轮胎的侧偏特性对汽车操纵稳定性的影响分析

汽车轮胎侧偏特性研究综述
魏道高;洪添胜;蒋国平;李守成;江浩斌;周孔亢
【期刊名称】《江苏大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2002(023)003
【摘要】轮胎的侧偏性是影响操纵稳定性的重要因素,也是研究操纵稳定性的基础,因此轮胎的侧偏特性以及整个轮胎的力学特性一直是汽车行业发达的国家和地区的研究热点.轮胎侧偏特性研究过程是从它的静态特性到动态特性,主要的方法是理论和实验相结合,目的是为了建立较为准确的轮胎侧偏特性模型.本文介绍与分析了国内外轮胎侧偏特性研究状况,并且提出了对此方面研究的展望.
【总页数】6页(P54-59)
【作者】魏道高;洪添胜;蒋国平;李守成;江浩斌;周孔亢
【作者单位】江苏大学汽车与交通工程学院,江苏,镇江,212013;华南农业大学,广东,广州,510642;南京汽车集团,江苏,南京,210073;南京汽车集团,江苏,南京,210073;江苏大学汽车与交通工程学院,江苏,镇江,212013;江苏大学汽车与交通工程学院,江苏,镇江,212013
【正文语种】中文
【中图分类】U463.341
【相关文献】
1.汽车轮胎侧偏特性影响因素的试验研究 [J], 彭旭东;郭孔辉;单国玲
2.基于最小二乘法的汽车轮胎侧偏刚度及质心侧偏角设计与仿真 [J], 吴房胜;李如
平;陈业慧;谢晓敏
3.汽车轮胎非稳态侧偏特性的非线性研究 [J], 孙逢春;孙文强
4.汽车轮胎非稳态侧偏特性的非线性研究 [J], 孙逢春;孙文强
5.人工神经网络在汽车轮胎侧偏特性研究中的应用 [J], 任卫群;金国栋;张云清;付勇智;宋健
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第5章汽车的操纵稳定性学习目标通过本章的学习，应掌握汽车行驶的纵向和横向稳定性条件；掌握车辆坐标系的有关术语，了解影响侧偏特性的因素，掌握轮胎回正力矩与侧偏特性的关系；熟练掌握汽车的稳态转向特性及其影响因素；了解汽车转向轮的振动和操纵稳定性的道路试验内容。

汽车在其行驶过程中，会碰到各种复杂的情况，有时沿直线行驶，有时沿曲线行驶。

在出现意外情况时，驾驶员还要作出紧急的转向操作，以求避免事故。

此外，汽车还要经受来自地面不平、坡道、大风等各种外部因素的干扰。

一辆操纵性能良好的汽车必须具备以下的能力：（1）根据道路、地形和交通情况的限制，汽车能够正确地遵循驾驶员通过操纵机构所给定的方向行驶的能力——汽车的操纵性。

（2）汽车在行驶过程中具有抵抗力图改变其行驶方向的各种干扰，并保持稳定行驶的能力——汽车的稳定性。

操纵性和稳定性有紧密的关系：操纵性差，导致汽车侧滑、倾覆，汽车的稳定性就破坏了。

如稳定性差，则会失去操纵性，因此，通常将两者统称为汽车的操纵稳定性。

汽车的操纵稳定性，是汽车的主要使用性能之一，随着汽车平均速度的提高，操纵稳定性显得越来越重要。

它不仅影响着汽车的行驶安全，而且与运输生产率与驾驶员的疲劳强度有关。

5.1节汽车行驶的纵向和横向稳定性5.1.1 汽车行驶的纵向稳定性汽车在纵向坡道上行驶，例如等速上坡，随着道路坡度增大，前轮的地面法向反作用力不断减小。

当道路坡度大到一定程度时，前轮的地面法向反作用力为零。

在这样的坡度下，汽车将失去操纵性，并可能产生纵向翻倒。

汽车上坡时，坡度阻力随坡度的增大而增加，在坡度大到一定程度时，为克服坡度阻力所需的驱动力超过附着力时，驱动轮将滑转。

这两种情况均使汽车的行驶稳定性遭到破坏。

图5.1 汽车上坡时的受力图图5.1为汽车上坡时的受力图，如汽车在硬路面上以较低的速度上坡，空气阻力可以忽略不计，由于剩余驱动力用于等速爬坡，即汽车的加速阻力，加速阻力矩，而车轮的滚动阻力矩的数值相对来说比较小，可不计入。

