1、学习情境学习情境5 5 汽车操纵稳定性能检测汽车操纵稳定性能检测学习目标学习目标1 1、能够描述汽车的操纵稳定性能。、能够描述汽车的操纵稳定性能。2 2、能够熟悉汽车操纵性能的评价指标。、能够熟悉汽车操纵性能的评价指标。3 3、能够了解提高操纵稳定性的电子控制系统。、能够了解提高操纵稳定性的电子控制系统。4 4、能够对车辆进行四轮定位检测。、能够对车辆进行四轮定位检测。5 5、能够了解检测线上汽车侧滑量的检测。、能够了解检测线上汽车侧滑量的检测。6 6、能够了解国家相关的检测标准并对检测结果进行分析、能够了解国家相关的检测标准并对检测结果进行分析判定，对车辆进行调整。判定，对车辆进行调整。5.
2、15.1汽车稳定性能分析汽车稳定性能分析5.1.15.1.1概述概述 1.1.汽车操纵稳定性能包含的内容汽车操纵稳定性能包含的内容（1 1）汽车正确遵循驾驶员通过操纵机构所给定的方向的能力）汽车正确遵循驾驶员通过操纵机构所给定的方向的能力;（2 2）汽车抵抗企图改变行驶方向干扰、保持稳定行驶方向的能力。不能过分）汽车抵抗企图改变行驶方向干扰、保持稳定行驶方向的能力。不能过分降低车速或造成驾驶员疲劳。降低车速或造成驾驶员疲劳。操纵稳定性不好的具体表现：操纵稳定性不好的具体表现：（1 1）“飘飘”汽车自己改变方向。升力或转向系、轮胎、悬架等问题。汽车自己改变方向。升力或转向系、轮胎、悬架等问题。（
3、2 2）“反应迟钝反应迟钝”转向反映慢。传动比太大。转向反映慢。传动比太大。（3 3）“晃晃”左右摇摆，行驶方向难于稳定。左右摇摆，行驶方向难于稳定。（4 4）“丧失路感丧失路感”操纵稳定性不好的汽车在高速或急剧转向时会丧失路操纵稳定性不好的汽车在高速或急剧转向时会丧失路感，导致驾驶员判断的困难。感，导致驾驶员判断的困难。（5 5）“失控失控”某些工况下汽车不能控制方向。制动时无法转向、甩尾、某些工况下汽车不能控制方向。制动时无法转向、甩尾、侧滑、侧翻。侧滑、侧翻。汽车操纵稳定性评价方法如表汽车操纵稳定性评价方法如表5-15-1所示。所示。学习情境学习情境5 5 汽车操纵稳定汽车操纵稳定 性能
4、检测性能检测 5.15.1汽车稳定性能分析汽车稳定性能分析5.1.15.1.1概述概述2.2.汽车坐标系与时域响应汽车坐标系与时域响应 汽车的运动是借固结于运动着的汽车上的动坐标系汽车的运动是借固结于运动着的汽车上的动坐标系车辆坐标系来描车辆坐标系来描述的，如图所示。述的，如图所示。汽车的时域响应可分为不随时间变化的稳态响应和随时间变化的瞬态响汽车的时域响应可分为不随时间变化的稳态响应和随时间变化的瞬态响应。应。转向盘角阶跃输入下进入的稳态响应：汽车等速直线行驶是一种稳态。转向盘角阶跃输入下进入的稳态响应：汽车等速直线行驶是一种稳态。若在汽车等速直线行驶时，急速转动转向盘，然后维持其转角不变，
5、即给汽若在汽车等速直线行驶时，急速转动转向盘，然后维持其转角不变，即给汽车以转向盘角阶跃输入，一般汽车经短暂时间后便进入等速圆周行驶，这也车以转向盘角阶跃输入，一般汽车经短暂时间后便进入等速圆周行驶，这也是一种稳态。是一种稳态。转向盘角阶跃输入下进入的瞬态响应：在等速直线行驶与等速圆周行驶转向盘角阶跃输入下进入的瞬态响应：在等速直线行驶与等速圆周行驶这两个稳态运动之间的过渡过程便是一种瞬态。这两个稳态运动之间的过渡过程便是一种瞬态。学习情境学习情境5 5 汽车操纵稳定汽车操纵稳定 性能检测性能检测 5.15.1汽车稳定性能分析汽车稳定性能分析5.1.15.1.1概述概述 汽车的等速圆周行驶，即
6、汽车转向盘角阶跃输入下进入的稳态响应，虽汽车的等速圆周行驶，即汽车转向盘角阶跃输入下进入的稳态响应，虽然在实际行驶中不常出现，却是表征汽车操纵稳定性的一个重要的时域响应，然在实际行驶中不常出现，却是表征汽车操纵稳定性的一个重要的时域响应，一般也称它为汽车的稳态转向特性。汽车的稳态转向特性分为三种类型：不一般也称它为汽车的稳态转向特性。汽车的稳态转向特性分为三种类型：不足转向、中性转向和过多转向，这三种不同转向特性的汽车具有如下行驶特足转向、中性转向和过多转向，这三种不同转向特性的汽车具有如下行驶特点：在转向盘保持一固定转角下，缓慢加速或以不同车速等速行驶时，不足点：在转向盘保持一固定转角下，缓
7、慢加速或以不同车速等速行驶时，不足转向汽车的转向半径增大；中性转向汽车的转向半径维持不变；而过多转向转向汽车的转向半径增大；中性转向汽车的转向半径维持不变；而过多转向汽车的转向半径则愈来愈小。操纵稳定性良好的汽车不应具有过多转向特性，汽车的转向半径则愈来愈小。操纵稳定性良好的汽车不应具有过多转向特性，也不应具有中性转向特性，因为中性转向汽车在使用条件变动时，有可能转也不应具有中性转向特性，因为中性转向汽车在使用条件变动时，有可能转变为过多转向特性。变为过多转向特性。学习情境学习情境5 5 汽车操纵稳定汽车操纵稳定 性能检测性能检测 5.15.1汽车稳定性能分析汽车稳定性能分析5.1.15.1.
