汽車?yán)碚撟钚掳嬲n后答案

1、第五章汽車的操縱穩(wěn)定性5.1 一轎車（每個(gè)）前輪的側(cè)偏剛度為-50176N/rad、外傾剛度為-7665N/rad。若轎車向左轉(zhuǎn)彎，將使前輪均產(chǎn)生正的外傾角，其大小為 4度。設(shè)側(cè)偏剛度與外傾剛度均不受左、右輪負(fù)載轉(zhuǎn)移的影響，試求由外傾角引起的前輪側(cè)偏 角。解：有外傾角時(shí)候的地面?zhèn)认蚍醋饔昧镕y k k （其中k為側(cè)偏剛度，kr為外傾剛度，丫 為外傾角）于是，有外傾角引起的前輪側(cè)偏角的大小為：ki k代入數(shù)據(jù)，解得i =0.611 rad,另外由分析知正的外傾角應(yīng)該產(chǎn)生負(fù)的側(cè)偏角，所以由外傾角引起的前輪側(cè)偏角為-0.611rad。5.2 6450N輕型客車在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)過(guò)多轉(zhuǎn)向和中性轉(zhuǎn)向現(xiàn)象，工

2、程師們?cè)趹壹苌霞友b橫向穩(wěn)定桿以提高前懸架的 側(cè)傾角剛度，結(jié)果汽車的轉(zhuǎn)向特性變?yōu)椴蛔戕D(zhuǎn)向。試分析其理論依據(jù)（要求有必要的公式和曲線）。答：由課本P138-140的分析知，汽車穩(wěn)態(tài)行駛時(shí)，車廂側(cè)傾角決定于側(cè)傾力矩Mr和懸架總的角剛度Kr,前、后懸架作用于車廂的恢復(fù)力矩增加:Tr1 Kr1 r , T r2K r2 rK r為前、后懸架及橫向穩(wěn)定桿的側(cè)傾角其中K r1 , K r2分別為前、后懸架的側(cè)傾角剛度，懸架總的角剛度剛度之和。由以上的分析易知，當(dāng)增加橫向穩(wěn)定桿后汽車前懸架的側(cè)傾角剛度增大，后懸架側(cè)傾角剛度不變，所以前懸架作用于車廂的恢復(fù)力矩增加（總側(cè)傾力矩不變），由此汽車前軸左、右車輪載荷變

3、化量就較大。由課本圖5-46知在這種情況下，如果左右車輪輪胎的側(cè)偏剛度在非線性區(qū)，則汽車趨于增加不足轉(zhuǎn)向量。5.3 汽車的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)有哪幾種類型？表征穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的具體參數(shù)有哪些？它們彼此之間的關(guān)系如何？答：汽車的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)有三種類型，即中性轉(zhuǎn)向、不足轉(zhuǎn)向和過(guò)多轉(zhuǎn)向。表征穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的參數(shù)有穩(wěn)定性因數(shù)，前、后輪的側(cè)偏角角絕對(duì)值之差（12）,轉(zhuǎn)向半徑的比 R/R。，靜態(tài)儲(chǔ)備系數(shù)S.M.等。它們之間的彼此關(guān)系為：2）（ 1為側(cè)向加速度的絕對(duì)值）RRo1 Ku2 ；koaS.M.= 一 （k1, k2分別為汽車前、后輪的側(cè)偏剛度， a為汽車質(zhì)心到前軸的距離，L為前、后軸之間的距k1k2 L離）。（i 2）,轉(zhuǎn)向

4、半徑的比R/R0,5.4 舉出三種表示汽車穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性的方法，并說(shuō)明汽車重心前后位置和內(nèi)、外輪負(fù)荷轉(zhuǎn)移如何影響穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特 性？答：表示汽車穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性的參數(shù)有穩(wěn)定性因數(shù)，前、后輪的側(cè)偏角絕對(duì)值之差 靜態(tài)儲(chǔ)備系數(shù)S.M.等。討論汽車重心位置對(duì)穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性的影響，由式（5-17）S M = aaa （ a'為中性轉(zhuǎn)向點(diǎn)至前軸的距離）Lk1k2 L當(dāng)中性轉(zhuǎn)向點(diǎn)與質(zhì)心位置重合時(shí)，S . M. =0,汽車為中性轉(zhuǎn)向特性；當(dāng)質(zhì)心在中性轉(zhuǎn)向點(diǎn)之前時(shí)，a' a, s.m.為正值，汽車具有不足轉(zhuǎn)向特性；當(dāng)質(zhì)心在中性轉(zhuǎn)向點(diǎn)之后時(shí)，a' a, s.m.為負(fù)值，汽車具有過(guò)多轉(zhuǎn)向特性。汽車內(nèi)、外

