汽车操操纵稳定性PPT课件

汽车维修业务接待汽车维修业务接待汽车维修业务接待汽车维修业务接待5.1 5.1 汽车操纵稳定性研究的汽车操纵稳定性研究的 主要内容主要内容5.2 5.2 汽车极限行驶稳定性汽车极限行驶稳定性5.3 5.3 轮胎的侧偏特性轮胎的侧偏特性5.4 5.4 汽车的转向特性汽车的转向特性5.5 5.5 汽车转向轮的振动汽车转向轮的振动 5.6 5.6 转向轮的稳定效应转向轮的稳定效应目录汽车维修业务接待汽车维修业务接待5.1 汽车操纵稳定性研究的主要内容汽车操纵稳定性研究的主要内容操纵性：操纵性：汽车能够确切地响应驾汽车能够确切地响应驾 驶员转向指令的能力。驶员转向指令的能力。稳定性：稳定性：汽车行驶中具有抵抗改汽车行驶中具有抵抗改 变行驶方向的各种干扰并变行驶方向的各种干扰并 保持稳定行驶的能力。保持稳定行驶的能力。 汽车维修业务接待汽车维修业务接待 1、极限行驶稳定性、极限行驶稳定性 横向倾翻的最大坡度；横向倾翻的最横向倾翻的最大坡度；横向倾翻的最大大车速；纵向行驶稳定性。车速；纵向行驶稳定性。2、直线行驶性能、直线行驶性能 抗侧风和路面不平度的稳定性。抗侧风和路面不平度的稳定性。3、转向轻便性、转向轻便性 原地转向轻便性原地转向轻便性(静态静态) 行驶转向轻便性行驶转向轻便性(动态动态)4、转向灵敏性、转向灵敏性 时域响应：稳态响应、瞬态响应；时域响应：稳态响应、瞬态响应； 频域响应：振幅比频域响应：振幅比(增益增益)、相位比。、相位比。汽车维修业务接待汽车维修业务接待5.2 汽车极限行驶稳定性汽车极限行驶稳定性 1. 横向倾翻的最大坡度横向倾翻的最大坡度 2. 横向倾翻的最大车速横向倾翻的最大车速 3. 纵向行驶稳定性纵向行驶稳定性 汽车在坡道尤其是横坡上丧失稳定性的汽车在坡道尤其是横坡上丧失稳定性的表现为汽车的翻倾和滑移：表现为汽车的翻倾和滑移：汽车维修业务接待汽车维修业务接待静态受力分析静态受力分析如右图示：如右图示： 当当角增大到重力角增大到重力G通过通过A点时的点时的角称为横向倾翻的极限角称为横向倾翻的极限坡度，此时得坡度，此时得gghBhBtg22/max 实际上，大多数汽车在未达到实际上，大多数汽车在未达到max时就开始滑动，主要是时就开始滑动，主要是由于驱动轮与地面的附着力由于驱动轮与地面的附着力F不够造成的。不够造成的。1.横向倾翻的最大坡度横向倾翻的最大坡度hgFzlFzrBGsinGcosG汽车维修业务接待汽车维修业务接待下面进一步分析汽车侧滑在翻倾之前的条件：下面进一步分析汽车侧滑在翻倾之前的条件： 设在坡道上转向，则产生一离心力设在坡道上转向，则产生一离心力Fc，在离心力的，在离心力的作作 用下可能向左翻倾，则向左的力矩必须大于向右的力用下可能向左翻倾，则向左的力矩必须大于向右的力矩：矩：22m a xm a x c o ss in2c o ss in.2 (2) 22 , , , .cgcgcgggBBFhFBGGhm vG vFg RRg RBhtgvhB tghtgv式 中 离 心 力代 入 上 式 整 理 得 ：若分 母 为 零则任 意 车 速 不 翻 倾a.发生翻倾条件：发生翻倾条件：hgFzlFzrBGAFxlFxtFcA汽车维修业务接待汽车维修业务接待b.发生侧滑条件：发生侧滑条件：2maxmax1 cossin(sincos) : () 1 , , cccFFGFGGvFgRgRtgvtgtgv 将代入式 整理当则任意车速不侧滑。