8、1概述概述 汽车的操纵稳定性和汽车行驶时的瞬态响应有汽车的操纵稳定性和汽车行驶时的瞬态响应有密切关系。密切关系。（1 1）响应时间）响应时间 以转向盘转角达到终值的以转向盘转角达到终值的 5050的时刻，作为时的时刻，作为时间坐标原点，到所测横摆角速度第一次过渡到新稳态间坐标原点，到所测横摆角速度第一次过渡到新稳态值的值的 5050所用的时间，称为响应时间。所用的时间，称为响应时间。（2 2）峰值响应时间）峰值响应时间 从时间坐标原点开始，到所测横摆角速度响应达从时间坐标原点开始，到所测横摆角速度响应达到第一个峰值止，这段时间称为峰值响应时间。到第一个峰值止，这段时间称为峰值响应时间。（3 3
9、）横摆角速度超调量）横摆角速度超调量 在在t=t=时，横摆角速度达到最大值时，横摆角速度达到最大值11、22往往往往大于大于00，1/01/0的百分数称为超调量。的百分数称为超调量。（4 4）横摆角速度的波动量）横摆角速度的波动量 在瞬态响应中，横摆角速度值在瞬态响应中，横摆角速度值在在00值上、下值上、下波动。波动。（5 5）稳定时间）稳定时间 横摆角速度达到稳定值横摆角速度达到稳定值的的 9595105105之间的之间的时间，称为稳定时间。时间，称为稳定时间。学习情境学习情境5 5 汽车操纵稳定汽车操纵稳定 性能检测性能检测 5.15.1汽车稳定性能分析汽车稳定性能分析5.1.15.1.1
10、概述概述3.3.人人汽车闭路系统汽车闭路系统 在对汽车时域响应的讨沦中，假定驾驶员的任务只是机械地急速转动转向盘至某在对汽车时域响应的讨沦中，假定驾驶员的任务只是机械地急速转动转向盘至某一转角并维持此角度不变，而不允许根据汽车的转向运动作出任何操纵修正动作，即一转角并维持此角度不变，而不允许根据汽车的转向运动作出任何操纵修正动作，即不允许驾驶者起任何反馈作用。不允许驾驶者起任何反馈作用。但是，汽车的操纵稳定性最后应该是驾驶者来评但是，汽车的操纵稳定性最后应该是驾驶者来评定的，操纵稳定性与驾驶者的操作特性又是紧密相关的。因此操纵稳定性和研究对象定的，操纵稳定性与驾驶者的操作特性又是紧密相关的。因
11、此操纵稳定性和研究对象应该是把驾驶者与汽车作为统一整体的人应该是把驾驶者与汽车作为统一整体的人汽车系统，而不能忽略驾驶者的反馈作汽车系统，而不能忽略驾驶者的反馈作用。用。如图如图5-45-4所示，驾驶员所示，驾驶员汽车系统是一个闭环控制系统：在汽车行驶过程中，驾汽车系统是一个闭环控制系统：在汽车行驶过程中，驾驶员根据需要，操纵转向盘使汽车做转向运动。路面的凹凸不平、侧风、偏载等影响驶员根据需要，操纵转向盘使汽车做转向运动。路面的凹凸不平、侧风、偏载等影响汽车的行驶。驾驶员根据道路、交通等情况，通过眼、手及身体感知的汽车运动状况汽车的行驶。驾驶员根据道路、交通等情况，通过眼、手及身体感知的汽车运
12、动状况（输出参数），经过头脑的分析、判断（反馈），修正其对转向盘的操纵。如此不断（输出参数），经过头脑的分析、判断（反馈），修正其对转向盘的操纵。如此不断地反复循环，操纵汽车行驶前进。地反复循环，操纵汽车行驶前进。学习情境学习情境5 5 汽车操纵稳定汽车操纵稳定 性能检测性能检测 5.15.1汽车稳定性能分析汽车稳定性能分析5.1.15.1.1概述概述4.4.汽车试验的两种评价方法汽车试验的两种评价方法 汽车性能最后应通过试验来进行测定与评价。试验中的性能评价有主观汽车性能最后应通过试验来进行测定与评价。试验中的性能评价有主观评价和客观评价两种方法。评价和客观评价两种方法。客观评价法是评价开路
13、系统，通过测试仪器测出横摆角速度、侧向加速客观评价法是评价开路系统，通过测试仪器测出横摆角速度、侧向加速度、侧倾角及转向力等，来评价操纵稳定性的方法。客观评价通过仪器测试度、侧倾角及转向力等，来评价操纵稳定性的方法。客观评价通过仪器测试能定量评价汽车性能，且能通过分析求出其与汽车结构参数间的关系。能定量评价汽车性能，且能通过分析求出其与汽车结构参数间的关系。主观评价法就是评价闭路系统，让试验评价人员根据试验时自己的感觉主观评价法就是评价闭路系统，让试验评价人员根据试验时自己的感觉来进行评价，并按规定的项目和评分办法进行评分。主观评价考虑到了人的来进行评价，并按规定的项目和评分办法进行评分。主观