8210.16638/ki.1671-7988.2018.21.029轮胎侧偏刚度对整车操稳性能的影响景立新1，吴利广1，李广2，曹娇娇2（1.中国汽车技术研究中心，天津 300300；2.河北工业大学机械学院，天津 300130）摘 要：文章主要研究轮胎侧偏刚度特性对整车操纵稳定性的影响。

通过在仿真模型中改变轮胎侧偏刚度的值，研究后轴等效侧偏角、整车不足转向、整车横摆响应频率、整车稳定性、整车响应、转向回正的等操纵稳定性指标的变化趋势及变化量大小，进而指导整车操纵稳定性设计。

关键词：轮胎特性；侧偏刚度；操纵稳定性中图分类号：U463.341 文献标识码：B 文章编号：1671-7988(2018)21-82-04Influence of tire cornering stiffness on vehicle stability performanceJing Lixin 1, Wu Liguang 1, Li Guang 2, Cao Jiaojiao 2（1.China Automotive Technology and Research Center, Tianjin 300300; 2.School of mechanical engineering, Hebei University of Technology, Tianjin 300130）Abstract: This paper mainly studies the influence of tire lateral stiffness characteristics on vehicle handling stability. By changing the value of the tire cornering stiffness in the simulation model, the stability of the rear axle equivalent side angle, the vehicle understeer, the vehicle yaw response frequency, the vehicle stability, the vehicle response, and the steering return are studied. The trend of the indicators and the amount of change, and then guide the design of vehicle handling stability. Keywords: Tire characteristics; Cornering stiffness; Handling stabilityCLC NO.: U463.341 Document Code: B Article ID: 1671-7988(2018)21-82-04前言轮胎是连接汽车与路面的唯一部件，轮胎与路面间的相互作用力与力矩，以及轮胎的运动方式决定了车辆的运动状态及性能[1-2]，对于轮胎力学特性的研究具有重要的现实意义以及应用前景。

汽车理论模拟试卷四1、(1)什么是纵向滑动率？作出附着系数与纵向滑动率的关系曲线，并描述该曲线的特 点、分析其产生的缘由。

(2)什么是轮胎的侧偏特性？试分析轮胎侧偏特性产生的缘由及其主要影响因素(包 括：汽车使用因素与轮胎自身结构与特性的因素)。

(3)结合下图(包括轮胎的侧偏特性)说明：转弯时汽车滚动阻力大的缘由，并说明滚动阻力的主要影响因素。

2、(1)动力性的评价指标主要有哪三个？各个评价指标的影响因素有哪些？分别是怎样 影响的？(2)结合公式及绘图，说明后备功率的概念。

(3)确定汽车的动力性，可通过作图法，详细可用哪几种特性的图？大致过程怎样？ 3、(1)画图并说明地面制动力、制动器制动力与附着力三者之间的关系。

(2)已知某汽车的同步附着系数% 二06 ,试结合产线、I 曲线、f 和r 线组分析汽车在附着系数ψ2=0.8的路面上进行制动时的全过程。

(3)在图上标明：在ψl=0.3和ψ2= ().8的路面上车轮抱死后，制动器制动力与地面 制动力的差别。

由蚊中心W 147转穹馥切Ml 力4、（1）较常用的汽车百公里油耗有哪些？（2）汽车的等速百公里油耗与车速间具有怎样的关系？为什么？5、（1）结合有关公式，分析汽车操纵稳定性稳态特性的影响因素结合有关公式，分析汽车操纵稳定性稳态特性的影响因素。

