汽車的轉(zhuǎn)向特性ppt課件.pptVIP

4汽車操縱穩(wěn)定性 4 1汽車的轉(zhuǎn)向特性 姜澤林 4汽車操縱穩(wěn)定性 任務(wù)引入汽車在其行駛過(guò)程中 會(huì)碰到各種復(fù)雜的情況 有時(shí)汽車會(huì)沿直線行駛 有時(shí)汽車會(huì)沿曲線行駛 如彎路 在出現(xiàn)意外情況時(shí) 駕駛員還要作出緊急的轉(zhuǎn)向操作 以求避免事故 此外 汽車還要經(jīng)受來(lái)自地面不平 坡道 大風(fēng)等各種外部因素的干擾 對(duì)不對(duì) 這些都要求汽車有操縱上的穩(wěn)定 因此今天我們通過(guò)分析影響汽車操縱穩(wěn)定性各方面的因素 掌握他們的檢測(cè)方法 為我們今后的工作打下扎實(shí)的基礎(chǔ) 4汽車操縱穩(wěn)定性 所以一輛操縱性能良好的汽車必須要具備以下的能力 1 根據(jù)道路 地形和交通情況的限制 汽車能夠正確地遵循駕駛員通過(guò)操縱機(jī)構(gòu)所給定的方向行駛的能力 汽車的操縱性 2 汽車在行駛過(guò)程中具有抵抗力圖改變其行駛方向的各種干擾 并保持穩(wěn)定行駛的能力 汽車的穩(wěn)定性 操縱性和穩(wěn)定性有緊密的關(guān)系 操縱性差 導(dǎo)致汽車側(cè)滑 傾覆 汽車的穩(wěn)定性就破壞了 如穩(wěn)定性差 則會(huì)失去操縱性 因此 通常將兩者統(tǒng)稱為汽車的操縱穩(wěn)定性 4汽車操縱穩(wěn)定性 說(shuō)明汽車的操縱穩(wěn)定性 是汽車的主要使用性能之一 隨著汽車平均速度的提高 操縱穩(wěn)定性顯得越來(lái)越重要 它不僅影響著汽車的行駛安全 而且與運(yùn)輸生產(chǎn)率與駕駛員的疲勞強(qiáng)度有關(guān) 4汽車操縱穩(wěn)定性 提問(wèn) 有哪些因素會(huì)影響汽車的操縱穩(wěn)定性呢 4 1汽車的轉(zhuǎn)向特性 如 輪胎 轉(zhuǎn)向裝置 懸架等 本堂課我們我們就對(duì)這些因素一一進(jìn)行分析 希望通過(guò)學(xué)習(xí) 大家能掌握車輛坐標(biāo)系的有關(guān)術(shù)語(yǔ) 了解影響側(cè)偏特性的因素 掌握輪胎回正力矩與側(cè)偏特性的關(guān)系 熟練掌握汽車的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性及其影響因素 了解汽車轉(zhuǎn)向輪的振動(dòng) 這也是我們本堂課學(xué)習(xí)的目標(biāo) 4汽車操縱穩(wěn)定性 重點(diǎn)車輛坐標(biāo)系的有關(guān)術(shù)語(yǔ) 影響側(cè)偏特性的因素 輪胎回正力矩與側(cè)偏特性的關(guān)系 汽車的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性及其影響因素難點(diǎn)影響側(cè)偏特性的因素 輪胎回正力矩與側(cè)偏特性的關(guān)系 汽車的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性及其影響因素 4汽車操縱穩(wěn)定性 4 1汽車的轉(zhuǎn)向特性一 輪胎的側(cè)偏特性輪胎的側(cè)偏特性是研究汽車操縱穩(wěn)定性理論的出發(fā)點(diǎn) 1 輪胎的坐標(biāo)系與術(shù)語(yǔ) 4汽車操縱穩(wěn)定性 圖4 1車輪坐標(biāo)系 圖4 1示出車輪的坐標(biāo)系 其中車輪前進(jìn)方向?yàn)檩S的正方向 向下為軸的正方向 在軸的正方向的右側(cè)為軸的正方向 1 車輪平面垂直于車輪旋轉(zhuǎn)軸線的輪胎中分平面 2 