当前课程知识点：汽车理论 > 第五章：汽车的操纵稳定性 > 知识点5.17：侧倾外倾与侧倾转向 > 侧倾外倾与侧倾转向
同学们大家好
下面进行第五章
汽车的操纵稳定性第17知识点
侧倾外倾和侧倾转向的介绍
首先介绍侧倾外倾
车厢侧倾的时候
因为悬架的结构形式不一样
车轮外倾角的变化它也不一样
一般来讲它可以有三种变化状态
一个就是保持不变
打个比方就像非独立悬架
车厢怎么侧倾
实际上那根轴跟车厢侧倾
没什么关系
轴是支撑在两个车轮上的
实际上它的外倾角
基本上也就是不变的
还有一种就是
沿地面侧向反作用力的方向倾斜
比如我们汽车向左边转向
那么你的离心力是向右的
这样地面反作用当然也就是向左侧
它也就是向左侧方向倾斜
这个也就是说
沿着地面侧向
反作用力的方向倾斜
还有一种
当然就是沿着地面反作用力的方向
反的方向倾斜
你比如我给它往左的侧向力
那么它实际上是往右
这样来倾斜的
基本上有这样三种
车轮外倾角的变化
一般会引起外倾侧向力
会引起外倾侧向力
这个会导致轮胎侧偏角的改变
为什么呢
因为你作用在轮胎上的
地面反作用力大小
它是不变的
总的大小它是不变的
因为当你的汽车运动状态一定的话
比如你的侧向加速一定的情况下
那么作用在前轴或者后轴上的
地面侧向反作用力是不变的
由于加进去了外倾侧向力
这时候就会使得
侧偏的侧向力发生改变
由于侧偏侧向力改了
那当然这个侧偏角也就会改变
根据我们前面学到的知识
地面的总的侧向反作用力
它应该等于侧偏的侧向力
加上外倾的侧向力
这样说实在的总的侧偏角
就等于侧偏1/γ
乘上括弧里边总的侧向力
减去一个外倾侧向力
因此这个外倾侧向力的大小
直接关系到侧偏角的大小
当一个侧向力是正值
而外倾角为负值的时候
这时候外倾角的作用
是使侧偏角的绝对值来减小
因为这时候外倾侧向力
它是和这个总的侧向力
它是一致的
因为负的外倾角
产生正的侧向力
这时候它是一致的
那当然侧偏侧向力也就减小了
这时候就会使得
侧偏角的绝对值减小
若外倾角为正值
也就是外倾角为正值
这时候侧偏角的绝对值就会增大
也就是说当车轮外倾倾斜的方向
与地面侧向反作用力一致的时候
侧偏角绝对值它是减小的
反之它就是增大的
悬架的车轮外倾角的变化规律
是将直接影响到汽车的稳态
与瞬态的响应
外倾角的增加
轮胎的侧向附着能力
它实际上就会降低
因为轮胎压在地面上的时候
假如没有外倾角
这时候它的接地印记
接地面积也是最大的
有了外倾角以后
实际上它和地面的附着
也就受到了破坏
这时候它会影响到
汽车的极限的性能
主要影响到它的极限侧向加速度
如果要保持高的极限性能
也就是保持高的极限稳定性的话
当急速转弯行驶的时候
这时候承受大部分
垂直载荷的外侧车轮
应尽量垂直于地面
也就是说
外侧车轮最好还是垂直的
内侧车轮外倾角可以跟着变化
使轮胎胎面花纹
与地面保持良好的接触
这样极限性能才能够比较好
因此我们在悬架设计的时候
就是按照这样的原则
来设置侧倾外倾角
车厢侧倾的时候
车轮相对于地面的外倾角
可以认为是由两部分合成的
一个车轮相对于车厢的外倾角
另一个是车厢相对于地面的侧倾角
把这两个叠加下来以后
最后才会得到一个总的外倾角
因此我们在分析外倾角的时候
我们首先应该假设车厢不动
地面向相反的方向
转过一个车厢的侧倾角
转过侧倾角
然后最后再把这个复原回来
在反的方向再转过来侧倾角
最后看一看
车轮的外倾角大小有多少
我们通过下边这个图例
来解释现象
我们这个汽车原来是原始状态
它没有发生侧倾
这时候我们让车厢保持不变
让地面相对于车厢转过
侧倾角的角度
Φr角度
比如对于等长双横臂
独立悬架的车子来讲
在它倾斜以后
我们可以看到
车轮和车身是保持一样方向的
当然我们不要误认为
这时候它的外倾角好像为零
没有变
当我们把它复原回来以后
我们就可以发觉
在这样的情况下
实际上车轮的外倾角
跟车厢的侧倾角
它是大小是一样的
所以这样的话
它的一个外倾角
实际上它是包含了两部分
一个是车轮
相对于车身的这个倾斜的角度
比如说像等长双横臂