汽车维修业务接待汽车维修业务接待c、侧滑在翻倾之前的条件、侧滑在翻倾之前的条件 为了保证安全，应使侧滑在翻倾之前，则必须为了保证安全，应使侧滑在翻倾之前，则必须vmax B/2hg，说明产生不了侧滑，只得发生倾翻，说明产生不了侧滑，只得发生倾翻，小轿车的重心低，一般能满足小轿车的重心低，一般能满足B/2hg，在弯通高速行驶容易侧翻。，在弯通高速行驶容易侧翻。 若弯道的外侧比内侧高，由于重力的横向分力与转若弯道的外侧比内侧高，由于重力的横向分力与转弯中离心力的横向分力相反，可以避免侧翻，可以略提弯中离心力的横向分力相反，可以避免侧翻，可以略提高行驶速度。所以公路在弯道处，路面都是外侧高于内高行驶速度。所以公路在弯道处，路面都是外侧高于内侧。侧。汽车维修业务接待汽车维修业务接待 3.纵向行驶稳定性纵向行驶稳定性 汽车的纵向行驶稳定性决定于重心高度和重心汽车的纵向行驶稳定性决定于重心高度和重心至前轴（或后轴）的距离。至前轴（或后轴）的距离。 tgmax=a/ hg tgmax=b/ hg 分析从略，与横向分析方法相同。分析从略，与横向分析方法相同。汽车坐标系及汽车的主要汽车坐标系及汽车的主要运动形式：运动形式： 前进速度前进速度v：质心速度：质心速度沿沿X 轴的分量；轴的分量； 侧倾角速度侧倾角速度p(roll velocity)：质心绕：质心绕X 轴旋转轴旋转角速度。角速度。zyx侧倾角速度侧倾角速度p前进速度前进速度u俯仰角速度俯仰角速度q横摆角速度横摆角速度r垂直速度垂直速度w侧向加速度侧向加速度ay侧向速度侧向速度v图图52 车辆坐标系与汽车的主要运动形式车辆坐标系与汽车的主要运动形式汽车维修业务接待汽车维修业务接待 侧向速度侧向速度v：质心速度沿：质心速度沿Y 轴的分量；轴的分量； 俯仰角速度俯仰角速度q(pitch velocity)：质心绕：质心绕Y轴轴旋转角速度；旋转角速度； 垂直速度垂直速度v：质心速度沿：质心速度沿Z 轴的分量；轴的分量； 横摆角速度横摆角速度r(yaw velocity)：质心绕：质心绕Z轴轴旋转角速度。旋转角速度。汽车维修业务接待汽车维修业务接待zyx侧倾角速度侧倾角速度p前进速前进速度度u俯仰角速俯仰角速度度q横摆角速度横摆角速度r垂直速度垂直速度w侧向加速侧向加速度度ay侧向速侧向速度度v图图52 车辆坐标系与汽车的主要运动形式车辆坐标系与汽车的主要运动形式汽车维修业务接待汽车维修业务接待 5.3 轮胎的侧偏特性轮胎的侧偏特性 侧偏特性主要是指侧偏力、回正力矩与侧偏特性主要是指侧偏力、回正力矩与侧偏角之间的关系。侧偏角之间的关系。 1） 轮胎坐标系轮胎坐标系(tyre axis system) 当车轮中心沿当车轮中心沿Y 轴方作用有侧向力轴方作用有侧向力FY，地面将产生，地面将产生地面侧向反作用力地面侧向反作用力FY 。由于轮胎具有弹性，即使。由于轮胎具有弹性，即使FY没有没有达到附着极限，车轮行驶方向亦将偏离达到附着极限，车轮行驶方向亦将偏离X 轴线方向。这轴线方向。这时轮胎出现侧偏特性。时轮胎出现侧偏特性。 由于轮胎侧向变形，轮上的由于轮胎侧向变形，轮上的b点将不与支承面上的点将不与支承面上的b1接触，而与接触，而与b1接触，接触，c点与点与c1 接触，如此类推。轮胎在接触，如此类推。轮胎在支承面上的运动轨迹支承面上的运动轨迹af 相对于车轮平面偏离某一角度相对于车轮平面偏离某一角度。