轮胎的侧偏特性.ppt

1,本节主要研究轮胎的侧偏现象和侧偏特性。 侧偏特性是指侧偏力、回正力矩与侧偏角的关系。,第五章 汽车的操纵稳定性,第二节 轮胎的侧偏特性,返回目录,2,O,X,Y,车轮平面,车轮行驶方向,正地面切向 反作用力FX,正翻转力矩 TX,正地面法向 反作用力FZ,正地面侧向反作用力FY,车轮旋转轴线,正侧偏角,正回正力矩TZ,正TY,正外倾角,Z,侧偏角 轮胎接地印迹中心的位移方向与X轴的夹角,外倾角 过轮胎坐标系原点的垂线与车轮平面的夹角,第二节 轮胎的侧偏特性,一、轮胎的坐标系,3,车轮中心沿Y轴方向将作用有侧向力Fy，相应地在地面上产生作用于车轮的侧向反作用力。,第二节 轮胎的侧偏特性,二、轮胎的侧偏现象和侧偏力侧偏角曲线,1.侧偏力FY,FY,4,u,c,c,u,c,c,只有当侧向力 大于（或等于）车轮与路面间的侧向附着力时，车轮的运动方向才会改变。,第二节 轮胎的侧偏特性,1）在刚性轮上作用侧向力,5,FY,俯视图,第二节 轮胎的侧偏特性,车轮静止,2）在弹性轮上作用侧向力,6,FY,第二节 轮胎的侧偏特性,2）在弹性轮上作用侧向力,车轮滚动,7,0,X,Y,FY,侧偏力为正时， 产生负侧偏角。,u,-,+,第二节 轮胎的侧偏特性,2.侧偏现象,当车轮有侧向弹性时，即使FY没有达到侧向附着极限，车轮行驶方向也将偏离车轮平面的方向。,侧偏角 轮胎接地印迹中心的位移方向与X轴的夹角。,u,8,k侧偏刚度，为负值。是决定操纵稳定性的重要轮胎参数。,FY一定时希望侧偏角越小越好，所以 |k| 越大越好。,第二节 轮胎的侧偏特性,3.FY曲线,9,第二节 轮胎的侧偏特性,三、轮胎结构、工作条件对侧偏特性的影响,大尺寸轮胎,子午线轮胎,斜交轮胎,钢丝子午线轮胎,纤维子午线轮胎,轮胎的尺寸、型式和结构参数对侧偏刚度有显著影响。,侧偏刚度大,侧偏刚度小,大尺寸轮胎,小尺寸轮胎,10,第二节 轮胎的侧偏特性,（1）扁平率小，k大,H,B,扁平率=(H/B)100%,11,宽度,一些车型轮胎的型号及扁平率,轮辋直径,第二节 轮胎的侧偏特性,12,第二节 轮胎的侧偏特性,13,第二节 轮胎的侧偏特性,（2）垂直载荷大，k大,14,一定时， W大，FY大。 FY = ，即k大。,垂直载荷过大时，轮胎与地面接触区的压力分布不均匀，使 k反而有所减小。,第二节 轮胎的侧偏特性,15,第二节 轮胎的侧偏特性,（3）轮胎气压高，k大,但气压过高后刚度不再变化。,16,FX1,FY1,FX2,FY2,第二节 轮胎的侧偏特性,（4）FX 越大，FY 越小,一定侧偏角下，驱动力增加时，侧偏力逐渐有所减小。,17,第二节 轮胎的侧偏特性,（5）路面干湿状态,18,路面有薄水层时，由于滑水现象，会出现完全丧失侧偏力的情况。,第二节 轮胎的侧偏特性,轮胎胎面、路面粗糙程度、水层厚度与滑水现象的关系,19,四、回正力矩TZ,轮胎发生侧偏时，会产生作用于轮胎绕OZ轴的力矩，该力矩称为回正力矩。,车轮静止时受到侧向力,车轮运动时受到侧向力 （侧向力较小）,车轮运动时受到侧向力 （侧向力较大）,第二节 轮胎的侧偏特性,FY,e,FY,e轮胎拖距。,e,FY,轮胎拖距变大,20,四、回正力矩TZ,轮胎发生侧偏时，会产生作用于轮胎绕OZ轴的力矩，该力矩称为回正力矩。,车轮运动时受到侧向力（侧向力很大）,FY,TZ,u,X,Y,+,-,+,-,-,0,第二节 轮胎的侧偏特性,FY,e,轮胎拖距反而变小,21,第二节 轮胎的侧偏特性,随着侧偏力的进一步加大，有更多的部分达到附着极限，直到整个接地印迹发生侧滑，因而轮胎拖距会随着侧向力的增大而逐渐变小； 侧偏角为4-6度时回正力矩最大，侧偏角再增大，回正力矩下降。 回正力矩随垂直载荷的增大而增加。,22,第二节 轮胎的侧偏特性,轮胎的形式及结构参数对回正力矩-侧偏角特性有重要影响。 在同样侧偏角下，尺寸大的轮胎一般回正力矩较大。子午线轮胎的回正力矩比斜交轮胎大。 轮胎气压低，接地印迹场，轮胎拖距大，回正力矩大。,23,+,O,X,Y,Z,-,第二节 轮胎的侧偏特性,向外滚开的趋势,五、有外倾时轮胎的FY与外倾角、侧偏角的关系,24,k外倾刚度。,+,-,-,第二节 轮胎的侧偏特性,1.外倾侧向力FY,25,一定时， 越大，FY越大。增加的FY是由作用的结果。,第二节 轮胎的侧偏特性,26,1）=0,2）0,3）有，FY=0，即a点,2.有外倾时FY与、的关系,第二节 轮胎的侧偏特性,27,4）过大对汽车产生不良影响,影响轮胎与路面的良好接触,第二节 轮胎的侧偏特性,汽车轮胎,摩托车轮胎,随着外倾角的增大，胎面与路面的接触情况越来越差，会影响最大地面侧向反作用力（侧向附着力）而损坏汽车的极限性能。故，高速轿车采用超宽断面轮胎，转弯行驶时承受大部分前侧向力的前外轮应尽量垂直于路面，即外倾角等于零； 摩托车转弯时，车轮外倾角很大，为了保证最大地面侧向反作用力，其轮胎具有圆形断面