14、评价考虑到了人的感觉，能发现仪器不能测试出的现象，是操纵稳定性的最终评价方法，但很感觉，能发现仪器不能测试出的现象，是操纵稳定性的最终评价方法，但很难给出定量评价数据。难给出定量评价数据。学习情境学习情境5 5 汽车操纵稳定汽车操纵稳定 性能检测性能检测 5.15.1汽车稳定性能分析汽车稳定性能分析5.1.25.1.2轮胎的侧偏特性轮胎的侧偏特性 1.1.轮胎的坐标系轮胎的坐标系 为了讨论轮胎的机械特性，需要建立为了讨论轮胎的机械特性，需要建立个坐标系，参看图个坐标系，参看图5-55-5。直于车轮。直于车轮旋转轴线的轮胎中分平面称为车轮平面。坐标系的原点旋转轴线的轮胎中分平面称为车轮平面。坐标
15、系的原点O O为车轮平面和地平面为车轮平面和地平面的交线与车轮放置轴线在地平面投影线的交点。的交线与车轮放置轴线在地平面投影线的交点。学习情境学习情境5 5 汽车操纵稳定汽车操纵稳定 性能检测性能检测 5.15.1汽车稳定性能分析汽车稳定性能分析5.1.25.1.2轮胎的侧偏特性轮胎的侧偏特性 2.2.轮胎的侧偏现象和侧偏力一侧偏角曲线轮胎的侧偏现象和侧偏力一侧偏角曲线 轮胎的侧偏因轮胎侧向弹性，车轮受侧向力的作用使轮心速度方向偏离轮胎的侧偏因轮胎侧向弹性，车轮受侧向力的作用使轮心速度方向偏离车轮平面的现象。汽车在行驶过程中，由于路面的侧向倾斜、侧向风或曲线车轮平面的现象。汽车在行驶过程中，由
16、于路面的侧向倾斜、侧向风或曲线行驶时的离心力等的作用，车轮中心沿行驶时的离心力等的作用，车轮中心沿Y Y轴方向将作用有侧向力，相应地在地轴方向将作用有侧向力，相应地在地面上产生地面侧向反作用力，也称为侧偏力。面上产生地面侧向反作用力，也称为侧偏力。当有地面侧向反作用力时，若车轮是刚性的，则可能发生两种情况：如当有地面侧向反作用力时，若车轮是刚性的，则可能发生两种情况：如图图5-65-6所示。所示。(1)(1)当地面侧向反作用力未超过车轮与地面间的附着极限时，车当地面侧向反作用力未超过车轮与地面间的附着极限时，车轮与地面间没有滑动，车轮仍沿其本身平面的方向行驶；轮与地面间没有滑动，车轮仍沿其本身
17、平面的方向行驶；(2)(2)当地面侧向反作当地面侧向反作用力达到车轮与地面间的附着极限时，车轮发生侧向滑动，车轮便沿合成速用力达到车轮与地面间的附着极限时，车轮发生侧向滑动，车轮便沿合成速度方向行驶，偏离了方向。度方向行驶，偏离了方向。学习情境学习情境5 5 汽车操纵稳定汽车操纵稳定 性能检测性能检测 5.15.1汽车稳定性能分析汽车稳定性能分析5.1.25.1.2轮胎的侧偏特性轮胎的侧偏特性 为了说明轮胎侧偏现象，设具有侧向弹性为了说明轮胎侧偏现象，设具有侧向弹性的车轮在垂直载荷为的车轮在垂直载荷为G G的条件下，车轮中心受的条件下，车轮中心受到侧向力，地面相应的有侧偏力时的两种情况：到侧向
18、力，地面相应的有侧偏力时的两种情况：第一，如图第一，如图5-7a5-7a）车轮静止不滚动。由于车轮）车轮静止不滚动。由于车轮有侧向弹性，轮胎发生侧向变形，轮胎胎面接有侧向弹性，轮胎发生侧向变形，轮胎胎面接地印迹的中心线与车轮平面不重合，错开，但地印迹的中心线与车轮平面不重合，错开，但仍平行于车轮平面。仍平行于车轮平面。第二，如图第二，如图5-7b5-7b）车轮滚动。车轮滚动时接触）车轮滚动。车轮滚动时接触印迹的长轴线印迹的长轴线aaaa，不只是和车轮平面错开一定，不只是和车轮平面错开一定距离，而且不再与车轮平面距离，而且不再与车轮平面cccc平行。图示出车平行。图示出车轮的滚动过程中，车轮平面
19、上点轮的滚动过程中，车轮平面上点A1A1、A2A2、A3A3、依次落在地面上，形成点依次落在地面上，形成点AlAl、A2A2、A3A3、，点，点AlAl、A2A2、A3A3的连线的连线aaaa与的与的夹角夹角即为侧偏角。车轮就是沿着即为侧偏角。车轮就是沿着aaaa方向滚动方向滚动的。显然，侧偏角的。显然，侧偏角的数值是与侧向力的数值是与侧向力FyFy有关有关的。的。学习情境学习情境5 5 汽车操纵稳定汽车操纵稳定 性能检测性能检测 试验发现，侧偏角与侧偏力之间存在一定关系，此关系曲线称为轮胎的侧试验发现，侧偏角与侧偏力之间存在一定关系，此关系曲线称为轮胎的侧偏特性，如图偏特性，如图5-85-8
