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试论汽车构造与操纵稳定性的关系
试论汽车构造与操纵稳定性的关系
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the research of vehicle handing
stability,the tendency stability.
of front wheel camber,kingpin caster,
kingpin inclination and front wheel
toe has a
significant influence
构出现故障会使汽车失去控制,造成交通事故。常见的故
障有:转向拉杆球头销装配不适(过紧或松旷),转向节
主销与衬套配合不符合标准,转向节止推轴承间隙不符合
标准;间隙过大会导致汽车中速摆头,而配合过紧或缺油 会使汽车转向沉重。
■3悬架系统与操纵稳定性
3-1悬架系统作用 汽车悬架是汽车重要的组成部分,它是连接车轮与车 架的弹性传力装置。不仅承受作用在车轮和车体之间的力, 还可以吸收与缓和汽车在不平的路面上行驶时,所产生的
架(或车身)有确定的相对运动规律。 3.3悬架系统对操纵稳定性的影响 悬架的作用是把车架与汽车前后桥连接在一起,并使 车轮在行驶中所承受的冲击力不直接到车架,以免引起车
系统不易控制。造成转向沉重的原因是:转向器缺油;转
向轴因弯曲或轴管瘪而互相碰擦;转向摇臂轴与衬套配合 间隙过小;蜗杆与滚轮传动副啮合间隙过小;转向器蜗杆 上下轴承调整过紧或轴承损坏。 (2)转向传动机构的影响 转向传动机构是将转向器传来的力经该机构传向车 轮,并使左右转向轮同时朝一个方向偏转一个角度,以保
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万方数据
纵向轴线之间的夹角称为前束角,如图4所示。轮 胎中心线前端向内收束的角度为正前束角,反之为
前束值误差过大的危害:
(1)加大了轮胎的侧滑量。跑长途时爆胎大都是由
于前束值超差过多所致。汽车过侧滑板时侧渭量过大是 由于前轮前束和前轮外倾角不合适造成的,而最常见的
负前束角。总前束值等于两个车轮的前束值之和, 即两个车轮轴线之间的夹角。
由于种种非人为因素造成转向轮产生转向时,这种转向力
必须大于主销后倾角带来的侧向反作用力,车轮才能真正
实现偏转,迫使转向轮发生偏转的外力消失后,侧向反作 用力就可以帮助车轮自动回正,这个侧向反作用力就是主
销后倾角产生的回正力矩。侧向反作用力矩的大小取决于 主销后倾角轴线的延长线与轮胎和地面实际接触点的距 离,以及行车的速度。主销后倾角越大,车速越高,转向 轮自动回正的力矩也就越大。 按照国内传统的汽车理论,主销后倾角越大,行驶中 产生的离心力就越大,防止车轮发生偏转的反向推力就越 大,所以主销后倾角越大,汽车直线行驶的稳定性就越好。 但是主销后倾角越大,汽车转向时所需克服的反向推力也 就越大,转向就越重,所以主销后倾角一般不超过3。。
转向操纵机构是驾驶员操纵转向器的工作机构,主要
有转向盘、转向轴、转向柱等组成。转向器是将转向盘转 动变为转向摇臂的摆动或齿条轴的直线往复运动,并对转 向操纵力进行放大的机构。转向器一般固定在汽车车架或 车身上,转向时,操纵力通过转向器后一般还会改变传动 方向。从转向盘到转向传动轴这一系列的零件和部件,均
新型汽车必须做四轮定位就是因为它们增加了后轮 外倾角和后轮前束的设计,这其中重要目的之一就是减 少后轮的侧滑。正确的前束值是减少侧滑、延长车轮寿 命的有效方法之一。那些在胎冠和胎侧交角处出现锯齿 形磨损,就是典型的前束值超差过多所致。外侧胎肩处 产生锯齿形磨损说明前束值过大;内侧胎肩处产生锯齿 形磨损说明出现了严重的反前束。无论是侧滑摩擦生热
属于转向传动机构。
(1)转向器的影响 汽车行驶时,驾驶员对汽车行驶方向的改变是通过操
纵方向盘来实现的,转向盘的性能直接影响汽车的操纵『生。
转向器常见的故障有游隙过大和转向沉重。转向器游隙过 大会造成前轮摆头现象。转向器游隙过大的原因是:转向
110
万方数据
器蜗杆轴上下轴承间隙过大;摆臂轴上的双销与蜗杆啮合 间隙过大:转向垂臂轴紧固螺栓松动。转向沉重会使操纵
