5-7章课堂思考题及解答.

武汉理工大学 余晨光

典型行驶工况性能主要包括哪些？其评价参量主 要有哪些？
答：典型行驶工况性能主要包括蛇行性能、移线性 能、双移线性能（回避障碍性能）。

其评价参量主要有转向盘转角、转向力、侧向加 速度、横摆角速度、侧偏角、车速等。
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什么是车辆坐标系？在该坐标中定义了哪些运动 参量？ 答：图中 OXYZ 坐标系固定在车身上，原点 O 为汽 车的质心，处于汽车左右对称平面内， X 轴为车 身纵向水平轴，方向向前。 Z 轴通过质心指向上 方， Y轴水平向左。 在车辆坐标系中描述的汽车运动包括汽车质心速 度在 X 轴、 Y 轴和 Z 轴上的分量（分别称为前进速 度u、侧向速度v和垂直速度 ），以及车身角速度 在 X 轴、 Y 轴和 Z 轴上的分量（分别称为侧倾角速 度ωp、俯仰角速度ωq和横摆角速度ωr）。

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什么是转向盘角阶跃输入？什么是转向盘角阶跃输 入下的稳态响应和瞬态响应？它们的评价参量有哪 些？ 答：等速直线行驶时，急剧转动转向盘至某一转角， 并维持此转角不变，即对汽车以转向盘角阶跃输入。 一般汽车经短暂的过渡过程后进入等速圆周行驶， 称为转向盘角阶跃输入下的稳态响应。在等速直线 行驶和等速圆周行驶两个稳态运动之间的过渡过程 所对应的瞬间运动响应称为转向盘角阶跃输入下的 瞬态响应。 其评价参量有：稳态横摆角速度增益（转向灵敏 度）、反应时间、横摆角速度波动的无阻尼圆频率。

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为何有回正力矩存在还有可能造成翻倾事故？ 答：通过对侧偏力引起的稳定回正力矩的分析： 1）侧偏力FY较小时，其轮胎拖距e较小，此时回正 力矩TZ= FY×e较小； 2）侧偏力FY增加时，其轮胎拖距e也随之增大，此 时回正力矩TZ增大； 3）随着侧偏力FY进一步加大，接地印记后部部分 达到附着极限，轮胎拖距e逐渐减小，此时回正力 矩TZ也有所减小； 4）之后接地面后部发生侧向滑动，轮胎拖距e变为 负值，此时回正力矩TZ不再起回正作用，而是加 剧转向，这时就有可能造成翻倾事故。
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什么是轮胎坐标系？正的回正力矩、侧偏角和外倾 角是如果定义的？ 答：轮胎坐标系原点O为车轮平面和地平面的交线与车轮

旋转轴线在地平面上投影线的交点。车轮平面与地平面 的交线取为X轴，规定向前为正。 Z轴与地平面垂直， 规定指向上方为正。Y轴在地平面上，规定面向车轮前 进方向时指向左方为正。 地面反作用力产生绕Z轴的回正力矩按右手法则判断正 负；侧偏角是轮胎接地印迹中心（即坐标系原点）位移 方向与X轴的夹角，偏向XOY平面第一象限为正；外倾 角是垂直平面(XOZ面)与车轮平面的夹角，规定偏向右 方为正（即右轮外倾角为正，左轮外倾角为负）。

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外倾角与外倾侧向力的关系如何？外倾角如何产
生回正力矩，其正负符号如何？

什么是线性二自由度汽车模型？如何将汽车简化
为线性二自由度汽车模型？
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外倾角与外倾侧向力的关系如何？外倾角如何产 生回正力矩，其正负符号如何？ 答：外倾侧向力FYγ与外倾角γ是线性关系，即
FY k
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轮胎结构及工作条件对侧偏特性的影响如何？ 答：尺寸↑的轮胎，k ↑ ； 子午线轮胎接地面宽，k ↑ ； 钢丝轮胎比尼龙轮胎k↑ ； 扁平率（高宽比）：H /B ↓， k ↑ ； 在一定范围内，载荷↑（FZ↑），k↑。但载荷↑↑时， k↓； 轮胎充气压力↑ ，k ↑ ； 行驶车速对k影响较小； 切向作用力FX增加，侧偏力FY减小； 潮湿特别在积水时，k ↓很大。
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什么是轮胎坐标系？正的回正力矩、侧偏角和外倾 角是如果定义的？
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什么是侧偏现象？何时会出现？
答：轮胎的侧偏现象，是指当车轮有侧向弹性时， 即使地面的侧向反作用力FY（即侧偏力）没有达 到附着极限，车轮行驶方向也将偏离车轮平面的 现象。 汽车行驶过程中，因路面侧向倾斜、侧向风或来自百度文库 线行驶时离心力等的作用，车轮中心沿Y轴方向 将作用有侧向力Fy，在地面上产生相应的地面侧 向反作用力FY（即侧偏力）时会出现侧偏现象。

FYγ kγ


由于车轮的向前滚动，轮胎和地面的相互作用力 （分布力）偏向前方，外倾侧向力FYγ的作用点和地 面垂直反力FZ类似也偏向前方，因此产生绕OZ轴的 回正力矩。 在轮胎坐标系中，右轮的外倾角为正，产生负的外 倾侧向力，产生负的回正力矩。

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什么是车辆坐标系？在该坐标中定义了哪些运动 参量？
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什么是轮胎坐标系？正的回正力矩、侧偏角和外
倾角是如果定义的？

什么是侧偏现象？何时会出现？


什么是侧偏特性？侧偏力和侧偏角的关系如何？
轮胎结构及工作条件对侧偏特性的影响如何？

为何有回正力矩存在还有可能造成翻倾事故？
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什么是操纵稳定性？为何日益受到重视？ 什么是转向盘角阶跃输入？什么是转向盘角阶跃 输入下的稳态响应和瞬态响应？它们的评价参量 有哪些？ 典型行驶工况性能主要包括哪些？其评价参量主 要有哪些？ 什么是车辆坐标系？在该坐标中定义了哪些运动 参量？
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什么是操纵稳定性？为何日益受到重视？ 答：在驾驶者不感觉过分紧张、疲劳的条件下，汽 车能遵循驾驶者通过转向系及转向车轮给定的方 向行驶，且当受到外界干扰时，汽车能抵抗干扰 而保持稳定行驶的能力。 随着道路的改善，尤其是高速公路的发展，汽车 行驶车速越来越高，现代轿车的最高车速较多都 超过200km/h。因此汽车的操纵稳定性日益受到 重视。
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什么是侧偏特性？侧偏力和侧偏角的关系如何？
答：侧偏特性主要是指侧偏力、回正力矩与侧偏角 间的关系。 汽车正常行驶时，侧向加速度不超过0.4g，侧偏 角不超过4° ～5° ，可以认为侧偏角与侧偏力成线 性关系。FY～α曲线在α＝0° 处的斜率，称为侧偏 刚度k，单位为N/rad或N/(° )。即：