汽車運用基礎課件（單元一模塊4）

2024/4/22汽車運用基礎馮寶山申琳池現(xiàn)榮全國中等職業(yè)技術(shù)學校汽車類專業(yè)通用教材主

編參編2024/4/22汽車的使用性能車輛管理汽車營運知識單元一單元二單元三模塊4汽車的操縱穩(wěn)定性能模塊描述模塊要求模塊實施項目拓展12342024/4/22模塊描述

根據(jù)道路及交通情況，汽車有時直線行駛，有時沿曲線行駛，在出現(xiàn)意外情況時，駕駛者還要作出緊急的轉(zhuǎn)向操作，以避免事故。此外，汽車在行駛中還不斷受到地面不平和大風等外界因素的干擾。為此，汽車應具備良好的操縱穩(wěn)定性能。

汽車的操縱穩(wěn)定性是指在駕駛員不感到過分緊張，疲勞的條件下，汽車能遵循駕駛者通過轉(zhuǎn)向系及轉(zhuǎn)向輪給定的方向行駛，且當遭遇外界干擾時，汽車能抵抗干擾而保持穩(wěn)定行駛的能力。汽車的操縱穩(wěn)定性不僅影響到汽車駕駛的操縱方便程度，也是決定高速汽車安全行駛的一個主要性能。

作為一名汽車營銷師或維修技師，請評價汽車的操縱穩(wěn)定性，分析汽車行駛中的不穩(wěn)定現(xiàn)象。2024/4/22模塊要求１.時間要求:建議2學時２.目標要求:熟知汽車操縱穩(wěn)定性的評價指標，分析汽車行

駛中出現(xiàn)的不穩(wěn)定現(xiàn)象。2024/4/22模塊實施一、汽車操縱穩(wěn)定性的評價指標基本內(nèi)容主要評價參量1．方向盤角階躍輸入下進入的穩(wěn)態(tài)響應——轉(zhuǎn)向特性方向盤角階躍輸入下的瞬態(tài)響應穩(wěn)態(tài)橫擺角速度增益——轉(zhuǎn)向靈敏度反應時間、橫擺角速度波動的無阻尼圓頻率2．橫擺角速度頻率響應特性共振峰頻率、共振時振幅比、相位滯后角、穩(wěn)態(tài)增益3．回正性回正后剩余橫擺角速度與剩余橫擺角、達到剩余橫擺角速度的時間4．轉(zhuǎn)向半徑最小轉(zhuǎn)向半徑5．轉(zhuǎn)向輕便性原地轉(zhuǎn)向輕便性低速行駛轉(zhuǎn)向輕便性高速行駛轉(zhuǎn)向輕便性轉(zhuǎn)向力、轉(zhuǎn)向功6．直線行駛性側(cè)向風穩(wěn)定性路面不平度穩(wěn)定性微曲率彎道行駛性側(cè)向偏移側(cè)向偏移轉(zhuǎn)向操舵力矩梯度7．典型行駛工況性能蛇行性能移線性能雙移線性能——回避障礙性能…方向盤轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)向力、側(cè)向加速度、橫擺角速度、側(cè)偏角、車速等8．極限行駛能力圓周行駛極限側(cè)向加速度抗側(cè)翻能力發(fā)生側(cè)滑時的控制性能…極限側(cè)向加速度極限車速回至原來路徑所需時間2024/4/22模塊實施

汽車操縱穩(wěn)定的評價方法有主觀評價和客觀評價兩種。所謂主觀評價就是感覺評價，其方法就是讓試驗評價人員，根據(jù)試驗時自己的感覺來進行評價，并按規(guī)定的項目和評價辦法進行評分?？陀^評價則是通過測試儀器測出來表征操縱性能的物理量，如橫擺角速度、側(cè)向加速度、側(cè)傾斜角及轉(zhuǎn)向力等，來評價操縱穩(wěn)定性的方法。二、汽車的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性

1.汽車的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性汽車前、后輪的側(cè)偏角不同，其轉(zhuǎn)彎半徑的大小也不一樣。汽車的穩(wěn)態(tài)響應可分為三類。

中性轉(zhuǎn)向：汽車具有中性轉(zhuǎn)向特性。具有中性轉(zhuǎn)向特性的汽車，在轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角不變的條件下，隨著車速的提高，轉(zhuǎn)向半徑維持不變。2024/4/22模塊實施

