汽車理論教程5.5

1、第三十五講第三十五講主講教師：楊志華學(xué)時：主講教師：楊志華學(xué)時：482第五節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與轉(zhuǎn)向系的關(guān)系第五章第五章 汽車的操縱穩(wěn)定性汽車的操縱穩(wěn)定性返回目錄返回目錄本節(jié)介紹操縱穩(wěn)定性對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)特性的要求。重本節(jié)介紹操縱穩(wěn)定性對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)特性的要求。重點是一般性結(jié)論和轉(zhuǎn)向系設(shè)計重點，不涉及過深點是一般性結(jié)論和轉(zhuǎn)向系設(shè)計重點，不涉及過深的力學(xué)理論基礎(chǔ)的力學(xué)理論基礎(chǔ)。3一、轉(zhuǎn)向系的功能與轉(zhuǎn)向盤力特性1.轉(zhuǎn)向系的功能 1）駕駛者通過轉(zhuǎn)向盤控制前輪繞主銷的轉(zhuǎn)角，從而）駕駛者通過轉(zhuǎn)向盤控制前輪繞主銷的轉(zhuǎn)角，從而操縱汽車的運動方向。操縱汽車的運動方向。 2）憑借轉(zhuǎn)向盤的反作用力，）憑借轉(zhuǎn)向盤的反作用力， 將

2、整車及輪胎的運動、將整車及輪胎的運動、受力狀況反饋給駕駛者，以獲得受力狀況反饋給駕駛者，以獲得“路感路感”。 轉(zhuǎn)向盤的輸入有兩種方式：角輸入和力輸入。轉(zhuǎn)向盤的輸入有兩種方式：角輸入和力輸入。第五節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與轉(zhuǎn)向系的關(guān)系42.轉(zhuǎn)向盤力特性 轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤時轉(zhuǎn)向盤時所需要的力隨汽車所需要的力隨汽車運動狀況而變化的運動狀況而變化的規(guī)律，稱為轉(zhuǎn)向盤規(guī)律，稱為轉(zhuǎn)向盤力特性。力特性。第五節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與轉(zhuǎn)向系的關(guān)系5第五節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與轉(zhuǎn)向系的關(guān)系2.轉(zhuǎn)向盤力特性63.轉(zhuǎn)向盤力特性的影響因素 轉(zhuǎn)向盤力特性決定于下列因素：轉(zhuǎn)向盤力特性決定于下列因素：轉(zhuǎn)向器角傳動比及轉(zhuǎn)向器角傳動比及其變化規(guī)律

3、、轉(zhuǎn)向器效率、動力轉(zhuǎn)向器的轉(zhuǎn)向盤操作力其變化規(guī)律、轉(zhuǎn)向器效率、動力轉(zhuǎn)向器的轉(zhuǎn)向盤操作力特性、轉(zhuǎn)向桿系傳動比、轉(zhuǎn)向桿系效率、由懸架導(dǎo)向桿特性、轉(zhuǎn)向桿系傳動比、轉(zhuǎn)向桿系效率、由懸架導(dǎo)向桿系決定的主銷位置、輪胎上的載荷、輪胎氣壓、輪胎力系決定的主銷位置、輪胎上的載荷、輪胎氣壓、輪胎力學(xué)特性、地面附著條件、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動慣量、轉(zhuǎn)向柱摩擦學(xué)特性、地面附著條件、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動慣量、轉(zhuǎn)向柱摩擦阻力以及汽車整體動力學(xué)特性等。阻力以及汽車整體動力學(xué)特性等。第五節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與轉(zhuǎn)向系的關(guān)系7 主銷位置幾何參數(shù)，如主銷內(nèi)傾角、主銷后傾角、主銷拖距、接主銷位置幾何參數(shù)，如主銷內(nèi)傾角、主銷后傾角、主銷拖距、接地面上主銷偏置

4、距、車輪中心主銷拖距等，對轉(zhuǎn)向盤力特性、回正性地面上主銷偏置距、車輪中心主銷拖距等，對轉(zhuǎn)向盤力特性、回正性能、直線行駛性等都有顯著影響。能、直線行駛性等都有顯著影響。第五節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與轉(zhuǎn)向系的關(guān)系8二、不同工況下對操縱穩(wěn)定性的要求 汽車在原地、汽車在原地、小半徑彎道低速行小半徑彎道低速行駛時，要防止轉(zhuǎn)向駛時，要防止轉(zhuǎn)向盤過于沉重；盤過于沉重； 在高速行駛時，在高速行駛時，轉(zhuǎn)向盤力不宜過小轉(zhuǎn)向盤力不宜過小而應(yīng)維持一定數(shù)值，而應(yīng)維持一定數(shù)值，以幫助駕駛者穩(wěn)定以幫助駕駛者穩(wěn)定駕駛。駕駛。第五節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與轉(zhuǎn)向系的關(guān)系9二、不同工況下對操縱穩(wěn)定性的要求第五節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與轉(zhuǎn)向系的關(guān)系1

