汽车转向系统动力学-3

-汽车转向系统动力学14-3汽车操纵稳定性与悬架、转向和传动系关系汽车转向半径12()LR弹性侧偏角（车轮载荷、侧倾外倾、悬架杆件变形外倾）侧倾转向角（悬架与转向干涉）变形转向角（侧向力、回正力矩）-汽车转向系统动力学24-3汽车操纵稳定性与悬架、转向和传动系关系汽车的侧倾车身侧倾轴线：车厢相对地面转动时瞬时轴线。侧倾中心：侧倾轴线通过车厢在前后轴处横断面的瞬时转动中心。侧倾中心的位置由悬架的导向机构所决定mODGEFdgyFmgClFrF-汽车转向系统动力学34-3汽车操纵稳定性与悬架、转向和传动系关系的侧倾中心双横摆臂独立悬架车厢侧倾中心mOdDGlOrOg四连杆机构中相对两杆的相对运动瞬心是相邻两杆延长线的交点-汽车转向系统动力学44-3汽车操纵稳定性与悬架、转向和传动系关系侧倾中心的侧倾中心纵置半椭圆板簧上车厢mOmO商用车轿车-汽车转向系统动力学54-3汽车操纵稳定性与悬架、转向和传动系关系悬架的侧倾角刚度rrddTK复力偶矩。下悬架给车厢总弹性恢倾时，单位侧倾转角悬架的侧倾角刚度：侧dSdQKS恢复力。架系统给车厢的总弹性时，单位车厢位移下悬持在地面上作垂直运动悬架的线刚度：车轮保度的螺旋弹簧。相当一个具有悬架线刚时所受到的弹性恢复力等效弹簧：车厢在侧倾-汽车转向系统动力学64-3汽车操纵稳定性与悬架、转向和传动系关系悬架的侧倾角刚度skFΔ2Δssl2ΔΔksFK（1）非独立悬架（2）独立悬架恢复力弹性元件导向杆系约束反力-汽车转向系统动力学74-3汽车操纵稳定性与悬架、转向和传动系关系悬架的线刚度mO'zFzFrtSsSQQ2uGsGmnssuszkSQGGF)(21'2'2'')(2)(nmkSFkSnmkSnmkFmSkQmnFmSnSstzltssszsszstrt-tires-spring车身质量SG非悬挂质量uG臂独立悬架的线刚度微元力法确定单横摆-汽车转向系统动力学84-3汽车操纵稳定性与悬架、转向和传动系关系悬架的线刚度mO'zFzFrtSsSQQ2uGsGmn臂独立悬架的线刚度虚位移法确定单横摆ssuszkSQGGF)(21'mSnSstr0)()2''stzuzSQQSFGF－（2'')(22tssltssstltszstzSSkkSSSkSkSSQFSQSF-汽车转向系统动力学94-3汽车操纵稳定性与悬架、转向和传动系关系悬架的侧倾角刚度22)(nmkSSkkstssl222)(212121nBmkBkKdBkdTslrrlrdB2rdBrdrd2BdldlkdQl22222BdBkBdQdTrl221BkKlrdQdQmO-汽车转向系统动力学104-3汽车操纵稳定性与悬架、转向和传动系关系悬架的侧倾角刚度sLFlkffabk22)()(sLFrkffabdK22)()(2双横臂悬架双横臂悬架（具有平行和水平的导向杆）sLFrkfsfK2)(21sLFlkffk2)(-汽车转向系统动力学114-3汽车操纵稳定性与悬架、转向和传动系关系悬架的侧倾角刚度slkabk2)(srkabdK2)(2滑柱式悬架双纵臂悬架sLFrkfsfK2)(21sLFlkffk2)(-汽车转向系统动力学124-3汽车操纵稳定性与悬架、转向和传动系关系悬架的侧倾角刚度非独立悬架（纵置板簧）非独立悬架（横向杆作导向杆）sFrksK221sFlkssk2)(sFrksK221sFlkssk2)(-汽车转向系统动力学134-3汽车操纵稳定性与悬架、转向和传动系关系悬架的侧倾角刚度sLFlkffk2)(单纵臂式悬架斜置单臂式悬架sLFrkffdK22)(2sLFlkffk2)(sLFrkfsfK2)(21-汽车转向系统动力学144-3汽车操纵稳定性与悬架、转向和传动系关系车厢的侧倾角rrrrrKTKTf＝),(车厢的侧倾角：车厢在侧向力的作用下绕侧倾轴线的转角。