悬架的情况下
这两个是不变的
它等于零
因此在这种情况下
那么它的外倾角
就完全取决于车厢的侧倾角
当然我们下边这一个图上
画出了典型的若干种悬架
它们产生侧倾外倾的情况
我们这个左上方这个图
当然就是非独立悬架的情况
非独立悬架的情况
不管你车身怎么倾斜
我们的车轮的话在地面上
基本上都是保持垂直的
都是保持垂直的
也就是说它的外倾角
是不发生变化的
这个中间上方是一个双横臂的
独立悬架
刚才我们做的那个示范
是等长双横臂
它不是等长的双横臂
因此它的车轮的外倾角
它和车身的侧倾角
并不完全大小(一样)
但是它的车轮的外倾角
一般来讲相对来讲
还是比较稳定的
当然这里边还有各种各样的
比如说像单纵臂
烛式 单横臂
以及单横臂大侧向加速度的时候
这样一些状况
我们在这里就不一一分析了
汽车在不平等地面上
直线行驶的时候
由于侧倾外倾角的缘故
车轮的上下跳动
会使得车轮外倾角不断的变化
因为一个车轮
受到颠簸路面的时候
它实际上就相当于一个侧倾
这时候它的外倾角
就会不断变化
同时产生相应的外倾的侧向力
这样就会使得一个汽车
它左右摇晃
因为它总受到侧向力
这样直接影响到
它的直线行驶的稳定性
所以一般来讲
侧倾外倾角的设置
要兼顾横摆角速度响应
和直线行驶稳定性这两个方面
我不能够只是为了纠正
比如稳态响应不好
我这时候要通过车轮外倾
来改善它的稳态响应
这个时候你所用的量不能太大
可以稍稍的采用一点
总之不要让侧倾外倾过大
这样会使得它的直线行驶的稳定性
遭受破坏
车厢侧倾引起的车轮外倾角的变化
一般来讲是用公式来计算的
表达式是这样的
也就是外倾角
应该等于外倾角的变化率
也就是偏γ/偏Φ
最后乘上一个侧倾角
我们经常偏γ/偏φ
我们把它称之为侧倾的外倾系数
为了说明这种外倾变化
对汽车稳态响应的作用
经常我们是在其数值的后边
带一个括号
来说明它是过多的还是不足的
若外倾角的变化
使汽车不足转向量增加
那么在后边写上不足
如果这种外倾
使得它的不足转向量减少
那么我们在里边写上过多
一般来说根据统计
轿车的前轴侧倾外倾系数
一般来讲是0.61到0.88度
然后不足
然后后轴的侧倾外倾系数
是从0到0.86
这是一个过多的
讨论了侧倾外倾以后
我们再来讨论一下侧倾转向
由车厢侧倾所引起的
前转向轮绕主销的转动
或者说后轮绕着垂直轴转动
我们把它称之为侧倾转向
对于后轴来讲
也就是非转向轴来讲
它是指车厢侧倾的时候
由于悬架导向杆系
相互作用的运动学关系
产生的车轮转向角
实际上就是直接是车轮的转向角
而对于前轴来讲
实际上前轴
因为你还有转向系统
还有转向系统
这时候经常是你的悬架导向杆系
和转向系统的这个杆系
它发生的运动学的这种干涉
发生了这样一些
运动学的不协调
这时候导致了车轮转向角
然后实际上这个的话
经常是悬架导向杆系
和转向杆系
运动学不协调干涉所造成的
有时候我也把它称之为
侧倾干涉转向
发生侧倾转向的时候
非独立悬架的车轴
也会绕垂直于轴线
然后它产生一个轴转向
产生轴转向
从运动学的观点来看
车轴及车轮
绕垂直于地面的轴线转动的效果
与轮胎发生了弹性侧偏角的效果
它是一样的
总之我一侧倾
然后它转了一个角度
就跟我们的侧偏
我明明转角转了10°
然后由于侧偏角有5°
这时候就相当于
我只转了5°一样
所以效果它是一样的
当然了你的侧倾转向
你既可能使得侧偏角变大
也可能使得侧偏角变小
所以侧倾转向
有时候又把它称之为
运动学的侧偏
随着前后轴侧倾转向的方向
和数值的不同
汽车的不足转向量
可能增加也可能减小
后边这个图基本表达了
这样一些倾向
我们最上头这一排
它实际上是指的一个
非独立悬架的汽车
然后它的转向的效果
打个比方我们认为前轴
认为它没有效果的话
只是后轴有
这样后轴它向转向方向轴转向
实际上是趋于不足转向
这时候会使得
你的转弯瞬时半径变大
是趋于不足转向的
当这个后轴转向的效果
是向转向相反方向转向的时候
当然显然就使得
转弯半径变小了
当然就减小不足转向了
甚至于可以称之为
增大了过多转向
