第十章汽車的操縱穩(wěn)定性

1、1第十章第十章 汽車的操縱穩(wěn)定性汽車的操縱穩(wěn)定性 第一節(jié)第一節(jié) 汽車的極限穩(wěn)定性汽車的極限穩(wěn)定性第二節(jié)第二節(jié) 汽車轉(zhuǎn)向時的操縱穩(wěn)定性汽車轉(zhuǎn)向時的操縱穩(wěn)定性第三節(jié)第三節(jié) 汽車直線行駛時的操縱穩(wěn)定性汽車直線行駛時的操縱穩(wěn)定性第四節(jié)第四節(jié) 汽車的操縱輕便性汽車的操縱輕便性3汽車的操縱穩(wěn)定性汽車的操縱穩(wěn)定性u汽車的操縱性：指汽車準(zhǔn)確地響應(yīng)駕駛員操縱汽車的操縱性：指汽車準(zhǔn)確地響應(yīng)駕駛員操縱指令的能力。指令的能力。u汽車的穩(wěn)定性：指汽車抵抗外界干擾而保持穩(wěn)汽車的穩(wěn)定性：指汽車抵抗外界干擾而保持穩(wěn)定行駛的能力。定行駛的能力。第一節(jié)第一節(jié) 汽車的極限穩(wěn)定性汽車的極限穩(wěn)定性汽車的極限穩(wěn)定性指汽車抵抗外界干擾而不

2、發(fā)生翻車事故的汽車的極限穩(wěn)定性指汽車抵抗外界干擾而不發(fā)生翻車事故的能力。能力。一、縱向極限穩(wěn)定性一、縱向極限穩(wěn)定性1.1.縱向翻倒縱向翻倒 2.2.驅(qū)動輪滑轉(zhuǎn)驅(qū)動輪滑轉(zhuǎn) 3.3.縱向極限穩(wěn)定條件縱向極限穩(wěn)定條件二、側(cè)向極限穩(wěn)定性二、側(cè)向極限穩(wěn)定性1.1.側(cè)向翻倒側(cè)向翻倒 2.2.側(cè)滑側(cè)滑 3.3.側(cè)向極限穩(wěn)定條件側(cè)向極限穩(wěn)定條件三、提高極限穩(wěn)定性的措施三、提高極限穩(wěn)定性的措施降低重心高度、增加輪距、增加重心到驅(qū)動軸之間的距離降低重心高度、增加輪距、增加重心到驅(qū)動軸之間的距離1.縱向翻倒縱向翻倒汽車在上、下坡行駛時，最容發(fā)生易縱向翻倒。汽車的受汽車在上、下坡行駛時，最容發(fā)生易縱向翻倒。汽車的受力

3、情況（以上坡為例），如圖力情況（以上坡為例），如圖10-110-1所示。所示。以前、后輪接地以前、后輪接地點取力矩得：點取力矩得：汽車不發(fā)生縱向翻倒的條件是：汽車不發(fā)生縱向翻倒的條件是：結(jié)論：結(jié)論：b越大、越大、hg越小，汽車的縱向極限穩(wěn)定性越好。越小，汽車的縱向極限穩(wěn)定性越好。LGhbGZgsincos1LGhaGZgsincos21cossin0tanggbGh GbZLh。即：62.2.驅(qū)動輪滑轉(zhuǎn)驅(qū)動輪滑轉(zhuǎn)汽車上坡行駛時，坡道阻力隨道路坡角的增加而增加，汽車上坡行駛時，坡道阻力隨道路坡角的增加而增加，當(dāng)克服坡道阻力所需的驅(qū)動力超過附著力時，驅(qū)動輪將當(dāng)克服坡道阻力所需的驅(qū)動力超過附著力時，