20、所示。曲线表明，侧偏角不超过所示。曲线表明，侧偏角不超过3 35 5时，时，Y Y与与成线性关成线性关系。汽车正常行驶时，侧偏角一般不超过系。汽车正常行驶时，侧偏角一般不超过4 45 5，可以认为侧偏角与侧偏力，可以认为侧偏角与侧偏力成线性关系。即成线性关系。即 式中，式中，K K侧偏刚度（侧偏刚度（N/radN/rad）。）。侧偏刚度绝对值越大，在同样侧偏力作用下，产生的侧偏角越小，相应的侧偏刚度绝对值越大，在同样侧偏力作用下，产生的侧偏角越小，相应的操纵稳定性能越好。操纵稳定性能越好。侧偏刚度是决定操纵稳定性的重要参数，最大侧偏力决定于附着条件，即侧偏刚度是决定操纵稳定性的重要参数，最大侧
21、偏力决定于附着条件，即垂直载荷，轮胎胎面花纹、材料、结构、充气压力，路面的材料、结构、潮湿垂直载荷，轮胎胎面花纹、材料、结构、充气压力，路面的材料、结构、潮湿程度以及车轮外倾角等。最大侧偏力越大，汽车极限性能越好，汽车圆周行驶程度以及车轮外倾角等。最大侧偏力越大，汽车极限性能越好，汽车圆周行驶的极限侧向加速度就越高。的极限侧向加速度就越高。5.15.1汽车稳定性能分析汽车稳定性能分析5.1.25.1.2轮胎的侧偏特性轮胎的侧偏特性 学习情境学习情境5 5 汽车操纵稳定汽车操纵稳定 性能检测性能检测 5.15.1汽车稳定性能分析汽车稳定性能分析5.1.25.1.2轮胎的侧偏特性轮胎的侧偏特性3.
22、3.影响侧偏特性的因素影响侧偏特性的因素（1 1）垂直载荷的影响）垂直载荷的影响 垂直载荷增大，侧偏刚度增大。但垂直载荷太大侧偏刚度反而减小。垂直载荷增大，侧偏刚度增大。但垂直载荷太大侧偏刚度反而减小。（2 2）轮胎形式和结构参数的影响）轮胎形式和结构参数的影响 子午线胎比斜交胎侧偏刚度高。子午线胎比斜交胎侧偏刚度高。扁平比（轮胎高度扁平比（轮胎高度H/H/宽度宽度B B）小的轮胎侧偏刚度大。）小的轮胎侧偏刚度大。胎压大，则侧偏刚度大，但胎压太大侧偏刚度基本不变。试验时，可胎压大，则侧偏刚度大，但胎压太大侧偏刚度基本不变。试验时，可能通过改变减少胎压改变稳态试验结果。能通过改变减少胎压改变稳态
23、试验结果。（3 3）路面的影响）路面的影响路面干湿程度的影响：路面越湿，最大侧偏力越小。路面干湿程度的影响：路面越湿，最大侧偏力越小。薄水层的影响：路面有薄水层时，轮胎可能会完全失去侧偏力，这称为薄水层的影响：路面有薄水层时，轮胎可能会完全失去侧偏力，这称为“滑水滑水”现象。现象。学习情境学习情境5 5 汽车操纵稳定汽车操纵稳定 性能检测性能检测4.4.回正力矩回正力矩绕绕OZOZ轴的力矩轴的力矩 在轮胎发生侧偏时，还会产生作用于轮胎绕在轮胎发生侧偏时，还会产生作用于轮胎绕OZOZ轴的力矩。圆周行驶时，是轴的力矩。圆周行驶时，是使转向车轮回复到直线行驶位置的主要恢复力矩之一，称为回正力矩。使转
24、向车轮回复到直线行驶位置的主要恢复力矩之一，称为回正力矩。轮胎的型式及结构参数对回正力矩一侧偏角特性有重要影响。在同样侧偏角下，轮胎的型式及结构参数对回正力矩一侧偏角特性有重要影响。在同样侧偏角下，尺寸大轮胎一般回正力矩较大。子午线轮胎的回正力矩比斜交轮胎大。尺寸大轮胎一般回正力矩较大。子午线轮胎的回正力矩比斜交轮胎大。轮胎的气压低，接地印迹长，轮胎拖距大，回正力矩也就大。轮胎的气压低，接地印迹长，轮胎拖距大，回正力矩也就大。地面切向反作用力对回正力矩的影响是随着驱动力的增加，回正力矩达最地面切向反作用力对回正力矩的影响是随着驱动力的增加，回正力矩达最大值后再下降。大值后再下降。在制动力作用下
25、，回正力矩不断减小，到一定制动力时下降为零，其后便在制动力作用下，回正力矩不断减小，到一定制动力时下降为零，其后便变为负值。变为负值。5.15.1汽车稳定性能分析汽车稳定性能分析5.1.25.1.2轮胎的侧偏特性轮胎的侧偏特性 学习情境学习情境5 5 汽车操纵稳定汽车操纵稳定 性能检测性能检测5.5.有外倾角时轮胎的滚动有外倾角时轮胎的滚动 汽车两前轮有外倾角，具有绕各自旋转轴线与地面的交点。滚动的趋势若汽车两前轮有外倾角，具有绕各自旋转轴线与地面的交点。滚动的趋势若不受约束，犹如发生侧偏一样，将偏离正前方而各自向左、右侧滚动。实际上，不受约束，犹如发生侧偏一样，将偏离正前方而各自向左、右侧滚