汽车维修业务接待汽车维修业务接待ab1bcdefd1c1e1f1bcdefab1c1d1e1f1b1c1d1e1f1FYFYW汽车维修业务接待汽车维修业务接待 轮胎侧偏角轮胎侧偏角(side-slip-angle)： 轮胎接地中心的引进方向与车轮中轮胎接地中心的引进方向与车轮中心平面方向间的夹角。心平面方向间的夹角。 侧向力与产生的侧偏角侧向力与产生的侧偏角的关系曲线，的关系曲线，称为车轮的侧偏特性。当称为车轮的侧偏特性。当不超过不超过45时，时，Fy与与成线性关系成线性关系Fy，即：，即：Fy=k Fy曲线在曲线在=0处的斜率称为处的斜率称为侧偏侧偏刚度刚度k(cornering stiffness)，其单位为，其单位为 N/rad (或或N/()）其值为负值，因负的侧）其值为负值，因负的侧偏力产生正的侧偏角。偏力产生正的侧偏角。 因此，侧偏刚度为负值，即因此，侧偏刚度为负值，即Fy=-FY，Fk=-k。2）轮胎的侧偏现象、侧偏特性曲线）轮胎的侧偏现象、侧偏特性曲线汽车维修业务接待汽车维修业务接待 图图53 轮胎的坐标系与地面作用于轮胎的力和力矩轮胎的坐标系与地面作用于轮胎的力和力矩xzy正外倾角正外倾角正回正力正回正力矩矩Tz车轮行驶方向车轮行驶方向车轮车轮平面平面车轮旋转车轮旋转轴线轴线正地面侧向反正地面侧向反作用力作用力FY正地面正地面法向法向反作用反作用力力FZ正地面正地面切向切向反作用反作用力力FX正翻转力正翻转力矩矩TX正正TY正侧偏角正侧偏角O汽车维修业务接待汽车维修业务接待 垂直载荷对垂直载荷对k的影响：的影响： G，F，侧滑倾向，侧滑倾向，k 轮胎结构对轮胎结构对k的影响：的影响： 轮胎宽度轮胎宽度， k ；轮胎气压；轮胎气压，k ；子午胎：子午胎： k 。 必须注意：轮胎的侧偏现象的产生是必须注意：轮胎的侧偏现象的产生是由于轮胎的侧向弹性变形，与轮胎在道路由于轮胎的侧向弹性变形，与轮胎在道路上的侧滑有本质的区别。上的侧滑有本质的区别。 轮胎的侧偏现象不仅影响车轮的运动轮胎的侧偏现象不仅影响车轮的运动轨迹，而且加剧轮胎的磨损；轮胎的侧向轨迹，而且加剧轮胎的磨损；轮胎的侧向变形使滚动阻力增加。变形使滚动阻力增加。汽车维修业务接待汽车维修业务接待 3）回正力矩）回正力矩(aligning torque) 由路面作用在轮胎上的力矩矢量，使轮胎绕由路面作用在轮胎上的力矩矢量，使轮胎绕Z 轴旋转的分量，称为轴旋转的分量，称为回正力矩回正力矩。ccccccccaaaaaaaavvveFY345附着极限附着极限接地印记内地面侧向反作用力接地印记内地面侧向反作用力的分布与回正力矩的产生的分布与回正力矩的产生图图54汽车维修业务接待汽车维修业务接待 设汽车以中速或高速转向时，在汽车质心设汽车以中速或高速转向时，在汽车质心上产生一个离心力。上产生一个离心力。为了平衡离心力，路面对为了平衡离心力，路面对轮胎产生相应的侧向反作用力，即侧偏力轮胎产生相应的侧向反作用力，即侧偏力(cornering force)。轮胎在侧偏力的作用下将产轮胎在侧偏力的作用下将产生侧偏，形成相应的侧偏角。生侧偏，形成相应的侧偏角。 假设：忽略地面切向反力对侧偏特性影响，假设：忽略地面切向反力对侧偏特性影响，忽略空气阻力的影响，忽略左右轮受载荷变化忽略空气阻力的影响，忽略左右轮受载荷变化的影响，于是汽车简化为由前、后两个轮胎支的影响，于是汽车简化为由前、后两个轮胎支承，具有侧向和横摆两个自由度汽车模型。