第五章 汽車(chē)的操縱穩(wěn)定性5

1、第 五 章 51一轎車(chē)(每個(gè))前輪胎的側(cè)偏剛度為-50176Nrad、外傾剛度為-7665Nrad。若轎車(chē)向左轉(zhuǎn)彎，將使兩前輪均產(chǎn)生正的外傾角，其大小為4。設(shè)側(cè)偏剛度與外傾剛度均不受左、右輪載荷轉(zhuǎn)移的影響試求由外傾角引起的前輪側(cè)偏角。答： 由題意：F=ka+kg=0故由外傾角引起的前輪側(cè)偏角：a=- kg/k=-76654/-50176=0.611 52 6450輕型客車(chē)在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)過(guò)多轉(zhuǎn)向和中性轉(zhuǎn)向現(xiàn)象，工程師們?cè)谇皯壹苌霞友b前橫向穩(wěn)定桿以提高前懸架的側(cè)傾角剛度，結(jié)果汽車(chē)的轉(zhuǎn)向特性變?yōu)椴蛔戕D(zhuǎn)向。試分析其理論根據(jù)(要求有必要的公式和曲線(xiàn))。答： 穩(wěn)定性系數(shù)：、變化，原來(lái)K0,現(xiàn)在K>0,

2、即變?yōu)椴蛔戕D(zhuǎn)向。 53汽車(chē)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)有哪幾種類(lèi)型?表征穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的具體參數(shù)有哪些?它們彼此之間的關(guān)系如何(要求有必要的公式和曲線(xiàn))？答： 汽車(chē)穩(wěn)態(tài)響應(yīng)有三種類(lèi)型 ：中性轉(zhuǎn)向、不足轉(zhuǎn)向、過(guò)多轉(zhuǎn)向。幾個(gè)表征穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向的參數(shù)：1前后輪側(cè)偏角絕對(duì)值之差(a1-a2);2. 轉(zhuǎn)向半徑的比R/R; 3靜態(tài)儲(chǔ)備系數(shù)S.M. 彼此之間的關(guān)系見(jiàn)參考書(shū)公式（5-13）（5-16）（5-17）。 54舉出三種表示汽車(chē)穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性的方法，并說(shuō)明汽車(chē)重心前后位置和內(nèi)、外輪負(fù)荷轉(zhuǎn)移如何影響穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性？答：方法：1.a1-a2 >0時(shí)為不足轉(zhuǎn)向，a1-a2 =0時(shí) 為中性轉(zhuǎn)向，a1-a2 <0時(shí)為過(guò)多轉(zhuǎn)向； 2.

3、 R/R0>1時(shí)為不足轉(zhuǎn)向，R/R0=1時(shí)為中性轉(zhuǎn)向，R/R0<1時(shí)為過(guò)多轉(zhuǎn)向； 3 .S.M.>0時(shí)為不足轉(zhuǎn)向，S.M.=0時(shí)為中性轉(zhuǎn)向，S.M.<0時(shí)為過(guò)多轉(zhuǎn)向。 汽車(chē)重心前后位置和內(nèi)、外輪負(fù)荷轉(zhuǎn)移使得 汽車(chē)質(zhì)心至前后軸距離a、b發(fā)生變化，K也發(fā)生變化。 55汽車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)車(chē)輪行駛阻力是否與直線(xiàn)行駛時(shí)一樣？答：否，因轉(zhuǎn)彎時(shí)車(chē)輪受到的側(cè)偏力，輪胎產(chǎn)生側(cè)偏現(xiàn)象，行駛阻力不一樣。 56主銷(xiāo)內(nèi)傾角和后傾角的功能有何不同?答：主銷(xiāo)外傾角可以產(chǎn)生回正力矩，保證汽車(chē)直線(xiàn)行駛；主銷(xiāo)內(nèi)傾角除產(chǎn)生回正力矩外，還有使得轉(zhuǎn)向輕便的功能。 57橫向穩(wěn)定桿起什么作用?為什么有的車(chē)裝在前懇架，有的裝

4、在后懸架，有的前后都裝？答： 橫向穩(wěn)定桿用以提高懸架的側(cè)傾角剛度。裝在前懸架是使汽車(chē)穩(wěn)定性因數(shù)K變大，裝在后懸架使K變小，前后懸架都裝則使前后懸架側(cè)傾角剛度同時(shí)增大。 58某種汽車(chē)的質(zhì)心位置、軸距和前后輪胎的型號(hào)已定。按照二自由度操縱穩(wěn)定性模型，其穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性為過(guò)多轉(zhuǎn)向，試找出五種改善其轉(zhuǎn)向特性的方法。答： 即要K變大，可在前懸架上裝橫向穩(wěn)定桿，后懸架不變；前懸架不變，減小后懸架側(cè)傾角剛度；同時(shí)在前后懸架裝橫向穩(wěn)定桿，但保證a/k2-b/k1變大；同時(shí)減小前后懸架側(cè)傾角剛度，但保證a/k2-b/k1變大；增大汽車(chē)質(zhì)量。 59汽車(chē)空載和滿(mǎn)載是否具有相同的操縱穩(wěn)定性?答： 否，m不同，空載時(shí)的汽車(chē)

