侧向动力学-非线性因素

第七章侧向动力学2
—非线性因素
研究内容
•轮胎转向特性
•转向系统特性
•驾驶员特性
•非线性模型
¾稳态分析
¾瞬态分析
"地面作用于车轮的侧向反作用力。

⑴侧偏力F Y
轮胎转向特性
轮胎侧偏特性
u u
F
y
Y
F Y
车轮滚动
y
F
α
X
Y
F Y
侧偏力为正时，产生负侧偏角。

u
-+
侧偏现象：
"当车轮有侧向弹性时，即使F Y 没有达到侧向附着极限，车轮行驶方向也将偏离车轮平面的方向。

α
侧偏角α"轮胎接地印迹中心的位移方向与X 轴的夹角。

u
α
k F Y =k —侧偏刚度。

F Y 一定时希望侧偏角越小越好，所以|k | 越大越好。

⑵F Y －α曲线
大尺寸轮胎
小尺寸轮胎
B
H
扁平率=(H/B)×100%
5 3
kα
F Y =，即k 大。

垂直载荷过大时，轮胎与地面
接触区的压力分
布不均匀，使k 反而有所减小。

¾轮胎气压高，k大
F Y1
F X2
F
Y2¾F
X
越大，F
Y
越小
F
X1
¾路面干湿状态
¾路面有薄
水层时，由于
滑水现象，会
出现完全丧失
侧偏力的情
况。

轮胎胎面、路面粗糙程度、水层厚度与滑水现象的关系
①车轮静止时车轮运动时受到侧向力
（侧向力较小）车轮运动时受到侧向力
e
F Y
e—轮胎拖距。

e
轮胎拖距变大
F Y
e
轮胎拖距
反而变小
车轮运动时受到侧向力（侧向力很大）
主销后倾附加产生的回正力矩：
¾主销后倾角使主销延长线与地面的交点a向前偏移了一段距离l，转向后地面作用在车轮上的侧向力F
对主销形成一个转矩。

Y
¾ab是主销前指。

主销内倾附加产生的回正力矩：
¾主销内倾角使得主销轴线与路面交点到车轮中心平面与地面交线的距离减小，从而减小转向时驾驶员加在方向盘上的力，使转向操纵轻便，同时也可减少从转向轮传到方向盘上的冲击力。

¾但主销内倾角也不宜过大，否则加速了轮胎的磨损。

z主销内倾与主销偏移距：
调整主销（即转向轴线）与地面的交点到轮胎接地中心的距离，即调整主销偏距。

减少主销偏距，可以减轻转向时的摩擦阻力。

z车速与主销外倾、主销内倾：
¾主销后倾和主销内倾都有使转向轮自动回正的作用。

¾但主销后倾的回正作用与车速有关，而主销内倾与车速无关。

γY F y F +O
X
Y Z
-
向外滚开的趋势有外倾时轮胎的F Y 与外倾角γ、侧偏角α的关系
γγγk F Y =k γ－外倾刚度。

+--⑴
外倾侧向力F Y
γ
汽车轮胎摩托车轮胎
外倾角与悬架导向机构、侧向加速度大小有关。

K yVr yVl V L
V n F F C M )((*+++=+δδ主销后倾
主销前指随车轮转角变化
：主销前指；：轮轴后置
：车轮转向角：主销后倾角
其它参数随车轮转角变化车轮转向半径：
外倾角：
非传统转向
z通过与驾驶员无关的附加转向加以补充；
z或者完全被断开（线控转向），同时可能利用附加转向。

综合转向盘转角输入：
¾前轮转向盘转角不仅是转向盘输入的函数，也是转向盘输入速度的函数。

驾驶员特性
预期操纵：在达到弯道起点之前驾驶员根据经验将转向盘转过一定角度。

补偿控制：预期操纵下，车辆行驶的实际轨迹与理想轨迹一般会有偏差，特别是在有扰动的情况下，为了使车不偏离道路，驾驶员必须继续转动方向盘来减小偏差，叫做补偿控制。

期望轨迹：驾驶员自己想要行驶的轨迹。

R M δF W F ：驾驶员智能体
：对方向盘输入的车辆传递函数：对扰动输入的车辆传递函数一般特性
驾驶员特性。