汽车理论余志生 第五章

1、manuevereabilityhandling performance授课章节：授课章节： 4.1 概述概述 4.2 轮胎的侧偏特性轮胎的侧偏特性目的要求：目的要求： 掌握掌握操纵稳定性操纵稳定性包含的内容包含的内容；掌握车辆坐标系掌握车辆坐标系与与转向盘角阶跃输入下的转向盘角阶跃输入下的时域响应时域响应；了解了解人汽车人汽车闭环闭环系统系统；熟练掌握熟练掌握轮胎侧偏特性及其有关概念。轮胎侧偏特性及其有关概念。重点难点：重点难点： 车辆坐标系车辆坐标系与与转向盘角阶跃输入下的时域响应转向盘角阶跃输入下的时域响应、轮胎侧偏特性及有关概念轮胎侧偏特性及有关概念 第一节第一节 概述概述 一、汽车的

2、操纵稳定性一、汽车的操纵稳定性 不仅影响汽车驾驶的方便性，而且决定高速汽车安全行驶的一个主不仅影响汽车驾驶的方便性，而且决定高速汽车安全行驶的一个主要性能要性能 汽车的操纵稳定性包括汽车的操纵稳定性包括操纵性和稳定性。操纵性和稳定性。 操纵性操纵性 指汽车能够确切地响应驾驶员的转向指令的指汽车能够确切地响应驾驶员的转向指令的能力。能力。 稳定性稳定性 指汽车在行驶过程中，具有抵抗改变其行驶指汽车在行驶过程中，具有抵抗改变其行驶方向的各种干扰，并保持稳定行驶而不致失去控制甚至翻车方向的各种干扰，并保持稳定行驶而不致失去控制甚至翻车或侧滑的能力。或侧滑的能力。 汽车的操纵稳定性汽车的操纵稳定性 指

3、在驾驶者不感到过分紧张、指在驾驶者不感到过分紧张、疲劳的条件下，汽车能遵循驾驶者通过转向系及转向车轮给疲劳的条件下，汽车能遵循驾驶者通过转向系及转向车轮给定的方向行驶，且当遭遇外界干扰时，汽车能抵抗干扰而保定的方向行驶，且当遭遇外界干扰时，汽车能抵抗干扰而保持稳定行驶的能力。持稳定行驶的能力。 二、汽车操纵稳定性包含的内容二、汽车操纵稳定性包含的内容 1. 汽车操纵稳定性的研究方法汽车操纵稳定性的研究方法 在汽车操纵稳在汽车操纵稳定性的研究中，把汽车作为一控制系统，求出汽车曲线行驶定性的研究中，把汽车作为一控制系统，求出汽车曲线行驶的时域响应与频域响应，并以它们来表征汽车的操纵稳定性的时域响应

4、与频域响应，并以它们来表征汽车的操纵稳定性能。能。 汽车是一多元件组成的系统，是一多自由度动力学系统汽车是一多元件组成的系统，是一多自由度动力学系统但在大多数行驶状况下，如果侧向加速度不超过但在大多数行驶状况下，如果侧向加速度不超过0.4g，忽，忽略次要因素，可将其视为一个线性动力学系统。略次要因素，可将其视为一个线性动力学系统。 （1）汽车系统汽车系统 汽车系统是一个人汽车系统是一个人车系统。车系统。 近代汽车操纵稳定性研究中，常把近代汽车操纵稳定性研究中，常把汽车系统抽汽车系统抽象为闭环系统或开环系统进行研究。象为闭环系统或开环系统进行研究。 1）“人人汽车汽车”闭环系统闭环系统 把驾驶员

5、及汽车作把驾驶员及汽车作为统一整体的闭环自动调节系统。为统一整体的闭环自动调节系统。 闭环系统中闭环系统中驾驶员驾驶员既是既是“比较比较”、指令指令”元件，又是元件，又是“感受感受”、“测量测量元件。汽车是元件。汽车是接受指令的调节对象接受指令的调节对象，汽汽车状态车状态为为调节参数调节参数。空气和路面空气和路面对汽车起对汽车起扰动的作用扰动的作用。因此，。因此，系统系统追随驾驶员指令的追随驾驶员指令的灵敏程度灵敏程度，以及，以及最终响应指令偏离程最终响应指令偏离程度度，是对汽车，是对汽车操纵性的描述操纵性的描述；“指令指令不变时，系统在不变时，系统在各种各种扰动下稳定运行的能力扰动下稳定运行

6、的能力是对是对稳定性稳定性的描述。的描述。 2）汽车开环系统汽车开环系统 仅研究驾驶员给定仅研究驾驶员给定“指令指令”后后汽车在某种转向输入下的运行状态，不允许驾驶员起任何反汽车在某种转向输入下的运行状态，不允许驾驶员起任何反馈作用。馈作用。 开环系统的控制特性开环系统的控制特性取决于汽车的结构与参取决于汽车的结构与参数，是汽车本身固有的特性。数，是汽车本身固有的特性。 闭环系统较完整地描述了闭环系统较完整地描述了输入、响应和反馈输入、响应和反馈的相互关系的相互关系，但十分繁杂。由于驾驶员的反馈作，但十分繁杂。由于驾驶员的反馈作用，其用，其客观性和再现性不如开环汽车系统的时域客观性和再现性不如

7、开环汽车系统的时域响应好，响应好，而且只能通过实车试验进行研究而且只能通过实车试验进行研究。因而，。因而，在产品开发阶段在产品开发阶段，广泛应用的广泛应用的理论分析对象理论分析对象只能只能是是汽车开环系统汽车开环系统 （2）汽车曲线行驶的时域响应汽车曲线行驶的时域响应 指汽车在转指汽车在转向盘输入或外界侧向干扰输入下的侧向运动响应。向盘输入或外界侧向干扰输入下的侧向运动响应。 1）转向盘输入转向盘输入 有两种形式：有两种形式：给转向盘作用一个角位移，称为给转向盘作用一个角位移，称为角位移输入角位移输入，简称角输入；给转向盘作用一个力矩，称，简称角输入；给转向盘作用一个力矩，称为为力矩输入，简称

8、力输入。力矩输入，简称力输入。 驾驶员在实际驾驶车辆时，对转向盘的驾驶员在实际驾驶车辆时，对转向盘的这这两种输入是同时加入的。两种输入是同时加入的。 2）外界侧向干扰输入外界侧向干扰输入 主要是指侧向风与路主要是指侧向风与路面不平产生的侧向力。面不平产生的侧向力。 2. 汽车操纵稳定性的主要内容汽车操纵稳定性的主要内容 1）转向盘角阶跃输入下进入的稳态及瞬态转向盘角阶跃输入下进入的稳态及瞬态响应响应 是转向盘角位移输入下的时域响应。是转向盘角位移输入下的时域响应。 2）回正性回正性 是一种转向盘力输入下的时域响应。是一种转向盘力输入下的时域响应。 3）横摆角速度频率响应特性横摆角速度频率响应特

