2011年2008级汽车理论C-第8次作业答案8.pdf

苗立东 第 8 次作业 参考答案 共 3 页 第 1 页 第 8 次 操纵稳定性 1 前 后轮 总 侧偏角应当包括三个方面 1 考虑到垂直载荷 驱动力 制动力与外倾角变动等因素的弹性侧偏角 2 侧倾转向角 3 变形转向角 2 侧倾轴线 车厢相对地面转动时的瞬时轴线 侧倾中心 侧倾轴线通过车厢在前 后轴处横断由上的 两个 瞬时转动中心 侧倾角刚度 侧倾时 车轮保持在地面上 单位车厢转角下 悬架系统给车厢总的弹性恢复力偶矩 3 前悬架添加横向稳定杆会使前悬架的侧倾角刚度增大 这样侧倾时 横向稳定杆联接的前面左右两个车 轮垂直载荷变化变大 相应的后面左右两个车轮的垂直载荷变化减小 车轮垂直载荷变化会使得车轮的 侧偏刚度发生变化 轮胎的侧偏刚度与它的垂直载荷有关如图 轮胎的侧偏刚度在某一载荷下达到最大 大于或小于这个载荷时 侧偏刚度均下降 一般情况下 侧偏 刚度最大值时的垂直载荷约为额定载荷的 150 就 根车轴而言 在无侧向力作用于汽车时 车轴左 右车轮的垂直载荷均为 0 W 每个车轮的侧偏刚度均为 0 k 在有侧向力作用于汽车和地面有相应的侧向反 作用力 Y F 作用于两轮胎时 若设左 右车轮垂直载荷没有发生变化 则相应的侧偏角为 0 0 2 Y F k 实际上 在侧向力作用下左 右车轮垂直载仍均发生变化 内侧车轮减少W 评 外侧车轮增加W 两个车轮的侧偏刚度随之变为 l k和 r k 由于左 有车轮的侧偏角 相等 因为左右车轮通过车桥约束在 苗立东 第 8 次作业 参考答案 共 3 页 第 2 页 一起 故有 Ylr Fkk Y lr F kk 令 0 2 lr kk k 0 k为垂直载荷重新分配后每个车轮的平均侧偏刚度 则两个车轮的侧偏角为 0 2 Y F k 由图知道 平均侧偏刚度 00 kk 左右垂直载荷差别越大左右垂直载荷差别越大左右垂直载荷差别越大左右垂直载荷差别越大 平均侧偏刚度越小平均侧偏刚度越小平均侧偏刚度越小平均侧偏刚度越小 汽车两个前轮所受的总地面侧偏力和两个后轮所受的总地面侧偏力取决于质心的前后位置 横向稳定杆 对质心位置影响很小 可以忽略不计 可以认为横向稳定杆对两个前轮和两个后轮所受的总地面侧偏力 没有影响 侧偏力不变 侧偏刚度减小 侧偏角增大 汽车前悬架上加装前横向稳定杆 使得前轴左 右车轮垂直载荷变动量增大 前轴平均侧偏刚度变小 后轴左 右车轮垂直载荷变动量变小 后轴平均 侧偏刚度变大 所以较以前相比 前轮侧偏角 1 增大 后轮侧偏角 2 减小 前后轮侧偏角之差 12 变大 汽车的转向特性变为不足转向 4 转向盘力随汽车运动状况而变化的规律称为转向盘力特性 低速行驶 以满足操纵性为主 要求转向轻便性好 转向盘力要小些 高速行驶 相对于低速情况下 而且要求转向盘力要大些 以获得足够的路感 满足稳定性为主 一般 低速时 车轮转角和转向载荷较大 为了满足转向轻便性 要求转向系或者有较小的角传动 比 有比较大的助力 采用小的转向系角传动比 配合较大的转向助力则可以使得转向盘转角和转向盘 力都小 满足转向轻便性的要求 高速时 车轮转角和转向载荷不大 为满足稳定性要求 助力不需要大 甚至不需要助力 同时希 望转向系角传动比要大些 以避免转向太灵敏 在小侧向加速度范围内 转向盘力随着侧向加速度有适 当的变化率 以获得路感 要满足这些要求 转向系应该具有可以随车速变化的传动比和助力特性 低速时转向系角传动比小 助力大 高速时 转向系角传动比大 助力小 5 会使汽车的不足转向倾向增加 因为 1 当汽车在弯道上以大驱动力加速行驶时 前轴垂直载荷明显减少 后轴垂直载荷相对增加 一 般载荷范围内 轮胎侧偏刚度随载荷的增大或减少而增减 因此 汽车加速时前轴侧偏角增加 后 轴侧偏角减小 汽车不足转向趋势增加 2 车轮驱动时 由附着椭圆可知 随着驱动力的增加 同一侧偏角下的最大侧偏力下降 因比 汽车在弯道上加速行驶时 为了提供要求的侧偏力 前轮侧偏角必然增大 3 前轮受半轴驱动转矩的影响会产生不足变形转向 增加了前驱动汽车不足转向的趋势 4 随着驱动力的增加 轮胎回正力矩常亦有所增大 这也增加了不足转向趋势 苗立东 第 8 次作业 参考答案 共 3 页 第 3 页 综上所述 驱动力的作用是增加前驱动汽车的不足转向趋势 6 为什么控制地面切向力能够提高汽车的极限行驶性能 汽车的极限行驶性能受到地面附着力 附着椭圆 的限制 对于双轴汽车而言 无论前轮还是后轮的地 面作用力如果处于附着椭圆边界 汽车就会发生失稳 地面切向力影响地面作用于车轮的力与附着椭圆 的关系 通过调整前后轮的地面切向力的大小 可以使得前后车轮所受的地面作用力都尽可能的处于附 着椭圆内部 也就是能够充分利用各个车轮的附着力 提高其极限行驶性能 7 一般两轮转向 2WS 汽车在中 高速作圆周行驶时 车身后部甩出一点 车身以稍稍横着一点的 姿态作曲线运动 增加了驾驶员在判断与操作上的困难 电控 4WS 汽车的质心侧偏角总接近于零 车厢 与行驶轨迹方向一致 汽车自然流畅地作曲线运动 驾驶员能方便地判断与操作 显著地改善了操纵稳 定性 在低速时 后轮转角可与前轮转角相反 这样转向半径减小 能够提高转向灵敏性 提高汽车的操 纵性能 8 汽车开始侧翻时所受的侧向减速度 g 称为侧翻阈值 侧翻阈值主要取决于轮距和质心的高度 还与道路的坡度角度 侧倾中心 轴线 高度 悬架的侧倾刚 度 轮胎的侧向弹性 悬架的侧倾阻尼 9 考虑汽车悬架作用时 汽车在一定侧向加速度运行时 由于离心力的作用 质心偏离纵向对称面而偏向 外侧 使得侧翻阈值减小 如果再考虑轮胎的侧向弹性变形 使得汽车外