26、动。实际上，由于前轴的约束，两个车轮只能一起向前行驶。因此车轮中心必作用有一侧向由于前轴的约束，两个车轮只能一起向前行驶。因此车轮中心必作用有一侧向力，把车轮力，把车轮“拉拉”回至同一方向向前滚动。与此同时，轮胎接地面中产生一与回至同一方向向前滚动。与此同时，轮胎接地面中产生一与方向相反的侧向反作用力，这就是外倾侧向力。方向相反的侧向反作用力，这就是外倾侧向力。随着外倾角的增大，胎面与路面接触越来越差，所以高速轿车、特别是采随着外倾角的增大，胎面与路面接触越来越差，所以高速轿车、特别是采用超宽断面轮胎的赛车外倾角为零。摩托车转弯时，车轮外倾角很大，应具有用超宽断面轮胎的赛车外倾角为零。摩托车转
27、弯时，车轮外倾角很大，应具有圆形断面轮胎。圆形断面轮胎。车轮有外倾角时还产生回正力矩。按照轮胎坐标系的规定，正侧偏角对应车轮有外倾角时还产生回正力矩。按照轮胎坐标系的规定，正侧偏角对应于负的侧偏力与正的回正力矩；正外倾角对应于负的外倾侧向力与负的外倾回于负的侧偏力与正的回正力矩；正外倾角对应于负的外倾侧向力与负的外倾回正力矩。正力矩。5.15.1汽车稳定性能分析汽车稳定性能分析5.1.25.1.2轮胎的侧偏特性轮胎的侧偏特性 学习情境学习情境5 5 汽车操纵稳定汽车操纵稳定 性能检测性能检测 5.15.1汽车稳定性能分析汽车稳定性能分析5.1.35.1.3汽车的转向特性汽车的转向特性1.1.前
28、轮角阶跃输入下进入的汽车稳态响应前轮角阶跃输入下进入的汽车稳态响应等速圆周行驶等速圆周行驶 （1 1）稳态响应）稳态响应 汽车等速行驶时，在前轮角阶跃输入下进入的稳态响应就是等速圆周行汽车等速行驶时，在前轮角阶跃输入下进入的稳态响应就是等速圆周行驶。常用输出与输入的比值，如稳态时的横摆角速度与前轮转角之比来评价驶。常用输出与输入的比值，如稳态时的横摆角速度与前轮转角之比来评价稳态响应。稳态响应。这个比值称为稳态横摆角速度增益，也称为转向灵敏度。这个比值称为稳态横摆角速度增益，也称为转向灵敏度。公式如下：公式如下：其中其中K K称为稳定性因素，是表征汽车稳态响应的一个重要参数。称为稳定性因素，是
29、表征汽车稳态响应的一个重要参数。学习情境学习情境5 5 汽车操纵稳定汽车操纵稳定 性能检测性能检测 5.15.1汽车稳定性能分析汽车稳定性能分析5.1.35.1.3汽车的转向特性汽车的转向特性（2 2）稳态响应的三种类型）稳态响应的三种类型 中性转向中性转向 K K0 0时，即横摆角速度增益与车速成线性关系。这种稳态称为中性转向，见图时，即横摆角速度增益与车速成线性关系。这种稳态称为中性转向，见图5-105-10。中性转向的汽车，当转向盘保持一个固定的转角加减速行驶时，汽车的转转向半径不中性转向的汽车，当转向盘保持一个固定的转角加减速行驶时，汽车的转转向半径不变，与车速无关。变，与车速无关。不
30、足转向不足转向 当当K K0 0，不再与速度成线性关系，是一条低于中性转向汽车稳态横摆增益线，后来又，不再与速度成线性关系，是一条低于中性转向汽车稳态横摆增益线，后来又向下弯曲的曲线，见图向下弯曲的曲线，见图5-105-10。具有这样特性的汽车称为不足转向汽车。具有这样特性的汽车称为不足转向汽车。K K值愈大，横摆值愈大，横摆角速度增益曲线愈低，不足转向量愈大。角速度增益曲线愈低，不足转向量愈大。过多转向过多转向 当当K K0 0时，横摆角速度增益比中性转向时大。随着车速的增加，曲线向上弯曲，见图时，横摆角速度增益比中性转向时大。随着车速的增加，曲线向上弯曲，见图5-105-10。具有这种特性
31、的汽车称为过多转向汽车。具有这种特性的汽车称为过多转向汽车。K K值愈小，过多转向量愈大。值愈小，过多转向量愈大。学习情境学习情境5 5 汽车操纵稳定汽车操纵稳定 性能检测性能检测 5.15.1汽车稳定性能分析汽车稳定性能分析5.1.35.1.3汽车的转向特性汽车的转向特性（3 3）几个表征稳态响应的参数）几个表征稳态响应的参数 前、后轮侧偏角绝对值之差前、后轮侧偏角绝对值之差 前、后轮侧偏角绝对值之差增加，转向半径增加，汽车具有不足转向特性。前、后轮前、后轮侧偏角绝对值之差增加，转向半径增加，汽车具有不足转向特性。前、后轮侧偏角绝对值之差减小，转向半径减小，汽车具有过多转向特性。绝对值等于零
32、时，侧偏角绝对值之差减小，转向半径减小，汽车具有过多转向特性。绝对值等于零时，汽车为中性转向。汽车为中性转向。转向半径的比值转向半径的比值R RR0 R0 R RR0R01 1为中性转向；为中性转向；R RR0R01 1，则为不足转向；，则为不足转向；R RR0R01 1，为过多转向。，为过多转向。学习情境学习情境5 5 汽车操纵稳定汽车操纵稳定 性能检测性能检测 5.15.1汽车稳定性能分析汽车稳定性能分析5.1.35.1.3汽车的转向特性汽车的转向特性 2.2.影响转向特性的因素影响转向特性的因素 （1 1）汽车的质量分配与车轮侧偏刚度的匹配）汽车的质量分配与车轮侧偏刚度的匹配 在汽车设计