9、性 是转向盘转角正是转向盘转角正弦输入下，频率由弦输入下，频率由0时，汽车横摆角速度与转向盘转时，汽车横摆角速度与转向盘转角的振幅比及相位差的变化规律。角的振幅比及相位差的变化规律。 它是另一个重要的它是另一个重要的表征汽车操纵稳定性的基础表征汽车操纵稳定性的基础特性。特性。 4）转向半径转向半径 指最小指最小转向半径。转向半径。是评价汽车机动是评价汽车机动灵活性的物理参量。灵活性的物理参量。 三、汽车的运动与车辆坐标系三、汽车的运动与车辆坐标系 1车辆坐标系车辆坐标系 固结于运动着的汽车上的动坐标系。固结于运动着的汽车上的动坐标系。 1）坐标系的）坐标系的原点原点O O与质心重合；与质心重合

10、； 2）xoz处于汽车左右对称平面内。处于汽车左右对称平面内。 当车辆在当车辆在水平路面上处于静止状态下水平路面上处于静止状态下，x轴轴平行于地平行于地面指向前方；面指向前方； 3）z轴轴铅垂向上方；铅垂向上方； 4）y轴轴指向驾驶员的左侧。指向驾驶员的左侧。 2.车身空间运动的六个自由度车身空间运动的六个自由度 1）纵向运动纵向运动汽车质心沿汽车质心沿x轴的运动；轴的运动； 2）侧向运动侧向运动汽车质心沿汽车质心沿y轴的运动；轴的运动； 3）垂向运动垂向运动汽车质心沿汽车质心沿z轴的运动；轴的运动； 4）侧倾运动侧倾运动汽车质心绕汽车质心绕x轴的转动；轴的转动； 5）仰俯运动仰俯运动汽车质心

11、绕汽车质心绕y轴的转动；轴的转动； 6）横摆运动横摆运动汽车质心绕汽车质心绕z轴的转动。轴的转动。 与操纵稳定性有关的主要运动参量有：与操纵稳定性有关的主要运动参量有：横摆角速度、侧横摆角速度、侧向速度、侧向加速度。向速度、侧向加速度。 四、转向盘角阶跃输入下的时域响应（研究汽四、转向盘角阶跃输入下的时域响应（研究汽车方向稳定性的一种方法）车方向稳定性的一种方法） 车辆响应：车辆响应：由于外部或车辆内部的输入所产生的车由于外部或车辆内部的输入所产生的车辆运动。辆运动。 汽车的时域响应可分为稳态响应和瞬态响应。汽车的时域响应可分为稳态响应和瞬态响应。 1. 转向盘角阶跃输入转向盘角阶跃输入 在汽

12、车等速直线行驶时，在汽车等速直线行驶时，急速转动转向盘至某一转角后停止转动转向盘并维持此转急速转动转向盘至某一转角后停止转动转向盘并维持此转角不变，称这时转向盘的角输入为转向盘角阶跃输入。角不变，称这时转向盘的角输入为转向盘角阶跃输入。 2. 转向盘角阶跃输入下进入的稳态响应（汽转向盘角阶跃输入下进入的稳态响应（汽车的稳态转向特性车的稳态转向特性） 在转向盘角阶跃输入下，汽车经在转向盘角阶跃输入下，汽车经短暂时间后进入的等速圆周行驶。短暂时间后进入的等速圆周行驶。 3. 汽车汽车稳态转向特性稳态转向特性的三种类型的三种类型 不足转向不足转向、中性转向中性转向和和过多转向过多转向。 三种三种稳态

13、转向特性汽车的行驶特点：稳态转向特性汽车的行驶特点：在在转向盘转向盘保持一固定转角保持一固定转角下，缓慢下，缓慢加速或以不同车速等速行加速或以不同车速等速行驶驶时，时，随着车速的增加随着车速的增加，不足转向汽车的转向半径不足转向汽车的转向半径增大增大；中性转向汽车的转向半径维持不变中性转向汽车的转向半径维持不变； 而而过多过多转向汽车的转向半径则越来越小。转向汽车的转向半径则越来越小。 操纵稳定性良好操纵稳定性良好的汽车的汽车应具有适度的不足转向应具有适度的不足转向特性特性。一般汽车。一般汽车不应具有过多转向特性不应具有过多转向特性，也，也不应具不应具有中性转向特性有中性转向特性。 4. 转向

14、盘角阶跃输入下的瞬态响应转向盘角阶跃输入下的瞬态响应 转向盘角阶转向盘角阶跃输入下，在等速直线行驶与等速圆周行驶这两个稳态运动跃输入下，在等速直线行驶与等速圆周行驶这两个稳态运动之间的过渡过程是一种瞬态，相应的瞬态运动响应称为转向之间的过渡过程是一种瞬态，相应的瞬态运动响应称为转向盘角阶跃输入下的瞬态响应。盘角阶跃输入下的瞬态响应。 5. 转向盘角阶跃输入下的瞬态响应转向盘角阶跃输入下的瞬态响应 （1）转向盘角阶跃输入下的瞬态响应的特点）转向盘角阶跃输入下的瞬态响应的特点汽车的瞬态响应，具有如下汽车的瞬态响应，具有如下几个特点：几个特点： 1）时间上存在滞后时间上存在滞后 汽车的横摆角速度不能

15、立即达到稳汽车的横摆角速度不能立即达到稳态横摆角速度态横摆角速度 ，而要经过时间，而要经过时间 后才能第一次达到后才能第一次达到 。 2）执行上存在误差执行上存在误差 最大横摆角速度最大横摆角速度 常大于稳态常大于稳态值值 。 3）横摆角速度存在波动横摆角速度存在波动 在瞬态响应中，横摆角速度在瞬态响应中，横摆角速度 以频率以频率 在值在值 上下波动。上下波动。 波动的波动的频率频率 决定于汽决定于汽车动力学系统的结构参数车动力学系统的结构参数，它，它也也是表征汽车操纵稳定性是表征汽车操纵稳定性的一的一个重要参数。个重要参数。 4）系统达到稳态响应需要系统达到稳态响应需要经历一定时间。经历一定

