1第五章汽車的操縱穩定性第四節汽車操縱穩定性與懸架的關系本節將學習彈性側偏角、側傾轉向角和變形轉向角等基本概念，分析不同懸架及參數對汽車操縱穩定性的影響，了解改善汽車操縱穩定性的方法。1第五章汽車的操縱穩定性第四節本節將學習彈性側21）前、后軸左、右兩側車輪的垂直載荷要發生變化；

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）車身側傾時懸架變形，懸架導向桿系和轉向桿系將產生相應運動及變形。綜上，汽車側偏角還應該包括以下三個部分：

1）彈性側偏角（FZ變化和γ的變化引起的側偏角α的變化）；

2）側傾轉向角（車廂側傾而導致前后輪轉角的變化）；

3）變形轉向角（懸架導向桿系變形引起的車輪轉角的變化）。第四節汽車操縱穩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偏角的影響。21）前、后軸左、右兩側車輪的垂直載荷要發生變化；3側傾軸線是側傾中心的連線。1）側傾軸線：車廂相對于地面轉動時的瞬時軸線；

2）側傾中心：側傾軸線通過前、后軸處橫斷面上的瞬時轉動中心；其位置由懸架導向機構決定，常用圖解法確定。一、車廂側傾1.車廂側傾軸線想一想：先確定側傾軸線再確定側傾中心，還是先確定側傾中心再確定側傾軸線？第四節汽車操縱穩定性與懸架的關系3側傾軸線是側傾中心的連線。1）側傾軸線：車廂相對于41234O24O13①假定車廂不動，地面和車輪相對車廂轉動；②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。確定側傾中心時第四節汽車操縱穩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。41234O24O13確定側傾中心時第四節汽車操縱穩定性5Om1）單橫臂獨立懸架車廂的側傾中心第四節汽車操縱穩定性與懸架的關系5Om1）單橫臂獨立懸架車廂的側傾中心第四節汽車操縱穩定6DGOlOrOm2）雙橫臂獨立懸架的側傾中心第四節汽車操縱穩定性與懸架的關系6DGOlOrOm2）雙橫臂獨立懸架的側傾中心第四節汽車7雙橫臂獨立懸架的等效單橫臂懸架第四節汽車操縱穩定性與懸架的關系7雙橫臂獨立懸架的等效單橫臂懸架第四節汽車操縱穩定性與懸8定義：車廂側傾時，單位車廂轉角下，懸架系統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，懸架系統給車廂的總彈性恢復力：2.懸架的側傾角剛度第四節汽車操縱穩定性與懸架的關系8定義：車廂側傾時，單位車廂轉角下，懸架系統給車廂總的彈性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汽車操縱穩定性與懸架的關系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10mn第四節汽車操縱穩定性與懸架的關系10mn第四節汽車操縱穩定性與懸架的關系11用虛位移原理確定懸架側傾角剛度mnΔssΔst第四節汽車操縱穩定性與懸架的關系11用虛位移原理確定懸架側傾角剛度mnΔssΔst第四節12用虛位移原理確定懸架側傾角剛度mn第四節汽車操縱穩定性與懸架的關系12用虛位移原理確定懸架側傾角剛度mn第四節汽車操縱穩定132）懸架的側傾角剛度第四節汽車操縱穩定性與懸架的關系132）懸架的側傾角剛度第四節汽車操縱穩定性與懸架的關系14

Φr大，水平晃動大，乘客不穩定，無安全感。

Φr小，

→地面不平時有沖擊感。4.車廂側傾角及側傾力矩操縱穩定性平順性側傾角改變了外傾角γ；側傾角改變了內外車輪的垂直載荷FZ，從而改變側偏角α。在確定懸架總側傾角剛度時，要綜合考慮對操縱穩定性和平順性的影響。第四節汽車操縱穩定性與懸架的關系Φr14Φr大，水平晃動大，Φr小，4.車廂側151）懸掛質量的離心力引起的側傾力矩MΦrⅠ第四節汽車操縱穩定性與懸架的關系151）懸掛質量的離心力引起的側傾力矩MΦrⅠ第四節汽車162）側傾后懸掛質量重力引起的側傾力矩MΦrⅡ第四節汽車操縱穩定性與懸架的關系162）側傾后懸掛質量重力引起的側傾力矩MΦrⅡ第四節汽173）獨立懸架中非懸掛質量的離心力引起的側傾力矩MΦrⅢ第四節汽車操縱穩定性與懸架的關系173）獨立懸架中非懸掛質量的離心力引起的側傾力矩MΦrⅢ第18懸架總側傾剛度等于前、后懸架及橫向穩定桿的側傾角剛度之和。第四節汽車操縱穩定性與懸架的關系18懸架總側傾剛度等于前、后懸架及19二、側傾時垂直載荷在左右輪上的重新分配及其對穩態響應的影響1.側傾時垂直載荷在左右輪上的重新分配工字形車架代表車廂，懸掛質量為Ms。工字形車架分別通過前、后懸架的側傾中心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。第四節汽車操縱穩定性與懸架的關系19二、側傾時垂直載荷在左右輪上的重新分配及其對穩態響應的影20第四節汽車操縱穩定性與懸架的關系20第四節汽車操縱穩定性與懸架的關系21第四節汽車操縱穩定性與懸架的關系21第四節汽車操縱穩定性與懸架的關系22第四節汽車操縱穩定性與懸架的關系22第四節汽車操縱穩定性與懸架的關系23車身不側傾時車身側傾后2.左右輪垂直載荷再分配時輪胎的側偏剛度

