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文檔簡介

1、1,第五章 汽車的操縱穩(wěn)定性,第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關系,本節(jié)將學習彈性側(cè)偏角、 側(cè)傾轉(zhuǎn)向角和變形轉(zhuǎn)向角等基本概念,分析不同懸架及參數(shù)對汽車操縱穩(wěn)定性的影響,了解改善汽車操縱穩(wěn)定性的方法。,返回目錄,2,1)前、后軸左、右兩側(cè)車輪的垂直載荷要發(fā)生變化; 2)車輪有外傾角,由于懸架導向桿系的運動及變形,外傾角將隨之變化; 3)車輪上有切向反作用力; 4)車身側(cè)傾時懸架變形,懸架導向桿系和轉(zhuǎn)向桿系將產(chǎn)生相應運動及變形。,綜上,汽車側(cè)偏角還應該包括以下三個部分: 1)彈性側(cè)偏角(FZ變化和的變化引起的側(cè)偏角的變化); 2)側(cè)傾轉(zhuǎn)向角(車廂側(cè)傾而導致前后輪轉(zhuǎn)角的變化); 3)變形轉(zhuǎn)向角(懸架導

2、向桿系變形引起的車輪轉(zhuǎn)角的變化)。,第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關系,線性二自由度汽車模型對汽車進行了較多簡化,汽車行駛過程中,還應考慮以下因素對輪胎側(cè)偏角的影響。,3,側(cè)傾軸線是側(cè)傾中心的連線。,1)側(cè)傾軸線:車廂相對于地面轉(zhuǎn)動時的瞬時軸線; 2)側(cè)傾中心:側(cè)傾軸線通過前、后軸處橫斷面上的瞬時轉(zhuǎn)動中心;其位置由懸架導向機構決定,常用圖解法確定。,一、車廂側(cè)傾,1.車廂側(cè)傾軸線,想一想:先確定側(cè)傾軸線再確定側(cè)傾中心,還是先確定側(cè)傾中心再確定側(cè)傾軸線?,第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關系,4,1,2,3,4,O24,O13,假定車廂不動,地面和車輪相對車廂轉(zhuǎn)動; 假定車輪與地面間無相對滑動;

3、對四連桿機構會用到三心定理。,確定側(cè)傾中心時,第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關系,四連桿機構中相對兩桿的相對運動瞬心是相鄰兩桿延長線的交點。,5,Om,1)單橫臂獨立懸架車廂的側(cè)傾中心,第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關系,6,D,G,Ol,Or,Om,2)雙橫臂獨立懸架的側(cè)傾中心,第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關系,7,雙橫臂獨立懸架的等效單橫臂懸架,第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關系,8,定義:車廂側(cè)傾時,單位車廂轉(zhuǎn)角下,懸架系統(tǒng)給車廂總的彈性恢復力偶矩:,1)懸架的線剛度,定義:車輪保持在地面上而車廂作垂直運動時,單位車廂位移下,懸架系統(tǒng)給車廂的總彈性恢復力:,2.懸架的側(cè)傾角剛度,第四節(jié)

4、 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關系,9,(1)非獨立懸架,(2)獨立懸架,恢復力,彈性元件,導向桿系約束反力,第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關系,10,m,n,第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關系,11,用虛位移原理確定懸架側(cè)傾角剛度,m,n,ss,st,第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關系,12,用虛位移原理確定懸架側(cè)傾角剛度,m,n,第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關系,13,2)懸架的側(cè)傾角剛度,第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關系,14,r大,水平晃動大, 乘客不穩(wěn)定,無安全感。,r小, 地面不平時有沖擊感。,4.車廂側(cè)傾角及側(cè)傾力矩,操縱穩(wěn)定性,平順性,側(cè)傾角改變了外傾角; 側(cè)傾角改變了內(nèi)外車輪的

5、垂直載荷FZ,從而改變側(cè)偏角。,在確定懸架總側(cè)傾角剛度 時,要綜合考慮對操縱穩(wěn)定性和平順性的影響。,第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關系,r,15,1)懸掛質(zhì)量的離心力引起的側(cè)傾力矩Mr,第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關系,16,2)側(cè)傾后懸掛質(zhì)量重力引起的側(cè)傾力矩Mr,第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關系,17,3)獨立懸架中非懸掛質(zhì)量的離心力引起的側(cè)傾力矩Mr,第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關系,18,懸架總側(cè)傾剛度等于 前、后懸架及橫向穩(wěn)定桿的側(cè)傾角剛度之和。,第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關系,19,二、側(cè)傾時垂直載荷在左右輪上的重新分配及其對穩(wěn)態(tài)響應的影響,1.側(cè)傾時垂直載荷在左右輪上的

