中职教育-《汽车运用基础》第二版课件：单元1模块4 汽车的操纵稳定性能.ppt

2020/5/8
模块实施
（6）轴转向的影响 车身侧倾时，由于悬架变形使后轴沿离心力对该轴中点之矩相反的方向转过某一角度(由虚 线转至实线位置)，则汽车趋向于增加不足转向性；若后轴沿离心力对该轴中点之矩相同方向转 过某一角度，则趋向于减小不足转向性。如果前轴为非独立悬架，也存在轴转向问题，其分折 的结论是相同的。
最小转弯半径是指转向盘转到极限位置时，车辆外侧转向轮胎面中 心到转向轨迹圆中心点的最大距离。汽车的最小转弯半径过大，影响汽车 的转向方便性，不利于汽车调头转向。
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项目拓展
2.车轮定位的检测 为了提高汽车的转向操纵稳定性、轻便型，确保车辆直线行驶和
自动回正，减少轮胎磨损，汽车车轮与主销设计了多项参数，统称车轮 定位参数。由于汽车的转向车轮在前轮，在前轮上设计了前轮前束、前 轮外倾角、主销后倾角和主销内倾角等参数，称为前轮定位。后轮定位 包括后轮前束和后轮外倾角。前后轮定位统称为四轮定位。四轮定位的 作用是使汽车保持稳定的直线行驶、转向轻便，并可减少汽车行驶中轮 胎和转向机件的磨损。
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模块要求
１.时间要求:建议 2学时
２.目标要求:熟知汽车操纵稳定性的评价指标，分析汽车行 驶中出现的不稳定现象。
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模块实施
一、汽车操纵稳定性的评价指标
基本内容 1．方向盘角阶跃输入下进入的稳态响应——转
向特性方向盘角阶跃输入下的瞬态响应 2．横摆角速度频率响应特性 3．回正性
侧滑检测台
项目拓展
4.车轮动平衡的检测 车轮不平衡，在车轮旋转时会引起车轮的上 下振动和横向摆动，影响乘坐人员的舒服性，使汽 车驾驶人员难以控制行驶方向，影响行车安全，同 时也加剧轮胎的磨损。 车轮动平衡检测的设备是车轮平衡机，分为 离车式平衡机和就车式平衡机两种。离车式平衡机 需把车轮拆下，装在平衡机上检测。就车式平衡机 则是车轮仍安装在汽车上，在不拆卸车轮的状态下 进行检测，更接近于车轮实际工作状况。但由于安 装不便，检测操作繁琐，故常用离车式平衡机检测 。若检测出车轮动不平衡，可利用车轮平衡机进行 动平衡调整。
（7）侧倾时车轮外倾角变化的影响 车身侧倾时，由于悬架型式的不同，车轮外倾角会发生变化，使轮心前进方向发生变化， 这与轮胎侧偏具有相同效果，可以使汽车的转向特性发生变化。 （8）轮胎回正力矩对侧偏的影响 回正力矩(即稳定力矩)，汽车转弯时各轮上都受回正力矩的作用，有使前后轴侧偏角加 大的效果。作用在前轮上的回正力矩，有增加不足转向的倾向；作用在后轮上的回正力矩，有 减少不足转向的倾向。由于前轮的回正力矩较大，故汽车回正力矩的总效果往往趋向于增加不 足转向性。
模块实施
行驶跑偏现象增加了驾驶员的工作压力和劳动强度，高速时更是危及 行车安全，必须予以高度重视。应定期对车轮定位进行检查、调整，提高车辆 维护质量，消除其他引起跑偏的原因。
2.低速摆头 低速摆头又称转向不稳，指汽车在时速20km/h以下时就感受到方向忽
左忽右不稳定，车头发摆，不能保证直线行驶，运行轨迹出现“蛇形”现象。
过多转向：具有过多转向特性的汽车，在转向盘转角保持不变的条 件下，随着车速的增加，转向半径越来越小。
过多转向的汽车随车速的增加，其转向半径越来越小，当达到临界 车速时将失去稳定性，此刻只要有微小的前轮转角，也会引起汽车的很大 横向摆动，若驾驶员保持转向盘转角不变，其转向半径也会越来越小，这 就意味着转向半径极小，汽车发生激转而侧滑或翻车。一般汽车不应具有 过多的转向特性，也不应具有中性转向特性，因为中性转向汽车在使用条 件变动时，有可能转变为过多转向特性。
转向力、转向功
侧向偏移 侧向偏移 转向操舵力矩梯度
方向盘转角、转向力、侧向加速度、横摆角速度、侧偏角、 车速等
极限侧向加速度 极限车速 回至原来路径所需时间
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模块实施