不足轉(zhuǎn)向：具有不足轉(zhuǎn)向特性的汽車，在轉(zhuǎn)向盤保持某一固定轉(zhuǎn)角條件下，緩慢加速或以不同車速等速行駛時，隨著車速的增加，轉(zhuǎn)向半徑R增大。過多轉(zhuǎn)向：具有過多轉(zhuǎn)向特性的汽車，在轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角保持不變的條件下，隨著車速的增加，轉(zhuǎn)向半徑越來越小。過多轉(zhuǎn)向的汽車隨車速的增加，其轉(zhuǎn)向半徑越來越小，當達到臨界車速時將失去穩(wěn)定性，此刻只要有微小的前輪轉(zhuǎn)角，也會引起汽車的很大橫向擺動，若駕駛員保持轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角不變，其轉(zhuǎn)向半徑也會越來越小，這就意味著轉(zhuǎn)向半徑極小，汽車發(fā)生激轉(zhuǎn)而側(cè)滑或翻車。一般汽車不應具有過多的轉(zhuǎn)向特性，也不應具有中性轉(zhuǎn)向特性，因為中性轉(zhuǎn)向汽車在使用條件變動時，有可能轉(zhuǎn)變?yōu)檫^多轉(zhuǎn)向特性。

2024/4/22模塊實施2.影響轉(zhuǎn)向特性的因素（1）汽車的質(zhì)量分配與車輪側(cè)偏剛度的匹配在汽車設計及改裝中，應使汽車的質(zhì)量在前后軸上的分配與車輪的側(cè)偏剛度相適應，以保證汽車的不足轉(zhuǎn)向性。前置發(fā)動機前驅(qū)動的轎車，前軸上的軸荷較大，轉(zhuǎn)彎時前軸承擔的離心慣性力較大，在前后車輪側(cè)偏剛度相同的情況下，前輪會產(chǎn)生較大的側(cè)偏角，故趨向于呈不足轉(zhuǎn)向性。反之，后置發(fā)動機后驅(qū)動的轎車則趨向于呈過多轉(zhuǎn)向性。（2）輪胎氣壓的影響輪胎氣壓對側(cè)偏剛度影響很大，降低輪胎氣壓，側(cè)偏剛度下降，可以產(chǎn)生較大的側(cè)偏角。

2024/4/22模塊實施（3）輪胎結(jié)構(gòu)的影響不同結(jié)構(gòu)(簾布層數(shù)、扁平率等)、不同型式(子午線輪胎、普通斜交輪胎)的輪胎，側(cè)偏剛度不同，若混用可能使汽車具有過多轉(zhuǎn)向性。（4）驅(qū)動型式的影響轉(zhuǎn)向時施加于輪胎上的切向力增加，輪胎的側(cè)偏剛度下降，使產(chǎn)生的側(cè)偏角增加。因此，后輪驅(qū)動的車輛，轉(zhuǎn)向時施加驅(qū)動力，使后輪側(cè)偏角增加，有減少不足轉(zhuǎn)向性、向過多轉(zhuǎn)向性轉(zhuǎn)化的傾向；前輪驅(qū)動的汽車，轉(zhuǎn)向時施加驅(qū)動力，使前輪側(cè)偏角增加，有增加不足轉(zhuǎn)向性的作用。（5）左、右輪垂直載荷再分配的影響輪胎的側(cè)偏剛度在一定范圍內(nèi)隨垂直載荷增加而增加。在側(cè)向力作用下，若前軸左右輪垂直載荷變動量大，則汽車趨向于減少不足轉(zhuǎn)向性。模塊實施

（6）軸轉(zhuǎn)向的影響車身側(cè)傾時，由于懸架變形使后軸沿離心力對該軸中點之矩相反的方向轉(zhuǎn)過某一角度(由虛線轉(zhuǎn)至實線位置)，則汽車趨向于增加不足轉(zhuǎn)向性；若后軸沿離心力對該軸中點之矩相同方向轉(zhuǎn)過某一角度，則趨向于減小不足轉(zhuǎn)向性。如果前軸為非獨立懸架，也存在軸轉(zhuǎn)向問題，其分折的結(jié)論是相同的。（7）側(cè)傾時車輪外傾角變化的影響車身側(cè)傾時，由于懸架型式的不同，車輪外傾角會發(fā)生變化，使輪心前進方向發(fā)生變化，這與輪胎側(cè)偏具有相同效果，可以使汽車的轉(zhuǎn)向特性發(fā)生變化。（8）輪胎回正力矩對側(cè)偏的影響回正力矩(即穩(wěn)定力矩)，汽車轉(zhuǎn)彎時各輪上都受回正力矩的作用，有使前后軸側(cè)偏角加大的效果。作用在前輪上的回正力矩，有增加不足轉(zhuǎn)向的傾向；作用在后輪上的回正力矩，有減少不足轉(zhuǎn)向的傾向。由于前輪的回正力矩較大，故汽車回正力矩的總效果往往趨向于增加不足轉(zhuǎn)向性。模塊實施