當車身側傾嚴重時，α是增大還是減小？第四節汽車操縱穩定性與懸架的關系23車身不側傾時車身側傾后2.左右輪垂直載荷再分配時輪胎的側24汽車趨于增加不足轉向汽車趨于減少不足轉向用以上結論分析，如何通過改變前后軸左、右側車輪垂直載荷的變化量來提高汽車的不足轉向量？橫向穩定桿用在前后懸架對汽車穩態響應特性所起到的作用是否相同？為什么？思考第四節汽車操縱穩定性與懸架的關系24汽車趨于增加不足轉向汽車趨于減少不足轉向用以上結論分析，25FYγ不變沿FY側傾FYγ--+-減小增大三、側傾外傾——側傾時車輪外傾角的變化

側傾時γ的變化有三種可能第四節汽車操縱穩定性與懸架的關系沿FY相反方向側傾25FYγ不變沿FY側傾FYγ--+-減小增大三、側傾外傾—26地面轉過Φr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生側傾角Φr時，輪胎外傾角。車輪外傾角γ的確定第四節汽車操縱穩定性與懸架的關系26地面轉過Φr確定車輪相對于車廂外傾角。27車廂側傾時不同形式懸架所引起的車輪外傾角的γ變化非獨立懸架車身側傾時，前輪外傾角不變。第四節汽車操縱穩定性與懸架的關系27車廂側傾時不同形式懸架所引起的車輪外傾角的γ變化非獨立28車廂側傾時不同形式懸架所引起的車輪外傾角的γ變化雙橫臂懸架前輪外傾角與地面側向力方向相反，有增大側偏角（絕對值）的作用。第四節汽車操縱穩定性與懸架的關系28車廂側傾時不同形式懸架所引起的車輪外傾角的γ變化29車廂側傾時不同形式懸架所引起的車輪外傾角的γ變化單縱臂懸架前輪外傾角與地面側向力方向相反。第四節汽車操縱穩定性與懸架的關系29車廂側傾時不同形式懸架所引起的車輪外傾角的γ變化單縱臂30車廂側傾時不同形式懸架所引起的車輪外傾角的γ變化單橫臂懸架前輪外傾角與地面側向力方向相同（或相反）。第四節汽車操縱穩定性與懸架的關系30車廂側傾時不同形式懸架所引起的車輪外傾角的γ變化單橫臂31

—

側傾外傾系數。車廂側傾所引起的車輪外傾角的變化可由下式計算第四節汽車操縱穩定性與懸架的關系31—側傾外傾系數。車廂側傾所引起的車輪外傾角的變化可由32四、側傾轉向車廂側傾所引起的前轉向輪繞主銷的轉動、后輪繞垂直于地面軸線的轉動，即車輪轉角的變動，稱為側傾轉向。—

側傾轉向系數。車輪的側傾轉向角與車廂側傾角的關系可以用下式表示第四節汽車操縱穩定性與懸架的關系32四、側傾轉向車廂側傾所引起的前轉向輪繞主銷的轉33后懸架的側傾轉向對穩態轉向特性的影響第四節汽車操縱穩定性與懸架的關系33后懸架的側傾轉向對穩態轉向特性的影響第四節汽車操縱穩34第四節汽車操縱穩定性與懸架的關系34第四節汽車操縱穩定性與懸架的關系35五、變形轉向—懸架導向裝置變形引起的車輪轉向角懸架導向桿系各元件在各種力、力矩作用下發生的變形，引起車輪繞主銷或垂直于地面軸線的轉動，稱為變形轉向，其轉角叫做變形轉向角。變形轉向可以使汽車具有恰當的不足轉向。—