汽车操纵稳定的评价方法有主观评价和客观评价两种。所谓主观评价就是感 觉评价，其方法就是让试验评价人员，根据试验时自己的感觉来进行评价，并按 规定的项目和评价办法进行评分。客观评价则是通过测试仪器测出来表征操纵性 能的物理量，如横摆角速度、侧向加速度、侧倾斜角及转向力等，来评价操纵稳 定性的方法。
模块实施
三、汽车行驶中的不稳定现象
1.行驶跑偏 行驶跑偏是指汽车在直线道路上行驶时，若驾驶员松握转向盘，行驶方
向会自动朝一侧偏离。造成这种现象的原因主要有前轮定位失准；左、右侧轴 距不一致；左、右侧行驶阻力不一致；左、右侧车轮半径不一致等。其中前轮 定位失准最复杂，它又包括了主销后倾角不等、前轮外倾角不等、主销内倾角 不等几种原因。另外，由于轮胎磨损不一致或气压不一致导致左、右侧车轮运 动半径不等，汽车将向运动半径较小的一侧偏驶；由于两前轮轴承松紧度不一 致，或一侧制动间隙小，不能完全释放等原因，导致一侧行驶阻力偏大，则汽 车会向行驶阻力较大的一侧偏驶；由于调校、润滑等原因导致某一侧转向主销 转动不灵，则汽车会向主销转动不灵的一边跑偏。
4．转向半径 5．转向轻便性
原地转向轻便性 低速行驶转向轻便性 高速行驶转向轻便性
6．直线行驶性 侧向风稳定性 路面不平度稳定性 微曲率弯道行驶性
7．典型行驶工况性能 蛇行性能 移线性能 双移线性能——回避障碍性能 …
8．极限行驶能力 圆周行驶极限侧向加速度 抗侧翻能力 发生侧滑时的控制性能 …
主要评价参量 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 共振峰频率、共振时振幅比、相位滞后角、稳态增益 回正后剩余横摆角速度与剩余横摆角、达到剩余横摆角速度 的时间 最小转向半径
模块4 汽车的操纵稳定性能
1 模块描述 2 模块要求 3 模块实施 4 项目拓展
模块描述
根据道路及交通情况，汽车有时直线行驶，有时沿曲线行驶，在出现意外情 况时，驾驶者还要作出紧急的转向操作，以避免事故。此外，汽车在行驶中还不断 受到地面不平和大风等外界因素的干扰。为此，汽车应具备良好的操纵稳定性能。
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模块实施
（3）轮胎结构的影响 不同结构(帘布层数、扁平率等)、不同型式(子午线轮胎、普通斜交轮胎) 的轮胎，侧偏刚度不同，若混用可能使汽车具有过多转向性。
（4）驱动型式的影响 转向时施加于轮胎上的切向力增加，轮胎的侧偏刚度下降，使产生的侧 偏角增加。因此，后轮驱动的车辆，转向时施加驱动力，使后轮侧偏角增加， 有减少不足转向性、向过多转向性转化的倾向；前轮驱动的汽车，转向时施加 驱动力，使前轮侧偏角增加，有增加不足转向性的作用。 （5）左、右轮垂直载荷再分配的影响 轮胎的侧偏刚度在一定范围内随垂直载荷增加而增加。在侧向力作用下， 若前轴左右轮垂直载荷变动量大，则汽车趋向于减少不足转向性。
模块实施
造成“低速摆头”现象既有结构上的因素，也有使用中的若干原因。其中 结构因素例如非独立悬架因陀螺效应而产生的“轴转向”；因悬架与转向传动机 构的运动关系不协调而引起转向轮左右摆动等。使用因素例如车架变形引起前轮 定位失准；转向器和传动机构间隙过大，联接松动；后轮超载或后轮胎气压不足 等。
3.高速振摆 高速振摆，是指汽车在高速行驶，或在某一较高车速行驶时，出现行驶 不稳定，车头发摆，甚至转向盘抖动的现象。 高速振摆有两种情况，一种是随着车速的提高，振摆逐渐加剧；另一种 是在某一特定的车速范围内出现振摆，偏离该车速范围，振摆消失。 引起低速摆头的各种因素常常也是引起高速振摆的重要原因，除此之外，动 不平衡现象和共振现象是引起高速振摆的主要因素。
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模块实施
汽车避免纵翻的条件是
a b L hg hg
后轴驱动汽车纵向稳定性条件是 b
hg
同样可以求出前轴驱动汽车避免纵翻的条件为L > 0；全轴驱动汽车避免 纵翻的条件与后轴驱动相同。
2.汽车的侧翻与侧滑 汽车在行驶中受到重力的侧向力、离心力、侧向风力和道路不平的侧向
冲击等各种侧向力的作用。汽车在侧向力的作用下，如车轮的侧向反作用力达 到附着力时，汽车将沿侧向力的作用方向滑移。侧向力同时将引起左、右车轮 法向作用力的改变，当一侧车轮的法向反作用力变为零时，将发生侧向翻车。
项目拓展