車輪中心車輪旋轉(zhuǎn)軸線與車輪平面的交點(diǎn) 3 輪胎接地中心車輪旋轉(zhuǎn)軸線在地平面 平面 上的投影 軸 與車輪平面的交點(diǎn) 也就是坐標(biāo)原點(diǎn) 4 翻轉(zhuǎn)力矩地面作用于輪胎上的力 繞軸的力矩 圖示方向?yàn)檎?5 滾動(dòng)阻力矩地面作用于輪胎上的力 繞軸的力矩 圖示方向?yàn)檎?6 回正力矩地面作用于輪胎上的力 繞軸的力矩 圖示方向?yàn)檎?7 側(cè)偏角輪胎接地中心位移方向 車輪行駛方向 與軸的夾角 圖示方向?yàn)檎?8 外傾角平面與車輪平面的夾角 圖示方向?yàn)檎?2 輪胎的側(cè)偏現(xiàn)象如果車輪是剛性的 在車輪中心垂直于車輪平面的方向上作用有側(cè)向力 當(dāng)側(cè)向力不超過(guò)車輪與地面的附著極限時(shí) 車輪與地面沒(méi)有滑動(dòng) 車輪仍沿著其本身行駛的方向行駛 當(dāng)側(cè)向力達(dá)到車輪與地面間附著極限時(shí) 車輪與地面產(chǎn)生橫向滑動(dòng) 若滑動(dòng)速度為 u 車輪便沿某一合成速度u 方向行駛 偏離了原行駛方向 如圖4 2所示 圖4 2有側(cè)向力作用時(shí)剛性車輪的滾動(dòng) 當(dāng)車輪有側(cè)向彈性時(shí) 即使沒(méi)有達(dá)到附著極限 車輪行駛方向也將偏離車輪平面的方向 這就是輪胎的側(cè)偏現(xiàn)象 下面討論具有側(cè)向彈性車輪 在垂直載荷為的條件下 受到側(cè)向力作用后的兩種情況 1 車輪靜止不動(dòng)時(shí)由于車輪有側(cè)向彈性 輪胎發(fā)生側(cè)向變形 輪胎與地面接觸印跡長(zhǎng)軸線與車輪平面不重合 錯(cuò)開(kāi) h 但仍平行于 如圖4 2a所示 2 車輪滾動(dòng)時(shí)接觸印跡的長(zhǎng)軸線 不只是和車輪平面錯(cuò)開(kāi)一定距離 而且不再與車輪平面平行 圖5 5b示出車輪的滾動(dòng)過(guò)程中 車輪平面上點(diǎn)Al A2 A3 依次落在地面上 形成點(diǎn) 點(diǎn) 的連線與的夾角 即為側(cè)偏角 車輪就是沿著方向滾動(dòng)的 顯然 側(cè)偏角的數(shù)值是與側(cè)向力有關(guān)的 圖4 3輪胎的側(cè)偏現(xiàn)象a 靜止b 滾動(dòng) 3 輪胎的側(cè)偏特性 圖4 4輪胎的側(cè)偏特性 圖4 4所示為一輪胎的側(cè)偏力 側(cè)偏角關(guān)系曲線 曲線表明 側(cè)偏角不超過(guò)3 4 時(shí) 可認(rèn)為與成線性關(guān)系 隨著的增大 增大較快 輪胎產(chǎn)生滑移 汽車正常行駛時(shí) 側(cè)向加速度一般不超過(guò) 0 3 0 4 g 側(cè)偏角不超過(guò)4 5 故可認(rèn)為側(cè)偏力與側(cè)偏角成線性關(guān)系 可用下式表示 4 1 式中k 側(cè)偏剛度 N 其值應(yīng)為負(fù)值 汽車用低壓輪胎k值在300 1000N 試驗(yàn)表明 潮濕地面上最大側(cè)偏力減小 但直線段的側(cè)偏剛度無(wú)多大變化 垂直載荷對(duì)側(cè)偏特性有很大影響 圖4 5表明 垂直載荷增大后 最大側(cè)偏力增加 側(cè)偏剛度隨垂直載荷的增加而加大 這是因?yàn)?