承，具有侧向和横摆两个自由度汽车模型。汽车维修业务接待汽车维修业务接待OBACRLv2v1210 00 0- -12r图图55 汽车稳态转向运动简图汽车稳态转向运动简图EFycFy1Fy2vc汽车维修业务接待汽车维修业务接待 参数说明：参数说明：设前轮转角设前轮转角，转弯半径，转弯半径r， FY1，FY2：前、后轮的侧偏力。：前、后轮的侧偏力。 v1，vc，v2：A，B，C三点的速度。三点的速度。 Fc：质心的离心力：质心的离心力 FcY：Fc在在Y方向上的分力方向上的分力12() tgAEBEtgOEOE 两式相加，且两式相加，且AE+BE=L，则则 tg(-1) + tg2 = L/R。因。因 2 、1较小较小，则则 -1 +2 L/R，故故 = L/R + 1 -21 1、计算转向角、计算转向角由几何关系：由几何关系：汽车维修业务接待汽车维修业务接待 设汽车在水平道路上作等速圆周运动，设汽车在水平道路上作等速圆周运动，则则作用在汽车上的侧向力为离心力的侧向分作用在汽车上的侧向力为离心力的侧向分力。力。2 2、计算、计算 1 1 ， 2 222 11122212 , cos cyYYcycyYYYYFbFaFFLLFFGvbGvaFFgR LgR LmvGvFRgR ，当 不大时故，汽车维修业务接待汽车维修业务接待22121222121212 , YYYG vFgRGvFgRGGvvFkkgRkgR则，又，故 汽车看成一个系统，前轮转角汽车看成一个系统，前轮转角视为输入，汽车稳视为输入，汽车稳态横摆角速度态横摆角速度r视为输出，视为输出，r = v/R 汽车稳态横摆角速度汽车稳态横摆角速度r与前轮转角与前轮转角之比称为汽之比称为汽车的车的稳态横摆角速度增益稳态横摆角速度增益(teady state yaw velocity gain)。3 3、计算转向灵敏度、计算转向灵敏度汽车维修业务接待汽车维修业务接待 22212121212121212/ 11 ()1 () () rsv Rv Lv LLGGvKvRkkgLGGKkkgLmgbmgaGGLLmbaKkkL式中故2212221 s /m : () , mabKk kkkL有时也写此时均为负值。汽车维修业务接待汽车维修业务接待 rsrs表示在单位前轮转角下的输入下汽车产生的横摆角速度，即绕转向中心旋转角速度的响应值，因此稳态横摆速度增益也称转向灵敏度。汽车维修业务接待汽车维修业务接待 4 4、稳态转向特性、稳态转向特性 0, ()rLLKvRLR当相当于转向时纯滚动(1) 稳定性因数稳定性因数K：22121212: )()/ )11()rrv Rv Lv LLGGvKvRkkgL评价参数 横摆角速度增益转向灵敏度轴距轴距L3m中性中性转向转向K0过多转向过多转向K0.0019s2/m2不足转向不足转向K0.0006s2/m20501001501020vchvcr)rva/(kmh-1)汽车维修业务接待汽车维修业务接待22222( ) /()01 : 1(1)/ 01(1) 1-0rnertral steerv LKvKvdv LLdvKvKvKv令 此时的转向特性为中性转向，其横摆角速度增益，线性关系 通过原点。 当，其增益分母大于，比中性转向时的增益要小，将增益对 求导并令一阶导数为零。即， 则。