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在前面讲到,把汽车整车作为一个系统,系统的输入和输出物理参量见图。汽车转向行驶时以前轮偏转角为输入量。汽车结构左右基本对称,将汽车简化为二轮摩托车模型,前轮偏转角图系统分析示意是指左右前轮偏转角的平均值。输入量随时间的变化规律为阶跃函数,输出为质心侧偏角、横向位移和横摆角;微分阶跃函数方程如下;方程包括了最重要参数质量与轮胎刚度;1/30
第四节前轮角阶跃输入的稳态响应定义:前轮角阶跃输入下的汽车稳态响应--是指等速圆周运动;即横摆角速度不随时间变化。4.1稳态响应的评价指标:稳态横摆角速度增益或转向灵敏度系统输出与输入的之比评价稳定性;此时2/30
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K值称为稳定性因数其单位是s/m2;是2表征汽车稳定性的重要参数;4.2稳态响应的三种类型1、中性转向横摆角速度增益与车速成线性关系,斜率为1/L称中性转向。这与汽车以很低的速度和无侧偏角行驶时关系相同;即4/30
刚性轮无侧偏角时5/30
2、不足转向时,横摆角速度增益仅为中性转向横摆角速度增益的一半6/30
3、过多转向7/30
三种转向关系如图8/30
过多转向汽车车速达到临界车速时将失去稳定性。只要一个很小的转角?,横摆角速度增益?/?就趋于无穷大。r结论:因为过多转向汽车达到临界车速将发生激转而发生侧滑或侧翻。所以汽车应具有适度的不足转向;9/30
4.3表征稳态响应的参数为了试验与分析的方便,国、内外按自己的习惯,还采用一些别的参数来评价汽车的稳态响应。1、前、后轮侧偏角绝对值之差为了测定汽车的稳态响应,常输入一固定转向盘转角,令汽车以不同等速度作圆周行驶,侧出其前、后轮侧偏角的绝对值,与侧向加速度(绝对值)的关系曲线来评价汽车的稳态响应,讨论值与汽车稳定性因数K的关系。10/30
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2、转向半径比在前轮转角一定的条件下,若令车速极低、侧向加速度接近于零(轮胎侧偏角可忽略不计)时的转向半径为R,而一定车速下有一定侧向加速度时0的转向半径为R,则达两个转向半径之比(R/R0),可用以表征汽车的稳态响应。不足中性过多13/30
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结论:1)K0时,R/R>1;不足转向汽车0的转向半径总大于R;转向半径随车速u增加0而增加;2)K=0时,R/R=1;中性转向0汽车的转向半径总等于R0;3)K<0时,R/R<1;过多转向汽0车的转向半径总小于R;转向半径随车速u增0加而减少;15/30
3.用静态储备系数S.M.(StaticMargin)来表征汽车稳态响应;使汽车前、后轮产生同一侧偏角的侧偏力(F+F)作用点称作中性转向点。y1y2)16/30
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当中性转向点与质心重合时,S.M=0,在质心位置上作用的侧向力引起前、后轮的侧偏角相等,中性转向特性。当质心在中性转向点之前时,S.M为正值。在质心位置上作用的侧向力引起的前轮侧偏角大于后轮侧偏角。汽车具有不足转向特性。当质心在中性转向点之后时,S.M为负值。在质心位置上作用的侧向力引起的后轮侧偏角大于前轮侧偏角,汽车具有过多转向特性。18/30
第五节汽车行驶时的纵向翻倾和横向侧滑一、汽车的纵向翻倾汽车在纵向行驶时抵抗翻车和滑转的性能。1、纵向翻倾汽车上坡行驶时、其受力情况如下图所示。沿斜面的驱动力:重力垂直斜面分力:滚动阻力:加速阻力:坡道阻力:空气阻力:前、后轮的法向反作用力:当前轮的法向反作用力=0时,汽车便开始绕后轮接地点向后翻倾,通常称为纵翻。19/30
后轮驱动时地面反力20/30
为简化计算可设:、(良好硬路面)低速行驶;等速随增加,减少;增加;其它外力对后轮接地点求矩:当(临界)有:纵向翻倾极限坡21/30
后轮驱动时地面反力22/30
2、纵向滑转其受力情况同前;沿x轴合外力为0;坡角增加,使得坡道阻力增加、驱动轮发生滑转;不发生滑转时驱动力的极限值为驱动充分条件)又上坡受力图代入式中;求得不发生滑转最大坡角;23/30
纵向滑转极限坡度3、纵向稳定条件为安全起见,设计时让驱动轮滑转发生在纵向翻车之前;这时司机感到了驱动轮的滑转,就会采取适当措施,防止翻车。;后轮驱动纵向稳定条件:前轮驱动纵向稳定条件??24/30
结论:从稳定条件看,希望汽车质心到后轮接地点距离b值大,质心距地面的高度h小。一般车辆均能满足该条件。但越g野车L值小,b值也小,而h大,且它g的轮胎花纹横纹大,值大,故难满足纵向稳定条
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