对于独立悬架来讲
我们经常是采用前束角
前束角随着（车轮）上下跳动的时候
它的变化量来表达
这样就是侧倾转向的效果
比如对于悬架来讲
在压缩行程的时候
前束它是变小的
前束是负的
然后在复原行程
复原行程
它的前束它是变大的
因为我们汽车在转向的时候
肯定是外侧的
车轮那一侧它是压缩行程
然后我们内侧的
它是复原行程
比如像我们汽车
当向左转向的时候
实际上右侧
它实际上是一个压缩的
左侧是复原的
那我们就分析一下
这样的一个前束角的变化
它到底是过多的
还是不足转向的
假如车轴
它是一个前轮的
它这是一个前轴
因此它才有前束的变化
我们刚才说了
是向左转向
然后右侧是受到压缩的
右侧的
它的前束角变小
前束角变小
实际也就是向外张的
实际上也就是向右转向的
这个当然就使得右侧车轮
它实际上侧偏角是变大了
然后我们再看一看
左侧车轮
它前束角是变大了
实际上前束角变大
实际上它就是说向里收缩的
而对于左侧车轮向里收缩
实际上它也是向右转向的
因此对于这样一条的
前束角的变化
无论是内外侧车轮
实际上在你向左转向的时候
它都是向右转向
因此导致你的侧偏角变大
具有侧倾转向效应的汽车
在直线行驶的情况下
同样路面不平的话
也会引起车轮相对于车厢的跳动
这时候也会使得车轮
产生一定的转向角
因此你在压在不平路面的时候
你的车轮还在左右转
这时候也同样会造成方向的不稳
所以我们一般来讲
现在要尽量地减少
这种侧倾转向
下面这个图就是显示了某一个车
它经过改造以后
使得它侧倾转向效果
变得非常小的情况
这个图示
当然是日产的某一个轿车
它多连杆式后独立悬架
这个前束变化的情况
当然它的横坐标是前束
纵坐标当然一个是压缩
一个是复原行程
我们也可以看到
它的这一个多杆式悬架
它的前束变化量
是极其小的
在一定量上下振动的过程中
它前束角几乎不变
这样的汽车
它当然侧倾转向就相当的小
是不错的
当然它原来采用了
斜置单横臂的悬架
我们可以看到
它的前束角变化还是比较大的
这个时候通过采用
多连杆悬架以后
就会使得侧倾转向向
大幅度的减轻
车轮的侧倾转向角
和车厢侧倾角的关系
一般我们可以用这样一个式子来表达
侧倾转向角我们用δ来表示
等于车身的侧倾角
然后乘上一个
偏γ/偏Φ
我们这里边的
这个偏γ/偏Φ
我们把它称之为侧倾转向系数
一般根据统计
轿车的前轴侧倾转向系数
一般它等于从0.2不足
到0.1度过多
这样的一个范围里边
后轴的侧倾转向系数
一般来讲
是0.13不足到0.06过多
基本上是这样一个范围
当然在这里边
我们应该强调一点
前转向轮与转向杆系相连接
因此前轮的侧倾转向系数里边
包含了侧倾干涉转向的
作用在里边
有关侧倾转向等等
这些方面的知识
就介绍到这里
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--制动防抱死系统
-知识点4.15：汽车防抱死制动系统--作业
-知识点4.0：前四章知识总结
--前四章知识总结
-期中考试--期中考试
-知识点5.1：汽车操纵稳定性概述(1)研究的内容
-第五章--知识点5.1汽车操纵稳定性概述(1)研究的内容
-知识点5.2：汽车操纵稳定性概述(2)评价方法
-知识点5.3：轮胎的侧偏现象
--轮胎的侧偏现象
-第五章：汽车的操纵稳定性--知识点5.3：轮胎的侧偏现象
-知识点5.4：轮胎结构参数对侧偏特性的影响
-知识点5.4：轮胎结构参数对侧偏特性的影响--作业
-知识点5.5：车轮外倾角对轮胎侧偏特性的影响
-知识点5.5：车轮外倾角对轮胎侧偏特性的影响--作业
-知识点5.6：线性二自由度汽车操纵稳定性模型
-知识点5.6：线性二自由度汽车操纵稳定性模型--作业
-知识点5.7：前轮角阶跃输入下汽车的稳态响应
-第五章--知识点5.7：前轮角阶跃输入下汽车的稳态响应
-知识点5.8：稳态响应的评价方法
-知识点5.8：稳态响应的评价方法--作业
-知识点5.9：前轮角阶跃输入下汽车的瞬态响应
