51一轿车(每个)前轮胎的侧偏刚度为-50176N/rad
第 五 章
5(1一轿车(每个)前轮胎的侧偏刚度为-50176N,rad、外倾刚度为-7665N,rad。若轿车向左转弯,将使两前轮均产生正的外倾角,
0其大小为4。设侧偏刚度与外倾刚度均不受左、右轮载荷转移的影响(试求由外倾角引起的前轮侧偏角。
答: 由题意:F=k,,k,=, ,Y
故由外倾角引起的前轮侧偏角:
0,,=, k,,k=,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ,
5(2 6450轻型客车在试验中发现过多转向和中性转向现象,工程师们在前悬架上加装前横向稳定杆以提高前悬架的侧倾角刚度,结果汽车的转向特性变为不足转向。试
分析
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其理论根据(要求有必要的公式和曲线)。
,,mab,,K答: 稳定性系数:,, 2,,kkL21,,
kk、变化, 12
原来K0,现在K>0,即变为不足转向。 ,
5(3汽车的稳态响应有哪几种类型?表征稳态响应的具体参数有哪些?它们彼此之间的关系如何(要求有必要的公式和曲线), 答: 汽车稳态响应有三种类型 :中性转向、不足转向、过多转向。
几个表征稳态转向的参数:
1(前后轮侧偏角绝对值之差(,,,,,,,
; ,, 转向半径的比R/R0
3(静态储备系数S.M.
彼此之间的关系见参考书公式(5-13)(5-16)(5-17)。
5(4举出三种表示汽车稳态转向特性的方法,并说明汽车重心前后位置和内、外轮负荷转移如何影响稳态转向特性, 答:方法:
1.,,,,, ,,时为不足转向,,,,,, ,,时
为中性转向,,,,,, <0时为过多转向;
2. R/R0>1时为不足转向,R/R0=1时为中性转向,
R/R0<1时为过多转向;
3 .S.M.>0时为不足转向,S.M.=0时为中性转向,
S.M.<0时为过多转向。
汽车重心前后位置和内、外轮负荷转移使得 汽车质
心至前后轴距离a、b发生变化,K也发生变化。
5(5汽车转弯时车轮行驶阻力是否与直线行驶时一样,
答:否,因转弯时车轮受到的侧偏力,轮胎产生侧偏现象,行驶
阻力不一样。
5(6主销内倾角和后倾角的功能有何不同?
答:主销外倾角可以产生回正力矩,保证汽车直线行驶;主销内倾角除产生回正力矩外,还有使得转向轻便的功能。
5(7横向稳定杆起什么作用?为什么有的车装在前恳架,有的装在后悬架,有的前后都装,
答: 横向稳定杆用以提高悬架的侧倾角刚度。
装在前悬架是使汽车稳定性因数K变大,装在后悬架使K变
小,前后悬架都装则使前后悬架侧倾角刚度同时增大。
5(8某种汽车的质心位置、轴距和前后轮胎的型号已定。按照二自由度操纵稳定性模型,其稳态转向特性为过多转向,试找出五种改善其转向特性的方法。
答: 即要K变大,可在前悬架上装横向稳定杆,后悬架不变;前悬
架不变,减小后悬架侧倾角刚度;同时在前后悬架装横向稳定
杆,但保证a/k2-b/k1变大;同时减小前后悬架侧倾角刚度,
但保证a/k2-b/k1变大;增大汽车质量。
5(9汽车空载和满载是否具有相同的操纵稳定性? 答: 否,m不同,空载时的汽车m小于满载时的 m,即满载时的
K更大,操纵稳定性更好。
5(10试用有关
计算公式
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说明汽车质心位置对主要描述和评价汽车操纵稳定性、稳态响应指标的影响。
,,mab,,K答:稳定性系数公式:,, 2,,kkL21,,
汽车质心位置变化,则a、b变化,即K也随之改变。
5(11二自由度轿车模型的有关参数如下:
总质量 m,1818(2kg
2Ikgm,,3885o 绕轴转动惯量 zz
轴距 L=3.048m
质心至前轴距离 a=1.463m
质心至后轴距离 b=1.585m