16、时间。 0r0r1r0rr0r （2）转向盘角阶跃输入下的瞬态响应的评价参数）转向盘角阶跃输入下的瞬态响应的评价参数 1）反应时间反应时间 响应量首次达到稳态值的时间，反映了响应量首次达到稳态值的时间，反映了系统追随输入指令的灵敏成度。反应时间越短，转向响应越快。系统追随输入指令的灵敏成度。反应时间越短，转向响应越快。 2）超调量超调量 反映瞬态响应在振荡过程中，瞬间偏离期反映瞬态响应在振荡过程中，瞬间偏离期望响应的程度。望响应的程度。 = / 100% 3）稳定时间稳定时间 系统达到稳系统达到稳态响应需要经历的时间，是系统执态响应需要经历的时间，是系统执行指令快速性的描述。行指令快速性的描述

17、。 横摆角速度横摆角速度达到达到稳态值稳态值95105之间之间的时间称的时间称为稳定时间，它表明为稳定时间，它表明进入稳态进入稳态响应所经历的时间响应所经历的时间。pp1r0r 4）衰减度衰减度 表征瞬态表征瞬态响应的振荡衰减速度，以瞬态响应的振荡衰减速度，以瞬态响应曲线的两相邻波峰之比表响应曲线的两相邻波峰之比表示。与系统的相对阻尼系数有示。与系统的相对阻尼系数有关。关。 结论：结论：瞬态响应包瞬态响应包括括两方面的问题两方面的问题：一是行：一是行驶驶方向稳定性方向稳定性，即给汽车，即给汽车以转向盘角阶跃输入后，以转向盘角阶跃输入后，汽车能否达到新的稳定状汽车能否达到新的稳定状况的问题；二是

18、况的问题；二是响应品质响应品质问题，即达到新的稳态之问题，即达到新的稳态之前，其瞬态响应的特性如前，其瞬态响应的特性如何。何。 第二节第二节 轮胎的侧偏特性轮胎的侧偏特性 轮胎的侧偏特性轮胎的侧偏特性 是指侧偏力、回正力矩与侧偏角间的关系。是指侧偏力、回正力矩与侧偏角间的关系。 一、一、 轮胎坐标系及轮胎六分力轮胎坐标系及轮胎六分力 1. 车轮平面车轮平面 垂直于车轮旋转轴线的轮胎中分平面。垂直于车轮旋转轴线的轮胎中分平面。 2. 轮胎坐标系轮胎坐标系 1）坐标系的原点坐标系的原点O O 为车轮平面和地平面的交线与车轮旋转轴为车轮平面和地平面的交线与车轮旋转轴线在地平面上投影线的交点；线在地平

19、面上投影线的交点； 2）x x轴轴 以车轮平面与以车轮平面与地面的交线为地面的交线为x轴，方向向前；轴，方向向前； 3）y y轴轴 以车轮自转轴以车轮自转轴线在地平面上的垂直投影线线在地平面上的垂直投影线为为y轴，面向车轮前进方向轴，面向车轮前进方向时，方向向左；时，方向向左； 4）z z轴轴 以过原点的铅以过原点的铅垂线为垂线为z轴，方向向上。轴，方向向上。 3. 轮胎印迹轮胎印迹 轮胎胎面与地平面的接触区域称为印轮胎胎面与地平面的接触区域称为印迹。迹。 4. .侧偏角侧偏角 是轮胎接地印迹中心（即坐标系原点）是轮胎接地印迹中心（即坐标系原点）位移方向与位移方向与x轴的夹角。轴的夹角。 5.

20、 外倾角外倾角 外倾角是垂直平面（外倾角是垂直平面（xOz平面）与车轮平面）与车轮平面的夹角。平面的夹角。 6. 轮胎六分力轮胎六分力 将地平面将地平面通过印迹通过印迹作用在胎面上的作用在胎面上的各种力向原点各种力向原点O O简化简化，可得到沿轮胎坐标系各轴的可得到沿轮胎坐标系各轴的三个力，及三个力矩，即六分三个力，及三个力矩，即六分力力，它们均，它们均按轮胎坐标系规定的方向确定正、负方向按轮胎坐标系规定的方向确定正、负方向。 （1）切向反作用力切向反作用力F FX X 地面对轮胎作用力沿轮胎坐地面对轮胎作用力沿轮胎坐标系标系x轴方向的分量；轴方向的分量； （2）侧向反作用力侧向反作用力F F

21、Y Y 地面对轮胎作用力沿轮胎坐地面对轮胎作用力沿轮胎坐标系标系y轴方向的分量；轴方向的分量； （3）法向反作用力法向反作用力F FZ Z 地面地面对轮胎作用力沿轮胎坐标系对轮胎作用力沿轮胎坐标系z轴方向的分量；轴方向的分量； （4）翻转力矩翻转力矩T TX X 地面对轮胎作用力矩沿轮胎坐标系地面对轮胎作用力矩沿轮胎坐标系x轴方向轴方向的分量；的分量； （5）滚动阻力矩滚动阻力矩T TY Y 地面对轮胎作用力矩沿轮胎坐标系地面对轮胎作用力矩沿轮胎坐标系Y轴方轴方向的分量；向的分量； （6）回正力矩回正力矩T TZ Z 地面地面对轮胎作用力矩沿轮胎坐标系对轮胎作用力矩沿轮胎坐标系Z轴方向的分量。

22、轴方向的分量。授课章节：授课章节： 4.2 轮胎的侧偏特性轮胎的侧偏特性 4.3线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应 目的要求：目的要求： 熟练掌握轮胎侧偏特性熟练掌握轮胎侧偏特性及其及其有关的概念有关的概念；了解了解轮轮胎的胎的结构结构、工作条件工作条件对对侧偏特性侧偏特性的影响；的影响；了解了解有有外倾外倾角角时轮胎的时轮胎的滚动滚动；熟练掌握熟练掌握线性二自由度汽车模型线性二自由度汽车模型的的含义含义；掌握掌握线性二自由度汽车模型的线性二自由度汽车模型的运动微分方程的运动微分方程的含义。含义。重点难点：重点难点： 轮胎的侧偏特性及其有关的概念轮胎的

23、侧偏特性及其有关的概念、线性二自由度线性二自由度汽车模型的含义汽车模型的含义 二、轮胎的二、轮胎的侧偏现象侧偏现象与与侧偏力侧偏角侧偏力侧偏角曲线曲线 1侧偏力侧偏力F FY Y 外倾角为零时，车轮外倾角为零时，车轮中心沿中心沿Y轴方向如果作拥有侧向力，相应地轴方向如果作拥有侧向力，相应地在地面上产生的、对轮胎的侧向反作用力。在地面上产生的、对轮胎的侧向反作用力。 2轮胎的侧偏现象轮胎的侧偏现象 有侧向弹性有侧向弹性的的车轮，在侧偏力的作用下滚动时，即使侧车轮，在侧偏力的作用下滚动时，即使侧偏力没有达到附着极限，车轮的行驶方向偏力没有达到附着极限，车轮的行驶方向也偏离车轮平面，这就是弹性轮胎的