輪胎的垂直載荷越大 附著力就越大 輪胎側(cè)滑的傾向就越小 最大側(cè)偏力增大 但垂直載荷過(guò)大時(shí) 輪胎產(chǎn)生劇烈的徑向變形 側(cè)偏剛度反而有所下降 圖4 5垂直載荷對(duì)側(cè)偏特性的影響a 圖b 圖 輪胎的型式和結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)輪胎側(cè)偏特性有顯著影響 尺寸較大的輪胎 側(cè)偏剛度一般較大 尺寸相同的子午線輪胎和斜交輪胎相比 子午線輪胎具有較大的側(cè)偏剛度 同一型號(hào) 同一尺寸的輪胎 簾布層越多 簾線與車輪平面的夾角越小 氣壓越高 側(cè)偏剛度越大 另外 輪輞的型式對(duì)側(cè)偏剛度亦有影響 裝有寬輪輞的輪胎 側(cè)偏剛度較大 4 回正力矩 繞軸的力矩 圖4 6回正力矩的產(chǎn)生 在輪胎發(fā)生側(cè)偏時(shí) 還會(huì)產(chǎn)生圖4 3所示作用于輪胎繞軸的力矩 圓周行駛時(shí) 是使轉(zhuǎn)向車輪恢復(fù)到直線行駛位置的主要恢復(fù)力矩之一 稱為回正力矩 回正力矩是由接地面內(nèi)分布的微元側(cè)向反力產(chǎn)生的 由圖5 5可知 車輪在靜止時(shí)受到側(cè)向力后 印跡長(zhǎng)軸線與車輪平面平行 錯(cuò)開(kāi) h 即印跡長(zhǎng)軸線上各點(diǎn)的橫向變形 相對(duì)于平面 均為 h 故可以認(rèn)為地面?zhèn)认蚍醋饔昧ρ鼐€是均勻分布的 車輪滾動(dòng)時(shí) 印跡長(zhǎng)軸線不僅與車輪平面錯(cuò)開(kāi)一定距離 而且轉(zhuǎn)動(dòng)了角 因而印跡前端離車輪平面近 側(cè)向變形小 印跡后端離車輪平面遠(yuǎn) 側(cè)向變形大 可以認(rèn)為 地面微元側(cè)向反作用力的分布與變形成正比 故地面微元側(cè)向反作用力的分布情況如圖5 8b所示 其合力的大小與側(cè)向力相等 但其作用點(diǎn)必然在接地印跡幾何中心的后方 偏移某一距離e e稱為輪胎拖距 就是回正力矩 在增加時(shí) 接地印跡內(nèi)地面微元側(cè)向反作用力的分布情況如圖5 8c所示 增大至一定程度時(shí) 接地印跡后部的某些部分便達(dá)到附著極限 反作用力將沿345線分布 隨著的進(jìn)一步加大 將有更多部分達(dá)到附著極限 直到整個(gè)接地印跡發(fā)生側(cè)滑 因而輪胎拖距會(huì)隨著側(cè)向力的增加而逐漸變小 課堂小結(jié)一 操縱穩(wěn)定性二 輪胎的側(cè)偏特性輪胎的側(cè)偏特性是研究汽車操縱穩(wěn)定性理論的出發(fā)點(diǎn) 1 輪胎的坐標(biāo)系與術(shù)語(yǔ) 1 車輪平面 2 車輪中心 3 輪胎接地中心 4 翻轉(zhuǎn)力矩 5 滾動(dòng)阻力矩 6 回正力矩 7 側(cè)偏角 8 外傾角 二 輪胎的側(cè)偏現(xiàn)象輪胎的側(cè)偏特性三 回正力矩 繞軸的力矩 作業(yè)布置1 什么是汽車的操縱性和穩(wěn)定性 2 什么是彈性輪胎的側(cè)偏特性 側(cè)偏剛度的物理意義是什么 復(fù)習(xí)提問(wèn) 1 什么是汽車的操縱性 2 什么是汽車的穩(wěn)定性 3 規(guī)定輪胎的術(shù)語(yǔ)有哪些 導(dǎo)入語(yǔ) 汽車的操縱穩(wěn)定性 是汽車的主要使用性能之一 隨著汽車平均速度的提高 操縱穩(wěn)定性顯得越來(lái)越重要 它不僅影響著汽車的行駛安全 而且與運(yùn)輸生產(chǎn)率與駕駛員的疲勞強(qiáng)度有關(guān) 提問(wèn) 有哪些因素會(huì)影響到汽車的操縱穩(wěn)定性呢 重點(diǎn)1 了解和掌握汽車的轉(zhuǎn)向特性2 了解和掌握汽車轉(zhuǎn)向輪的振動(dòng)難點(diǎn)汽車的轉(zhuǎn)向特性 4 1汽車的轉(zhuǎn)向特性 四 汽車的轉(zhuǎn)向特性駕駛員操縱轉(zhuǎn)向盤使汽車轉(zhuǎn)向時(shí) 要通過(guò)眼睛 手和身體等感知汽車的轉(zhuǎn)向效果 并經(jīng)過(guò)頭腦比較和判斷 修正轉(zhuǎn)向盤的操縱 這是通過(guò)駕駛員把系統(tǒng)的輸出 反饋到輸入而構(gòu)成一個(gè)人工閉路系統(tǒng) 如不計(jì)入駕駛員的反饋?zhàn)饔?