中性转中性转向向K0过多转向过多转向K0.0019s2/m2不足转向不足转向K0.0006s2/m20501001501020vchvcr)rva/(kmh-1)轴距轴距L3m汽车维修业务接待汽车维修业务接待1 ( )( )rchvcharacteristic speedvkunder steer称为特征车速，其是一条低于中性转向增益的曲线，此时转向特性为不足转向。 0,1 ,rKv当其增益分母小于 ，比中性转向时的增益要大，其曲线是随速度的增加向上弯曲的曲线 当达到某一特定车速使增益的分母趋近于零。中性中性转向转向K0过多转向过多转向K0.0019s2/m2不足转向不足转向K0.0006s2/m20501001501020vchvcr)rva/(kmh-1)轴距轴距L3m汽车维修业务接待汽车维修业务接待 210,1- , ( )( )crcrKvvvcritical speedKover steer 即其增益为无穷大,则：称为临界车速，此时转向特性为过多转向。 K0 不足转向 K=0 中性转向 K 0，则，则 K 0 为为不足转向；不足转向；1-2 = 0，则，则 K = 0 为为中性转向；中性转向；1-2 0，则，则 K 0K=0K001-2ay图图56 表示汽车稳态响应的（表示汽车稳态响应的（1-2）ay曲线曲线汽车维修业务接待汽车维修业务接待1212/: ()LRLR 由 转 角得I：O点：钢性轮，前、后轮的交点，保证前后轮纯点：钢性轮，前、后轮的交点，保证前后轮纯滚动，则滚动，则R0=L/。b.（12）与）与R的关系：的关系：汽车维修业务接待汽车维修业务接待 由以上分析可知，由以上分析可知，1-2也可作为表征汽车稳也可作为表征汽车稳定响应的评价指标。定响应的评价指标。III：若：若12，1-20，则，则R2，1-20，则，则RRo，转向半径变大，说明转向效果受到抑制，转向半径变大，说明转向效果受到抑制，成为不足转向。成为不足转向。汽车维修业务接待汽车维修业务接待2222 (1) (1) (1) 1orrrooLvRRvvKvLRKvLRKvRRKvR 又有： K = 0 R/Ro = 1 K 0 R/Ro 1 说明不足转向汽车的转向半径总是大于说明不足转向汽车的转向半径总是大于Ro。K 0 R/Ro a, 中性转向点在质心的后面。此时，中性转向点在质心的后面。此时，SM0，说明在质心位置作用的侧向力使说明在质心位置作用的侧向力使12，为不足转向。，为不足转向。 若若aa, 中性转向点在质心的前面。此时，中性转向点在质心的前面。此时，SM0，说，说明在质心位置作用的侧向力使明在质心位置作用的侧向力使12，为过多转向。，为过多转向。汽车维修业务接待汽车维修业务接待RR中性转向中性转向K0过多转向过多转向K0角角不变不变图图5 8汽车的三种稳态响应汽车的三种稳态响应汽车维修业务接待汽车维修业务接待(5) 瞬态响应瞬态响应(transient state response) 汽车转向特性的好坏，在很大程度上取决于过渡状态汽车转向特性的好坏，在很大程度上取决于过渡状态的运动状况。的运动状况。 瞬态响应性能好的汽车，从过渡状态到稳运动状态的瞬态响应性能好的汽车，从过渡状态到稳运动状态的过程中应该是波动最小而响应最快。过程中应该是波动最小而响应最快。 瞬态响应为一强迫振动微分方程瞬态响应为一强迫振动微分方程: 2111 2: , , 2 /, /rororoooooBBcmhmBb mBbm 式中是固有圆频率；是阻尼比；。