（2）定性分析汽车操纵稳定性动态特性的影响因素。

（3）驾驶员的不同转向操作对汽车的转向与操纵稳定性特性有怎样的影响？为什么？（4）曲线行驶时，对于前轮驱动的汽车，在驱动与制动时，纵向力对其稳态特性的影响是否有差异，试分析产生的缘由和主要影响因素。

6、（1）进行汽车平顺性分析时，一般对哪几个振动响应量进行分析？以车身单质量振动系统为例分析频率比、阻尼比及其相关的质量，刚度，阻尼对三个振动响应量的影响。

（2）在车身与车轮的双质量振动系统中，已知车身部分偏频为πrad∕s,车身与车轮的质量比、刚度比分别为8和9,试计算车轮部分偏频，并说明主频与偏频的定义及其大小的关系（用号表示）。

试验#测试轮胎侧向力测试分析吕斌川,杨 浩,赵 军(中橡集团曙光橡胶工业研究设计院,广西桂林 541004)摘 要:分析了影响汽车操纵稳定性中最重要物理量之一)))轮胎侧向力的影响因素。

轮胎的侧偏角、侧倾角、垂直载荷、充气压力、轮胎结构和材料、断面高宽比、轮辋直径等对轮胎侧向力有一定的影响。

通过采用扁平率小的宽轮胎、轮辋宽度的增加以及采用钢丝子午线轮胎增加带束层屈挠刚性均可增加轮胎侧向力,提高汽车的操纵稳定性。

关键词:轮胎;侧偏特性;侧向力;侧偏角;倾角作者简介:吕斌川(1974-),男,广西陆川人,工程师,主要从事轮胎试验研究。

随着人们对汽车行驶安全性意识的增强,汽车操纵稳定性作为直接影响行车安全的重要因素而受到各大汽车厂和轮胎厂的高度重视。

汽车的操纵稳定性是汽车在行驶过程中受外界干扰后保持稳定行驶能力及抵御发生侧滑侧翻的能力。

侧向操纵稳定性对汽车来说尤其重要。

汽车的操纵稳定性主要是由轮胎的侧偏特性决定的,轮胎的侧偏特性主要是指侧向力、回正力矩与侧偏角间的关系,是研究操纵稳定性的基础。

在车辆操纵稳定性分析中,车辆所受的最重要的外力就是侧向力。

一般行驶时,实际的侧偏角在5b 以下,在侧偏角较小情况下,侧向力较大的轮胎,轮胎侧偏性能较优,汽车的操纵稳定性就越好。

本文借鉴有关轮胎侧偏特性理论对轮胎侧偏特性最重要的物理量之一侧向力进行试验研究,通过MTS860转鼓试验机测量轮胎动态下的侧向力特性,分析了轮胎的侧偏角、侧倾角、垂直载荷、充气压力、轮胎结构和材料、轮胎断面高宽比、轮辋直径等影响侧向力特性的因素,并相应的提出了改善轮胎侧向力特性的方法。

为轮胎性能的改进及轮胎设计提供了依据。

1 基本概念1.1 轮胎六分力示意图如图1所示,地面作用于轮胎接地印痕处有3个方向的力:F X (纵向力)、F Y (侧向力)、F Z (垂直载荷),它们和3个方向的力矩[T X (翻转力矩)、T Y (滚动阻力矩)、T Z (回正力矩)]称为六分力。