33、及改装中，应使汽车的质量在前后轴的分配，车轮的侧偏刚在汽车设计及改装中，应使汽车的质量在前后轴的分配，车轮的侧偏刚度相适应，使稳定性因数度相适应，使稳定性因数K0K0，以保证汽车的不足转向性。，以保证汽车的不足转向性。前置发动机前驱动的轿车，前轴的轴荷较大、转弯时前轴承担的离心惯性力前置发动机前驱动的轿车，前轴的轴荷较大、转弯时前轴承担的离心惯性力较大，在前后车轮侧偏刚度相同的情况下，前轮会产生较大的侧偏角，故趋较大，在前后车轮侧偏刚度相同的情况下，前轮会产生较大的侧偏角，故趋向于不足转向性。反之，后置发动机后驱动的轿车则趋向于过多转向性。向于不足转向性。反之，后置发动机后驱动的轿车则趋向于过
34、多转向性。（2 2）轮胎气压的影响）轮胎气压的影响 轮胎气压对侧偏刚度影响很大，降低轮胎气压，侧偏刚度下降，可以产轮胎气压对侧偏刚度影响很大，降低轮胎气压，侧偏刚度下降，可以产生较大的侧偏角。汽车说明书中规定的轮胎气压是考虑了获得不足转向性的生较大的侧偏角。汽车说明书中规定的轮胎气压是考虑了获得不足转向性的数值，故使用中应注意在冷态下检查并按说明书的规定调整轮胎的充气压力。数值，故使用中应注意在冷态下检查并按说明书的规定调整轮胎的充气压力。有的高速轿车甚至规定了每种乘坐条件及不同季节时前后轮胎的充气压力，有的高速轿车甚至规定了每种乘坐条件及不同季节时前后轮胎的充气压力，以确保需要的不足转向性。
35、前轮气压低于规定值，仅使汽车不足转向性增大，以确保需要的不足转向性。前轮气压低于规定值，仅使汽车不足转向性增大，转向灵敏度即横摆角速度增益下降；而后轮气压过低，后轮的侧偏角加大，转向灵敏度即横摆角速度增益下降；而后轮气压过低，后轮的侧偏角加大，甚至使原来是不足转向性的汽车变为过多转向性汽车，对操纵稳定性带来严甚至使原来是不足转向性的汽车变为过多转向性汽车，对操纵稳定性带来严重不良影响。重不良影响。学习情境学习情境5 5 汽车操纵稳定汽车操纵稳定 性能检测性能检测 5.15.1汽车稳定性能分析汽车稳定性能分析5.1.35.1.3汽车的转向特性汽车的转向特性 （3 3）轮胎结构的影响）轮胎结构的影
36、响 不同结构不同结构(帘布层数、扁平率等帘布层数、扁平率等)、不同型式（子午线轮胎、普通斜交轮胎）的轮胎，、不同型式（子午线轮胎、普通斜交轮胎）的轮胎，侧偏刚度不同，可能使汽车具有过多转向性。侧偏刚度不同，可能使汽车具有过多转向性。子午线轮胎和普通斜交帘线轮胎在车上混合装用对汽车的操纵性有严重影响。子午线子午线轮胎和普通斜交帘线轮胎在车上混合装用对汽车的操纵性有严重影响。子午线轮胎侧偏刚度大，若仅前轮改用子午线轮胎，可使前轮侧偏角减少，如果小于后轮侧轮胎侧偏刚度大，若仅前轮改用子午线轮胎，可使前轮侧偏角减少，如果小于后轮侧偏角，可使原为不足转向性的汽车变为过多转向性汽车。偏角，可使原为不足转向
37、性的汽车变为过多转向性汽车。扁平率小的宽轮胎，侧偏刚度大，产生的侧偏角小。因此，如仅前轮换用扁平率小的扁平率小的宽轮胎，侧偏刚度大，产生的侧偏角小。因此，如仅前轮换用扁平率小的轮胎，有使汽车产生过多转向的倾向；如仅后轮换用，则有汽车呈不足转向的倾向。轮胎，有使汽车产生过多转向的倾向；如仅后轮换用，则有汽车呈不足转向的倾向。（4 4）驱动型式的影响）驱动型式的影响 转向时施加于轮胎上的切向力增加，轮胎的侧偏刚度下降，使产生的侧偏角增加。因转向时施加于轮胎上的切向力增加，轮胎的侧偏刚度下降，使产生的侧偏角增加。因此，后轮驱动的车辆，转向时施加驱动力，使后轮侧偏角增加，有减少不足转向性、此，后轮驱动
38、的车辆，转向时施加驱动力，使后轮侧偏角增加，有减少不足转向性、向过多转向性转化的倾向；前轮驱动的汽车，转向时施加驱动力，使前轮侧偏角增加，向过多转向性转化的倾向；前轮驱动的汽车，转向时施加驱动力，使前轮侧偏角增加，有增加不足转向性的作用。有增加不足转向性的作用。（5 5）左、右轮垂直载荷再分配的影响）左、右轮垂直载荷再分配的影响 轮胎侧偏刚度在一定范围内随垂直载荷的增加而增加。在侧向力作用下，若前轴左右轮胎侧偏刚度在一定范围内随垂直载荷的增加而增加。在侧向力作用下，若前轴左右轮垂直载荷变动量大，则汽车趋向于减少不足转向性；：由于增加前悬架的角刚度，轮垂直载荷变动量大，则汽车趋向于减少不足转向性