5、0三、評價高速公路行駛操縱穩(wěn)定性的試驗轉(zhuǎn)向盤中間位置操縱穩(wěn)定性試驗（On Center Handling Test） 汽車在高速公路上高速行駛時，具有以力輸入為汽車在高速公路上高速行駛時，具有以力輸入為主和轉(zhuǎn)向盤（反作用）力是重要信息源的特點。主和轉(zhuǎn)向盤（反作用）力是重要信息源的特點。1.試驗方法 汽車以汽車以100km/h的速度作正弦曲線的蛇形行駛，正弦的速度作正弦曲線的蛇形行駛，正弦運動的周期為運動的周期為5s，最大側(cè)向加速度為，最大側(cè)向加速度為0.2g。 車上裝有轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩、車速和橫擺角車上裝有轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩、車速和橫擺角速度等傳感器。速度等傳感器。第五節(jié) 汽車操縱穩(wěn)

6、定性與轉(zhuǎn)向系的關(guān)系11第五節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與轉(zhuǎn)向系的關(guān)系122.轉(zhuǎn)向盤力輸入方面的評價指標第五節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與轉(zhuǎn)向系的關(guān)系13車型車型大型大型中型中型緊湊緊湊緊湊緊湊運動型運動型中型中型中型中型運動型運動型產(chǎn)地產(chǎn)地美國美國美國美國美國美國美國美國美國美國其他其他其他其他其他其他驅(qū)動軸驅(qū)動軸后軸后軸前軸前軸前軸前軸前軸前軸后軸后軸后軸后軸前軸前軸后軸后軸轉(zhuǎn)向系轉(zhuǎn)向系動力動力動力動力動力動力手動手動動力動力動力動力動力動力手動手動轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩為轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩為0時時的側(cè)向加速度的側(cè)向加速度/g-0.110-0.055-0.063-0.038-0.054-0.071-0.045-0.1090g處的轉(zhuǎn)

7、向盤轉(zhuǎn)處的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩矩/（Nm）1.290.810.780.960.951.570.901.900g處的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)處的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩梯度矩梯度/（Nmg-1）8.816.513.027.518.525.120.520.60.1g處的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)處的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩矩/（Nm）1.902.191.833.942.273.462.434.090.1g處的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)處的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩梯度矩梯度/（Nmg-1）4.24.76.615.98.412.47.920.3一些車輛力輸入方面的評價指標一些車輛力輸入方面的評價指標（試驗結(jié)果試驗結(jié)果）第五節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與轉(zhuǎn)向系的關(guān)系14四、轉(zhuǎn)向系與汽車橫擺角速度穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的關(guān)系 車廂

8、側(cè)傾時，如果非獨立懸架汽車的轉(zhuǎn)向系與懸架在車廂側(cè)傾時，如果非獨立懸架汽車的轉(zhuǎn)向系與懸架在運動學(xué)上關(guān)系不協(xié)調(diào)，將引起轉(zhuǎn)向車輪干涉轉(zhuǎn)向的現(xiàn)象。運動學(xué)上關(guān)系不協(xié)調(diào)，將引起轉(zhuǎn)向車輪干涉轉(zhuǎn)向的現(xiàn)象。1.側(cè)傾時轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與懸架的運動干涉第五節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與轉(zhuǎn)向系的關(guān)系15第五節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與轉(zhuǎn)向系的關(guān)系 當車輛向右轉(zhuǎn)當車輛向右轉(zhuǎn)向時，車身向外傾向時，車身向外傾斜，外側(cè)板簧受壓斜，外側(cè)板簧受壓縮，車輪與車架距縮，車輪與車架距離減小，使車輪向離減小，使車輪向左轉(zhuǎn)，增加了車輛左轉(zhuǎn)，增加了車輛的不足轉(zhuǎn)向，這種的不足轉(zhuǎn)向，這種現(xiàn)象稱為現(xiàn)象稱為側(cè)傾干涉?zhèn)葍A干涉不足轉(zhuǎn)向不足轉(zhuǎn)向。162.轉(zhuǎn)向系剛度與轉(zhuǎn)向車輪的變形轉(zhuǎn)向 在轉(zhuǎn)向盤至轉(zhuǎn)向車輪之間，包括轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向桿系與在轉(zhuǎn)向盤至轉(zhuǎn)向車輪之間，包括轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向桿系與轉(zhuǎn)向器固定處在內(nèi)的剛度，稱為轉(zhuǎn)向器固定處在內(nèi)的剛度，稱為轉(zhuǎn)向系（角）剛度轉(zhuǎn)向系（角）剛度。 轉(zhuǎn)向系剛度低，前轉(zhuǎn)向輪的變形轉(zhuǎn)向角大，增加