汽车操纵稳定性与悬架的关系共37页课件.ppt

1、)(121yaLK 这里这里 1， 2等于等于Fy1/k1， Fy2/k2。这里。这里k1，k2是假定轮胎垂直载荷不变、是假定轮胎垂直载荷不变、外倾角为外倾角为0、且侧偏角较小时的侧偏刚度，是一种简化的模型。实际上、且侧偏角较小时的侧偏刚度，是一种简化的模型。实际上 和和许多其他因素有关：轮胎垂直载荷；外倾角；悬架导向杆系变形、车身侧许多其他因素有关：轮胎垂直载荷；外倾角；悬架导向杆系变形、车身侧倾等。故汽车轮胎的实际总侧偏角应为：倾等。故汽车轮胎的实际总侧偏角应为：。绕绕垂垂直直地地面面轴轴线线的的转转动动变变形形而而产产生生的的后后轮轮平平面面杆杆系系车车厢厢外外倾倾导导致致悬悬架架导导向

2、向变变形形转转向向角角：侧侧向向力力使使销销的的转转动动。而而产产生生的的前前轮轮平平面面绕绕主主运运动动车车厢厢外外倾倾导导致致转转向向杆杆系系侧侧倾倾转转向向角角：侧侧向向力力使使性性侧侧偏偏角角。与与外外倾倾角角变变动动产产生生的的弹弹弹弹性性侧侧偏偏角角：垂垂直直载载荷荷.321 =弹性侧偏角弹性侧偏角（考虑了轮胎垂直载荷和外倾角）（考虑了轮胎垂直载荷和外倾角） +车身侧倾转向角车身侧倾转向角+悬架导向杆系变形转向角悬架导向杆系变形转向角。 也就是说，侧偏角不但和轮胎特性与载荷有关，也就是说，侧偏角不但和轮胎特性与载荷有关，而且与汽车悬架、转向系有关。而且与汽车悬架、转向系有关。一、汽

3、车的侧倾一、汽车的侧倾（一）车厢侧倾轴（一）车厢侧倾轴 车厢相对地面转动的瞬时轴线称为车厢相对地面转动的瞬时轴线称为车厢侧倾车厢侧倾轴轴。它与前后轴处的垂直断面的交点称为前、后。它与前后轴处的垂直断面的交点称为前、后侧倾中心侧倾中心。它由悬架。它由悬架导向机构决定，可由图解或导向机构决定，可由图解或实验求得。实验求得。DGEFgmsyFrFlF无侧向力无侧向力有侧向力有侧向力mODGEFdg的侧倾中心单横摆臂独立悬架车厢yFmgClFrFCDGlOrO厢厢双横摆臂独立悬架及车双横摆臂独立悬架及车mOdgDGlOrO的侧倾中心双横摆臂独立悬架车厢麦弗逊式独立悬架三维图麦弗逊式独立悬架三维图（二）

4、悬架的角刚度（二）悬架的角刚度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1. 悬架的线刚度悬架的线刚度22nmkksl2. 悬架的角刚度悬架的角刚度度的螺旋弹簧。相当一个具有悬架线刚时所受到的弹性恢复力等效弹簧：车厢在侧倾用等效弹簧求悬架侧倾角刚度用等效弹簧求悬架侧倾角刚度rlrldBKBdBKdT221 2)2(2 2/2轮距单轮力 设悬架单侧线刚度为设悬架单侧线刚度为 ,车厢的弹性恢复力矩为车厢的弹性恢复力矩为侧倾角刚度为：侧倾角刚度为：221 BKdd

5、TKlrrlK汽车总的悬架侧倾角刚度汽车总的悬架侧倾角刚度汽车总的侧倾角刚度汽车总的侧倾角刚度=前后侧倾角刚度前后侧倾角刚度+横向稳定杆角横向稳定杆角刚度刚度。实际轿车的前侧倾角刚度为实际轿车的前侧倾角刚度为300-1200 Nm/ ()。后侧。后侧倾角刚度为倾角刚度为180-700Nm/ () 。（三）车厢的侧倾角（三）车厢的侧倾角 车厢侧倾角车厢侧倾角指车厢绕侧倾轴的转角，它是影响汽指车厢绕侧倾轴的转角，它是影响汽车操纵稳定性的一个重要参数。它也影响乘员感觉，车操纵稳定性的一个重要参数。它也影响乘员感觉，车厢侧倾角过大，乘员会很不舒适。侧倾角过小，车厢侧倾角过大，乘员会很不舒适。侧倾角过小

6、，平顺性差，凸凹不平路面对汽车单边冲击很大，同平顺性差，凸凹不平路面对汽车单边冲击很大，同时会影响驾驶员路感。时会影响驾驶员路感。式中，式中，M r是侧倾力矩，是侧倾力矩，K r是悬架总的侧倾角是悬架总的侧倾角刚度。刚度。侧倾力矩由下列三部分组成：侧倾力矩由下列三部分组成：rrrKM 1.悬挂质量离心力引起的侧倾力矩悬挂质量离心力引起的侧倾力矩syssyGaRumF2式中，式中，ay是侧向加速度是侧向加速度(g) ，Gs是是悬挂重量悬挂重量(N)。从图中看到，从图中看到，Fsy引起的引起的侧倾力矩侧倾力矩为为汽车作稳态行驶时，悬挂质量汽车作稳态行驶时，悬挂质量ms的离心力为的离心力为hFMsy