39、；：由于增加前悬架的角刚度，能使侧倾力矩分摊到前轴上的数值增加，因而能使前轴左右轮垂直载荷的变动量加大；能使侧倾力矩分摊到前轴上的数值增加，因而能使前轴左右轮垂直载荷的变动量加大；减少后悬架的角刚度，能使侧倾力矩分摊到后轴上的数值减少，因而后轴左右轮垂直减少后悬架的角刚度，能使侧倾力矩分摊到后轴上的数值减少，因而后轴左右轮垂直载荷的变动量减少，有利于增加汽车的不足转向性。载荷的变动量减少，有利于增加汽车的不足转向性。学习情境学习情境5 5 汽车操纵稳定汽车操纵稳定 性能检测性能检测 5.15.1汽车稳定性能分析汽车稳定性能分析5.1.35.1.3汽车的转向特性汽车的转向特性 2.2.影响转向特
40、性的因素影响转向特性的因素 （1 1）汽车的质量分配与车轮侧偏刚度的匹配）汽车的质量分配与车轮侧偏刚度的匹配 在汽车设计及改装中，应使汽车的质量在前后轴的分配，车轮的侧偏刚度相在汽车设计及改装中，应使汽车的质量在前后轴的分配，车轮的侧偏刚度相适应，使稳定性因数适应，使稳定性因数K0K0，以保证汽车的不足转向性。，以保证汽车的不足转向性。前置发动机前驱动的轿车，前轴的轴荷较大、转弯时前轴承担的离心惯性力前置发动机前驱动的轿车，前轴的轴荷较大、转弯时前轴承担的离心惯性力较大，在前后车轮侧偏刚度相同的情况下，前轮会产生较大的侧偏角，故趋较大，在前后车轮侧偏刚度相同的情况下，前轮会产生较大的侧偏角，故
41、趋向于不足转向性。反之，后置发动机后驱动的轿车则趋向于过多转向性。向于不足转向性。反之，后置发动机后驱动的轿车则趋向于过多转向性。（2 2）轮胎气压的影响）轮胎气压的影响 轮胎气压对侧偏刚度影响很大，降低轮胎气压，侧偏刚度下降，可以产生较轮胎气压对侧偏刚度影响很大，降低轮胎气压，侧偏刚度下降，可以产生较大的侧偏角。汽车说明书中规定的轮胎气压是考虑了获得不足转向性的数值，大的侧偏角。汽车说明书中规定的轮胎气压是考虑了获得不足转向性的数值，故使用中应注意在冷态下检查并按说明书的规定调整轮胎的充气压力。有的故使用中应注意在冷态下检查并按说明书的规定调整轮胎的充气压力。有的高速轿车甚至规定了每种乘坐条
42、件及不同季节时前后轮胎的充气压力，以确高速轿车甚至规定了每种乘坐条件及不同季节时前后轮胎的充气压力，以确保需要的不足转向性。前轮气压低于规定值，仅使汽车不足转向性增大，转保需要的不足转向性。前轮气压低于规定值，仅使汽车不足转向性增大，转向灵敏度即横摆角速度增益下降；而后轮气压过低，后轮的侧偏角加大，甚向灵敏度即横摆角速度增益下降；而后轮气压过低，后轮的侧偏角加大，甚至使原来是不足转向性的汽车变为过多转向性汽车，对操纵稳定性带来严重至使原来是不足转向性的汽车变为过多转向性汽车，对操纵稳定性带来严重不良影响。不良影响。（3 3）轮胎结构的影响）轮胎结构的影响 不同结构不同结构(帘布层数、扁平率等帘
43、布层数、扁平率等)、不同型式（子午线轮胎、普通斜交轮胎）、不同型式（子午线轮胎、普通斜交轮胎）的轮胎，侧偏刚度不同，可能使汽车具有过多转向性。的轮胎，侧偏刚度不同，可能使汽车具有过多转向性。子午线轮胎和普通斜交帘线轮胎在车上混合装用对汽车的操纵性有严重影响。子午线轮胎和普通斜交帘线轮胎在车上混合装用对汽车的操纵性有严重影响。子午线轮胎侧偏刚度大，若仅前轮改用子午线轮胎，可使前轮侧偏角减少，子午线轮胎侧偏刚度大，若仅前轮改用子午线轮胎，可使前轮侧偏角减少，如果小于后轮侧偏角，可使原为不足转向性的汽车变为过多转向性汽车。如果小于后轮侧偏角，可使原为不足转向性的汽车变为过多转向性汽车。扁平率小的宽轮
44、胎，侧偏刚度大，产生的侧偏角小。因此，如仅前轮换用扁扁平率小的宽轮胎，侧偏刚度大，产生的侧偏角小。因此，如仅前轮换用扁平率小的轮胎，有使汽车产生过多转向的倾向；如仅后轮换用，则有汽车呈平率小的轮胎，有使汽车产生过多转向的倾向；如仅后轮换用，则有汽车呈不足转向的倾向。不足转向的倾向。（4 4）驱动型式的影响）驱动型式的影响 转向时施加于轮胎上的切向力增加，轮胎的侧偏刚度下降，使产生的侧偏角转向时施加于轮胎上的切向力增加，轮胎的侧偏刚度下降，使产生的侧偏角增加。因此，后轮驱动的车辆，转向时施加驱动力，使后轮侧偏角增加，有增加。因此，后轮驱动的车辆，转向时施加驱动力，使后轮侧偏角增加，有减少不足转向
