汽车操纵稳定性

汽车操纵稳定性 一、 汽车操纵稳定性 1.汽车行驶的纵向稳定性 汽车在纵向坡道上行驶，例如等速上坡，随着道路坡度增大，前轮的地面法向反作用力不断减小。当道路坡度大到一定程度时，前轮的地面法向反作用力为零。在这样的坡度下，汽车将失去操纵性，并可能产生纵向翻倒。汽车上坡时，坡度阻力随坡度的增大而增加，在坡度大到一定程度时，为克服坡度阻力所需的驱动力超过附着力时，驱动轮将滑转。这两种情况均使汽车的行驶稳定性遭到破坏。 2.汽车横向稳定性 汽车横向稳定性的丧失，表现为汽车的侧翻或横向滑移。由于侧向力作用而发生的横向稳定性破坏的可能性较多，也较危险。 图 5.2所示汽车在横向坡路上作等速弯道行驶时的受力图。随着行驶车速的提高，在离心力 cF作用下，汽车可能以左侧车轮为支点向外侧翻。当右侧车轮法向反力时，开始侧翻。 3.轮胎的侧偏特性 轮胎的侧偏特性是研究汽车操纵稳定性理论的出发点。 3.1 轮胎的坐标系与术语 图 5.3示出车轮的坐标系，其中车轮前进方向为 x轴的正方向，向下为 z轴的正方向，在 x轴的正方向的右侧为 y轴的正方向。 （1）车轮平面 垂直于车轮旋转轴线的轮胎中分平面。 （2）车轮中心 车轮旋转轴线与车轮平面的交点。 （3）轮胎接地中心 车轮旋转轴线在地平面（xOy平面）上的投影（y轴），与车轮平面的交点，也就是坐标原点。 （4）翻转力矩xT 地面作用于轮胎上的力，绕x轴的力矩。图示方向为正。 （5）滚动阻力矩yT 地面作用于轮胎上的力，绕y轴的力矩。图示方向为正。 （6）回正力矩zT 地面作用于轮胎上的力，绕z轴的力矩。图示方向为正。 （7）侧偏角 轮胎接地中心位移方向（车轮行驶方向）与x轴的夹角。图示方向为正。 （8）外倾角 xOz平面与车轮平面的夹角。图示方向为正。 3.2 轮胎的侧偏现象 如果车轮是刚性的，在车轮中心垂直于车轮平面的方向上作用有侧向力yF。当侧向力yF不超过车轮与地面的附着极限时，车轮与地面没有滑动，车轮仍沿着其本身行驶的方向行驶；当侧向力yF达到车轮与地面间附着极限时，车轮与地面产生横向滑动，若滑动速度为Δ u，车轮便沿某一合成速度u′方向行驶，偏离了原行驶方向，如图5.4所示。 当车轮有侧向弹性时，即使 yF没有达到附着极限，车轮行驶方向也将偏离车轮平面的方向，这就是轮胎的侧偏现象。下面讨论具有侧向弹性车轮，在垂直载荷为W的条件下，受到侧向力yF作用后的两种情况： （1）车轮静止不动时 由于车轮...