24、侧偏也偏离车轮平面，这就是弹性轮胎的侧偏现象。现象。 3轮胎的侧偏现象的轮胎的侧偏现象的产生产生 当有地面侧向反作用力当有地面侧向反作用力时车轮的运动分析。时车轮的运动分析。 （1）对于刚性车轮：）对于刚性车轮： 1）当地面侧向反作用）当地面侧向反作用力力FY未超过未超过车轮与地面间的车轮与地面间的附着极限时附着极限时，车轮与地面间，车轮与地面间没有滑动没有滑动，车轮仍在，车轮仍在车轮平车轮平面内运动面内运动； 2）当地面侧向反作用）当地面侧向反作用力力FY达到达到车轮与地面间的车轮与地面间的附附着极限着极限，车轮，车轮发生侧向滑动发生侧向滑动，车轮的行驶方向偏离车轮平车轮的行驶方向偏离车轮平

25、面；面； （2）对于）对于有侧向弹性有侧向弹性的车的车轮轮 1）车轮）车轮静止不动静止不动。轮胎发。轮胎发生生侧向变形侧向变形，轮胎，轮胎接地印迹接地印迹的的中心线中心线，与车轮平面，与车轮平面不重合不重合，错开错开一定距离，但二者一定距离，但二者仍平行仍平行。 2）车轮滚动车轮滚动。轮胎接地印。轮胎接地印迹的中心线不仅与迹的中心线不仅与车轮平面错车轮平面错开一定距离开一定距离，而且二者，而且二者不再平不再平行行，而是，而是形成一个夹角形成一个夹角，此夹，此夹角即为角即为侧偏角侧偏角。 有侧向弹性有侧向弹性的车轮，在侧的车轮，在侧偏力的作用下滚动时，即使侧偏力的作用下滚动时，即使侧偏力没有达到

26、附着极限，车轮偏力没有达到附着极限，车轮的行驶方向也偏离车轮平面，的行驶方向也偏离车轮平面，这就是弹性轮胎的侧偏现象。这就是弹性轮胎的侧偏现象。 4. 侧偏刚度侧偏刚度 侧偏力侧偏角（侧偏力侧偏角（FY ）曲线在）曲线在 0处的斜率称为侧偏刚度处的斜率称为侧偏刚度k，单位为，单位为Nrad或或N（）。）。 负的侧偏力产生正负的侧偏力产生正的侧偏角，因此的侧偏角，因此侧偏刚侧偏刚度为负值度为负值。FY与与 的的关系式可写作关系式可写作 侧偏刚度侧偏刚度是决定是决定操操纵稳定性纵稳定性的重要轮胎参的重要轮胎参数。轮胎数。轮胎应有高的侧偏应有高的侧偏刚度刚度（绝对值），以保（绝对值），以保证证汽车良

27、好的操纵稳定性汽车良好的操纵稳定性。 5轮胎的结构、工作条件对侧偏特性的影轮胎的结构、工作条件对侧偏特性的影响响 1）轮胎的）轮胎的尺寸、形式和结构参数尺寸、形式和结构参数对侧偏刚对侧偏刚度有显著影响。度有显著影响。 尺寸较大尺寸较大的轮胎有的轮胎有较高的侧偏刚度较高的侧偏刚度。子午线子午线轮胎接地面宽，一般侧偏刚度较高。轮胎接地面宽，一般侧偏刚度较高。钢丝子午钢丝子午线线轮胎比轮胎比尼龙子午线尼龙子午线的侧偏刚度还要高些。的侧偏刚度还要高些。 高宽比高宽比 以百分数表示的轮胎断面高以百分数表示的轮胎断面高H与轮与轮胎断面宽胎断面宽B之比。之比。 采用采用高宽比小高宽比小的宽轮胎是的宽轮胎是提

28、高侧偏刚度的主提高侧偏刚度的主要措施。要措施。 2）垂直载荷的变化垂直载荷的变化对轮胎侧偏特性有显著影对轮胎侧偏特性有显著影响响 垂直载荷垂直载荷增大增大后，后，侧偏刚度侧偏刚度随垂直载荷随垂直载荷的增加而加大的增加而加大；但垂；但垂直载荷直载荷过大时过大时，轮胎轮胎与地面接触区与地面接触区的压力的压力变得极不均匀，使轮变得极不均匀，使轮胎胎侧偏刚度反而有所侧偏刚度反而有所减小减小。 3）轮胎的）轮胎的充气压力充气压力对侧偏刚度也有显著影响。对侧偏刚度也有显著影响。 随着随着气压的增加气压的增加，侧偏刚度侧偏刚度增大增大；但气；但气压过高后刚度不再变压过高后刚度不再变化。化。 4）切向反作用力

29、切向反作用力对侧偏刚度也对侧偏刚度也有显著影响有显著影响。 试验表明，试验表明，一定侧偏角下一定侧偏角下，驱动力驱动力增加时，增加时，侧偏侧偏力力逐渐有所减小，这是由于轮胎侧向弹性有所改变的逐渐有所减小，这是由于轮胎侧向弹性有所改变的关系。当关系。当驱动力驱动力相当大时，侧偏力相当大时，侧偏力显著下降显著下降，此时，此时接接近附着极限，切向力已耗尽大部分附着力，而侧向能近附着极限，切向力已耗尽大部分附着力，而侧向能利用的附着力很少利用的附着力很少。作用有。作用有制动力时制动力时，侧偏力，侧偏力有相似有相似的变化。的变化。附着椭圆（附着圆）附着椭圆（附着圆） 附着椭圆确定了附着椭圆确定了在一定附

30、着条件下切在一定附着条件下切向力与侧偏力合力的向力与侧偏力合力的极限值。极限值。 5）路面及其粗糙路面及其粗糙程度、干湿状况程度、干湿状况对侧偏对侧偏特性，尤其是特性，尤其是最大侧偏最大侧偏力力有很大影响。有很大影响。 6）路面有）路面有薄水层薄水层，由于，由于滑水现象滑水现象，会出现，会出现侧偏侧偏力完全丧失力完全丧失情况。情况。 四、回正力矩四、回正力矩绕绕Oz轴的力矩轴的力矩 在轮胎在轮胎发生侧偏时发生侧偏时，还会，还会产生回正力矩产生回正力矩。 1. 轮胎拖距轮胎拖距e 轮胎发生侧偏时，接地面内分布的轮胎发生侧偏时，接地面内分布的微元侧向反力的合力微元侧向反力的合力FY的大小与侧向力的