侧倾角r影响汽车r动态和稳态响应，是操纵稳定性的重要评价指标。r过大，会使驾驶员感觉不稳定、不安全、不舒服。r过小，在不平路面车厢冲击大。汽车稳态圆周运动时，车厢的侧倾角为-汽车转向系统动力学154-3汽车操纵稳定性与悬架、转向和传动系关系车厢的侧倾角Φr大，水平晃动大，乘客不稳定，无安全感。Φr小，→地面不平时有冲击感。操纵稳定性平顺性侧倾角改变了外倾角γ；侧倾角改变了内外车轮的垂直载荷FZ，从而改变侧偏角α。rrrKMΦ在确定悬架总侧倾角刚度时，要综合考虑对操纵稳定性和平顺性的影响。ΦrKΦrrsKk-汽车转向系统动力学164-3汽车操纵稳定性与悬架、转向和传动系关系rIIIrIIrIrTTTT侧倾力矩悬挂质量离心力引起的侧倾力矩侧倾后悬挂质量重力引起的侧倾力矩独立悬架中非悬挂质量的离心力引起的侧倾力矩rIIITrIITrIT-汽车转向系统动力学174-3汽车操纵稳定性与悬架、转向和传动系关系侧倾力矩)(21LahbhhHNhhsssssasb1mO2mOsGshhHNL2h1hsysyssymaGaRumF2hFTsyrI22/81.9,/smsmay工程单位国际单位悬挂质量离心力引起的侧倾力矩-汽车转向系统动力学184-3汽车操纵稳定性与悬架、转向和传动系关系侧倾力矩侧倾后悬挂质量重力引起的侧倾力矩rssrhGeGTermOsGhrhe-汽车转向系统动力学194-3汽车操纵稳定性与悬架、转向和传动系关系侧倾力矩'rFrFlF'lF2uyF2uyFrzFzFYFYFEFNuyYFF21rFNGFuyr2NGKFrFEFFTuyrIIIr'rrhNGKF)(0mO)(0rhFTuyrIII0hKrrh0KFNGgmsG独立悬架中非悬挂质量的离心力引起的侧倾力矩-汽车转向系统动力学204-3汽车操纵稳定性与悬架、转向和传动系关系LaFFLbFFFFFssysyssysysysysy2121侧倾时垂直载荷在左右车轮上的重新分配sGsyFhrsyFysF2ysF1sbsaL01m02m车厢上作用的离心力分配：-汽车转向系统动力学214-3汽车操纵稳定性与悬架、转向和传动系关系222222111111uyurssyzuyurssyzhFThLaFBFhFThLbFBFr1zr1z'r1zl1zl1z'l1zFFFFFF侧倾时垂直载荷在左右车轮上的重新分配ysF1yuF1lF11rTrF11h1uhysF2yuF2lF22rTrF22h2uh1B2Br2zr2z'r2zl2zl2z'l2zFFFFFF悬架作用于车身的恢复力矩rrrrrrKTKT2211左右车轮垂直反力的变动量-汽车转向系统动力学224-3汽车操纵稳定性与悬架、转向和传动系关系左右车轮载荷重新分配对轮胎侧偏刚度的影响0WWWlk'0k0krkrlYrlY0Y0kkFkkFk2F＝'0Yrl'0k2F2kkk则趋于过多转向，若后轮左右载荷变动大*00'0kk则不足转向，若前轮左右载荷变化大-汽车转向系统动力学234-3汽车操纵稳定性与悬架、转向和传动系关系侧倾对稳态响应的影响在侧倾力矩的作用下，汽车左右车轮的垂直载荷发生变化，这将导致轮胎的侧偏特性变化而使汽车稳态转向特性发生变化。左右车轮垂直载荷差别越大，侧偏刚度越小。若前轴左右车轮的垂直载荷变化大，则趋于不足转向；后轴左右车轮的垂直载荷变化大，则为趋于过多转向。车轮左右载荷的变动取决于：侧倾角刚度、悬挂质量、非悬挂质量、质心位置、前后悬挂侧倾中心位置等。