6、重新分配,工字形車架代表車廂,懸掛質(zhì)量為Ms。 工字形車架分別通過前、后懸架的側(cè)傾中心m01和m02 與前后軸相鉸接,同時又通過前后懸架的彈性元件分別與前、后軸相連接。,第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關系,20,第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關系,21,第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關系,22,第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關系,23,車身不側(cè)傾時,車身側(cè)傾后,2.左右輪垂直載荷再分配時輪胎的側(cè)偏剛度,當車身側(cè)傾嚴重時,是增大還是減小?,第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關系,24,汽車趨于增加不足轉(zhuǎn)向,汽車趨于減少不足轉(zhuǎn)向,用以上結(jié)論分析,如何通過改變前后軸左、右側(cè)車輪垂直載荷的變化量來提高汽車

7、的不足轉(zhuǎn)向量?橫向穩(wěn)定桿用在前后懸架對汽車穩(wěn)態(tài)響應特性所起到的作用是否相同?為什么?,思考,第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關系,25,FY,不變,沿FY側(cè)傾,FY,-,-,+,-,減小,增大,三、側(cè)傾外傾側(cè)傾時車輪外傾角的變化,側(cè)傾時的變化有三種可能,第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關系,沿FY相反方向側(cè)傾,26,地面轉(zhuǎn)過r確定車輪相對于車廂外傾角 。,地面回到水平位置確定車廂相對于地面產(chǎn)生側(cè)傾角r時,輪胎外傾角 。,車輪外傾角的確定,第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關系,27,車廂側(cè)傾時不同形式懸架所引起的車輪外傾角的變化,非獨立懸架車身側(cè)傾時,前輪外傾角不變。,第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關

8、系,28,車廂側(cè)傾時不同形式懸架所引起的車輪外傾角的變化,雙橫臂懸架前輪外傾角與地面?zhèn)认蛄Ψ较蛳喾?,有增大?cè)偏角(絕對值)的作用。,第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關系,29,車廂側(cè)傾時不同形式懸架所引起的車輪外傾角的變化,單縱臂懸架前輪外傾角與地面?zhèn)认蛄Ψ较蛳喾础?第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關系,30,車廂側(cè)傾時不同形式懸架所引起的車輪外傾角的變化,單橫臂懸架前輪外傾角與地面?zhèn)认蛄Ψ较蛳嗤ɑ蛳喾矗?第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關系,31, 側(cè)傾外傾系數(shù)。,車廂側(cè)傾所引起的車輪外傾角的變化可由下式計算,第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關系,32,四、側(cè)傾轉(zhuǎn)向,車廂側(cè)傾所引起的前轉(zhuǎn)向輪繞主

9、銷的轉(zhuǎn)動、后輪繞垂直于地面軸線的轉(zhuǎn)動,即車輪轉(zhuǎn)角的變動,稱為側(cè)傾轉(zhuǎn)向。, 側(cè)傾轉(zhuǎn)向系數(shù)。,車輪的側(cè)傾轉(zhuǎn)向角與車廂側(cè)傾角的關系可以用下式表示,第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關系,33,后懸架的側(cè)傾轉(zhuǎn)向?qū)Ψ€(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性的影響,第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關系,34,第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關系,35,五、變形轉(zhuǎn)向懸架導向裝置變形引起的車輪轉(zhuǎn)向角,懸架導向桿系各元件在各種力、力矩作用下發(fā)生的變形,引起車輪繞主銷或垂直于地面軸線的轉(zhuǎn)動,稱為變形轉(zhuǎn)向,其轉(zhuǎn)角叫做變形轉(zhuǎn)向角。 變形轉(zhuǎn)向可以使汽車具有恰當?shù)牟蛔戕D(zhuǎn)向。, 變形轉(zhuǎn)向角;, 側(cè)向力變形轉(zhuǎn)向系數(shù)。,估算側(cè)向力變形轉(zhuǎn)向角,第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關系,36,第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關系,37,第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關系,38,回正力矩變形轉(zhuǎn)向角a,在回正力矩作用下,懸架和車輪有扭轉(zhuǎn)變形,前、后軸車輪均發(fā)生回正力矩變形轉(zhuǎn)向角a。, 回正力矩變形轉(zhuǎn)向系數(shù);, 回正力矩系數(shù)。,回正力矩變形轉(zhuǎn)向角a,第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關系,39,第四節(jié) 汽車操縱穩(wěn)定性

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