转向盘自由转动量是指汽车转向轮处于直线行驶位置静止不动时， 转向盘可以自由转动的角度，是转向系统各传动连接部件间隙的总反映。 转向盘自由转动量过大，将直接导致汽车转向不灵敏，影响行车安全；由 于转向系统内存在着较大的传动间隙，减弱了对转向轮的约束，导致汽车 直线行驶时不稳定。GB7258-2004《机动车运行安全技术条件》中规定机 动车转向盘的最大自由转动量为20°（最高设计车速不小于100km/h的汽 车）。
项目拓展
汽车操纵稳定性能的检测
1.转向系统的检测 转向系统需要检测的项目及参数主要有转向盘
的转矩、转向盘最大自由转动量和汽车最小转弯半 径等。一般用转向参数检测仪进行检测 。
转向盘的转矩是指汽车在转向过程中驾驶员施 加在转向盘上的力。转矩大小可以反映转向系统的 操纵轻便性和灵活性。GB7258-2004《机动车运行安全技术条件》中规定机 动车在平坦、干燥和清洁的水泥或沥青道路上行驶，以10km/h的速度，在5s 内沿螺旋线从直线行驶过渡到以直径为24m的圆周行驶，施加于转向盘外缘 的最大切向力不应大于245N。
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模块实施
侧滑与侧翻都是汽车行驶中应避免的 失控现象，比较起来侧翻更危险。
避免侧翻的条件为 B
2hg
B/2hg又称为汽车侧向稳定系数，满足 此式，称为满足侧向稳定条件。
汽车的纵翻与侧翻是汽车运行过程中 的两种极限状态，当出现这两种状态时，驾 驶员将完全丧失对汽车的控制。
2020/5ຫໍສະໝຸດ Baidu8
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模块实施
2.影响转向特性的因素 （1）汽车的质量分配与车轮侧偏刚度的匹配 在汽车设计及改装中，应使汽车的质量在前后轴上的分配与车轮的侧偏刚 度相适应，以保证汽车的不足转向性。 前置发动机前驱动的轿车，前轴上的轴荷较大，转弯时前轴承担的离心惯 性力较大，在前后车轮侧偏刚度相同的情况下，前轮会产生较大的侧偏角，故趋 向于呈不足转向性。反之，后置发动机后驱动的轿车则趋向于呈过多转向性。 （2）轮胎气压的影响 轮胎气压对侧偏刚度影响很大，降低轮胎气压，侧偏刚度下降，可以产生 较大的侧偏角。
四轮定位仪主机
项目拓展
3.前轮侧滑的检测 侧滑是指汽车在前进过程中车轮胎面出现 的3向滑移现象。造成侧滑的原因，可能是车 轮定位不当，也可能是紧急制动时地面附着力 发生变化，前者称为转向轮侧滑或前轮侧滑， 后者称为制动侧滑。前轮侧滑对汽车的操纵稳 定性影响较大。侧滑量过大，会引起汽车行驶 方向不稳，转向沉重，增大轮胎磨损，加大燃 油消耗，操纵失准甚至导致交通事故。因此， 在汽车的定期检测中，前轮侧滑检测是必不可 少的检验项目。
二、汽车的稳态转向特性 1.汽车的稳态转向特性 汽车前、后轮的侧偏角不同，其转弯半径的大小也不一样。汽车的稳态响应 可分为三类。 中性转向：汽车具有中性转向特性。具有中性转向特性的汽车，在转向盘转 角不变的条件下，随着车速的提高，转向半径维持不变。
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模块实施
不足转向：具有不足转向特性的汽车，在转向盘保持某一固定转角条 件下，缓慢加速或以不同车速等速行驶时，随着车速的增加，转向半径R增 大。
汽车的操纵稳定性是指在驾驶员不感到过分紧张，疲劳的条件下，汽车能遵 循驾驶者通过转向系及转向轮给定的方向行驶，且当遭遇外界干扰时，汽车能抵抗 干扰而保持稳定行驶的能力。
汽车的操纵稳定性不仅影响到汽车驾驶的操纵方便程度，也是决定高速汽车 安全行驶的一个主要性能。
作为一名汽车营销师或维修技师，请评价汽车的操纵稳定性，分析汽车行驶 中的不稳定现象。
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模块实施 四、汽车的纵翻和侧翻
1.汽车的纵翻 汽车在纵向坡道上行驶，例如等速上坡，随着道路坡度增大，前轮的地面法
向反作用力不断减小。当道路坡度大到一定程度时，前轮的地面法向反作用力为零。 在这样的坡度下，汽车将失去操纵，并可能产生纵向翻倒。汽车上坡时，坡度阻力 随着坡度的增大而增加，在坡度大到一定程度时，为克服坡度阻力所需的驱动力超 过附着力时，驱动轮将滑转。这两种情况均使汽车的行驶稳定性遭到破坏。