5、輪負(fù)荷轉(zhuǎn)移對(duì)穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性的影響在側(cè)向力作用下，若汽車前軸左、右車輪垂直載荷變動(dòng)量較大，汽車趨于增加不足轉(zhuǎn)向量；若后軸左、右車輪垂 直載荷變動(dòng)量較大，汽車趨于減小不足轉(zhuǎn)向量。5.5 汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)車輪行駛阻力是否與直線行駛時(shí)一樣？答：不一樣。汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)由于側(cè)傾力矩的作用，左、右車輪的垂直載荷不再相等，所受阻力亦不相等。另外，車 輪還將受到地面?zhèn)认蚍醋饔昧Α?.6 主銷內(nèi)傾角和后傾角功能有何不同？答：主銷內(nèi)傾角的作用，是使車輪在方向盤(pán)收到微小干擾時(shí)，前輪會(huì)在回正力矩作用下自動(dòng)回正。另外，主銷內(nèi) 傾還可減少前輪傳至轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)上的沖擊，并使轉(zhuǎn)向輕便。主銷后傾的作用是當(dāng)汽車直線行駛偶然受外力作用而稍有偏轉(zhuǎn)時(shí)，

6、主銷后傾將產(chǎn)生車輪轉(zhuǎn)向反方向的力矩使車輪自動(dòng)回正，可保證汽車支線行駛的穩(wěn)定性。汽車轉(zhuǎn)向輪的回正力矩來(lái)源于兩個(gè)方面，一個(gè)是主銷內(nèi)傾角，依靠前軸軸荷，和車速無(wú)關(guān)；一個(gè)是主銷后傾角， 依靠側(cè)傾力，和車速有關(guān)；速度越高，回正力矩就越大。5.7 橫向穩(wěn)定桿起什么作用？為什么有的車裝在前懸架，有的裝在后懸架，有的前后都裝？答：橫向穩(wěn)定桿的主 要作用是增加汽車的側(cè)傾剛度，避免汽車在轉(zhuǎn)向時(shí)產(chǎn)生過(guò)多的側(cè)傾。另外，橫向穩(wěn)定桿還有改變汽車穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性的 作用，其機(jī)理在題 5.2中有述。橫向穩(wěn)定安裝的位置也是由于前、后側(cè)傾剛度的要求，以及如何調(diào)節(jié)穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性的 因素決定的。5.8 某種汽車的質(zhì)心位置、軸距和前后輪胎的

7、型號(hào)已定。按照二自由度操縱穩(wěn)定性模型，其穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性為過(guò)多 轉(zhuǎn)向，試找出五種改善其特性的方法。答：增加主銷內(nèi)傾角；增大主銷后傾角；在汽車前懸架加裝橫向穩(wěn)定桿；使汽車前束具有在壓縮行程減 小，復(fù)原行程增大的特性；使后懸架的側(cè)傾轉(zhuǎn)向具有趨于不足轉(zhuǎn)向的特性。5.9 汽車空載和滿載是否具有相同的操縱穩(wěn)定性？答：不具有相同的操縱穩(wěn)定。因?yàn)槠嚳蛰d和滿載時(shí)汽車的總質(zhì)量、質(zhì)心位置會(huì)發(fā)生變化，這些將會(huì)影響汽車的 穩(wěn)定性因數(shù)、輪胎側(cè)偏剛度、汽車側(cè)傾剛度等操縱穩(wěn)定性參數(shù)。5.10 試用有關(guān)公式說(shuō)明汽車質(zhì)心位置對(duì)主要描述和評(píng)價(jià)汽車操縱穩(wěn)定性、穩(wěn)態(tài)響應(yīng)指標(biāo)的影響。答：以靜態(tài)儲(chǔ)備系數(shù)為例說(shuō)明汽車質(zhì)心位置對(duì)穩(wěn)態(tài)響應(yīng)指標(biāo)的

8、影響：5.11 = aak2a （a'k2 L ,為中性轉(zhuǎn)向點(diǎn)至前軸的距離）Lk1k2 Lk1 k2當(dāng)中性轉(zhuǎn)向點(diǎn)與質(zhì)心位置重合時(shí)，S.M. =0,汽車為中性轉(zhuǎn)向特性；當(dāng)質(zhì)心在中性轉(zhuǎn)向點(diǎn)之前時(shí)，a' a, s.m.為正值，汽車具有不足轉(zhuǎn)向特性;當(dāng)質(zhì)心在中性轉(zhuǎn)向點(diǎn)之后時(shí)，a' a, s.m.為負(fù)值，汽車具有過(guò)多轉(zhuǎn)向特性。5.11二自由度轎車模型的有關(guān)參數(shù)如下：總質(zhì)量m=1818.2kg2繞Oz軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量I z 3885kg m軸距L=3.048m質(zhì)心至前軸距離a=1.463m質(zhì)心至后軸距離b=1.585m前輪總側(cè)偏剛度ki=-62618N/rad后輪總側(cè)偏剛度k2=-110