變形轉向角；—

側向力變形轉向系數。估算側向力變形轉向角第四節汽車操縱穩定性與懸架的關系35五、變形轉向—懸架導向裝置變形引起的車輪轉向角36第四節汽車操縱穩定性與懸架的關系36第四節汽車操縱穩定性與懸架的關系37第四節汽車操縱穩定性與懸架的關系37第四節汽車操縱穩定性與懸架的關系38回正力矩變形轉向角δa在回正力矩作用下，懸架和車輪有扭轉變形，前、后軸車輪均發生回正力矩變形轉向角δa。—

回正力矩變形轉向系數；—

回正力矩系數。回正力矩變形轉向角δa第四節汽車操縱穩定性與懸架的關系38回正力矩變形轉向角δa在回正力矩作用下，懸架和39第四節汽車操縱穩定性與懸架的關系回正力矩引起的變形轉向角前軸趨于增加不足轉向；后軸趨于減少不足轉向。39第四節汽車操縱穩定性與懸架的關系回正力矩引起的變形轉40六、變形外傾—懸架導向裝置變形引起的外傾角的變化受到側向力作用的獨立懸架桿系的變形會引起車輪外傾角的變化。第四節汽車操縱穩定性與懸架的關系40六、變形外傾—懸架導向裝置變形引起的外傾角的變化41下一節第四節汽車操縱穩定性與懸架的關系本節內容結束41下一節第四節汽車操縱穩定性與懸架的關系本節內容結束42第五章汽車的操縱穩定性第四節汽車操縱穩定性與懸架的關系本節將學習彈性側偏角、側傾轉向角和變形轉向角等基本概念，分析不同懸架及參數對汽車操縱穩定性的影響，了解改善汽車操縱穩定性的方法。1第五章汽車的操縱穩定性第四節本節將學習彈性側431）前、后軸左、右兩側車輪的垂直載荷要發生變化；

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）車身側傾時懸架變形，懸架導向桿系和轉向桿系將產生相應運動及變形。綜上，汽車側偏角還應該包括以下三個部分：

1）彈性側偏角（FZ變化和γ的變化引起的側偏角α的變化）；

2）側傾轉向角（車廂側傾而導致前后輪轉角的變化）；

3）變形轉向角（懸架導向桿系變形引起的車輪轉角的變化）。第四節汽車操縱穩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偏角的影響。21）前、后軸左、右兩側車輪的垂直載荷要發生變化；44側傾軸線是側傾中心的連線。1）側傾軸線：車廂相對于地面轉動時的瞬時軸線；

2）側傾中心：側傾軸線通過前、后軸處橫斷面上的瞬時轉動中心；其位置由懸架導向機構決定，常用圖解法確定。一、車廂側傾1.車廂側傾軸線想一想：先確定側傾軸線再確定側傾中心，還是先確定側傾中心再確定側傾軸線？第四節汽車操縱穩定性與懸架的關系3側傾軸線是側傾中心的連線。1）側傾軸線：車廂相對于451234O24O13①假定車廂不動，地面和車輪相對車廂轉動；②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。確定側傾中心時第四節汽車操縱穩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。41234O24O13確定側傾中心時第四節汽車操縱穩定性46Om1）單橫臂獨立懸架車廂的側傾中心第四節汽車操縱穩定性與懸架的關系5Om1）單橫臂獨立懸架車廂的側傾中心第四節汽車操縱穩定47DGOlOrOm2）雙橫臂獨立懸架的側傾中心第四節汽車操縱穩定性與懸架的關系6DGOlOrOm2）雙橫臂獨立懸架的側傾中心第四節汽車48雙橫臂獨立懸架的等效單橫臂懸架第四節汽車操縱穩定性與懸架的關系7雙橫臂獨立懸架的等效單橫臂懸架第四節汽車操縱穩定性與懸49定義：車廂側傾時，單位車廂轉角下，懸架系統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，懸架系統給車廂的總彈性恢復力：2.懸架的側傾角剛度第四節汽車操縱穩定性與懸架的關系8定義：車廂側傾時，單位車廂轉角下，懸架系統給車廂總的彈性50（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汽車操縱穩定性與懸架的關系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51mn第四節汽車操縱穩定性與懸架的關系10mn第四節汽車操縱穩定性與懸架的關系52用虛位移原理確定懸架側傾角剛度mnΔssΔst第四節汽車操縱穩定性與懸架的關系11用虛位移原理確定懸架側傾角剛度mnΔssΔst第四節53用虛位移原理確定懸架側傾角剛度mn第四節汽車操縱穩定性與懸架的關系12用虛位移原理確定懸架側傾角剛度mn第四節汽車操縱穩定542）懸架的側傾角剛度第四節汽車操縱穩定性與懸架的關系132）懸架的側傾角剛度第四節汽車操縱穩定性與懸架的關系55