5、m小于滿(mǎn)載時(shí)的 m，即滿(mǎn)載時(shí)的K更大，操縱穩(wěn)定性更好。 510試用有關(guān)計(jì)算公式說(shuō)明汽車(chē)質(zhì)心位置對(duì)主要描述和評(píng)價(jià)汽車(chē)操縱穩(wěn)定性、穩(wěn)態(tài)響應(yīng)指標(biāo)的影響。答：穩(wěn)定性系數(shù)公式：汽車(chē)質(zhì)心位置變化，則a、b變化，即K也隨之改變。 511二自由度轎車(chē)模型的有關(guān)參數(shù)如下： 總質(zhì)量 m18182kg 繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 軸距 L=3.048m 質(zhì)心至前軸距離 a=1.463m質(zhì)心至后軸距離 b=1.585m前輪總側(cè)偏剛度 后輪總側(cè)偏剛度 轉(zhuǎn)向系總傳動(dòng)比 i=20試求：1)穩(wěn)定性因數(shù)K、特征車(chē)速。2)穩(wěn)態(tài)橫擺角速度增益曲線(xiàn))-車(chē)速u(mài)=22.35m/s時(shí)的轉(zhuǎn)向靈敏度。3)靜態(tài)儲(chǔ)備系數(shù)S.M.，側(cè)向加速度為04g時(shí)的前、后輪

6、側(cè)偏角絕對(duì)值之差與轉(zhuǎn)彎半徑的比值R/R(R=15m)。4)車(chē)速u(mài)=30.56m/s,瞬態(tài)響應(yīng)的橫擺角速度波動(dòng)的固有(圓)頻率、阻尼比、反應(yīng)時(shí)間與峰值反應(yīng)時(shí)間。提示： 1) 穩(wěn)定性系數(shù)： 特征車(chē)速 2) 轉(zhuǎn)向靈敏度 3) ，, 4) 固有圓頻率 阻尼比反應(yīng)時(shí)間峰值反應(yīng)時(shí)間 512穩(wěn)態(tài)響應(yīng)中橫擺角速度增益達(dá)到最大值時(shí)的車(chē)速稱(chēng)為特征車(chē)速。證明： 特征車(chē)速=，且在特征車(chē)速時(shí)的穩(wěn)態(tài)橫擺角速度增益，為具有相等軸距L中性轉(zhuǎn)向汽車(chē)橫擺角速度增益的一半。答： 轉(zhuǎn)向靈敏度 特征車(chē)速 ,中性轉(zhuǎn)向時(shí) 得證。 513測(cè)定汽車(chē)穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性常用兩種方法，一為固定轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角法，并以曲線(xiàn)來(lái)表示汽車(chē)的轉(zhuǎn)向特性(見(jiàn)第五章第三節(jié)二)

7、；另一為固定圓周法。試驗(yàn)時(shí)在場(chǎng)地上畫(huà)一圓，駕駛員以低速沿圓周行駛，記錄轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角，然后駕駛員控制轉(zhuǎn)向盤(pán)使汽車(chē)始終在圓周上以低速持續(xù)加速行駛。隨著車(chē)速的提高，轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角（一般）將隨之加大。記錄下角，并以曲線(xiàn)來(lái)評(píng)價(jià)汽車(chē)的轉(zhuǎn)向特性，試證，說(shuō)明如何根據(jù)曲線(xiàn)來(lái)判斷汽車(chē)的轉(zhuǎn)向特性。證明：轉(zhuǎn)向半徑 = 514習(xí)題圖4是滑柱連桿式獨(dú)立懸架(常稱(chēng)為Mc Pherson strut suspnsion)示意圖。試證： 1)R.C.為側(cè)傾中心。 2)懸架的側(cè)傾角剛度為，式中為一個(gè)彈簧的(線(xiàn))剛度。提示： 1)畫(huà)出地面對(duì)于車(chē)廂的瞬時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)中心，即為側(cè)傾中心R.C. 2)證明參考書(shū)P135-136 515試求計(jì)算穩(wěn)態(tài)響應(yīng)

8、質(zhì)心側(cè)偏角增益的公式，并求題511中轎車(chē)在u=313m/s(70 mileh)、時(shí)的質(zhì)心側(cè)偏角。計(jì)算u=313ms時(shí)的瞬態(tài)響應(yīng)峰值反應(yīng)時(shí)間和轎車(chē)的汽車(chē)因數(shù)T.B.值。提示：將方程組（5-9）兩式聯(lián)立，=0, =0,消去 516為什么有些小轎車(chē)后輪也設(shè)計(jì)有安裝前束角和外傾角?答：因?yàn)檗I車(chē)后輪安裝前束角和外傾角是為提高操縱穩(wěn)定性。 517習(xí)題圖5為三種前獨(dú)立懸架對(duì)車(chē)輪相對(duì)車(chē)身垂直上下位移時(shí)前束變化的影響。試問(wèn)圖中哪一條曲線(xiàn)具有側(cè)傾過(guò)多轉(zhuǎn)向效果？答：圖中點(diǎn)劃線(xiàn)所表示的具有過(guò)多轉(zhuǎn)向效果518轉(zhuǎn)向盤(pán)力特性與哪些因素有關(guān)，試分析之。答： 轉(zhuǎn)向盤(pán)力特性決定于以下因素：轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)比及其變化規(guī)律、轉(zhuǎn)向器效率、動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的轉(zhuǎn)向盤(pán)操作力特性