9、185N/rad轉(zhuǎn)向系總傳動(dòng)比i=20試求：1) 穩(wěn)定性因數(shù)K、特征車速ucho2) 穩(wěn)態(tài)橫擺角速度增益曲線 ua、車速u=22.35m/s時(shí)的轉(zhuǎn)向靈敏度 二。ssw3) 靜態(tài)儲(chǔ)備系數(shù)S.M.,側(cè)向加速度為0.4g時(shí)的前、后輪側(cè)偏角絕對(duì)值之差12與轉(zhuǎn)彎半徑的比值R/R0(R0=15m)。4) 車速u=30.56m/s時(shí)，瞬態(tài)響應(yīng)的橫擺角速度波動(dòng)的固有(圓)頻率 0、阻尼比 、反應(yīng)時(shí)間 與峰值反應(yīng)時(shí)間注意：2)所求的轉(zhuǎn)向靈敏度 工中的sw是指轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角，除以轉(zhuǎn)向系傳動(dòng)比才是車輪轉(zhuǎn)角。sw解：1)穩(wěn)定性因數(shù)m abL2 k2k11818.21.4633.04821101851.5856261822

10、0.0024s2 /m2特征車速 uch1/K 20.6m/s 74.18km/hCh2)穩(wěn)態(tài)橫擺角速度增益曲線 一匚ua如下圖所示:s車速u=22.35m/s時(shí)的轉(zhuǎn)向靈敏度-3.3690 /20=0.168swI HSFUTEHr Uit RE bmIL lodte-總jKm 也。M 口 a 口昌& a i八的/一a - a k2 a3）態(tài)儲(chǔ)備系數(shù) S.M. 0.1576,L k1k2 Lay 0.4g時(shí)前、后輪側(cè)偏角絕對(duì)值之差2 K ayL 0.0024 0.4g 3.048 0.0281rad 1.6R0 L, L,R L 17.4113, R/R0 1.16R124）速 u=3

11、0.56m/s 時(shí)，瞬態(tài)響應(yīng)的橫擺角速度波動(dòng)的固有（圓0 L kk2 1 Ku25.58rad/s, f0 0.8874Hz,u mIZ2, 2, ,m a k1 b k2I Z k1 k2阻尼比12Z 120.5892 ,2L,mIZk1k21 Ku 2arctan 12mua反應(yīng)時(shí)間Lk0.1811s0.3899s角，并以二紇 ay曲線來(lái)評(píng)價(jià)汽車的轉(zhuǎn)向特性。試證:sw0工 1 Ku2,說(shuō)明如何根據(jù) 二w u2曲線來(lái)判斷汽車的轉(zhuǎn) sw0sw0t 12arctan 峰值反應(yīng)時(shí)間0-.15.12穩(wěn)態(tài)響應(yīng)中橫擺角速度增益達(dá)到最大值時(shí)的車速稱為特征車速uch。證明：特征車速 Uch J17K,且在特

12、征車速時(shí)的橫擺角速度增益，為具有相等軸距L中性轉(zhuǎn)向汽車橫擺角速度增益的一半。答：特征車速指汽車穩(wěn)態(tài)橫擺角速度增益達(dá)到最大值時(shí)的車速，汽車穩(wěn)態(tài)橫擺角速度增益為：r) u/L 111s 1 Ku21/112L.KL( Ku) 2L gKuu'u當(dāng)1 Ku ,即u 而K時(shí)等號(hào)成立，所以特征車速uch "K。此時(shí)的橫擺角速度增益 )s -,具有u2L相等軸距L中性轉(zhuǎn)向汽車的橫擺角速度增益為u/L ,前者是二者的一半。5.13 測(cè)定汽車穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性常用兩種方法，一為固定方向盤(pán)轉(zhuǎn)角法，并以R/R0-ay曲線來(lái)表示汽車的轉(zhuǎn)向特性；另一為固定圓周法。試驗(yàn)時(shí)在場(chǎng)地上畫(huà)一圓，駕駛員以低速沿圓周行