Φr大，水平晃動大，乘客不穩定，無安全感。

Φr小，

→地面不平時有沖擊感。4.車廂側傾角及側傾力矩操縱穩定性平順性側傾角改變了外傾角γ；側傾角改變了內外車輪的垂直載荷FZ，從而改變側偏角α。在確定懸架總側傾角剛度時，要綜合考慮對操縱穩定性和平順性的影響。第四節汽車操縱穩定性與懸架的關系Φr14Φr大，水平晃動大，Φr小，4.車廂側561）懸掛質量的離心力引起的側傾力矩MΦrⅠ第四節汽車操縱穩定性與懸架的關系151）懸掛質量的離心力引起的側傾力矩MΦrⅠ第四節汽車572）側傾后懸掛質量重力引起的側傾力矩MΦrⅡ第四節汽車操縱穩定性與懸架的關系162）側傾后懸掛質量重力引起的側傾力矩MΦrⅡ第四節汽583）獨立懸架中非懸掛質量的離心力引起的側傾力矩MΦrⅢ第四節汽車操縱穩定性與懸架的關系173）獨立懸架中非懸掛質量的離心力引起的側傾力矩MΦrⅢ第59懸架總側傾剛度等于前、后懸架及橫向穩定桿的側傾角剛度之和。第四節汽車操縱穩定性與懸架的關系18懸架總側傾剛度等于前、后懸架及60二、側傾時垂直載荷在左右輪上的重新分配及其對穩態響應的影響1.側傾時垂直載荷在左右輪上的重新分配工字形車架代表車廂，懸掛質量為Ms。工字形車架分別通過前、后懸架的側傾中心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。第四節汽車操縱穩定性與懸架的關系19二、側傾時垂直載荷在左右輪上的重新分配及其對穩態響應的影61第四節汽車操縱穩定性與懸架的關系20第四節汽車操縱穩定性與懸架的關系62第四節汽車操縱穩定性與懸架的關系21第四節汽車操縱穩定性與懸架的關系63第四節汽車操縱穩定性與懸架的關系22第四節汽車操縱穩定性與懸架的關系64車身不側傾時車身側傾后2.左右輪垂直載荷再分配時輪胎的側偏剛度

當車身側傾嚴重時，α是增大還是減小？第四節汽車操縱穩定性與懸架的關系23車身不側傾時車身側傾后2.左右輪垂直載荷再分配時輪胎的側65汽車趨于增加不足轉向汽車趨于減少不足轉向用以上結論分析，如何通過改變前后軸左、右側車輪垂直載荷的變化量來提高汽車的不足轉向量？橫向穩定桿用在前后懸架對汽車穩態響應特性所起到的作用是否相同？為什么？思考第四節汽車操縱穩定性與懸架的關系24汽車趨于增加不足轉向汽車趨于減少不足轉向用以上結論分析，66FYγ不變沿FY側傾FYγ--+-減小增大三、側傾外傾——側傾時車輪外傾角的變化

側傾時γ的變化有三種可能第四節汽車操縱穩定性與懸架的關系沿FY相反方向側傾25FYγ不變沿FY側傾FYγ--+-減小增大三、側傾外傾—67地面轉過Φr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生側傾角Φr時，輪胎外傾角。車輪外傾角γ的確定第四節汽車操縱穩定性與懸架的關系26地面轉過Φr確定車輪相對于車廂外傾角。68車廂側傾時不同形式懸架所引起的車輪外傾角的γ變化非獨立懸架車身側傾時，前輪外傾角不變。第四節汽車操縱穩定性與懸架的關系27車廂側傾時不同形式懸架所引起的車輪外傾角的γ變化非獨立69車廂側傾時不同形式懸架所引起的車輪外傾角的γ變化雙橫臂懸架前輪外傾角與地面側向力方向相反，有增大側偏角（絕對值）的作用。第四節汽車操縱穩定性與懸架的關系28車廂側傾時不同形式懸架所引起的車輪外傾角的γ變化70車廂側傾時不同形式懸架所引起的車輪外傾角的γ變化單縱臂懸架前輪外傾角與地面側向力方向相反。第四節汽車操縱穩定性與懸架的關系29車廂側傾時不同形式懸架所引起的車輪外傾角的γ變化單縱臂71車廂側傾時不同形式懸架所引起的車輪外傾角的γ變化單橫臂懸架前輪外傾角與地面側向力方向相同（或相反）。第四節汽車操縱穩定性與懸架的關系30車廂側傾時不同形式懸架所引起的車輪外傾角的γ變化單橫臂72

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側傾外傾系數。車廂側傾所引起的車輪外傾角的變化可由下式計算第四節汽車操縱穩定性與懸架的關系31—側傾外傾系數。車廂側傾所引起的車輪外傾角的變化可由73四、側傾轉向車廂側傾所引起的前轉向輪繞主銷的轉動、后輪繞垂直于地面軸線的轉動，即車輪轉角的變