kNrad,62618/ 前轮总侧偏刚度 1
k,,110185后轮总侧偏刚度 Nrad/2
转向系总传动比 i=20 试求:
u1)稳定性因数K、特征车速。 ch
,ru2)稳态横摆角速度增益曲线)---车速u=22.35m/s时的转向灵as,
,r敏度。 ,sw
3)静态储备系数S.M.,侧向加速度为0(4g时的前、后轮侧偏角
aa,绝对值之差与转弯半径的比值R/R(R=15m)。 12004)车速u=30.56m/s,瞬态响应的横摆角速度波动的固有(圆)频率
,,,、阻尼比、反应时间与峰值反应时间。 ,0
,,mab,,K提示: 1) 稳定性系数:,, 2,,kkL21,,
1,u 特征车速 chK
,uL,r 2) 转向灵敏度, ,2,1,Ku,s
1,,K,,,,,,, 3) , ,1212aLy
L, R,,,0,
L
RR, ,,,,,,,,R012
c,, 4) 固有圆频率 0,m
h,, 阻尼比,2,m0
,,反应时间 ,,,,
arctg,,,,
,0峰值反应时间 ,,
5(12稳态响应中横摆角速度增益达到最大值时的车速称为
u特征车速。证明: ch
1/Ku 特征车速=,且在特征车速时的稳态横摆角速度增ch
益,为具有相等轴距L中性转向汽车横摆角速度增益的一半。
,uL,r答: 转向灵敏度, ,2,1,Ku,s
1,u 特征车速 chK
,,uu,,rr ,中性转向时 ,,,,,,,LL,,ss
得证。
5(13测定汽车稳态转向特性常用两种方法,一为固定转向
aRR/盘转角法,并以—曲线来表示汽车的转向特性(见第五章第三y0
节二);另一为固定圆周法。试验时在场地上画一圆,驾驶员以低速
,沿圆周行驶,
记录
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转向盘转角,,然后驾驶员控制转向盘使汽车始sw0
,终在圆周上以低速持续加速行驶。随着车速的提高,转向盘转角sw
,sw,,a(一般)将随之加大。记录下角,并以曲线来评价汽车的swy,sw0
,,2swsw,,1Ku,a转向特性,试证,说明如何根据曲线来判断汽车y,,sw0sw0
的转向特性。
2uu1,KuL,,2R 证明:转向半径,,R,,,,1,Ku0uL,,,,r,,,21,Ku,,
,R2sw,,1Ku = ,R,0sw0
5(14习题图4是滑柱连杆式独立悬架(常称为Mc Pherson strut suspnsion)示意图。试证:
1)R.C.为侧倾中心。
mpk 2)悬架的侧倾角刚度为,式中为一个弹簧的(线),2()Krks,sn
刚度。
提示: 1)画出地面对于车厢的瞬时转动中心,即为侧倾中心R.C.
2)证明参考书P135-136
, 5(15试求计算稳态响应质心侧偏角增益)的公式,并求题s,
ag,0.45(11中轿车在u=31(3m/s(70 mile,h)、时的质心侧偏角。y
,计算u=31(3m,s时的瞬态响应峰值反应时间和轿车的汽车因数
T.B.值。
,,v=0, =0,消去, 提示:将方程组(5-9)两式联立,),rrs,
5(16为什么有些小轿车后轮也设计有安装前束角和外倾角? 答:因为轿车后轮安装前束角和外倾角是为提高操纵稳定性。
5(17习题图5为三种前独立悬架对车轮相对车身垂直上下位移时前束变化的影响。试问图中哪一条曲线具有侧倾过多转向效果,
答:图中点划线所表示的具有过多转向效果
5(18转向盘力特性与哪些因素有关,试分析之。 答: 转向盘力特性决定于以下因素:转向器传动比及其变化规律、
转向器效率、动力转向器的转向盘操作力特性、转向杆系传动
比、转向杆系效率、由悬架导向杆系决定的主销位置、轮胎上
的载荷、轮胎气压、轮胎力学特性、地面附着条件、转向盘转
动惯性、转向柱摩擦阻力及汽车整体动力学特性。
5(19地面作用于轮胎的切向反作用力是如何控制转向特性的?
提示:参考书P152-155。