31、大小与侧向力FY相等，其作用点偏相等，其作用点偏移接地印迹几何移接地印迹几何中心的距离称为中心的距离称为轮胎拖距，轮胎拖距，FY e就是回正力矩。就是回正力矩。 该回正力矩该回正力矩是圆周行驶时，使是圆周行驶时，使转向车轮恢复到直转向车轮恢复到直线行驶位置的主要线行驶位置的主要恢复力矩之一恢复力矩之一回正力矩受侧偏角和垂直载荷的影响回正力矩受侧偏角和垂直载荷的影响 轮胎的轮胎的形式及结构参形式及结构参数数对回正力矩对回正力矩-侧偏角特侧偏角特性有影响。性有影响。同样侧偏角同样侧偏角下，下，尺寸大的尺寸大的轮胎一般回正力轮胎一般回正力矩较大。矩较大。 轮胎的轮胎的气压低气压低，接地接地印迹印迹长

32、，长，轮胎拖轮胎拖距大，距大，回回正力矩也大正力矩也大。 地面切向反作用力地面切向反作用力对回正力矩有影响。对回正力矩有影响。 四、有外倾角时轮胎的滚动四、有外倾角时轮胎的滚动 1外倾侧向力外倾侧向力 当汽车两前轮有外倾角时，车轮滚动当汽车两前轮有外倾角时，车轮滚动时，其中心作用有一侧向力时，其中心作用有一侧向力FY，轮胎接地面中因此产生一个，轮胎接地面中因此产生一个与与FY方向相反的侧向反作用力，称该力为外倾侧向力。方向相反的侧向反作用力，称该力为外倾侧向力。 2外倾刚度外倾刚度 外倾侧向力与外倾角成线性关系外倾侧向力与外倾角成线性关系，其关系式为其关系式为式中，式中， 为外倾刚度，为负值，

33、单位为为外倾刚度，为负值，单位为Nrad或或N（）。 3有外倾角时的地面侧向反作用力有外倾角时的地面侧向反作用力 有外倾角时有外倾角时的地面侧向反作用力与外倾角、侧偏角的关的地面侧向反作用力与外倾角、侧偏角的关系式为系式为式中，式中， 为只有侧偏角而外倾角为零时的侧偏力；为只有侧偏角而外倾角为零时的侧偏力； 为只有为只有外倾角而侧偏角为零时的外倾侧向力；外倾角而侧偏角为零时的外倾侧向力； 为侧偏角；为侧偏角； 为为外倾角。外倾角。kFYFYk 随着随着外倾角的增大外倾角的增大，胎面与路面的，胎面与路面的接触接触情况越来越差情况越来越差，会影响，会影响最大地面侧向反作用力最大地面侧向反作用力而损

34、害汽车的性能。所以，高速轿车特别是采而损害汽车的性能。所以，高速轿车特别是采用超宽断面轮胎的竞赛车，用超宽断面轮胎的竞赛车，转弯行驶时承受大转弯行驶时承受大部分前侧向力的前外轮应尽量垂直于地面，即部分前侧向力的前外轮应尽量垂直于地面，即外倾角等于零外倾角等于零。摩托车转弯时，车轮外倾角很。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，大，为了保证最大地面侧向反作用力，摩托车摩托车轮胎具有圆形断面轮胎具有圆形断面。 车轮有外倾角时会产生车轮有外倾角时会产生回正力矩。回正力矩。 按轮胎坐标系规定，正的按轮胎坐标系规定，正的侧偏角对应于侧偏角对应于负的负的侧偏力与侧偏力与正的正的回正力

35、矩；回正力矩；正的正的外倾角对外倾角对应于应于负的负的外倾侧向力与外倾侧向力与负的负的外倾回正力矩。外倾回正力矩。第三节第三节 线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应 一、线性二自由度汽车模型一、线性二自由度汽车模型 建立模型时，要对建立模型时，要对实际汽车实际汽车做以下简化假设：做以下简化假设： 车轮车轮转向角转向角不大，不大，没有空气阻力没有空气阻力的作用；的作用； 汽车汽车侧向加速度侧向加速度限定在限定在0.4g以下，轮胎以下，轮胎侧偏特侧偏特性性处于处于线性范围线性范围； 忽略悬架忽略悬架的作用，把整个汽车视为一个的作用，把整个汽车视为一个作平面运

36、作平面运动的刚体动的刚体，汽车车厢，汽车车厢只作平行于地面的平面运动只作平行于地面的平面运动，且，且沿沿x轴的前进速度轴的前进速度u视为视为不变，因此，汽车不变，因此，汽车只有沿只有沿y轴的轴的侧侧向运动向运动与与绕绕z轴的轴的横摆运动横摆运动这样两个自由度；这样两个自由度； 不考虑不考虑地面切向力地面切向力对轮胎对轮胎侧偏特性侧偏特性的影响，的影响，忽略忽略左右轮胎由于左右轮胎由于垂直载荷不同引起的侧偏特性垂直载荷不同引起的侧偏特性的差别，认的差别，认为为左右轮侧偏角相同左右轮侧偏角相同。 线性二自由度汽线性二自由度汽车模型车模型 是一个两轮是一个两轮摩托车模型。由前后摩托车模型。由前后两个

37、有侧向弹性的轮两个有侧向弹性的轮胎支承于地面、具有胎支承于地面、具有侧向及横摆运动二自侧向及横摆运动二自由度。由度。 一、线性二自由度汽车模型一、线性二自由度汽车模型的运动微分方程的运动微分方程 分析分析以前轮转角作为输入，令以前轮转角作为输入，令车辆坐标系的原点与汽车质心重合。车辆坐标系的原点与汽车质心重合。 经推导整理得线性二自由经推导整理得线性二自由度汽车的度汽车的运动微分方程为运动微分方程为 线性二自由度汽车的线性二自由度汽车的运动微分方程运动微分方程式包含了式包含了最最重要的汽车质量与轮胎侧偏刚度两方面重要的汽车质量与轮胎侧偏刚度两方面的参数，所的参数，所以以能够反映汽车曲线运动最基