毕业论文轮胎性能对汽车行驶的的影响分析摘要：论文的主要目的是让我们更准确的了解轮胎性能对汽车行驶的影响，让我们更深刻的认识轮胎的性能对汽车行驶的重要作用。

轮胎路面附着性能、滚动阻力、侧偏特性、垂直特性、包封性、振动性等动态力学性能及结构和尺寸对汽车的行驶影响有着密切相关的联系。

在合理性能匹配的情况下，轮胎性能好，汽车的行驶性能好。

关键词：轮胎、汽车、轮胎力学性能、性能匹配目录一、轮胎的结构、分类及其对汽车行驶的影响 (1)（一）轮胎的结构与汽车行驶关系 (1)（二）轮胎基本结构及其参数 (3)（三）汽车轮胎的分类与汽车行驶稳定性的关系 (4)（四）现代汽车轮胎新技术和F1轮胎与汽车行驶的关系 (5)二、轮胎与汽车的性能匹配分析 (9)（一)轮胎与汽车生产的相关性 (9)（二）轮胎在汽车中的作用 (10)（三）汽车主要行驶性能 (10)（四）轮胎六分力 (13)三、轮胎的合理使用与汽车行驶的关系 (16)（一）影响轮胎的使用寿命 (16)（二）节约轮胎的驾驶方法 (17)（三）轮胎换位与车轮平衡和汽车的行驶关系 (19)四、轮胎性能对汽车行驶的影响分析 (22)（一）分析 (22)（二）如何预防行驶时爆胎以及紧急处理措施 (23)总结 (25)参考文献 (26)一、轮胎的结构、分类及其对汽车行驶的影响（一）轮胎的结构与汽车行驶关系轮胎的基本结构由胎体、胎面、胎壁、缓冲层、胎缘等部分组成（1）胎体（外胎）胎体是轮胎的框架，它必须具有足够的刚性，以阻止高压空气外泄，又必须具有足够的弹性，以吸收载荷的变化和冲击。

它由许多层与橡胶粘接在一起的轮胎帘线构成。

（2）胎面胎面是外部橡胶层，保护胎体免受路面造成的磨损和外部损坏。

胎面与路面直接接触，并产生摩擦阻力，使车辆驱动力和制动力得以传至路面。

胎面具有各种各样的轮胎花纹和花纹形成的沟槽，以提高通过湿路面时的排水性能，改善轮胎在坏路面上的摩擦力。

为了提高轮胎在铺装路面上的排水性能，以及在坏路等松软路面的附着性，在外胎面设有花纹沟槽是必要的。

汽车理论思考题第五章1、 何为汽车的操纵稳定性？什么是弹性轮胎的侧偏特性？影响侧偏特性的因数有哪些？1）汽车的操纵稳定性是指驾驶者不感到过分紧张、疲劳的条件下，汽车能遵循驾驶者通过传动系及转向车轮给定的方向行驶，且当遭遇外界干扰时，汽车能抵抗干扰而保持稳定的能力。

2）侧偏特性指侧偏力，回正力矩与侧偏角之间的关系3）影响因素有：轮胎的高宽比、轮胎的垂直载荷、充气压力、胎面及其粗糙程度，干湿状况2、 汽车的稳态转向特性分为几种类型？汽车应具有那种性质的转向特性？为什么？1）汽车的稳态转向特性分为三种：不足转向、中性转向、过多转向。

2）操纵稳定性良好的汽车应具有适度的不足转向特性，不应具有过多转向特性，也不应具有中性转向特性。

因为在使用条件变动时有可能转变为过多转向。

3、 什么是汽车的稳定性因数？有几种方式可以判定或表征汽车的稳态转向特性？稳定性因数;221()m a b K L k k =-。

四种判定方式：稳定性因数，特征车速和临界车速、前后轮侧偏角绝对值之差、转向半径的比、静态储备系数。

4、 什么是汽车的特征车速和临界车速？什么是中性转向点？1）特征车速，此时汽车稳态横摆角速度增益达到最大值。

临界车速，此时稳态横摆角速度增益趋于无穷大。

2）使汽车前后轮产生同一侧偏角的侧向力作用点称为中性转向点。

5、 汽车的瞬态响应有几个特点？评价瞬态响应品质的参数有哪些？瞬态响应的稳定条件是什么？1）t=0，Wr=0；t=8时，Wr(8)=Wr0，即横摆角速度最后趋于稳态横摆角速度Wr0；在t=0-8之间，Wr(t)是衰减函数，阻尼比越大，衰减越快。