7、rI 式中，式中，h是是悬挂质心到侧倾轴的距离。悬挂质心到侧倾轴的距离。sasb1mO2mOsGshhHNL2h1hrssrhGeGM ermOsGhrhe2. 侧倾后悬挂质量重力引起的侧倾力矩侧倾后悬挂质量重力引起的侧倾力矩式中，式中，e是侧倾后是侧倾后悬挂质心偏移距离。悬挂质心偏移距离。从图中有从图中有rssrIIhGeGM 3.独立悬架非悬挂质量离心力引起的侧倾力矩独立悬架非悬挂质量离心力引起的侧倾力矩rFGNFuyr2式中，式中，Fr是铰链处的反作用力。是铰链处的反作用力。对图中对图中G点取力矩，有点取力矩，有GNrFFuyr12即即rFrFlFlF2uyF2uyFrzFzFYFYFE

8、FNmO0hKrrh 0KFNGGGNKFrFEFFMuyrrIIIrrhGNKF0从图中有从图中有故故)(0rhFMuyrIII车厢侧倾角计算车厢侧倾角计算rIIIrIIrIrMMMMrrrKM 式中，式中，M r是侧倾力矩，是侧倾力矩，K r是悬架总的侧倾角是悬架总的侧倾角刚度。刚度。二、垂直载荷重分配及对稳态特性的影响二、垂直载荷重分配及对稳态特性的影响sGsyFhrsyFysF2ysF1s2Ls1LLysF1yuF1lF11rTrF11h1uhysF2yuF2lF22rTrF22h2uh1B2B1. 侧顷时垂直载荷重分配侧顷时垂直载荷重分配式中式中侧顷时前左轮垂直载荷变化量为侧顷时前左

9、轮垂直载荷变化量为111 1 11BhFMKKhLbFFuyurrrssylz Fz1l 侧顷时前左轮垂直载荷变化量侧顷时前左轮垂直载荷变化量Fsy车厢上作用的离心力车厢上作用的离心力bs 车厢质心到后轴的水平距离车厢质心到后轴的水平距离L 轴距轴距h1前侧顷中心离地高度前侧顷中心离地高度K r1 前悬架侧顷角刚度前悬架侧顷角刚度 K r 汽车总侧顷角刚度汽车总侧顷角刚度M r 作用在车厢的外侧顷力矩之作用在车厢的外侧顷力矩之和和Fu1y前簧下质量产生的离心力前簧下质量产生的离心力hu1前簧下质心离地高度前簧下质心离地高度B1 前轮距前轮距 从上式可知，从上式可知，车厢作用的离心力越大车厢作用

10、的离心力越大(Fsy大大)，或质心越靠前或质心越靠前(bs 大大)，或前侧顷中心越高或前侧顷中心越高 (h1大大) ，或，或前悬架侧顷角刚度占总侧顷角刚度比例越高前悬架侧顷角刚度占总侧顷角刚度比例越高 (K r1 / K r大大) ，或前轮距越小，则前左轮垂直载荷变化量，或前轮距越小，则前左轮垂直载荷变化量就越大。就越大。 对前右轮，有：对前右轮，有： Fz1r= - Fz1l2. 侧顷时垂直载荷变动对侧偏刚度和稳态特性的影响侧顷时垂直载荷变动对侧偏刚度和稳态特性的影响 无侧向力时，左右轮垂直载荷无侧向力时，左右轮垂直载荷W0都对应于侧偏刚度都对应于侧偏刚度k0，左右轮侧偏，左右轮侧偏角都为：

11、角都为： ，式中，式中Fy为左右轮侧偏力之和。为左右轮侧偏力之和。 汽车转弯受到侧向力时，设左右轮垂直载荷变化为汽车转弯受到侧向力时，设左右轮垂直载荷变化为 W，内外轮的，内外轮的侧偏刚度分别为侧偏刚度分别为kl，kr。但内外轮的侧偏角相同。但内外轮的侧偏角相同02 kFkkFkkFyrlyrly故002/ kFy00kk 20rlkkk式中式中是左右轮垂直载荷变动时的平均侧偏刚度。从图可知，是左右轮垂直载荷变动时的平均侧偏刚度。从图可知， 增加前悬架角刚度或减少后悬架角刚度，会使前轮垂直增加前悬架角刚度或减少后悬架角刚度，会使前轮垂直载荷变化量增大，从而增加汽车不足转向。载荷变化量增大，从而增加汽车不足转向。K增大，不足转向量增大。增大，不足转向量增大。 反之，如左右后轮垂直载荷变动较大时，则反之，如左右后轮垂直载荷变动较大时，则|k2|减少，减少， K减少，不足减少，不足转向量减少。转向量减少。 因此，左右前轮垂直载荷变动较大（例如前侧顷角刚度较大）时，因此，左右前轮垂直载荷变动较大（例如前侧顷角刚度较大）时，则则|k1|(这里这里|k1|即上式中的即上式中的 )减少，根据减少，根据)(212kakbLmK0k谢谢