三、汽車行駛中的不穩(wěn)定現(xiàn)象

1.行駛跑偏行駛跑偏是指汽車在直線道路上行駛時，若駕駛員松握轉(zhuǎn)向盤，行駛方向會自動朝一側(cè)偏離。造成這種現(xiàn)象的原因主要有前輪定位失準；左、右側(cè)軸距不一致；左、右側(cè)行駛阻力不一致；左、右側(cè)車輪半徑不一致等。其中前輪定位失準最復雜，它又包括了主銷后傾角不等、前輪外傾角不等、主銷內(nèi)傾角不等幾種原因。另外，由于輪胎磨損不一致或氣壓不一致導致左、右側(cè)車輪運動半徑不等，汽車將向運動半徑較小的一側(cè)偏駛；由于兩前輪軸承松緊度不一致，或一側(cè)制動間隙小，不能完全釋放等原因，導致一側(cè)行駛阻力偏大，則汽車會向行駛阻力較大的一側(cè)偏駛；由于調(diào)校、潤滑等原因?qū)е履骋粋?cè)轉(zhuǎn)向主銷轉(zhuǎn)動不靈，則汽車會向主銷轉(zhuǎn)動不靈的一邊跑偏。行駛跑偏現(xiàn)象增加了駕駛員的工作壓力和勞動強度，高速時更是危及行車安全，必須予以高度重視。應定期對車輪定位進行檢查、調(diào)整，提高車輛維護質(zhì)量，消除其他引起跑偏的原因。2.低速擺頭低速擺頭又稱轉(zhuǎn)向不穩(wěn)，指汽車在時速20km/h以下時就感受到方向忽左忽右不穩(wěn)定，車頭發(fā)擺，不能保證直線行駛，運行軌跡出現(xiàn)“蛇形”現(xiàn)象。模塊實施2024/4/22模塊實施

造成“低速擺頭”現(xiàn)象既有結(jié)構(gòu)上的因素，也有使用中的若干原因。其中結(jié)構(gòu)因素例如非獨立懸架因陀螺效應而產(chǎn)生的“軸轉(zhuǎn)向”；因懸架與轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)的運動關(guān)系不協(xié)調(diào)而引起轉(zhuǎn)向輪左右擺動等。使用因素例如車架變形引起前輪定位失準；轉(zhuǎn)向器和傳動機構(gòu)間隙過大，聯(lián)接松動；后輪超載或后輪胎氣壓不足等。3.高速振擺高速振擺，是指汽車在高速行駛，或在某一較高車速行駛時，出現(xiàn)行駛不穩(wěn)定，車頭發(fā)擺，甚至轉(zhuǎn)向盤抖動的現(xiàn)象。高速振擺有兩種情況，一種是隨著車速的提高，振擺逐漸加劇；另一種是在某一特定的車速范圍內(nèi)出現(xiàn)振擺，偏離該車速范圍，振擺消失。引起低速擺頭的各種因素常常也是引起高速振擺的重要原因，除此之外，動不平衡現(xiàn)象和共振現(xiàn)象是引起高速振擺的主要因素。2024/4/22模塊實施四、汽車的縱翻和側(cè)翻

1.汽車的縱翻汽車在縱向坡道上行駛，例如等速上坡，隨著道路坡度增大，前輪的地面法向反作用力不斷減小。當?shù)缆菲露却蟮揭欢ǔ潭葧r，前輪的地面法向反作用力為零。在這樣的坡度下，汽車將失去操縱，并可能產(chǎn)生縱向翻倒。汽車上坡時，坡度阻力隨著坡度的增大而增加，在坡度大到一定程度時，為克服坡度阻力所需的驅(qū)動力超過附著力時，驅(qū)動輪將滑轉(zhuǎn)。這兩種情況均使汽車的行駛穩(wěn)定性遭到破壞。2024/4/22模塊實施汽車避免縱翻的條件是后軸驅(qū)動汽車縱向穩(wěn)定性條件是