-知识点5.9：前轮角阶跃输入下汽车的瞬态响应--作业
-知识点5.10：瞬态响应的评价方法
-知识点5.10：瞬态响应的评价方法--作业
-知识点5.11：横摆角速度的频率响应特性
-知识点5.11：横摆角速度的频率响应特性--作业
-知识点5.12：汽车操纵稳定性与悬架的关系
-知识点5.12：汽车操纵稳定性与悬架的关系--作业
-知识点5.13：汽车的侧倾轴线
--汽车的侧倾轴线
-知识点5.13：汽车的侧倾轴线--作业
-知识点5.14：汽车的侧倾角刚度
--汽车的侧倾角刚度
-知识点5.14：汽车的侧倾角刚度--作业
-知识点5.15：汽车的侧倾角
--汽车的侧倾角
-知识点5.15：汽车的侧倾角--作业
-知识点5.16：侧倾导致左右车轮垂直载荷重新分配及其对稳态响应的影响
-知识点5.16：侧倾导致左右车轮垂直载荷重新分配及其对稳态响应的影响--作业
-知识点5.17：侧倾外倾与侧倾转向
-知识点5.17：侧倾外倾与侧倾转向--作业
-知识点5.18：变形转向与变形外倾
-知识点5.18：变形转向与变形外倾--作业
-知识点5.19：汽车操纵稳定性与转向系的关系
-知识点5.19：汽车操纵稳定性与转向系的关系--作业
-知识点5.20：转向盘中间位置操纵稳定性实验
-知识点5.20：转向盘中间位置操纵稳定性实验--作业
-知识点5.21：汽车操纵稳定性与传动系的关系
-知识点5.21：汽车操纵稳定性与传动系的关系--作业
-知识点5.22：地面切向反作用力控制转向特性简介
-知识点5.22：地面切向反作用力控制转向特性简介--作业
-知识点5.23：提高汽车操纵稳定性的电子控制系统
-知识点5.23：提高汽车操纵稳定性的电子控制系统--作业
-知识点5.24：汽车的侧翻
--汽车的侧翻
-知识点5.24：汽车的侧翻--作业
-知识点6.1：汽车的平顺性
--汽车的平顺性
-知识点6.1：汽车的平顺性--作业
-知识点6.2：人体对振动的反应
--人体对振动的反应
-知识点6.2：人体对振动的反应--作业
-知识点6.3：平顺性的评价方法
--平顺性的评价方法
-第六章：汽车的平顺性--知识点6.3：平顺性的评价方法
-知识点6.4：路面不平度的统计特性
-第六章：汽车的平顺性--知识点6.4：路面不平度的统计特性
-知识点6.5：空间功率谱密度化为时间功率谱密度
-第六章--知识点6.5：空间功率谱密度化为时间功率谱密度
-知识点6.6：汽车振动系统及其简化
-知识点6.6：汽车振动系统及其简化--作业
-知识点6.7：单质量系统的自由振动
-知识点6.7：单质量系统的自由振动--作业
-知识点6.8：单质量系统频率响应特性
-知识点6.8：单质量系统频率响应特性--作业
-知识点6.9：单质量系统对路面随机输入的响应概述
-第六章--6.9：单质量系统对路面随机输入的响应概述
-知识点6.10：单质量系统对路面随机输入的响应量的计算分析
-第六章-6.10：单质量系统对路面随机输入的响应量的计算分析
-知识点6.11：车身车轮双质量系统的振动
-知识点6.11：车身车轮双质量系统的振动--作业
-知识点6.12：双质量系统的频率响应特性
-知识点6.12：双质量系统的频率响应特性--作业
-知识点6.13：系统参数对双质量系统振动响应量的影响
-知识点6.13：系统参数对双质量系统振动响应量的影响--作业
-知识点6.14：主动与半主动悬架概述
-知识点6.14：主动与半主动悬架概述--作业
-知识点6.15：双轴汽车的振动
--双轴汽车的振动
-第六章：汽车的平顺性--知识点6.15：双轴汽车的振动
-知识点6.16：双轴汽车的频率响应特性
-知识点6.16：双轴汽车的频率响应特性--作业
-知识点6.17：双轴汽车振动响应量的计算
-知识点6.17：双轴汽车振动响应量的计算--作业
-知识点6.18：人体—座椅系统的振动
-知识点6.18：人体—座椅系统的振动--作业
-知识点6.0：第五、六章知识总结
-期末考试--考试入口
