操縱穩(wěn)定性4.ppt

1、1,第五章 汽車的操縱穩(wěn)定性,第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系,本節(jié)將學(xué)習(xí)彈性側(cè)偏角、 側(cè)傾轉(zhuǎn)向角和變形轉(zhuǎn)向角等基本概念，分析不同懸架及參數(shù)對(duì)汽車操縱穩(wěn)定性的影響，了解改善汽車操縱穩(wěn)定性的方法。,返回目錄,2,1）前、后軸左、右兩側(cè)車輪的垂直載荷要發(fā)生變化； 2）車輪有外傾角，由于懸架導(dǎo)向桿系的運(yùn)動(dòng)及變形，外傾角將隨之變化； 3）車輪上有切向反作用力； 4）車身側(cè)傾時(shí)懸架變形，懸架導(dǎo)向桿系和轉(zhuǎn)向桿系將產(chǎn)生相應(yīng)運(yùn)動(dòng)及變形。,綜上，汽車側(cè)偏角還應(yīng)該包括以下三個(gè)部分： 1）彈性側(cè)偏角（FZ變化和的變化引起的側(cè)偏角的變化）； 2）側(cè)傾轉(zhuǎn)向角（車廂側(cè)傾而導(dǎo)致前后輪轉(zhuǎn)角的變化）； 3）變形轉(zhuǎn)向角（懸架導(dǎo)

2、向桿系變形引起的車輪轉(zhuǎn)角的變化）。,第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系,線性二自由度汽車模型對(duì)汽車進(jìn)行了較多簡(jiǎn)化，汽車行駛過(guò)程中，還應(yīng)考慮以下因素對(duì)輪胎側(cè)偏角的影響。,3,側(cè)傾軸線是側(cè)傾中心的連線。,1）側(cè)傾軸線：車廂相對(duì)于地面轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的瞬時(shí)軸線； 2）側(cè)傾中心：側(cè)傾軸線通過(guò)前、后軸處橫斷面上的瞬時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)中心；其位置由懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)決定，常用圖解法確定。,一、車廂側(cè)傾,1.車廂側(cè)傾軸線,想一想：先確定側(cè)傾軸線再確定側(cè)傾中心，還是先確定側(cè)傾中心再確定側(cè)傾軸線？,第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系,4,1,2,3,4,O24,O13,假定車廂不動(dòng)，地面和車輪相對(duì)車廂轉(zhuǎn)動(dòng)； 假定車輪與地面間無(wú)相對(duì)滑動(dòng)；

3、對(duì)四連桿機(jī)構(gòu)會(huì)用到三心定理。,確定側(cè)傾中心時(shí),第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系,四連桿機(jī)構(gòu)中相對(duì)兩桿的相對(duì)運(yùn)動(dòng)瞬心是相鄰兩桿延長(zhǎng)線的交點(diǎn)。,5,Om,1）單橫臂獨(dú)立懸架車廂的側(cè)傾中心,第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系,6,D,G,Ol,Or,Om,2）雙橫臂獨(dú)立懸架的側(cè)傾中心,第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系,7,雙橫臂獨(dú)立懸架的等效單橫臂懸架,第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系,8,定義：車廂側(cè)傾時(shí)，單位車廂轉(zhuǎn)角下，懸架系統(tǒng)給車廂總的彈性恢復(fù)力偶矩：,1）懸架的線剛度,定義：車輪保持在地面上而車廂作垂直運(yùn)動(dòng)時(shí)，單位車廂位移下，懸架系統(tǒng)給車廂的總彈性恢復(fù)力：,2.懸架的側(cè)傾角剛度,第四節(jié)

4、 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系,9,（1）非獨(dú)立懸架,（2）獨(dú)立懸架,恢復(fù)力,彈性元件,導(dǎo)向桿系約束反力,第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系,10,m,n,第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系,11,用虛位移原理確定懸架側(cè)傾角剛度,m,n,ss,st,第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系,12,用虛位移原理確定懸架側(cè)傾角剛度,m,n,第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系,13,2）懸架的側(cè)傾角剛度,第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系,14,r大，水平晃動(dòng)大， 乘客不穩(wěn)定，無(wú)安全感。,r小， 地面不平時(shí)有沖擊感。,4.車廂側(cè)傾角及側(cè)傾力矩,操縱穩(wěn)定性,平順性,側(cè)傾角改變了外傾角； 側(cè)傾角改變了內(nèi)外車輪的

5、垂直載荷FZ，從而改變側(cè)偏角。,在確定懸架總側(cè)傾角剛度 時(shí)，要綜合考慮對(duì)操縱穩(wěn)定性和平順性的影響。,第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系,r,15,1）懸掛質(zhì)量的離心力引起的側(cè)傾力矩Mr,第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系,16,2）側(cè)傾后懸掛質(zhì)量重力引起的側(cè)傾力矩Mr,第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系,17,3）獨(dú)立懸架中非懸掛質(zhì)量的離心力引起的側(cè)傾力矩Mr,第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系,18,懸架總側(cè)傾剛度等于 前、后懸架及橫向穩(wěn)定桿的側(cè)傾角剛度之和。,第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系,19,二、側(cè)傾時(shí)垂直載荷在左右輪上的重新分配及其對(duì)穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的影響,1.側(cè)傾時(shí)垂直載荷在左右輪上的