误差带误差带r0r1t横摆角速横摆角速度度r1汽车维修业务接待汽车维修业务接待讨论边界条件：前轮角阶跃输入：讨论边界条件：前轮角阶跃输入： 2 . . 22 2 20 sin orororooorororotrBBc e 方程通解特解齐次微分方程的解2(1-) ot 当当t 0，则微分方程为：，则微分方程为：t 0 = 0汽车维修业务接待汽车维修业务接待 221 : sin (1-) ortoorooBc et 故收敛波的横摆角速度21 222121221 2: . : (1);()() . : 22(1)ozzozk kcLakvmvmIm a kb kI kkhbmL mI k kkv瞬态响应的评价参数固有圆频率阻尼比汽车维修业务接待汽车维修业务接待. : c 反映时间 响应第一次达到稳定值的时间 00020 , ( ),sin0sin0 orrBtce 当时故: 即： 故有：22211 1ooarctgmvaLk汽车维修业务接待汽车维修业务接待22,:11 1roarctg对的通解式求导 并令导数为零 可得误差带误差带r0r1t横摆角速横摆角速度度r1图图5 9前轮角阶跃输入前轮角阶跃输入下的瞬态响应下的瞬态响应d.峰值时间峰值时间：达到第一个峰值：达到第一个峰值r1的时间的时间汽车维修业务接待汽车维修业务接待对二自由度汽车运动微分方程对二自由度汽车运动微分方程. . . 21 21() 2: (2)( ) (B) ( ) H(j )( )rororooorrorBBjjB 进行富里叶变换汽车维修业务接待汽车维修业务接待 222100022222200221000222222002(): H(j)()4()2 ()4rBBBBj 频 响 系 数 ()()BCj分母有理化后， 12B( )H(j )( )2roroojBj 汽车维修业务接待汽车维修业务接待22:( )( )( )ABC幅频特性( ):( )( )CarctgB 相频特性A()()fr汽车维修业务接待汽车维修业务接待幅频特性：幅频特性： 反映汽车执行驾驶员指令失真的程度。反映汽车执行驾驶员指令失真的程度。 在低频区接近一水平线，在某一频率在低频区接近一水平线，在某一频率fr时时，幅值比达最，幅值比达最大值，处于共振状态。大值，处于共振状态。希望：幅频特性平一些，以保证不同工况下失真度较小。希望：幅频特性平一些，以保证不同工况下失真度较小。相频特性：相频特性： 反映汽车横摆角速度反映汽车横摆角速度r 滞后方向盘转角的失真程度滞后方向盘转角的失真程度 。希望：相频特性小一些，以保证汽车有快速灵活的反应。希望：相频特性小一些，以保证汽车有快速灵活的反应。汽车维修业务接待汽车维修业务接待5.5 汽车转向轮的振汽车转向轮的振动动 汽车在行驶过程汽车在行驶过程 ，有时会出现转向轮的，有时会出现转向轮的左右摆振和上下跳动现象。左右摆振和上下跳动现象。 下面分别分析转向轮振动的原因：下面分别分析转向轮振动的原因： 1、转向轮的振动与共振、转向轮的振动与共振 2、车轮不平衡的影响、车轮不平衡的影响 3、悬架与转向传动机构的运动关系不协调、悬架与转向传动机构的运动关系不协调的影响的影响 汽车维修业务接待汽车维修业务接待1、转向轮的振动与共振、转向轮的振动与共振212122211222111:2:2 22ptptptBTkBTkB kB kTTkB kB kkJJ板簧恢复力矩轮胎恢复力矩转向桥绕纵轴的角刚度：转向桥的振动频率：B1BmkpT2T1kt汽车维修业务接待汽车维修业务接待 由转向桥的振动频率可知，若弹性系统的刚度减小，由转向桥的振动频率可知，若弹性系统的刚度减小，转动惯量越大，则振动频率越低。