4、驅(qū)動輪將產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)。所以后輪驅(qū)動的汽車不發(fā)生滑轉(zhuǎn)的條件是產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)。所以后輪驅(qū)動的汽車不發(fā)生滑轉(zhuǎn)的條件是:2maxsinZGFtghLatanLGhaGZgsincos273.3.縱向極限穩(wěn)定條件縱向極限穩(wěn)定條件保證驅(qū)動輪滑轉(zhuǎn)發(fā)生在向后縱向翻倒之前。保證驅(qū)動輪滑轉(zhuǎn)發(fā)生在向后縱向翻倒之前。 所以對后輪驅(qū)所以對后輪驅(qū)動的汽車，上坡時保持縱向極限穩(wěn)定性的條件是：動的汽車，上坡時保持縱向極限穩(wěn)定性的條件是： gggabbLhhh1.側(cè)向翻倒側(cè)向翻倒汽車高速轉(zhuǎn)彎時，產(chǎn)生的離心力較大，最容易發(fā)生側(cè)向翻倒。汽車高速轉(zhuǎn)彎時，產(chǎn)生的離心力較大，最容易發(fā)生側(cè)向翻倒。汽車在橫向坡道上等速轉(zhuǎn)彎時的受力情況如圖汽車在橫向坡

5、道上等速轉(zhuǎn)彎時的受力情況如圖10-210-2所示。所示。汽車不發(fā)生向外側(cè)翻倒的條件是：汽車不發(fā)生向外側(cè)翻倒的條件是：Z ZR R0 0汽車轉(zhuǎn)彎時不發(fā)生向外側(cè)翻倒所允許的車速：汽車轉(zhuǎn)彎時不發(fā)生向外側(cè)翻倒所允許的車速：)cossin2sincos2(1gccgLhFBFGhGBBZRvgGFc2(2tan)2tangggR BhvhB)cossin2sincos2(1gccgRhFBFGhGBBZ9u當(dāng)當(dāng) 時，任意車速均不會發(fā)生向外側(cè)翻倒。時，任意車速均不會發(fā)生向外側(cè)翻倒。u當(dāng)當(dāng)=0 時，不發(fā)生向外側(cè)翻倒時，不發(fā)生向外側(cè)翻倒所允許的車速為：所允許的車速為：u當(dāng)汽車在橫向坡道上停車或直線行駛時，離心

6、力當(dāng)汽車在橫向坡道上停車或直線行駛時，離心力Fc=0。如果。如果坡道角過大，汽車會發(fā)生向內(nèi)側(cè)翻倒（圖中右側(cè)）。汽車不發(fā)坡道角過大，汽車會發(fā)生向內(nèi)側(cè)翻倒（圖中右側(cè)）。汽車不發(fā)生向右側(cè)翻倒的條件為生向右側(cè)翻倒的條件為ZL0。得到允許的道路坡角。得到允許的道路坡角為：為：u結(jié)論：增加轉(zhuǎn)彎半徑、增加輪距和降低汽車重心高度，可提結(jié)論：增加轉(zhuǎn)彎半徑、增加輪距和降低汽車重心高度，可提高汽車側(cè)向極限穩(wěn)定性。高汽車側(cè)向極限穩(wěn)定性。1.側(cè)向翻倒側(cè)向翻倒Bhg2tan2ggRBvhtan2gBh2.2.側(cè)滑側(cè)滑 )cossin(sincosGFGFcctan1)tan(gRv1tan當(dāng)當(dāng)=0 時，不發(fā)生向外側(cè)滑所允