便稱為開(kāi)路系統(tǒng) 它的特點(diǎn)是系統(tǒng)的輸出參數(shù)對(duì)輸入控制沒(méi)有影響 由于駕駛員的反饋?zhàn)饔檬謴?fù)雜 作為閉路系統(tǒng)研究仍很不成熟 這里只把汽車作為一個(gè)開(kāi)路系統(tǒng) 研究轉(zhuǎn)向盤輸入時(shí)汽車的運(yùn)動(dòng) 圖4 7作為開(kāi)路系統(tǒng)的汽車簡(jiǎn)圖 把汽車作為開(kāi)路系統(tǒng)進(jìn)行分析時(shí)見(jiàn)圖4 7 改變汽車運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的輸入量 或稱 干擾 主要來(lái)自三個(gè)方面 1 駕駛員通過(guò)力 力矩 操縱或位置 轉(zhuǎn)角 操縱轉(zhuǎn)向盤 使前輪轉(zhuǎn)向 2 空氣動(dòng)力作用 如橫向風(fēng) 3 路面不平等對(duì)汽車的作用 汽車大多數(shù)行駛狀況下 其側(cè)向加速度不超過(guò)0 3 0 4g 可以把它看作一個(gè)線性動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)來(lái)分析 線性系統(tǒng)一個(gè)重要標(biāo)志是可以運(yùn)用疊加原理 可以把一個(gè)復(fù)雜的輸出量 分解為簡(jiǎn)單的輸入量 或者有多個(gè)輸入量時(shí) 可按單個(gè)輸入量求解 然后加以疊加 由輸入引起的汽車運(yùn)動(dòng)狀況 可分為不隨時(shí)間而變化的穩(wěn)態(tài)與隨時(shí)間變化的瞬態(tài)兩種 相應(yīng)的車輛響應(yīng)稱為穩(wěn)態(tài)響應(yīng)與瞬態(tài)響應(yīng) 例如給等速直線行駛的汽車以前輪角階躍輸入 即急速轉(zhuǎn)動(dòng)前輪 然后維持前輪轉(zhuǎn)角不變 一般汽車經(jīng)過(guò)短暫時(shí)間后 將進(jìn)入等速圓周行駛 一定車輪轉(zhuǎn)角下的等速圓周行駛狀態(tài)便是一種穩(wěn)態(tài) 而等速直線行駛與等速圓周行駛間的過(guò)渡過(guò)程便是瞬態(tài) 汽車的 等速圓周行駛 穩(wěn)態(tài)響應(yīng) 是評(píng)價(jià)汽車操縱穩(wěn)定性的重要特性之一 稱為汽車的 穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性 汽車的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性分成三種類型 不足轉(zhuǎn)向 中性轉(zhuǎn)向和過(guò)多轉(zhuǎn)向 在圓周行駛時(shí) 駕駛員使轉(zhuǎn)向盤保持一個(gè)固定的轉(zhuǎn)角 令汽車以不同固定車速行駛 若行駛車速高時(shí) 汽車的轉(zhuǎn)向半徑R增大 這種汽車具有不足轉(zhuǎn)向的特性 若汽車的轉(zhuǎn)向半徑R不變 這種汽車具有中性轉(zhuǎn)向的特性 若轉(zhuǎn)向半徑愈來(lái)愈小 則具有過(guò)多轉(zhuǎn)向的特性 只有具有適度不足轉(zhuǎn)向的汽車 才有良好的操縱穩(wěn)定性 汽車不能具有過(guò)多轉(zhuǎn)向特性 具有中性轉(zhuǎn)向特性的汽車也不好 因?yàn)槠嚤旧砘蛲饨缡褂脳l件的某些變化 