同樣可以求出前軸驅(qū)動汽車避免縱翻的條件為L>0；全軸驅(qū)動汽車避免縱翻的條件與后軸驅(qū)動相同。

2.汽車的側(cè)翻與側(cè)滑

汽車在行駛中受到重力的側(cè)向力、離心力、側(cè)向風力和道路不平的側(cè)向沖擊等各種側(cè)向力的作用。汽車在側(cè)向力的作用下，如車輪的側(cè)向反作用力達到附著力時，汽車將沿側(cè)向力的作用方向滑移。側(cè)向力同時將引起左、右車輪法向作用力的改變，當一側(cè)車輪的法向反作用力變?yōu)榱銜r，將發(fā)生側(cè)向翻車。2024/4/22模塊實施側(cè)滑與側(cè)翻都是汽車行駛中應避免的失控現(xiàn)象，比較起來側(cè)翻更危險。避免側(cè)翻的條件為B/2hg又稱為汽車側(cè)向穩(wěn)定系數(shù)，滿足此式，稱為滿足側(cè)向穩(wěn)定條件。汽車的縱翻與側(cè)翻是汽車運行過程中的兩種極限狀態(tài)，當出現(xiàn)這兩種狀態(tài)時，駕駛員將完全喪失對汽車的控制。汽車操縱穩(wěn)定性能的檢測1.轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的檢測轉(zhuǎn)向系統(tǒng)需要檢測的項目及參數(shù)主要有轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)向盤最大自由轉(zhuǎn)動量和汽車最小轉(zhuǎn)彎半徑等。一般用轉(zhuǎn)向參數(shù)檢測儀進行檢測。轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)矩是指汽車在轉(zhuǎn)向過程中駕駛員施加在轉(zhuǎn)向盤上的力。轉(zhuǎn)矩大小可以反映轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的操縱輕便性和靈活性。GB7258-2004《機動車運行安全技術(shù)條件》中規(guī)定機動車在平坦、干燥和清潔的水泥或瀝青道路上行駛，以10km/h的速度，在5s內(nèi)沿螺旋線從直線行駛過渡到以直徑為24m的圓周行駛，施加于轉(zhuǎn)向盤外緣的最大切向力不應大于245N。項目拓展2024/4/22項目拓展

轉(zhuǎn)向盤自由轉(zhuǎn)動量是指汽車轉(zhuǎn)向輪處于直線行駛位置靜止不動時，轉(zhuǎn)向盤可以自由轉(zhuǎn)動的角度，是轉(zhuǎn)向系統(tǒng)各傳動連接部件間隙的總反映。轉(zhuǎn)向盤自由轉(zhuǎn)動量過大，將直接導致汽車轉(zhuǎn)向不靈敏，影響行車安全；由于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)內(nèi)存在著較大的傳動間隙，減弱了對轉(zhuǎn)向輪的約束，導致汽車直線行駛時不穩(wěn)定。GB7258-2004《機動車運行安全技術(shù)條件》中規(guī)定機動車轉(zhuǎn)向盤的最大自由轉(zhuǎn)動量為20°（最高設計車速不小于100km/h的汽車）。

最小轉(zhuǎn)彎半徑是指轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)到極限位置時，車輛外側(cè)轉(zhuǎn)向輪胎面中心到轉(zhuǎn)向軌跡圓中心點的最大距離。汽車的最小轉(zhuǎn)彎半徑過大，影響汽車的轉(zhuǎn)向方便性，不利于汽車調(diào)頭轉(zhuǎn)向。2.車輪定位的檢測為了提高汽車的轉(zhuǎn)向操縱穩(wěn)定性、輕便型，確保車輛直線行駛和自動回正，減少輪胎磨損，汽車車輪與主銷設計了多項參數(shù)，統(tǒng)稱車輪定位參數(shù)。由于汽車的轉(zhuǎn)向車輪在前輪，在前輪上設計了前輪前束、前輪外傾角、主銷后傾角和主銷內(nèi)傾角等參數(shù)，稱為前輪定位。后輪定位包括后輪前束和后輪外傾角。前后輪定位統(tǒng)稱為四輪定位。四輪定位的作用是使汽車保持穩(wěn)定的直線行駛、轉(zhuǎn)向輕便，并可減少汽車行駛中輪胎和轉(zhuǎn)向機件的磨損。項目拓展

四輪定位儀主機項目拓展3.前輪側(cè)滑的檢測側(cè)滑是指汽車在前進過程中車輪胎面出現(xiàn)的3向滑移現(xiàn)象。造成側(cè)滑的原因，可能是車輪定位不當，也可能是緊急制動時地面附著力發(fā)生變化，前者稱為轉(zhuǎn)向輪側(cè)滑或前輪側(cè)滑，后者稱為制動側(cè)滑。前輪側(cè)滑對汽車的操縱穩(wěn)定性影響較大。側(cè)滑量過大，會引起汽車行駛方向不穩(wěn)，轉(zhuǎn)向沉重，增大輪胎磨損，加大燃油消耗，操縱失準甚至導致交通事故。因此，在汽車的定期檢測中，前輪側(cè)滑檢測是必不可少的檢驗項目。

側(cè)滑檢測臺項目拓展