的尺寸、型式和结构参数对侧偏刚度有显著
的影响。尺寸较大的轮胎有较高的侧偏刚度。 1.扁平率（H／B×100%）
H／B越小，侧偏刚度越大。
2.垂直载荷
K随着垂直载荷的增加而增大，但W过大时，轮胎产生很 大的径向变形，K反而有所减小。
3.轮胎气压
2.垂直载荷 垂直载荷增加，回正力矩增加 3.α一定时，尺寸大的轮胎， TZ也大 4.子午线轮胎回正力矩大

ΔF Kl 2k s Δs
9
第四节 汽车操纵稳定性与悬架的关系
Q ks ss
Δss Δst m n
Fa ΔFa
Q ΔQ
Δss
m Δst n
Δss
Δst
Gu 2
FZ n Qm
ks ss m
m FZ ks ss n
m ks st n
悬架总侧倾刚度等于 KΦr
M r M rI M rII M rIII
前、后悬架及横向稳定杆的侧 倾角刚度之和。
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第四节 汽车操纵稳定性与悬架的关系
二、侧倾时垂直载荷在左右轮上的重新
分配及其对稳态响应的影响
1.侧倾时垂直载荷在左右轮上的重新分配
工字形车架代表车厢，悬 挂质量为Ms。
地面回到水平位置确 定车厢相对于地面产生侧
倾角Φr时，轮胎外倾
角 ' ' 。
' ' '
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第四节 汽车操纵稳定性与悬架的关系
车厢侧倾时不同形式悬架所引起的车轮外倾角的γ变化
非独立悬架车身侧倾时，前轮外倾角不变。
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第四节 汽车操纵稳定性与悬架的关系
车厢侧倾时不同形式悬架所引起的车轮外倾角的γ变化
纵滑在纵翻之前发生，即：
b max max hg • 统计资料表明，正常装载的汽车，其ψmax值远 超过汽车的爬坡能力，因此不至于发生纵翻 • 但是，如果装载不合理，使汽车的质心过高， 又过分靠后、则有可能发生纵翻。
• 1．汽车在离心力作 用下的侧翻 • 汽车在具有横坡的 弯道上，作等速转向 运动时的受力简图如 图所示。
受到侧向力作用的独立悬架杆系的变形会引起车

極限側向加速度 極限車速
發生側滑時的 控制能力
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
評價參量
回至原來路徑 所需時間
操縱穩定性包含的內容
*
汽車理論
第二十五講
主講教師：楊志華
學時：48
第一節 操縱穩定性概述
二、車輛坐標系與轉向盤角階躍 輸入下的時域回應
1.車輛坐標系
右手系
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第一節 操縱穩定性概述
2.穩態回應特性
➢汽車直線行駛時，急速轉動轉向盤至某一轉角時，停止轉 動轉向盤並維持此轉角不變，即給汽車以轉向盤角階躍輸入。
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第一節 操縱穩定性概述
2.橫擺角速度頻率回應特性
轉向盤轉角正弦輸 入下，頻率由0→∞變 化時，汽車橫擺角速 度與轉向盤轉角的振 幅比及相位差的變化 規律。
評價參量
➢共振峰頻率。 ➢共振時振幅比。 ➢相位滯後角。 ➢穩態增益。
操縱穩定性包含的內容
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第一節 操縱穩定性概述
3.轉向盤中間位置操縱穩定性
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第一節 操縱穩定性概述
瞬態回應的評價指標
1）時間上的滯後
2）執行上的誤差 （ωr1/ωr0）×100％
稱為超調量
3）橫擺角速度的波動 波動的ω ＝2π/T , 取
決於汽車的結構參數
4）進入穩態所經歷 的時間σ
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第一節 操縱穩定性概述
三、操縱穩定性的研究方法
將汽車作為開路控制系統 人—汽車系統作為閉路系統
轉向盤小轉角、低頻 正弦輸入下，汽車高速 行駛時的操縱穩定性。
評價參量
4.回正性
➢轉向靈敏度。 ➢轉向盤力特性。 ➢轉向功靈敏度。
轉向盤力輸入 下的時域回應。
評價參量
➢回正後剩餘橫擺角 速度與剩餘橫擺角。