中性轉(zhuǎn)向特性的汽車通常會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)檫^(guò)多轉(zhuǎn)向特性而失去穩(wěn)定 人們已經(jīng)習(xí)慣于駕駛具有不足轉(zhuǎn)向特性的汽車 知道如何通過(guò)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)使汽車遵循期望的路徑行駛 1 汽車的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性對(duì)汽車曲線運(yùn)動(dòng)進(jìn)行初步分析時(shí) 把汽車看作平行于路面的平面運(yùn)動(dòng) 即汽車沒(méi)有垂直運(yùn)動(dòng) 沿z軸的位移為零 繞y軸的俯仰角 繞x軸的側(cè)傾角均為零 另外假設(shè)汽車前進(jìn)速度不變 即沿x軸的汽車 絕對(duì) 速度u不變 因此汽車只有沿y軸的側(cè)向運(yùn)動(dòng)與繞z軸的橫擺運(yùn)動(dòng)這樣兩個(gè)自由度 圖4 9二自由度汽車模型 圖4 10汽車的穩(wěn)態(tài)橫擺增益曲線 圖4 9是一個(gè)由前后兩個(gè)具有側(cè)向彈性的彈簧 輪胎 支承于地面 具有側(cè)向及橫擺的二自由度汽車模型 下面分析中令固結(jié)于汽車上的動(dòng)坐標(biāo)系原點(diǎn)與汽車重心重合 當(dāng)K 0時(shí) 即穩(wěn)態(tài)橫擺角速度增益與車速u成線性關(guān)系如圖4 10所示 具有這種特性的汽車 稱為中性轉(zhuǎn)向汽車 這個(gè)關(guān)系就是汽車輪胎無(wú)側(cè)偏角時(shí)的轉(zhuǎn)向關(guān)系 當(dāng)K 0時(shí) 橫擺角速度增益比中性轉(zhuǎn)向時(shí)小 即前輪轉(zhuǎn)過(guò)相同的角度 汽車橫擺角速度 要小些 是一條低于中性轉(zhuǎn)向汽車穩(wěn)態(tài)響應(yīng)線 后來(lái)又向下彎曲的曲線 具有這樣特性的汽車 稱為不足轉(zhuǎn)向汽車 K值越大 不足轉(zhuǎn)向量越大 當(dāng)K 0時(shí) 橫擺角速度增益比中性轉(zhuǎn)向時(shí)大 即前輪轉(zhuǎn)過(guò)相同的角度 汽車橫擺角速度要大 具有這樣特性的汽車 稱為過(guò)多轉(zhuǎn)向汽車 隨車速增加 曲線向上彎曲 K值越小 過(guò)多轉(zhuǎn)向量越大 除了穩(wěn)定性因數(shù)K外 為了試驗(yàn)分析計(jì)算的方便 常引用別的參數(shù)來(lái)表征汽車的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性 總之 汽車穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性 取決于穩(wěn)定性系數(shù)K的數(shù)值 把汽車簡(jiǎn)化為二個(gè)自由度模型進(jìn)行分析時(shí) K值取決于重心位置 軸距及前后輪側(cè)偏剛度的匹配 當(dāng)重心向前移動(dòng)或減小前后軸輪胎側(cè)偏剛度比時(shí) 會(huì)增加汽車的不足轉(zhuǎn)向量 2 汽車的瞬態(tài)響應(yīng)給等速直線行駛的汽車以前輪角階躍輸入 經(jīng)過(guò)短暫時(shí)間后 將進(jìn)入等速圓周行駛 等速直線行駛與等速圓周行駛的過(guò)渡過(guò)程便是瞬態(tài) 相應(yīng)的響應(yīng)稱為前輪角階躍輸入引起的汽車瞬態(tài)響應(yīng) 在一般汽車行駛時(shí) 實(shí)際上駕駛員不斷接觸到的是汽車的瞬態(tài)響應(yīng) 