38、本的特征。能够反映汽车曲线运动最基本的特征。 授课章节：授课章节： 4.3线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应 4.4汽车操纵稳定性与悬架的关系汽车操纵稳定性与悬架的关系 目的要求：目的要求： 熟练掌握熟练掌握前轮角阶跃输入下进入的前轮角阶跃输入下进入的汽车稳态响应汽车稳态响应； 了解了解汽车操纵稳定性与汽车操纵稳定性与悬架的关系悬架的关系；掌握掌握有关有关概念概念。重点难点：重点难点： 前轮角阶跃输入下进入的汽车稳态响应前轮角阶跃输入下进入的汽车稳态响应、汽车操汽车操纵稳定性与悬架的关系纵稳定性与悬架的关系 参考书目：参考书目： 余志生余志生. .汽车

39、理论汽车理论.P147-152.P147-152、 P161-168P161-168 二、前轮角阶跃输入下进入的汽车稳态响应二、前轮角阶跃输入下进入的汽车稳态响应等等速圆周行驶速圆周行驶 在前轮角阶跃输入下进入的在前轮角阶跃输入下进入的稳态响应就是等速圆周行驶稳态响应就是等速圆周行驶，常用输出与输入的比值，来评价稳态响应。常用输出与输入的比值，来评价稳态响应。 1转向灵敏度转向灵敏度（稳态横摆角速度增益）（稳态横摆角速度增益） 稳态稳态的横摆角速度与前轮转角之比，是分析稳态转向特性的的横摆角速度与前轮转角之比，是分析稳态转向特性的基础。基础。 由由二自由度汽车模型的运动微分方程二自由度汽车模型

40、的运动微分方程有有 式中：式中： K稳定性因数稳定性因数，单位为，单位为s2m2，是表征汽车是表征汽车稳态响应的一个重要参数。稳态响应的一个重要参数。rs 2稳态响应的三种类型稳态响应的三种类型 据据K K值，稳态响应分为值，稳态响应分为三种类型三种类型。 1）中性转向中性转向 K=0 K=0 时时的稳态响应。的稳态响应。此时此时 2）不足转向不足转向 K K0 0时的稳态响应。时的稳态响应。 横摆角速度增益比中性转向时要小。横摆角速度增益比中性转向时要小。K值越大，不足值越大，不足转向的程度越大。转向的程度越大。 特征车速特征车速 不足转向的汽车稳态横摆角速度增益达不足转向的汽车稳态横摆角速

41、度增益达到最大值时的车速。到最大值时的车速。 特征车速是特征车速是表征不表征不足转向量的参数，不足足转向量的参数，不足转向量增加时，转向量增加时，K K值增值增大，特征车速降低。大，特征车速降低。 3）过多转向过多转向 K0，K0， 汽车为不足转向；汽车为不足转向； =0，K=0， 汽车为中性转向；汽车为中性转向； 0，K0，R/R0 1，不足转向汽车的转向半径总大于不足转向汽车的转向半径总大于R0，且，且随车速增加而增大；随车速增加而增大； K=0，R/R0 =1，中性转向汽车的转向半径不随车速发生，中性转向汽车的转向半径不随车速发生变化，始终为变化，始终为R0； K0，R/R0 0 S.M

42、.0时时，aa，中性转向点在质心之后，在质，中性转向点在质心之后，在质心位置上作用的侧向力引起前轮的侧偏角的绝对值大于心位置上作用的侧向力引起前轮的侧偏角的绝对值大于后轮侧偏角的绝对值，后轮侧偏角的绝对值，汽车具有不足转向特性；汽车具有不足转向特性； S.M.0S.M.0时时，a a，中性，中性转向点在质心之前，在质心位转向点在质心之前，在质心位置上作用的侧向力引起前轮的置上作用的侧向力引起前轮的侧偏角的绝对值小于后轮侧偏侧偏角的绝对值小于后轮侧偏角的绝对值，角的绝对值，汽车具有过多转汽车具有过多转向特性。向特性。 第四节第四节 汽车操纵稳定性与悬架的关系汽车操纵稳定性与悬架的关系 1. 汽车

43、沿曲线行驶时的侧偏角汽车沿曲线行驶时的侧偏角 （1）曲线行驶时轮胎弹性侧偏角受到影响曲线行驶时轮胎弹性侧偏角受到影响 由于侧向力的作用，由于侧向力的作用，前、后轴左、右两侧车轮的垂直载荷要前、后轴左、右两侧车轮的垂直载荷要发生变化发生变化；车轮常有外倾角，且；车轮常有外倾角，且由于悬架导向杆系的运动及变形，由于悬架导向杆系的运动及变形，外倾角将随之发生变化外倾角将随之发生变化；此外，车轮上还作用；此外，车轮上还作用有切向反作用力有切向反作用力。这。这些因素些因素改变了轮胎的侧偏刚度和外倾侧向力，从而影响到轮胎弹性改变了轮胎的侧偏刚度和外倾侧向力，从而影响到轮胎弹性侧偏角的大小。侧偏角的大小。

44、（2）曲线行驶时车轮轮辋平面发生侧倾转向曲线行驶时车轮轮辋平面发生侧倾转向（Roll Steer）与变形转向与变形转向 车厢车厢在曲线行驶时在曲线行驶时将发生侧倾将发生侧倾，即使，即使转向盘转角固转向盘转角固定不动定不动，由于车厢侧倾时，由于车厢侧倾时前悬架导向杆系和转向杆系的前悬架导向杆系和转向杆系的运动及变形运动及变形，前车轮轮辋平面也可能发生，前车轮轮辋平面也可能发生绕主销的小角绕主销的小角度转动度转动。车厢。车厢侧倾时侧倾时后悬架导向杆系的后悬架导向杆系的运动及变形运动及变形，也，也会令会令后轮轮辋发生绕后轮轮辋发生绕垂直于地面轴线的垂直于地面轴线的小角度转动小角度转动。这。这种车轮轮

45、辋平面的转动称为种车轮轮辋平面的转动称为侧倾转向与变形转向侧倾转向与变形转向，它们，它们与与轮胎的弹性侧偏角叠加在一起，决定了汽车的转向运轮胎的弹性侧偏角叠加在一起，决定了汽车的转向运动动。 2侧倾转向侧倾转向（轴转向轴转向、运动学侧偏运动学侧偏） 由由车厢侧倾所引起的前转向轮绕主销的转动、后轮绕车厢侧倾所引起的前转向轮绕主销的转动、后轮绕垂直于地面轴线的转动，即车轮转向角的变动，称垂直于地面轴线的转动，即车轮转向角的变动，称为侧倾转向。为侧倾转向。 3变形转向变形转向 悬架导向杆系各元件在各种悬架导向杆系各元件在各种力、力矩作用下发生的变形，引起车轮绕主销力、力矩作用下发生的变形，引起车轮绕