6、重新分配,工字形車架代表車廂，懸掛質(zhì)量為Ms。 工字形車架分別通過(guò)前、后懸架的側(cè)傾中心m01和m02 與前后軸相鉸接，同時(shí)又通過(guò)前后懸架的彈性元件分別與前、后軸相連接。,第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系,20,第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系,21,第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系,22,第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系,23,車身不側(cè)傾時(shí),車身側(cè)傾后,2.左右輪垂直載荷再分配時(shí)輪胎的側(cè)偏剛度,當(dāng)車身側(cè)傾嚴(yán)重時(shí)，是增大還是減??？,第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系,24,汽車趨于增加不足轉(zhuǎn)向,汽車趨于減少不足轉(zhuǎn)向,用以上結(jié)論分析，如何通過(guò)改變前后軸左、右側(cè)車輪垂直載荷的變化量來(lái)提高汽車

7、的不足轉(zhuǎn)向量？橫向穩(wěn)定桿用在前后懸架對(duì)汽車穩(wěn)態(tài)響應(yīng)特性所起到的作用是否相同？為什么？,思考,第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系,25,FY,不變,沿FY側(cè)傾,FY,-,-,+,-,減小,增大,三、側(cè)傾外傾側(cè)傾時(shí)車輪外傾角的變化,側(cè)傾時(shí)的變化有三種可能,第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系,沿FY相反方向側(cè)傾,26,地面轉(zhuǎn)過(guò)r確定車輪相對(duì)于車廂外傾角 。,地面回到水平位置確定車廂相對(duì)于地面產(chǎn)生側(cè)傾角r時(shí)，輪胎外傾角 。,車輪外傾角的確定,第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系,27,車廂側(cè)傾時(shí)不同形式懸架所引起的車輪外傾角的變化,非獨(dú)立懸架車身側(cè)傾時(shí)，前輪外傾角不變。,第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)

8、系,28,車廂側(cè)傾時(shí)不同形式懸架所引起的車輪外傾角的變化,雙橫臂懸架前輪外傾角與地面?zhèn)认蛄Ψ较蛳喾矗性龃髠?cè)偏角（絕對(duì)值）的作用。,第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系,29,車廂側(cè)傾時(shí)不同形式懸架所引起的車輪外傾角的變化,單縱臂懸架前輪外傾角與地面?zhèn)认蛄Ψ较蛳喾础?第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系,30,車廂側(cè)傾時(shí)不同形式懸架所引起的車輪外傾角的變化,單橫臂懸架前輪外傾角與地面?zhèn)认蛄Ψ较蛳嗤ɑ蛳喾矗?第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系,31, 側(cè)傾外傾系數(shù)。,車廂側(cè)傾所引起的車輪外傾角的變化可由下式計(jì)算,第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系,32,四、側(cè)傾轉(zhuǎn)向,車廂側(cè)傾所引起的前轉(zhuǎn)向輪繞主

9、銷的轉(zhuǎn)動(dòng)、后輪繞垂直于地面軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)，即車輪轉(zhuǎn)角的變動(dòng)，稱為側(cè)傾轉(zhuǎn)向。, 側(cè)傾轉(zhuǎn)向系數(shù)。,車輪的側(cè)傾轉(zhuǎn)向角與車廂側(cè)傾角的關(guān)系可以用下式表示,第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系,33,后懸架的側(cè)傾轉(zhuǎn)向?qū)Ψ€(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性的影響,第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系,34,第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系,35,五、變形轉(zhuǎn)向懸架導(dǎo)向裝置變形引起的車輪轉(zhuǎn)向角,懸架導(dǎo)向桿系各元件在各種力、力矩作用下發(fā)生的變形，引起車輪繞主銷或垂直于地面軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)，稱為變形轉(zhuǎn)向，其轉(zhuǎn)角叫做變形轉(zhuǎn)向角。 變形轉(zhuǎn)向可以使汽車具有恰當(dāng)?shù)牟蛔戕D(zhuǎn)向。, 變形轉(zhuǎn)向角；, 側(cè)向力變形轉(zhuǎn)向系數(shù)。,估算側(cè)向力變形轉(zhuǎn)向角,第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系,36,第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系,37,第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系,38,回正力矩變形轉(zhuǎn)向角a,在回正力矩作用下，懸架和車輪有扭轉(zhuǎn)變形，前、后軸車輪均發(fā)生回正力矩變形轉(zhuǎn)向角a。, 回正力矩變形轉(zhuǎn)向系數(shù)；, 回正力矩系數(shù)。,回正力矩變形轉(zhuǎn)向角a,第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系,39,第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性