45、性、向过多转向性转化的倾向；前轮驱动的汽车，转向时施加减少不足转向性、向过多转向性转化的倾向；前轮驱动的汽车，转向时施加驱动力，使前轮侧偏角增加，有增加不足转向性的作用。驱动力，使前轮侧偏角增加，有增加不足转向性的作用。（5 5）左、右轮垂直载荷再分配的影响）左、右轮垂直载荷再分配的影响 轮胎侧偏刚度在一定范围内随垂直载荷的增加而增加。在侧向力作用下，若轮胎侧偏刚度在一定范围内随垂直载荷的增加而增加。在侧向力作用下，若前轴左右轮垂直载荷变动量大，则汽车趋向于减少不足转向性；：由于增加前轴左右轮垂直载荷变动量大，则汽车趋向于减少不足转向性；：由于增加前悬架的角刚度，能使侧倾力矩分摊到前轴上的数值
46、增加，因而能使前轴左前悬架的角刚度，能使侧倾力矩分摊到前轴上的数值增加，因而能使前轴左右轮垂直载荷的变动量加大；减少后悬架的角刚度，能使侧倾力矩分摊到后右轮垂直载荷的变动量加大；减少后悬架的角刚度，能使侧倾力矩分摊到后轴上的数值减少，因而后轴左右轮垂直载荷的变动量减少，有利于增加汽车轴上的数值减少，因而后轴左右轮垂直载荷的变动量减少，有利于增加汽车的不足转向性。的不足转向性。（6 6）轴转向的影响）轴转向的影响 车身侧倾时，由于悬架导向杆件的运动学关系，会使前轴或后轴相对于车身车身侧倾时，由于悬架导向杆件的运动学关系，会使前轴或后轴相对于车身转动某一角度。这使轮心运动方向发生变化，具有与侧偏现
47、象相同的效果，转动某一角度。这使轮心运动方向发生变化，具有与侧偏现象相同的效果，所以这种现象称为运动学侧偏，或称轴转向。所以这种现象称为运动学侧偏，或称轴转向。车身侧倾时，由于悬架变形使后轴沿离心力对该轴中点之矩相反的方向转过车身侧倾时，由于悬架变形使后轴沿离心力对该轴中点之矩相反的方向转过某一角度某一角度(由虚线转至实线位置由虚线转至实线位置)，则汽车趋向于增加不足转向性；若后轴沿，则汽车趋向于增加不足转向性；若后轴沿离心力对该轴中点之矩相同方向转过某一角度，则趋向于减少不足转向性。离心力对该轴中点之矩相同方向转过某一角度，则趋向于减少不足转向性。如果前轴为非独立悬架，也存在轴转向问题，其分
48、析的结论是相同的。如果前轴为非独立悬架，也存在轴转向问题，其分析的结论是相同的。（7 7）侧倾时车轮外倾角变化的影响）侧倾时车轮外倾角变化的影响 车身侧倾时，由于悬架型式的不同，车轮外倾角会发生变化，使轮心前进方车身侧倾时，由于悬架型式的不同，车轮外倾角会发生变化，使轮心前进方向发生变化，这与轮胎侧偏具有相同效果，可以使汽车的转向特性发生变化。向发生变化，这与轮胎侧偏具有相同效果，可以使汽车的转向特性发生变化。（8 8）轮胎回正力矩对侧偏的影响）轮胎回正力矩对侧偏的影响 回正力矩回正力矩(即稳定力矩即稳定力矩)，汽车转弯时各轮上都受回正力矩的作用，有使前后，汽车转弯时各轮上都受回正力矩的作用，
49、有使前后轴侧偏角加大的效果。作用在前轮上的回正力矩，有增加不足转向的倾向；轴侧偏角加大的效果。作用在前轮上的回正力矩，有增加不足转向的倾向；作用在后轮上的回正力矩，有减少不足转向的倾向。由于前轮的回正力矩作用在后轮上的回正力矩，有减少不足转向的倾向。由于前轮的回正力矩较大，故汽车回正力矩的总效果往往趋向于增加不足转向性。较大，故汽车回正力矩的总效果往往趋向于增加不足转向性。学习情境学习情境5 5 汽车操纵稳定汽车操纵稳定 性能检测性能检测 5.15.1汽车稳定性能分析汽车稳定性能分析5.1.35.1.3汽车的转向特性汽车的转向特性 （6 6）轴转向的影响）轴转向的影响 车身侧倾时，由于悬架导向
50、杆件的运动学关系，会使前轴或后轴相对于车身侧倾时，由于悬架导向杆件的运动学关系，会使前轴或后轴相对于车身转动某一角度。这使轮心运动方向发生变化，具有与侧偏现象相同的效车身转动某一角度。这使轮心运动方向发生变化，具有与侧偏现象相同的效果，所以这种现象称为运动学侧偏，或称轴转向。果，所以这种现象称为运动学侧偏，或称轴转向。车身侧倾时，由于悬架变形使后轴沿离心力对该轴中点之矩相反的方向转过车身侧倾时，由于悬架变形使后轴沿离心力对该轴中点之矩相反的方向转过某一角度某一角度(由虚线转至实线位置由虚线转至实线位置)，则汽车趋向于增加不足转向性；若后轴沿，则汽车趋向于增加不足转向性；若后轴沿离心力对该轴中点
