汽车不足转向特性

《车辆动力学基础》第6章公式推导对转向时（假设小转向角）正确的几何关系，tan δδ=可得出转向角为/2o L R t δ≅+ （6-1） /2i L R t δ≅- （6-2） 前轮的平均角度（假定小转向角）定义为阿克曼角（Ackerman angle ）：L Rδ= （6-3） 低速转向的另一个重要特征是后轮的偏离轮迹（off-tracking ）。

从简单的几何关系就可以计算出偏离轮迹距离∆，即[1cos(/)]R L R ∆=-（6-4a ） 利用余弦函数的级数展开表达式，即246cos 12!4!6!z z z z =-+- 就有222[1cos(/)]cos(/)(1//2!)2L R L R R R L R R R L R R∆=-=-≅--= （6-4b ） 侧偏角较小时（≤5°）,侧偏力与侧偏角呈线性关系，即y F C αα= （6-5）由于侧偏力受载荷的影响非常大，所以轮胎的侧偏特性也用“侧偏系数”来描述，，将其定义为侧偏刚度除以载荷。

侧偏系数/(1/1/deg)z y z CC C F b b αα= （6-6）对以车速为V 向前行驶的车辆，作用于轮胎所有侧向力的和等于质量乘以向心加速度，即2/y yf yr F F F MV R =+=∑ （6-7）同样，对车辆重心的力矩也应平衡，即作用于前、后轴侧向力所产生的力矩之和应为零，即0yf yr F b F c -= （6-8）由上式可得/yf yr F F c b = （ 6-9）将上式代入式（6-7）后有2/(/1)()//yr yr yr MV R F c b F b c b F L b =+=+= （6-10）2/(/)yr F Mb L V R = （6-11）2/(/)yf F Mc L V R =上式中Mb /L 只是车辆质量在后轴的部分，即W r /g ，同理可得//r Mb L W g =//f Mc L W g =当所求得侧向力已知时，由式（6-5）可以得到前、后轮的侧偏角，即222//(/)(/)(/)//()f yf f fs f fs f F C Mc L V R W g V R C W V C gR αααα====（6-12）222//(/)(/)(/)//()r yr r rs r rs r F C Mb L V R W g V R C W V C gR αααα====（6-13）再注意转向时车辆模型的几何关系以完成分析，可得57.3/f r L R δαα=+- （6-14）将式（6-12）、式（6-13）两式和f α、r α代入代入上式后得到22257.357.3fs fs rs rs f r f r W V W W V W L L V R C gR C gR R C C gRααααδ⎛⎫=+-=+- ⎪ ⎪⎝⎭ （6-15） 式（6-15）常简写成如下简略式：57.3/y L R Ka δ=+ （6-16）上式描述车辆转向角如何随转动半径R 或侧向加速度2/()V gR 变化，(//)f f r r W C W C αα- 确定所需要的转向输入的大小和方向。

汽车质心侧偏角随车速的变化
• 转向不足分析 • 中性转向分析
• 过多转向分析 • 变化曲线的绘制
汽车学院 指导老师：吴光强
姓名：徐炜卿 学号：052137
一、转向不足
某汽车两自由度模型中的参数
参数名称
符号
整车质量
m
轴距
m
质心至前轴距
lf
质心至后轴距
lr
前轮侧偏刚度
kf
后轮侧偏刚度
kr
量纲 Kg m m m
设转向盘转角保持某一定值α = α0 = 0.8
1− m lf V 2
则质心侧偏角 β =
2l lr kr 1+ KV 2
lr l
α0
将已知各参数依次代入，得到过多转向情况下汽车质心侧偏角 β 随车速 V 变化的
曲线 OS
四、汽车质心侧偏角 β 随车速 V 的变化曲线
将转向不足、中性转向和过多转向 3 种情况下的变化曲线绘制在同一张图中得
1− m lf V 2
则质心侧偏角 β =
2l lr kr 1+ KV 2
lr l
α0
将已知各参数依次代入，得到中性转向情况下汽车质心侧偏角 β 随车速 V 变化的
曲线 NS
三、过多转向
将上述汽车参数稍加改变，使之转向特性为过多转向
参数名称
符号
量纲
整车质量
m
Kg
轴距
m
m
质心至前轴距
lf
m
质心至后轴距
lr
m
前轮侧偏刚度
kf
N/rad
后轮侧偏刚度
kr
N/rad
参数值 1818.2
3.1 1.5 1.6 62000 58125

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

36汽车的间隙失效，由于汽车在越野地面间的间隙不足而被地面托住，无法通过的情况，称为间隙失效。包括，顶起失效，触头实效，和拖尾实效，后两种情况属于同一类失效。
37最小离地间隙h，是指汽车满载静止时支承平面与汽车上的中间区域最低点之间的距离，它表征汽车无碰撞地越过1石块、树桩等障碍物的能力，h越大引起失效的可能性越小，汽车的通过性越好。
养与调整，合理利用滑行等。
15按等比级数分配传动比的优点主要在于：一发动机工作范围都相同，驾驶员在起步和加速时操作方便，二，各档工作所对应的发动机功率都较大，有利于提高汽车动力性，三便于和副变速器结合，构成更多档位的变速器。
16发动机功率，最小传动比，汽车比功率，最大传动比的公式。
17汽车的制动性的评价指标：有制动效能<是指汽车迅速降低车速直至停车的能力，它是制动性能最基本的评价指标>，制动效能的恒定性(指的是抗热衰退性能)，制动时的方向稳定性。
32，汽车的稳态转向特性的3种类型，不足转向，中性转向和过多转向，只有具有适度不足转向的汽车，才具有良好的操纵稳定性。142页。
33汽车的行驶平顺性，是指汽车保持在正常车速行驶过程中产生的振动和冲击环境对乘员舒适性的影响在一定的界限之内，对于载货汽车还包括保持货物完好的能力。平顺性研究的目的是有效控制汽车振动系统的动态特性。
1汽车的中性转向点：是指使汽车前、后轮产生同一侧偏角的侧向力作用点。
2间隙实效：由于汽车与越野地面间的间隙不足而被地面托住，无法通过的情况称为间隙失效。
3汽车的转向灵敏度：稳态的横摆角速度与前轮转角之比
4常用原地起步加速时间与超车加速时间来表明汽车的加速能力。原地起步加速时间指汽车由Ⅰ挡或Ⅱ挡起步，并以最大的加速强度逐步换至高档后，到某一预定的距离或车速所需的时间。超车加速能力：采用较多的是用高档或次高档由某一中等车速(30km/h或40km/h)全力加速行驶至某一高速所需的时间。