轮胎的侧偏特性对汽车操纵稳定性的影响分析
汽车轮胎侧偏特性研究综述
汽车轮胎侧偏特性研究综述
魏道高;洪添胜;蒋国平;李守成;江浩斌;周孔亢
【期刊名称】《江苏大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2002(023)003
【摘要】轮胎的侧偏性是影响操纵稳定性的重要因素,也是研究操纵稳定性的基础,因此轮胎的侧偏特性以及整个轮胎的力学特性一直是汽车行业发达的国家和地区的研究热点.轮胎侧偏特性研究过程是从它的静态特性到动态特性,主要的方法是理论和实验相结合,目的是为了建立较为准确的轮胎侧偏特性模型.本文介绍与分析了国内外轮胎侧偏特性研究状况,并且提出了对此方面研究的展望.
【总页数】6页(P54-59)
【作者】魏道高;洪添胜;蒋国平;李守成;江浩斌;周孔亢
【作者单位】江苏大学汽车与交通工程学院,江苏,镇江,212013;华南农业大学,广东,广州,510642;南京汽车集团,江苏,南京,210073;南京汽车集团,江苏,南京,210073;江苏大学汽车与交通工程学院,江苏,镇江,212013;江苏大学汽车与交通工程学院,江苏,镇江,212013
【正文语种】中文
【中图分类】U463.341
【相关文献】
1.汽车轮胎侧偏特性影响因素的试验研究 [J], 彭旭东;郭孔辉;单国玲
2.基于最小二乘法的汽车轮胎侧偏刚度及质心侧偏角设计与仿真 [J], 吴房胜;李如
平;陈业慧;谢晓敏
3.汽车轮胎非稳态侧偏特性的非线性研究 [J], 孙逢春;孙文强
4.汽车轮胎非稳态侧偏特性的非线性研究 [J], 孙逢春;孙文强
5.人工神经网络在汽车轮胎侧偏特性研究中的应用 [J], 任卫群;金国栋;张云清;付勇智;宋健
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汽车理论5汽车的操纵稳定性
第5章汽车的操纵稳定性学习目标通过本章的学习，应掌握汽车行驶的纵向和横向稳定性条件；掌握车辆坐标系的有关术语，了解影响侧偏特性的因素，掌握轮胎回正力矩与侧偏特性的关系；熟练掌握汽车的稳态转向特性及其影响因素；了解汽车转向轮的振动和操纵稳定性的道路试验内容。
汽车在其行驶过程中，会碰到各种复杂的情况，有时沿直线行驶，有时沿曲线行驶。
在出现意外情况时，驾驶员还要作出紧急的转向操作，以求避免事故。
此外，汽车还要经受来自地面不平、坡道、大风等各种外部因素的干扰。
一辆操纵性能良好的汽车必须具备以下的能力：（1）根据道路、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方向行驶的能力——汽车的操纵性。
（2）汽车在行驶过程中具有抵抗力图改变其行驶方向的各种干扰，并保持稳定行驶的能力——汽车的稳定性。
操纵性和稳定性有紧密的关系：操纵性差，导致汽车侧滑、倾覆，汽车的稳定性就破坏了。
如稳定性差，则会失去操纵性，因此，通常将两者统称为汽车的操纵稳定性。
汽车的操纵稳定性，是汽车的主要使用性能之一，随着汽车平均速度的提高，操纵稳定性显得越来越重要。
它不仅影响着汽车的行驶安全，而且与运输生产率与驾驶员的疲劳强度有关。
5.1节汽车行驶的纵向和横向稳定性5.1.1 汽车行驶的纵向稳定性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，汽车将失去操纵性，并可能产生纵向翻倒。
汽车上坡时，坡度阻力随坡度的增大而增加，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。
图5.1 汽车上坡时的受力图图5.1为汽车上坡时的受力图，如汽车在硬路面上以较低的速度上坡，空气阻力可以忽略不计，由于剩余驱动力用于等速爬坡，即汽车的加速阻力，加速阻力矩，而车轮的滚动阻力矩的数值相对来说比较小，可不计入。
轮胎侧偏刚度对整车操稳性能的影响