46、主销或垂直于地面轴线的转动，称为变形转向。或垂直于地面轴线的转动，称为变形转向。 4变形转向角变形转向角 变形转向产生的转角。变形转向产生的转角。 结论结论： 汽车沿曲线行驶时，汽车前、后轮（总）侧汽车沿曲线行驶时，汽车前、后轮（总）侧偏角应当包括偏角应当包括： 1）考虑到）考虑到垂直载荷垂直载荷与与外倾角变动外倾角变动等因素的等因素的弹弹性侧偏角性侧偏角； 2）侧倾转向角侧倾转向角（Roll Steer Angle）；）； 3）变形转向角变形转向角（Compliance Steer Angle）。）。 这三个这三个角度数值角度数值的大小，不只取决于的大小，不只取决于汽车质心位汽车质心位置和轮

47、胎特性置和轮胎特性，而且在很大程度上，而且在很大程度上决定于悬架决定于悬架、转向转向和和传动系的结构形式及其结构参数传动系的结构形式及其结构参数。 一、车厢的侧倾一、车厢的侧倾 1车厢侧倾轴线车厢侧倾轴线 车厢相对地面转动时的瞬时轴车厢相对地面转动时的瞬时轴线称为车厢侧倾轴线。该轴线通过车厢在前、后轴处横线称为车厢侧倾轴线。该轴线通过车厢在前、后轴处横断面上的瞬时转动中心，这两个瞬时中心称为侧倾中心。断面上的瞬时转动中心，这两个瞬时中心称为侧倾中心。 侧倾中心的位置与侧倾中心的位置与悬架结构悬架结构、刚度刚度等因素有关，且等因素有关，且一般一般前后轴处的侧倾中心的前后轴处的侧倾中心的离地高度不

48、等离地高度不等。因此，从车。因此，从车身整体看，身整体看，车身是围绕车身是围绕倾斜的侧倾轴线摆动倾斜的侧倾轴线摆动。 侧倾中心的位置侧倾中心的位置决定于决定于悬架的导向机构悬架的导向机构，可用，可用图解图解法或试验法求得法或试验法求得。 2车厢侧倾角车厢侧倾角 车厢在侧向力的作用下绕侧车厢在侧向力的作用下绕侧倾轴线的转角。倾轴线的转角。 车厢侧倾角是和车厢侧倾角是和汽车操纵稳定性汽车操纵稳定性及及平顺性平顺性有关的有关的一个一个重要参数重要参数。 过大的侧倾角过大的侧倾角使驾驶员感到使驾驶员感到不稳定、不安全。不稳定、不安全。对平顺性而言对平顺性而言，侧倾过大侧倾过大的汽车，乘客感到的汽车，乘

49、客感到不舒不舒适适。侧倾角。侧倾角过小过小，悬架的，悬架的侧倾角侧倾角刚度大刚度大，汽车一侧车轮，汽车一侧车轮遇到凸起遇到凸起或凹坑时或凹坑时，车厢内会，车厢内会感受到冲感受到冲击击，平顺性较差平顺性较差。r 汽车作汽车作稳态圆周稳态圆周行驶时，车厢行驶时，车厢侧倾角侧倾角决定于决定于侧倾侧倾力矩力矩 与与悬架总的侧倾角刚度悬架总的侧倾角刚度 ，即，即 悬架总的侧倾角刚度悬架总的侧倾角刚度等于等于前、后悬架及横向稳前、后悬架及横向稳定杆的定杆的侧倾角刚度侧倾角刚度 之和。之和。 侧倾力矩侧倾力矩由三部分由三部分组成：组成：悬挂质量离心力悬挂质量离心力引起的侧倾力矩、引起的侧倾力矩、侧倾后，侧倾

50、后，悬挂质量重力悬挂质量重力引起的侧倾力矩、引起的侧倾力矩、独立悬架中独立悬架中，非悬挂质量离心力非悬挂质量离心力引起引起的侧倾力矩。的侧倾力矩。MrKr 3悬架的侧倾角刚度悬架的侧倾角刚度 悬架的侧倾角刚悬架的侧倾角刚度是指侧倾时（车轮保持在地面上），单位车厢转度是指侧倾时（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。角下，悬架系统给车厢总的弹性恢复力偶矩。式中：式中： T悬架系统作悬架系统作用于车厢的总弹性恢复用于车厢的总弹性恢复力偶矩，力偶矩， 车厢侧倾角车厢侧倾角 。 Krr授课章节：授课章节： 4.4汽车操纵稳定性与悬架的关系汽车操纵稳定性与悬架的关系 4.

51、5汽车操纵稳定性与转向系的关系汽车操纵稳定性与转向系的关系 4.6汽车操纵稳定性与传动系的关系汽车操纵稳定性与传动系的关系 4.7提高操纵稳定性的电子控制系统提高操纵稳定性的电子控制系统 4.8汽车的侧翻汽车的侧翻 目的要求：目的要求： 了解了解汽车操纵稳定性与汽车操纵稳定性与悬架的关系悬架的关系，掌握掌握有关有关概念概念；了了解转向系的功能解转向系的功能，掌握掌握转向盘转向盘力特性力特性；掌握掌握侧翻的侧翻的类型类型。 。重点难点：重点难点： 汽车操纵稳定性与悬架的关系及有关概念、转向盘力特汽车操纵稳定性与悬架的关系及有关概念、转向盘力特性性参考书目：参考书目： 余志生余志生. .汽车理论汽

52、车理论.P168-194.P168-194 二、侧倾时垂直载荷在左、右侧车轮上的重新二、侧倾时垂直载荷在左、右侧车轮上的重新分配对稳态响应的影响分配对稳态响应的影响 1就就一根车轴一根车轴而言，而言，有地面有地面侧向反作用力侧向反作用力FY作作用于两轮胎时，设左、右用于两轮胎时，设左、右车轮车轮垂直载荷垂直载荷没有没有发生变发生变化化，则相应的侧偏角为，则相应的侧偏角为 2在在侧向力侧向力作用下，作用下，左、右车轮垂直载荷均发生变化左、右车轮垂直载荷均发生变化。由于左、右车轮的由于左、右车轮的侧偏角相等侧偏角相等，故有故有令令则则式中：式中： k0平均侧偏刚度。平均侧偏刚度。 可见，可见，k0