此汽车急转弯后,手一松方向盘,车轮就能自动回正。 4.3转向轮外倾角a 转向轮安装时并非垂直于路面,车轮中心平面与铅 垂线的夹角称为外倾角,如图3所示。 作用及原理:转向轮外倾可使主销偏移距进一步减 小,因而具有使转向轻便的作用。同时,可使转向轮适 应路面拱形,防止轮胎表面内外磨损不匀。此外,还能 防止车桥承受强荷变形时出现车轮内倾,减小轴端小轴 承及轮鞍紧固螺母的负荷,以延长其使用寿命。
主销内倾角能帮助转向轮自动回正。前轮是围绕主
销旋转的,而主销是向内倾斜的。
主销内倾使转向节距地面高度降低,距地面更近, 重力作用使车辆高度被降低,转向轮在转向时沿着倾斜 的主销作弧线运动,就和围绕歪斜的门轴做弧线运动一 样,随着转向角和主销内倾角加大,轮胎外侧逐步加大 路面的压力。汽车在柏油、水泥路面上行驶时,地面比 轮胎更为坚硬,轮胎不可能陷入地下。于是,转向时轮
身的剧烈震动而加速机件的损坏。减振器的作用是当钢板
弹簧变形时,能迅速消减其震动,使汽车平稳行驶。如果
悬架出现故障,如钢板弹簧刚度不一,减震器失效,则会 出现前轮摆头或行驶跑偏,严重影响操纵稳定陧。
证实现汽车转向。转向传动机构由转向垂臂、转向纵拉杆、
转向节臂、梯形臂、转向横拉杆及球头销等组成。传动机
■4前轮定位参数与操纵稳定性
行驶,且当遭遇外界干扰时,汽车抵抗干扰而保持稳定行
驶的能力。
■2汽车转向系统与操纵稳定性
2.1汽车转向系统的作用 汽车上用来改变或恢复其行驶方向的专设机构称为转 向系。汽车在行驶过程中经常需要改变行驶方向(即转向) 时,驾驶员通过汽车转向系使汽车转向桥(一般是前桥) 上的车轮{转向轮)相对于汽车纵轴线偏转一定角度。另
On the relationship between automobile structure and handling stability
ZHANG Gu yu
(加s抛据ofmilitary traffic『门The
Chinese People‘S L『bemtion Army,Tianjin 300161,ChOTa)
车轮定位有主销后倾角、主销内倾角、车轮外倾角和 前束四个几何结构参数,在汽车行驶中起着重要作用。 4.1主销后倾角Y 图l所示,转向节主销轴线或假想的主销轴线(某些 独立悬架的汽车无实际主销)在纵向平面内向后倾斜,与 铅垂线所形成的夹角称为主销后倾角。主销后倾角的作用 在于当转向轮受外力影响偏离直线行驶方向时,形成稳定
与车桥(或车轮)的结构,除了传递作用力外,还能够
使车架(或车身)随车轮按照一定的轨迹运动。传力装 置是指车架的上、下摆臂等叉形钢架、转向节等元件, 用来传递纵向力、侧向力及力矩,并保证车轮相对于车
万方数据
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汽车转弯时转向轮便产生了离心力,这种离心力引起地面
对转向轮的侧向反作用力作用在轮胎与地面的实际接触点 上。汽车在转向时,不仅要克服轮胎与地面的摩擦阻力, 同时也要克服这一侧向反作用力。同样汽车在行驶过程中
试论汽车构造与操纵稳定性的关系
张谷雨
(中国人民解放军军事交通学院,天津300161,中国) 摘要:随着汽车的普及,人们对汽车的要求越来越高,在获得良好的动力性和经济性的同时,还要求具有良好的操纵稳定性。 在汽车操纵稳定性的研究中,前轮外倾、主销后倾、主销内倾、前轮前束的变化趋势,对汽车的稳定性有重要影响。 关键词:汽车;操纵稳定性
移,于是设计了前轮前束,给车轮一个向内滚动的
趋势,与车轮外倾造成向外滚开的趋势相抵消,达
到直线行驶的目的。前轮前束必须和前轮外倾角相
匹配,前轮外倾角越大,前束值就越大。 4.5车轮定位参数对操纵稳定性的影响
造成的爆胎,还是软橡胶和硬地面反复摩擦造成的锯齿 形磨损,出现这些故障的车轮的前束值误差都在15mm
这时适当降低主销后倾角即可排除故障。 4.2主销内倾角13
图2所示,转向节主销轴线或假想的主销轴线在横向
平面内向内倾斜,与铅垂线所形成的夹角称为主销内倾角。 主销内倾角亦有使车轮自动回正的作用,同时可使转向轻 便。
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图3转向轮外倾角a
图4转向轮束
4.4前束 从汽车的正上方向下看,由轮胎的中心线与汽车的
on