7、許的車速為：時，不發(fā)生向外側(cè)滑所允許的車速為：汽車轉(zhuǎn)彎行駛時，隨車速提高，所受的側(cè)向力增加。當(dāng)側(cè)向力汽車轉(zhuǎn)彎行駛時，隨車速提高，所受的側(cè)向力增加。當(dāng)側(cè)向力超過附著力時，汽車將沿側(cè)向力作用方向側(cè)滑。如圖超過附著力時，汽車將沿側(cè)向力作用方向側(cè)滑。如圖10-2。汽車不發(fā)生向外側(cè)滑（左側(cè)）的條件為汽車不發(fā)生向外側(cè)滑（左側(cè)）的條件為 ：將將Fc計算式代入，得到計算式代入，得到汽車不發(fā)生向外側(cè)滑所允許的車速為汽車不發(fā)生向外側(cè)滑所允許的車速為： 當(dāng)當(dāng) 時，任意車速均時，任意車速均不會發(fā)生向外側(cè)滑。不會發(fā)生向外側(cè)滑。gRv 112.2.側(cè)滑側(cè)滑當(dāng)汽車在橫向坡道上停車或直線行駛時，離當(dāng)汽車在橫向坡道上停車或直線

8、行駛時，離心力心力Fc=0。如果坡道角度過大，汽車就會向。如果坡道角度過大，汽車就會向坡道下方側(cè)滑（圖中右側(cè)），側(cè)向力為坡道下方側(cè)滑（圖中右側(cè)），側(cè)向力為Gsin，汽車不發(fā)生向右側(cè)滑的條件為：，汽車不發(fā)生向右側(cè)滑的條件為：)cos(sinGGtan3.3.側(cè)向極限穩(wěn)定條件側(cè)向極限穩(wěn)定條件 要保持汽車側(cè)向極限穩(wěn)定性，就要保證側(cè)滑發(fā)生在側(cè)翻之要保持汽車側(cè)向極限穩(wěn)定性，就要保證側(cè)滑發(fā)生在側(cè)翻之前。即：前。即：2gBh(2)()12gggR Bh tggRtgtghBtg第二節(jié)第二節(jié) 汽車轉(zhuǎn)向時的操縱穩(wěn)定性汽車轉(zhuǎn)向時的操縱穩(wěn)定性 一、一、輪胎的側(cè)偏特性輪胎的側(cè)偏特性二、二、輪胎側(cè)偏對轉(zhuǎn)向操縱穩(wěn)定性的影

9、響輪胎側(cè)偏對轉(zhuǎn)向操縱穩(wěn)定性的影響三、三、提高轉(zhuǎn)向操縱穩(wěn)定性的措施提高轉(zhuǎn)向操縱穩(wěn)定性的措施一、輪胎的側(cè)偏特性一、輪胎的側(cè)偏特性1.1.側(cè)偏現(xiàn)象側(cè)偏現(xiàn)象: :彈性輪胎受側(cè)向力作用彈性輪胎受側(cè)向力作用時時, ,由于輪胎的側(cè)向變形，使車輪的由于輪胎的側(cè)向變形，使車輪的運動軌跡偏離其直線行駛方向。運動軌跡偏離其直線行駛方向。u- -側(cè)偏角。側(cè)偏角。2.2.輪胎的側(cè)偏特性輪胎的側(cè)偏特性: :側(cè)偏角與側(cè)向力側(cè)偏角與側(cè)向力之間的關(guān)系稱為輪胎的側(cè)偏特性。之間的關(guān)系稱為輪胎的側(cè)偏特性。 u輪胎的側(cè)偏特性曲線輪胎的側(cè)偏特性曲線：Y側(cè)偏特性曲線側(cè)偏特性曲線 側(cè)偏剛度主要與輪胎結(jié)側(cè)偏剛度主要與輪胎結(jié)構(gòu)、氣壓、輪胎與路面