圖4 11轉(zhuǎn)向盤階躍輸入時(shí)的汽車瞬態(tài)響應(yīng) 圖4 11轉(zhuǎn)向盤階躍輸入時(shí)的汽車瞬態(tài)響應(yīng) 圖4 11所示為一輛直線行駛汽車 駕駛員在處突然猛打轉(zhuǎn)向盤 轉(zhuǎn)過(guò)某一角度后 保持轉(zhuǎn)向盤不動(dòng) 即給汽車一個(gè)轉(zhuǎn)向盤角階躍輸入后的瞬態(tài)響應(yīng)曲線 當(dāng)車速不變時(shí) 汽車橫擺角速度本應(yīng)立即達(dá)到相應(yīng)的 但實(shí)際上汽車橫擺角速度的變化為 作為這一過(guò)程的評(píng)價(jià)指標(biāo)如下 1 響應(yīng)時(shí)間以轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角達(dá)到終值的50 的時(shí)刻 作為時(shí)間坐標(biāo)原點(diǎn) 到所測(cè)橫擺角速度第一次過(guò)渡到新穩(wěn)態(tài)值的50 所用的時(shí)間 稱為響應(yīng)時(shí)間 這段時(shí)間應(yīng)盡量短些 響應(yīng)時(shí)間太長(zhǎng) 駕駛員將感到汽車轉(zhuǎn)向反應(yīng)遲鈍 2 峰值響應(yīng)時(shí)間從時(shí)間坐標(biāo)原點(diǎn)開(kāi)始 到所測(cè)橫擺角速度響應(yīng)達(dá)到第一個(gè)峰值止 這段時(shí)間稱為峰值響應(yīng)時(shí)間 由于打轉(zhuǎn)向盤的起始時(shí)間難以準(zhǔn)確確定 而且開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)及停止轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤前 轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角變化速率較大 所以響應(yīng)時(shí)間與峰值響應(yīng)時(shí)間只是一個(gè)相互比較的參考性數(shù)據(jù) 3 橫擺角速度超調(diào)量在時(shí) 橫擺角速度達(dá)到最大值 往往大于 的百分?jǐn)?shù)稱為超調(diào)量 超調(diào)量表明瞬態(tài)響應(yīng)中執(zhí)行指令誤差的大小 超凋量越小越好 減小超調(diào)量可使橫擺角速度波動(dòng)較快衰減 4 橫擺角速度的波動(dòng)量在瞬態(tài)響應(yīng)中 橫擺角速度值在值上 下波動(dòng) 車速一定時(shí) 值的波動(dòng)表現(xiàn)在轉(zhuǎn)向半徑R的時(shí)大時(shí)小 這就增加了駕駛的困難 汽車橫擺角速度的波動(dòng)周期T或頻率 也是評(píng)價(jià)瞬態(tài)響應(yīng)的重要參數(shù) 5 穩(wěn)定時(shí)間橫擺角速度達(dá)到穩(wěn)定值的95 105 之間的時(shí)間 稱為穩(wěn)定時(shí)間 這段時(shí)間應(yīng)盡量短些 凡是能使橫擺角速度加快衰減的因素 也是使穩(wěn)定時(shí)間縮短的因素 少數(shù)汽車可能出現(xiàn)橫擺角速度不收斂情況 即越來(lái)越大 若車速不變即轉(zhuǎn)向半徑R越來(lái)越小 就會(huì)急劇增加離心力 汽車將發(fā)生側(cè)滑或側(cè)翻等危險(xiǎn)情況 五 汽車轉(zhuǎn)向輪的振動(dòng)汽車在行駛過(guò)程中 有時(shí)出現(xiàn)轉(zhuǎn)向輪的左右擺動(dòng)和上下跳動(dòng) 轉(zhuǎn)向輪的振動(dòng)使輪胎磨損急劇增加 