13、使，記錄轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角sw0,然后駕駛員控制轉(zhuǎn)向sw (一般)將隨之加大。記錄下 sw盤(pán)使汽車始終在圓周上以低速連續(xù)加速行使。隨著車速的提高，提高轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角向特性。證明：設(shè)轉(zhuǎn)向器的總傳動(dòng)比為i,設(shè)低速運(yùn)動(dòng)時(shí)的前輪轉(zhuǎn)角為0,則sw0 o/i ,（其中R為圓周半徑）。 iR連續(xù)急速行使時(shí)，由式（5-11 ）:r(1 Ku2)/口，又 r U/R,得u/ LL2/i 一 （1 Ku2）。 iR所以上1 Ku2 ,證畢。 sw0中性轉(zhuǎn)向時(shí)，K=0,二”1,一”u2是一條直線；不足轉(zhuǎn)向時(shí)，K>0, w 1,sw將隨車速得增加而逐漸sw0sw0sw0增大；K<0,一吧sw將隨車速得增加而逐漸減小。

14、sw05.14 習(xí)題圖4是滑柱連桿式獨(dú)立懸架（常稱為Mc Pherson strut suspension）示意圖。試證:1） R.C.為側(cè)傾中心。2）懸架的側(cè)傾角剛度為 K r 2ks（mp）2,式中，ks為一個(gè)彈簧的（線）剛度。分析：計(jì)算懸架側(cè)傾角剛度時(shí)，要利用虛位移原理進(jìn)行推導(dǎo)。推導(dǎo)時(shí)注意，本題和書(shū)中的單橫臂獨(dú)立懸架是有區(qū)別的，主要是本題有一個(gè)角。證明：1）先對(duì)左側(cè)懸架分析。當(dāng)車輪上下跳動(dòng)時(shí)，CB桿繞B點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，故AC桿的瞬心必在 CB所在的直線上；由于 AC桿導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的約束， A點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向平行與 AC桿自身，故AC桿的瞬心必在過(guò) A點(diǎn)，垂直AC的直線上。由此可得 到左側(cè)車輪的瞬心 O&

15、#39;點(diǎn)，側(cè)傾中心就在 DO'與汽車中心線的交點(diǎn)上，如圖中所示。Fz',再在輪胎上加一微元力Fz' , 2） a.求懸架的線剛度Ki設(shè)車廂不動(dòng)，汽車處于靜止受力狀態(tài)，作用在輪胎上的地面法向反作用力為ss為彈簧的虛位移， st為車輪的虛位移，彈簧力相應(yīng)增加Q,則 Q ks sso設(shè)O'D與水平面的夾角為，因?yàn)镺'為左側(cè)車輪的運(yùn)動(dòng)瞬心，由圖可知ss cosAo mn根據(jù)力矩平衡：Fz, n cosQmks ssm。單側(cè)懸架的線剛度為 Kl Z ks( m )2。stn cos由式(5-42)整個(gè)懸架的側(cè)傾角剛度為：K r 1Ki (2pcos )2 2ks

16、(mp)2。5.17 習(xí)題圖5為三種前獨(dú)立懸架對(duì)車輪相對(duì)車身垂直上下位移時(shí)前束變化的影響。試問(wèn)圖中哪一條曲線具有側(cè)傾 過(guò)多轉(zhuǎn)向效果？答：曲線1對(duì)應(yīng)的前獨(dú)立懸架，轉(zhuǎn)彎時(shí)車廂側(cè)傾，內(nèi)側(cè)前輪處于反彈行程，前束增加，車輪向汽車縱向中心線轉(zhuǎn) 動(dòng)，外側(cè)前輪處于壓縮行程，前束減小，車輪向外轉(zhuǎn)動(dòng)。采用這種懸架導(dǎo)致汽車的側(cè)傾轉(zhuǎn)向增加了不足轉(zhuǎn)向量，具有 側(cè)傾不足轉(zhuǎn)向效果。曲線2對(duì)應(yīng)的前獨(dú)立懸架，曲線較其他兩種更貼近縱坐標(biāo)軸，說(shuō)明這種懸架的側(cè)傾轉(zhuǎn)向量很小，幾乎等于零。曲線3對(duì)應(yīng)的前獨(dú)立懸架，轉(zhuǎn)彎時(shí)車廂側(cè)傾，內(nèi)側(cè)前輪處于反彈行程，前束減小，車輪向汽車縱向中心線相反方 向轉(zhuǎn)動(dòng)，外側(cè)前輪處于壓縮行程，前束增大，車輪向內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。采用這種懸架導(dǎo)致汽車的側(cè)傾轉(zhuǎn)向增加了過(guò)多轉(zhuǎn)向量， 具有側(cè)傾過(guò)多轉(zhuǎn)向效果。5.18