转动惯量越大，则振动频率越低。 一方面：由于平顺性的要求，采用弹性较大的悬挂一方面：由于平顺性的要求，采用弹性较大的悬挂和轮胎，即和轮胎，即kp, , kt值减小；为了安全转向轮装有制动器，值减小；为了安全转向轮装有制动器，使转动惯量使转动惯量J 1，J 2增大。增大。 另一方面，随着汽车行驶速度的提高，道路条件的另一方面，随着汽车行驶速度的提高，道路条件的改善，路面谱容易在低频区，从而增加了共振的可能性。改善，路面谱容易在低频区，从而增加了共振的可能性。汽车维修业务接待汽车维修业务接待2、车轮不平衡的影响、车轮不平衡的影响 设车轮的不平衡质量为设车轮的不平衡质量为m，其位置在半径为，其位置在半径为r的圆周上，的圆周上，车速为车速为va， 则离心力为：则离心力为：Fc =m2r 水平分力：水平分力：Fx =m2rcost 垂直分力：垂直分力：Fy=m2rsint 水平分力水平分力Fx 在使车轮绕主销摆振、垂直分力在使车轮绕主销摆振、垂直分力Fy 强使强使车轮沿垂直轴线振动。随着车速的提高，车轮沿垂直轴线振动。随着车速的提高，Fx 和和Fy 会随着会随着增加。增加。 为了避免因车辆不平衡而引起振动，对车轮应进行为了避免因车辆不平衡而引起振动，对车轮应进行静平衡和动平衡检查。静平衡和动平衡检查。FxFyFcr FxFx汽车维修业务接待汽车维修业务接待3、悬架与转向传动机构的运动关系不协调的影响、悬架与转向传动机构的运动关系不协调的影响 当车轮受到冲击时，弹簧变形，当车轮受到冲击时，弹簧变形，c点绕点绕o1点作点作aa运动。运动。 当车轮上下跳动时当车轮上下跳动时c又绕又绕o2点作点作bb 运动，运动发生干涉。运动，运动发生干涉。 因此，转向节在水平面内因此，转向节在水平面内转动，使转向轮绕主销向左、转动，使转向轮绕主销向左、向右摆动。向右摆动。 若将前铰接点靠近转向机，若将前铰接点靠近转向机，使使c点的运动方向一致，不致使点的运动方向一致，不致使转向节转动，而不发生摆动。转向节转动，而不发生摆动。vaO2O1cabba图图5 51010转向系与悬架的运动干涉转向系与悬架的运动干涉汽车维修业务接待汽车维修业务接待 5.6 转向轮的稳定效转向轮的稳定效应应 转向轮的稳定效应转向轮的稳定效应是指转向轮具有是指转向轮具有保持中间位置（直线行驶位置）及当转保持中间位置（直线行驶位置）及当转向轮偏移后能自动返回至中间位置（自向轮偏移后能自动返回至中间位置（自动回正）的能力。转向轮的稳定效应主动回正）的能力。转向轮的稳定效应主要取决于主销内倾，主销后倾及轮胎外要取决于主销内倾，主销后倾及轮胎外倾。倾。1、主销内倾的稳定作用、主销内倾的稳定作用2、主销后倾的稳定作用、主销后倾的稳定作用3、转向车轮外倾的稳定作用、转向车轮外倾的稳定作用4、前束的作用、前束的作用汽车维修业务接待汽车维修业务接待1、主销内倾的稳定作用、主销内倾的稳定作用 当轮胎旋转当轮胎旋转180，如图示轮胎的最低点在路面以，如图示轮胎的最低点在路面以下，实际上不可能、轮胎仍应在路面，于是汽车前轮下，实际上不可能、轮胎仍应在路面，于是汽车前轮上升，由于汽车的重力作用有迫传车轮自动回正回复上升，由于汽车的重力作用有迫传车轮自动回正回复直线行驶倾向。