并增加了轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的動(dòng)載荷 降低零件使用壽命 同時(shí)也嚴(yán)重影響行駛安全 汽車的轉(zhuǎn)向輪通過(guò)懸架及轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)與車架相連 這些互相聯(lián)系的機(jī)件 組成了彈性振動(dòng)系統(tǒng) 一是前軸繞縱軸的角振動(dòng) 另一是前輪繞主銷的角振動(dòng) 直線行駛的汽車 當(dāng)車輪越過(guò)單個(gè)凸起或凹坑時(shí) 前輪產(chǎn)生繞汽車縱軸的角振動(dòng) 前輪將繞主銷偏轉(zhuǎn) 如果左輪升高 車輪將向右偏轉(zhuǎn) 如果左輪下降 車輪將向左偏轉(zhuǎn) 即激發(fā)了前輪繞主銷的角振動(dòng) 同時(shí) 由于陀螺效應(yīng) 車輪繞主銷的角振動(dòng) 會(huì)反過(guò)來(lái)加劇前軸繞汽車縱軸的角振動(dòng) 嚴(yán)重地破壞了汽車直線行駛的穩(wěn)定性 為了避免這種現(xiàn)象 要求減小懸架下前軸系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 提高角振動(dòng)的固有頻率 改善公路狀況 提高路面平整度 適當(dāng)降低輪胎氣壓 增加輪胎吸振能力 圖4 12車輪不平衡對(duì)轉(zhuǎn)向輪振動(dòng)的影響 車輪的不平衡可以引起周期性的激勵(lì) 造成轉(zhuǎn)向輪的振動(dòng) 如圖5 13所示 車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) 其不平衡質(zhì)量所引起的離心力的水平分力 與力臂形成力矩 此力矩直接使車輪偏轉(zhuǎn) 其數(shù)值按正弦關(guān)系作周期性變化 變化的頻率決定于汽車的行駛速度 此外 離心力的垂直分力 則引起車輪的上下跳動(dòng) 其特性與上述相同 當(dāng)左右車輪都不平衡 且不平衡質(zhì)量處于對(duì)稱位置時(shí) 則振動(dòng)更為嚴(yán)重 為了避免因車輪不平衡引起的振動(dòng) 要求無(wú)論是新輪胎或經(jīng)翻修過(guò)的輪胎 在裝用之前 都要進(jìn)行動(dòng)平衡試驗(yàn) 并消除不平衡因素 對(duì)于高速行駛的車 對(duì)車輪的不平衡度要求也高 歸納總結(jié) 汽車的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性 分成三種類型 不足轉(zhuǎn)向 中性轉(zhuǎn)向和過(guò)多轉(zhuǎn)向 只有具有適度不足轉(zhuǎn)向的汽車 才有良好的操縱穩(wěn)定性 汽車的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性分析 式中G1 G2 前后軸的垂直載荷 K 穩(wěn)定性因數(shù) 當(dāng)K 0時(shí) 即穩(wěn)態(tài)橫擺角速度增益與車速u成線性關(guān)系 具有這種特性的汽車 稱為中性轉(zhuǎn)向汽車 這個(gè)關(guān)系就是汽車輪胎無(wú)側(cè)偏角時(shí)的轉(zhuǎn)向關(guān)系 當(dāng)K 0時(shí) 橫擺角速度增益比中性轉(zhuǎn)向時(shí)小 即前輪轉(zhuǎn)過(guò)相同的角度 汽車橫擺角速度 要小些 具有這樣特性的汽車 稱為不足轉(zhuǎn)向汽車 K值越大 不足轉(zhuǎn)向量越大 當(dāng)K 0時(shí) 橫擺角速度增益比