2）几个参数：横摆角速度Wr 波动时的固有频率Wo 、阻尼比、反应时间、达到第一峰值Wr1的时间。

3）稳定条件：01,0W ξξ=>收敛；阻尼比大于1-不足转向、过多转向（车速不高稳定，否则不稳定）。

6、 什么是车厢侧倾轴线？侧倾中心？1)车厢相对地面转动时的瞬时轴线称为车厢侧倾轴线。

长春汽车工业高等专科学校毕业实践报告题目/实践名称轮胎对汽车侧偏的影响专业/ 班级汽车试验一班学生姓名耿春亮学号020*******企业指导教师郭强校内指导教师郭紫威起止时间2014.07.22~2015.02.10实习单位天津大众变速器目录内容摘要Abstract第一部分探究轮胎的结构、工作条件对侧偏特性的影响．．．．．．．．．51.1引言．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．51.2实践单位的基本情况．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5 第二部分轮胎的尺寸、形式和结构参数对侧偏刚度的影响．．．．．．．．62.1轮胎的高宽比．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．72.2侧偏刚度与载荷．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．72.3结论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10 第三部分气压和驱动力对侧偏力的影响．．．．．．．．．．．．．．．．113.1气压对侧偏刚度的影响．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．113.2驱动力对侧偏刚度的影响．．．．．．．．．．．．．．．．．．．123.3结论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12 第四部分路面环境对侧偏特性的影响．．．．．．．．．．．．．．．．．144.1路面及其粗糙程度、干事状况对侧偏特性的影响．．．．．．．．．144.2在滑水现象的情况下的影响．．．．．．．．．．．．．．．．．．144.3结论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15 第五部分结论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17参考文献附录致谢内容摘要出于对汽车的操纵稳定性的探究，在轮胎的结构、工作条件对侧偏特性的影响，轮胎的尺寸、形式和结构参数对侧偏刚度的影响，气压和驱动力对侧偏力的影响，路面环境对侧偏特性的影响四个方面探究轮胎的结构、工作条件对车侧偏的影响，并得出结论。

3 汽车的操纵稳定性目录3 汽车的操纵稳定性 03.1 自由刚体运动微分方程 (1)补充知识：自由刚体的运动（摘自《理论力学》上册） (1)（一）建立坐标系 (3)（二）汽车上任一点的运动方程 (5)（三）汽车运动的动力学方程 (8)3.2 线性二自由度汽车运动微分方程及分析 (11)（一）运动微分方程 (11)（二）稳态响应分析 (13)（三）瞬态响应分析 (17)3.3 车厢侧倾分析 (19)（一）车厢的侧倾轴线 (19)（二）悬架的侧倾线刚度 (22)（三）悬架的侧倾角刚度 (25)（四）车厢的侧倾角 (26)（五）车厢侧倾后垂直载荷在左、右侧车轮上的重新分配 (29)（六）车厢侧倾对转向系统的其它影响 (32)3.4 线性三自由度汽车运动微分方程分析 (35)（一）三自由度汽车运动微分方程 (35)（二）稳态响应 (43)（三）瞬态响应 (43)3.5 前轴和转向轮摆振方程 (47)（一）前左轮主销的摆动方程 (47)（二）前右轮主销的摆动方程 (52)（三）前轴绕纵轴的摆动方程 (52)3汽车的操纵稳定性操纵稳定性定义（两个方面）：a 、汽车能遵循驾驶员通过转向系及转向车轮给定的方向行驶；b 、当遭遇外界干扰时，汽车能抵抗干扰而保持稳定行驶的能力。

汽车的操纵稳定性是决定高速汽车安全行驶的一个主要性能，也称为“高速车辆的生命线”。

3.1 自由刚体运动微分方程补充知识：自由刚体的运动（摘自《理论力学》上册）工程中，有一些刚体，如飞机、火箭、人造卫星等，它们在空间可以作任意的运动，这样的刚体称为自由刚体。

为了确定自由刚体在空间的位置，取定坐标系oxyz 和与刚体固结的动坐标系0x y z ''''，如下图所示。

只要确定了动坐标系的位置，刚体的位置也就确定了。

动坐标系的原点o '是任意选取的，称为基点。

在基点上安上一个始终保持平动的坐标系o ξηζ'，则自由刚体的运动可分解为随基点的平动和绕基点的转动。