直线行驶倾向。这就是由于主销内倾而使转向轮具有稳定效应。这就是由于主销内倾而使转向轮具有稳定效应。 主销内倾角主销内倾角一般为一般为58,是由设计决定的是由设计决定的, 不调不调整。整。 主销内倾减小车轮转动时的转臂主销内倾减小车轮转动时的转臂a，一方面转向时，一方面转向时轻便，另一方面减小地面的冲击给驾驶员的反冲力。轻便，另一方面减小地面的冲击给驾驶员的反冲力。汽车维修业务接待汽车维修业务接待hAA图图511 前轮主销内倾角的作用前轮主销内倾角的作用汽车维修业务接待汽车维修业务接待2、主销后倾的稳定作用、主销后倾的稳定作用 Fc ：汽车转向时的离心力：汽车转向时的离心力 Fyl1，Fyr1，Fyl2，Fyr2前、后轮的向心力，与离心力前、后轮的向心力，与离心力的方向相反。的方向相反。 前轮的向力心作用在轮胎与地面的接触点前轮的向力心作用在轮胎与地面的接触点b与主与主销延长线与地面的交点销延长线与地面的交点a有一定距离有一定距离L。 Fyl1和和Fyr1产生绕主销的力矩（产生绕主销的力矩（Fyl1+ Fyr1）L有使有使车轮回转直线行驶的倾向。车轮回转直线行驶的倾向。 力矩（力矩（Fyl1+ Fyr1）L起着转向轮稳定的作用起着转向轮稳定的作用,也叫也叫作稳定力矩。稳定力矩能很快将车轮回到直线行驶位置。作稳定力矩。稳定力矩能很快将车轮回到直线行驶位置。主销后倾角主销后倾角r 一般在一般在07之间之间汽车维修业务接待汽车维修业务接待bFy1图图512 前轮主销前轮主销后倾角的作用后倾角的作用汽车维修业务接待汽车维修业务接待3、转向车轮外倾的稳定作用、转向车轮外倾的稳定作用 由于侧偏力由于侧偏力Fy1使轮胎接地印迹相对于车轮平面发使轮胎接地印迹相对于车轮平面发生扭曲，印迹前面离车轮平面近侧向变形小，印迹后生扭曲，印迹前面离车轮平面近侧向变形小，印迹后部离车轮平面远，侧向变形大。其合力的作用点在接部离车轮平面远，侧向变形大。其合力的作用点在接地印迹几何中心的后方，偏离某一距离地印迹几何中心的后方，偏离某一距离ba（称为汽车胎（称为汽车胎拖距），侧向反作用力拖距），侧向反作用力Fy1形成的稳定力矩形成的稳定力矩Mya= Fy1ba 汽车在行驶中，转向轮的稳定效应是上述各稳定汽车在行驶中，转向轮的稳定效应是上述各稳定力矩综合作用的结果。力矩综合作用的结果。汽车维修业务接待汽车维修业务接待a图图513 汽车前轮外倾角汽车前轮外倾角垂线垂线汽车维修业务接待汽车维修业务接待4、前束的作用、前束的作用前束与外倾引起车轮接地轨迹变化如下：前束与外倾引起车轮接地轨迹变化如下： 车轮向前滚动时，力图使车轮向处张开，前束则车轮向前滚动时，力图使车轮向处张开，前束则约速车轮向内收拢。约速车轮向内收拢。 前束在车轮前进与后退时，对地面产生的侧向力前束在车轮前进与后退时，对地面产生的侧向力大小相等，方向相反。大小相等，方向相反。 外倾在车轮前进与后退时，对地面产生的侧向力外倾在车轮前进与后退时，对地面产生的侧向力大小相等、方向一致。大小相等、方向一致。 当外倾与前速配合得当时，二者产生的侧向力相当外倾与前速配合得当时，二者产生的侧向力相互抵消，保持车轮无横向滑动。互抵消，保持车轮无横向滑动。汽车维修业务接待汽车维修业务接待LLPPD转向轮移转向轮移动方向动方向滑动滑动板板滑滑动板动板图图514由车轮前束引由车轮前束引起滑动板的侧滑起滑动板的侧滑第六章第六章 汽车汽车平顺性平顺性