8210.16638/ki.1671-7988.2018.21.029轮胎侧偏刚度对整车操稳性能的影响景立新1，吴利广1，李广2，曹娇娇2（1.中国汽车技术研究中心，天津 300300；2.河北工业大学机械学院，天津 300130）摘 要：文章主要研究轮胎侧偏刚度特性对整车操纵稳定性的影响。
通过在仿真模型中改变轮胎侧偏刚度的值，研究后轴等效侧偏角、整车不足转向、整车横摆响应频率、整车稳定性、整车响应、转向回正的等操纵稳定性指标的变化趋势及变化量大小，进而指导整车操纵稳定性设计。
关键词：轮胎特性；侧偏刚度；操纵稳定性中图分类号：U463.341 文献标识码：B 文章编号：1671-7988(2018)21-82-04Influence of tire cornering stiffness on vehicle stability performanceJing Lixin 1, Wu Liguang 1, Li Guang 2, Cao Jiaojiao 2（1.China Automotive Technology and Research Center, Tianjin 300300; 2.School of mechanical engineering, Hebei University of Technology, Tianjin 300130）Abstract: This paper mainly studies the influence of tire lateral stiffness characteristics on vehicle handling stability. By changing the value of the tire cornering stiffness in the simulation model, the stability of the rear axle equivalent side angle, the vehicle understeer, the vehicle yaw response frequency, the vehicle stability, the vehicle response, and the steering return are studied. The trend of the indicators and the amount of change, and then guide the design of vehicle handling stability. Keywords: Tire characteristics; Cornering stiffness; Handling stabilityCLC NO.: U463.341 Document Code: B Article ID: 1671-7988(2018)21-82-04前言轮胎是连接汽车与路面的唯一部件，轮胎与路面间的相互作用力与力矩，以及轮胎的运动方式决定了车辆的运动状态及性能[1-2]，对于轮胎力学特性的研究具有重要的现实意义以及应用前景。
汽车操纵稳定性的影响因素分析
lr
m
1.26
前轮侧偏刚度
kf
N / rad
18500
后轮侧偏刚度
kr
N / rad
22500
绕 z 轴转动惯量
Iz
kg ⋅ m2
1850
( ) 由上，稳定性因数 K = −9.5664 ×10−4 s 2 / m2 。
输入 δ 可以是任意的确定函数，因为这里考虑的是角阶跃输入，所以取：
δ
=
⎧1, (t ≥ 0) ⎩⎨0, (t < 0)
根据以上数据可对该二自由度模型进行分析，以得出各种因素对汽车操纵稳定性的影
响。
2）确定所需参数值 参数
表达式
参数值
ωr0
u 1+
/L Ku
2
δ
0
u
( ) 9.576 1 − 7.3815 ×10−5 u 2
m′
muI z
5.9097 ×105 u
h