-汽车转向系统动力学244-3汽车操纵稳定性与悬架、转向和传动系关系车厢侧倾时车轮外倾角的变化车轮外倾角的变化形式保持不变；沿着地面侧向力方向倾斜；沿着地面侧向力作用方向相反的方向倾斜。保持不变；沿着地面侧向力方向倾斜；沿着地面侧向力作用方向相反的方向倾斜。-汽车转向系统动力学254-3汽车操纵稳定性与悬架、转向和传动系关系车厢侧倾时车轮外倾角的变化情况-汽车转向系统动力学264-3汽车操纵稳定性与悬架、转向和传动系关系车厢侧倾时车轮外倾角的变化对汽车性能的影响kkkFFFkkFFFYYYYYY)(1当车轮的外倾倾斜方向与地面的侧向反作用力相一致时，侧偏角绝对值减小；反之，则增大。车轮外倾角的增加使车轮的侧向附着性能降低，汽车的极限侧向加速度减小。-汽车转向系统动力学274-3汽车操纵稳定性与悬架、转向和传动系关系车厢侧倾时车轮外倾角的变化对汽车性能的影响FY不变沿FY侧倾FYγ---减小kkkFFFkYYYγγ1增大侧倾时γ的变化有三种可能沿FY相反方向侧倾γαYYYFFF-汽车转向系统动力学284-3汽车操纵稳定性与悬架、转向和传动系关系侧倾转向侧倾转向是在侧向力作用下，车厢发生侧倾，而引起车轮偏转，即车轮围绕垂直轴线或转向节主销转动。后轴转向是因悬架杆系的运动学关系所产生的车轮转向角。侧倾干涉转向是转向轴因转向杆系和悬架杆系运动学关系干涉所产生的车轮转向角变动。轴转向是发生侧倾转向时，车轴发生的绕垂直轴线的转动。侧倾转向是在侧向力作用下，车厢发生侧倾，而引起车轮偏转，即车轮围绕垂直轴线或转向节主销转动。后轴转向是因悬架杆系的运动学关系所产生的车轮转向角。侧倾干涉转向是转向轴因转向杆系和悬架杆系运动学关系干涉所产生的车轮转向角变动。轴转向是发生侧倾转向时，车轴发生的绕垂直轴线的转动。-汽车转向系统动力学294-3汽车操纵稳定性与悬架、转向和传动系关系后轴的轴转向对稳态转向特性的影响2u2u不足转向过度转向前轴后轴-汽车转向系统动力学304-3汽车操纵稳定性与悬架、转向和传动系关系侧倾时板簧悬架的轴转向Omnk0aralaZlF-汽车转向系统动力学314-3汽车操纵稳定性与悬架、转向和传动系关系侧倾时板簧悬架的轴转向-汽车转向系统动力学324-3汽车操纵稳定性与悬架、转向和传动系关系侧倾时板簧悬架的轴转向lF1rF1pBdzdxdxdz0aQdrddpBtgtgdzdxddBdxdBdzdddrrpprrr2/2/侧倾转向系数-汽车转向系统动力学334-3汽车操纵稳定性与悬架、转向和传动系关系侧倾转向-汽车转向系统动力学344-3汽车操纵稳定性与悬架、转向和传动系关系变形转向-悬架导向元件变形引起的车轮转向悬架导向杆系元件在各种力和力矩作用下的弹性变形可能引起车轮围绕主销或垂直地面的轴线的转动。YYcFF1000＝侧向力变形转向系数YF-汽车转向系统动力学354-3汽车操纵稳定性与悬架、转向和传动系关系变形转向-悬架导向元件变形引起的车轮转向悬架导向杆系元件在各种力和力矩作用下的弹性变形可能引起车轮围绕主销或垂直地面的轴线的转动。-汽车转向系统动力学364-3汽车操纵稳定性与悬架、转向和传动系关系回正力矩变形转向角zTzTzTzT2a1a回正力矩系数回正力矩变形转向系数＝NTTTN1001回正力矩作用的结果使:前轴趋于增加不足转向;使后轴趋于减少不足转向。由于，前轴的杆件较多，铰链也多，整车回正力矩的总效果往往趋于增加不足转向。-汽车转向系统动力学374-3汽车操纵稳定性与悬架、转向和传动系关系变形外倾-悬架导向元件变形引起的车轮外倾角的变化侧向力变形外倾系数:)(deg/KNFy轿车前轴:后轴:KNFydeg/)(75.