10、構(gòu)、氣壓、輪胎與路面之間的法向和切向反作之間的法向和切向反作用力等有關(guān)。用力等有關(guān)。 KFy汽車正常行駛時，輪胎的側(cè)偏角一般不超過汽車正常行駛時，輪胎的側(cè)偏角一般不超過45，可，可認(rèn)為側(cè)向力與側(cè)偏角成線性關(guān)系，即認(rèn)為側(cè)向力與側(cè)偏角成線性關(guān)系，即圖圖10-5 輪胎的側(cè)偏特性曲線輪胎的側(cè)偏特性曲線16二、輪胎側(cè)偏對轉(zhuǎn)向操縱穩(wěn)定性的影響二、輪胎側(cè)偏對轉(zhuǎn)向操縱穩(wěn)定性的影響1.1.無側(cè)偏時的轉(zhuǎn)向半徑無側(cè)偏時的轉(zhuǎn)向半徑 :2.有側(cè)偏時的轉(zhuǎn)向半徑有側(cè)偏時的轉(zhuǎn)向半徑 :結(jié)論結(jié)論：1.1.無側(cè)偏時的轉(zhuǎn)向半徑無側(cè)偏時的轉(zhuǎn)向半徑 轉(zhuǎn)向半徑轉(zhuǎn)向半徑: :從瞬時回轉(zhuǎn)中心到汽車縱軸線之間的距離。從瞬時回轉(zhuǎn)中心到汽車縱軸線

11、之間的距離。 由三角形由三角形ABO可得無側(cè)偏時轉(zhuǎn)向半徑大小為：可得無側(cè)偏時轉(zhuǎn)向半徑大小為：tan0LR 當(dāng)轉(zhuǎn)向角當(dāng)轉(zhuǎn)向角較小并用弧度表較小并用弧度表示時：示時： tanLR 0ABLR2.有側(cè)偏時的轉(zhuǎn)向半徑有側(cè)偏時的轉(zhuǎn)向半徑 過過O點作汽車縱軸線的垂線交于點作汽車縱軸線的垂線交于D點，點，OD即為有即為有側(cè)偏時汽車的轉(zhuǎn)向半徑，用側(cè)偏時汽車的轉(zhuǎn)向半徑，用R來表示。來表示。 前輪轉(zhuǎn)角前輪轉(zhuǎn)角一定時，前、后輪側(cè)偏角對轉(zhuǎn)向半徑的影響一定時，前、后輪側(cè)偏角對轉(zhuǎn)向半徑的影響當(dāng)當(dāng)A=B時，有側(cè)偏時和無側(cè)偏時的轉(zhuǎn)向半徑也相等，稱時，有側(cè)偏時和無側(cè)偏時的轉(zhuǎn)向半徑也相等，稱中性轉(zhuǎn)向特性；中性轉(zhuǎn)向特性；當(dāng)當(dāng)BA時

12、，有側(cè)偏時比無側(cè)偏時的轉(zhuǎn)向半徑要小，稱過時，有側(cè)偏時比無側(cè)偏時的轉(zhuǎn)向半徑要小，稱過多轉(zhuǎn)向特性；多轉(zhuǎn)向特性；當(dāng)當(dāng)AB時，有側(cè)偏時比無側(cè)偏時的轉(zhuǎn)向半徑要大，稱不時，有側(cè)偏時比無側(cè)偏時的轉(zhuǎn)向半徑要大，稱不足轉(zhuǎn)向特性。足轉(zhuǎn)向特性。 ABLRLR 0轉(zhuǎn)向半徑轉(zhuǎn)向半徑R R一定時，一定時，前、后輪側(cè)偏角對汽車轉(zhuǎn)向所前、后輪側(cè)偏角對汽車轉(zhuǎn)向所需要的前輪轉(zhuǎn)角的影響需要的前輪轉(zhuǎn)角的影響具有中性轉(zhuǎn)向特性的汽車具有中性轉(zhuǎn)向特性的汽車（A=B） ，轉(zhuǎn)向時所需的前輪轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)向時所需的前輪轉(zhuǎn)角與無側(cè)偏時相等；角與無側(cè)偏時相等；具有過多轉(zhuǎn)向特性的汽車具有過多轉(zhuǎn)向特性的汽車（ BA ） ，轉(zhuǎn)向時所需的前輪轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)向時所需的前輪轉(zhuǎn)角比無側(cè)偏時??；角比無側(cè)偏時??；具有不