阿克曼原理及转向

甘A1阿克曼原理与矩形化转向梯形设计一、阿克曼原理阿克曼原理的基本观点是：汽车在行驶(直线行驶和转弯行驶)过程中，每个车轮的运动轨迹，都必须完全符合它的自然运动轨迹，从而保证轮胎与地面间处于纯滚动而无滑移现象。1.阿克曼理论转向特性以图 1 所示的两轴车为例，阿克曼理论转向特性，是以汽车前轮定位角都等于零、行走系统为刚性、汽车行驶过程中无侧向力为假设条件的。该转向特性的特点为：①汽车直线行驶时，4 个车轮的轴线都互相平行，而且垂直于汽车纵向中心面；②汽车在转向行驶过程中，全部车轮都必须绕一个瞬时中心点做圆周滚动，而且前内轮与前外轮的转角应满足下面关系式：KCtg/?一 Ctgff=y(1)式中，B—汽车前外轮转角 a—汽车前内轮转角 K—两主销中心距L—轴距2.阿克曼梯形阿克曼梯形即为满足阿克曼理论转向特性的四连杆机构，其底角 Qa(见图 2)由下式确定：其梯形臂的作用长度 m=0.11~0.15K 阿克曼梯形是一个如图 3 所示的平面梯形，其特性为：① Ba=f(aa)② 梯形上底长度 AB 与两主销中心距及两主销中心线穿地点之距完全一致。图 4 给出了阿克曼梯形特性曲线与阿克曼理论转向特性曲线的对比情况。从图中可见，两条曲线基本重合，表明用上述方法确定梯形参数是可行的。20h0[ajo1图 4人理论转向特性曲线比榛形持性曲统二、前轮定位参数及特性对转向梯形设计的影响1■前轮外倾特性对阿克曼理论转向特性的影响图 S 所示是主销内倾角为 14 度时的汽车前轮外倾特性。它直接影响阿克曼理论转向特性式（0。当汽车前轮转角关系完全符合阿克曼理论转向特性式 0）时,由于受刖轮外倾的影响，使汽车刖轮的自然运动轨迹与实际运动轨迹不吻合，如图 6 所示。因此，要想满足阿克曼原理的要求，必须减少内、外轮的转角差，即汽车理论转向特性应为：ctg(/?—A/?)—ctg(a+Act)=H(3)其中△'a,八3 为汽车前内轮和前外轮瞬时外倾角的函数。1 外轮C1 丄 山 I ■ 前 010204050车轮转角图 5L 实际运动轨迹 2*自然运动轨迹2 主销倾角对转向梯形特性的影响由于主销内倾角的存在，使阿克曼梯形变成了三维空间几何梯形，如图 7所示。用两面角的方法表示时，S1,S2 分别为通过横拉杆两球头中心 D,C,并垂直于主销中心线的两个平面，且与两主销中心线分别交于 AT,BT 二点。ATBTCD 为空间梯形，Q 为梯形底角，ATD=BC 为梯形臂长。空间梯形特性用下式表示：纵二⑷图 8 为平面梯形特性曲线与空间梯形特性曲线的对...