53、 k0 ，左、右车轮左、右车轮垂直载荷差别垂直载荷差别越大越大，平均侧偏刚度越小平均侧偏刚度越小。 结论结论：在：在侧向力作用下侧向力作用下，若汽车，若汽车前轴前轴左、右车轮左、右车轮垂直载荷变动量较大垂直载荷变动量较大，汽车，汽车趋趋于增加不足转向量于增加不足转向量；若；若后轴后轴左、右车轮垂左、右车轮垂直载荷直载荷变动量较大变动量较大，汽车趋于减少不足转汽车趋于减少不足转向量向量。 汽车汽车前轴及后轴左、右车轮载荷变动量前轴及后轴左、右车轮载荷变动量决定于：前、决定于：前、后悬架的后悬架的侧倾角刚度侧倾角刚度、悬挂质量悬挂质量、非悬挂质量非悬挂质量、质心位置质心位置以及以及前、后悬架侧倾中

54、心位置前、后悬架侧倾中心位置等一系列参数的数值。等一系列参数的数值。 三、三、侧倾外倾侧倾外倾侧倾时车轮外倾角的变化侧倾时车轮外倾角的变化 车厢车厢侧倾时侧倾时，车轮，车轮外倾角外倾角的变化有的变化有三种情况三种情况： 保持不变、沿地面侧向反作用力作用方向倾斜、保持不变、沿地面侧向反作用力作用方向倾斜、沿地面侧向反作用力作用方向的相反方向倾斜沿地面侧向反作用力作用方向的相反方向倾斜。 车轮车轮外倾角外倾角的变化将影响汽车的的变化将影响汽车的稳态和瞬态响稳态和瞬态响应应以及汽车以及汽车极限侧向加速度极限侧向加速度。 侧倾外倾影响汽车在不平路面上的直线形式稳侧倾外倾影响汽车在不平路面上的直线形式稳

55、定性。定性。 车轮外倾车轮外倾倾斜方向与地面侧向反作用力一致时倾斜方向与地面侧向反作用力一致时，侧偏角绝对值减侧偏角绝对值减小小，反之，反之则增大则增大。车厢车厢侧倾引起的车轮外倾角侧倾引起的车轮外倾角的变化可由的变化可由下式计算下式计算 常在常在侧倾外倾系数侧倾外倾系数数值后带数值后带一括号一括号，在括号内写入，在括号内写入“不足不足”或或“过多过多”两字，以表明两字，以表明车轮外倾角的变化对车轮外倾角的变化对汽车汽车稳态响应的作用稳态响应的作用，若若外倾的变化使汽车不足转向量增加外倾的变化使汽车不足转向量增加，则在数值后写作，则在数值后写作（不足）（不足）；若；若外倾的变化使汽车不足转向量

56、减少或过多转向量增加外倾的变化使汽车不足转向量减少或过多转向量增加，则写作，则写作（过（过多）多）。 四、四、侧倾转向侧倾转向 1侧倾转向侧倾转向（轴转向轴转向、运动学侧偏运动学侧偏） 由车由车厢侧倾所引起的前转向轮绕主销的转动、后轮绕垂厢侧倾所引起的前转向轮绕主销的转动、后轮绕垂直于地面轴线的转动，即车轮转向角的变动，称为直于地面轴线的转动，即车轮转向角的变动，称为侧倾转向。侧倾转向。 随着随着前、后侧倾转向的方向与数值前、后侧倾转向的方向与数值的不同，汽车的的不同，汽车的不足转向量可不足转向量可能增加或减少能增加或减少。 五、五、变形转向变形转向悬架导向装置变形引起的悬架导向装置变形引起的

57、车轮转向角车轮转向角 1变形转向变形转向 悬架导向杆系各元件在各种力、悬架导向杆系各元件在各种力、力矩作用下发生的变形，引起车轮绕主销或垂直力矩作用下发生的变形，引起车轮绕主销或垂直于地面轴线的转动，称为变形转向。于地面轴线的转动，称为变形转向。 2变形转向角变形转向角 变形转向产生的转角。变形转向产生的转角。 变形转向角若有变形转向角若有增加不足转向趋势增加不足转向趋势，叫做，叫做不足变形转向不足变形转向角角；若有；若有增加过多转向趋势增加过多转向趋势，叫做，叫做过多变形转向角过多变形转向角。 六、六、变形外倾变形外倾悬架导向装置变形引起的悬架导向装置变形引起的外倾角的变化外倾角的变化 受到

58、受到侧向力的独立悬架杆系侧向力的独立悬架杆系的变形会引起的变形会引起车轮外倾角的车轮外倾角的变化变化，从而影响到，从而影响到汽车的稳态与瞬态响应汽车的稳态与瞬态响应。 第五节第五节 汽车操纵稳定性与转向系的关系汽车操纵稳定性与转向系的关系 转向系的功能与转向盘力特性转向系的功能与转向盘力特性 1.转向系的功能转向系的功能 转向系的功能大体可转向系的功能大体可分为两部分分为两部分： （1）驾驶者通过转向盘）驾驶者通过转向盘控制前轮绕主销控制前轮绕主销的转角来操纵汽车运动的方向。的转角来操纵汽车运动的方向。 驾驶者操纵转向盘时对转向盘的输入有驾驶者操纵转向盘时对转向盘的输入有两种方式，即角输入与力

59、输入。两种方式，即角输入与力输入。 实际驾驶中既有角输入又有力输入，有时则以一种为主。实际驾驶中既有角输入又有力输入，有时则以一种为主。 （2）向驾驶者反馈路感。向驾驶者反馈路感。 路感路感 转向盘输入给人手的力。转向盘输入给人手的力。 2.转向盘力转向盘力 驾驶者输入转向盘用以操纵汽车的驾驶者输入转向盘用以操纵汽车的力和转向盘反作用力，即路感，二者大小相等、方向相反，统称力和转向盘反作用力，即路感，二者大小相等、方向相反，统称为转向盘力。为转向盘力。 3.转向盘力特性转向盘力特性 转向盘力随汽车运动状况而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。变化的规律称为转向盘力特性。 汽车转

60、向系汽车转向系应具有良好的转向盘力特性应具有良好的转向盘力特性，才能很好地才能很好地起到控制汽车与反馈信息的作用。它起到控制汽车与反馈信息的作用。它与汽车的结构参数和整车的运动学特性有关。与汽车的结构参数和整车的运动学特性有关。 第六节第六节 汽车操纵稳定性与传动系的关系汽车操纵稳定性与传动系的关系 1.驱动或制动时的转向特性驱动或制动时的转向特性 在分析驱动或制动时的转向特性时，通常在如下在分析驱动或制动时的转向特性时，通常在如下两个两个前提条件下进行：前提条件下进行： 汽车汽车质心高于轮胎接地面质心高于轮胎接地面； 轮胎与地面间的轮胎与地面间的切向力切向力可在可在零与附着极限之间零与附着极