vehicle handing
Keywords:Vehicle;handling stability
■1操纵稳定性概述
通常认为汽车的操纵稳定包含两个互相联系的部分,
在不能过分地降低汽车的行驶车速或造成驾驶员过分紧张
外,当汽车直线行驶时,转向轮往往会受到路面侧向干扰 力的作用而自动偏转,改变了汽车原来的行驶方向。此时, 驾驶员可以通过汽车的转向系统使转向轮向相反的方向偏 转,恢复汽车原来的行驶方向。 2.2汽车转向系统的组成 尽管现代汽车中转向系的结构形式多种多样,但都包 括转向操纵机构、转向器(齿轮齿条式、循环球式、蜗杆 曲柄指销式)和转向传动机构三个基本组成部分。
Abstract:With the popularity of automobiles,people have higher requirements not only but
on
on
automotive dynamics and economics
vehicle handing
stability.On
此外,主销后倾角对转向轮的摆振也起到很好的阻尼作用。 但过多地加大主销后倾角也会影加大主销后倾角,在高
速行驶中会出现转向发飘,左右牵引的故障。哲学上讲凡
事都有度,量变多了就会发生质变。主销后倾角过大,转
向盘回正过快、过猛,超过了回正范围,到了另一侧继续 回正,如此反复就形成了高速行驶中转向发飘、左右牵引,
胎外侧给地面一个压力,地面就给它一个反作用力,在
地面反作用力下,转向轮连同它所承载的汽车前部都要
拾起一个相应的高度,才能使它实现转向。
汽车完成转向后,迫使汽车转向的外力消失后,前
轮就会在前轴轴荷重力的作用下,自动回到中间位置。
从理论上讲主销内倾角越大,汽车的转向轮和整个汽车
的前半部分就拾得越高,转向轮的回正力矩就越强,因
和疲劳的条件下满足:(1)根据路面、地形和交通情况
的限制,汽车能够正确地遵循驾驶员通过操纵机构所给定
的行驶方向,这主要指操纵性。(2)汽车在行驶过程中 具有抵抗可能改变其行驶方向的各种干扰,并保持稳定行 驶的能力,这主要指稳定陛两者很难断然分开,稳定性的
好坏直接影响操纵性的好坏,通常两者统称为操纵稳定 性,并定义为:驾驶员不感到过分紧张、疲劳的条件下, 汽车能够遵循驾驶员通过转向系统及转向车轮给定的方向
前轮前束的作用与原理:车轮外倾角使车轮只 有在汽车承载后才能垂直于路面,而在空载时车轮 则向外倾斜,在行驶中车轮就成了锥体,左右车轮 有向两边滚开的趋势,但因前轴和横拉杆又是和左 右车轮相连,这就造成了车轮的滑移。为了抵消车 轮向两边滚开的趋势,并最大限度地消除车轮的滑
是前轮前束不对。不仅前轮,后轮也存在侧滑问题。
力矩自动回正。
主销后倾角
振动和冲击,从而提高乘坐的舒适眭,延长机件的寿命。
3.2悬架系统的组成 现代汽车的悬架尽管备有不同的结构形式,但一般 都是由弹性元件、减振器和导向机构三部分组成,这三
部分分别起缓冲、减振和力的传递作用。轿车上来讲,
弹性元件多采用螺旋弹簧,它只承受垂直载荷,缓和不 平路面对车体的冲击,具有占用空间小,质量小,无需 润滑的优点,但没有减振作用。采用减振器是为了吸收 振动,使汽车车身振动迅速衰弱(振幅迅速减小),使 车身达到稳定状态。减振器指液力减振器,是为了加速 衰减车身的震动,它是悬架机构中最精密和复杂的机械 件。导向机构在轻型汽车中,也是连接车架(或车身) 主销后倾角的获得一般是在安装时,通过悬架元件相 互位置来保证的。主销后倾角的存在可使转向轴线与路面 的交会点在轮胎接地点的前方,可利用路面对轮胎的阻力 让车子保持直进,其原理就如购物推车的前轮会自动转至 你施力的方向并保持直进。由于汽车转向轮始终是围绕着 主销旋转,并且前轴轴荷是通过主销传给车轮的,那前轴 的重心就在主销轴线和它的延长线上,由于主销轴线的延 长线与轮胎和地面的实际交点之间以保持有一定的距离, 图1主销后倾角y
以上。图S的两条曲线分别表示了外倾角失准和前束失 准对轮胎磨损的影响:纵坐标是相对磨损率,横坐标是 前束和外倾角。研究证明,在相同的时间里,前束失准 状态下轮胎磨损曲线比外倾角失准轮胎磨损曲线上升得 要快。而且外倾角不当磨损的是轮胎胎冠的一侧,而前
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