− [m(l f 2k f + lr 2kr ) + I Z (k f + kr )]
⎫ ⎪⎪ ⎬
ξ ω > 1,
⎪ (−ξω0 +ω0 ξ 2 −1)t
(−ξω0 −ω0 ξ 2 −1)t
= C e + C e ⎪⎭ r
3
4
其中， C、Φ、C1、C2、C3、C4 均为积分常数，可以根据运动的初始条件来确定。
.ξ > 1 称为大阻尼，当车速超过临界车速后， ωr 是发散的，趋于无穷大，此时汽车失
下面确定积分常数 C、A1、A2 。
运动的起始条件为：t = 0 时，ωr = 0 ； v = 0 ，δ = δ 0 。另外，还可以求得 t = 0 时，
《汽车理论》模拟试卷四及答案
汽车理论模拟试卷四1、(1)什么是纵向滑动率？作出附着系数与纵向滑动率的关系曲线，并描述该曲线的特 点、分析其产生的缘由。
(2)什么是轮胎的侧偏特性？试分析轮胎侧偏特性产生的缘由及其主要影响因素(包 括：汽车使用因素与轮胎自身结构与特性的因素)。
(3)结合下图(包括轮胎的侧偏特性)说明：转弯时汽车滚动阻力大的缘由，并说明滚动阻力的主要影响因素。
2、(1)动力性的评价指标主要有哪三个？各个评价指标的影响因素有哪些？分别是怎样 影响的？(2)结合公式及绘图，说明后备功率的概念。
(3)确定汽车的动力性，可通过作图法，详细可用哪几种特性的图？大致过程怎样？ 3、(1)画图并说明地面制动力、制动器制动力与附着力三者之间的关系。
(2)已知某汽车的同步附着系数% 二06 ,试结合产线、I 曲线、f 和r 线组分析汽车在附着系数ψ2=0.8的路面上进行制动时的全过程。
(3)在图上标明：在ψl=0.3和ψ2= ().8的路面上车轮抱死后，制动器制动力与地面 制动力的差别。
由蚊中心W 147转穹馥切Ml 力4、（1）较常用的汽车百公里油耗有哪些？（2）汽车的等速百公里油耗与车速间具有怎样的关系？为什么？5、（1）结合有关公式，分析汽车操纵稳定性稳态特性的影响因素结合有关公式，分析汽车操纵稳定性稳态特性的影响因素。
（2）定性分析汽车操纵稳定性动态特性的影响因素。
（3）驾驶员的不同转向操作对汽车的转向与操纵稳定性特性有怎样的影响？为什么？（4）曲线行驶时，对于前轮驱动的汽车，在驱动与制动时，纵向力对其稳态特性的影响是否有差异，试分析产生的缘由和主要影响因素。
6、（1）进行汽车平顺性分析时，一般对哪几个振动响应量进行分析？以车身单质量振动系统为例分析频率比、阻尼比及其相关的质量，刚度，阻尼对三个振动响应量的影响。
（2）在车身与车轮的双质量振动系统中，已知车身部分偏频为πrad∕s,车身与车轮的质量比、刚度比分别为8和9,试计算车轮部分偏频，并说明主频与偏频的定义及其大小的关系（用号表示）。
轮胎侧向力测试分析
试验#测试轮胎侧向力测试分析吕斌川,杨 浩,赵 军(中橡集团曙光橡胶工业研究设计院,广西桂林 541004)摘 要:分析了影响汽车操纵稳定性中最重要物理量之一)))轮胎侧向力的影响因素。
轮胎的侧偏角、侧倾角、垂直载荷、充气压力、轮胎结构和材料、断面高宽比、轮辋直径等对轮胎侧向力有一定的影响。
通过采用扁平率小的宽轮胎、轮辋宽度的增加以及采用钢丝子午线轮胎增加带束层屈挠刚性均可增加轮胎侧向力,提高汽车的操纵稳定性。
关键词:轮胎;侧偏特性;侧向力;侧偏角;倾角作者简介:吕斌川(1974-),男,广西陆川人,工程师,主要从事轮胎试验研究。
随着人们对汽车行驶安全性意识的增强,汽车操纵稳定性作为直接影响行车安全的重要因素而受到各大汽车厂和轮胎厂的高度重视。
汽车的操纵稳定性是汽车在行驶过程中受外界干扰后保持稳定行驶能力及抵御发生侧滑侧翻的能力。
侧向操纵稳定性对汽车来说尤其重要。
汽车的操纵稳定性主要是由轮胎的侧偏特性决定的,轮胎的侧偏特性主要是指侧向力、回正力矩与侧偏角间的关系,是研究操纵稳定性的基础。
在车辆操纵稳定性分析中,车辆所受的最重要的外力就是侧向力。
一般行驶时,实际的侧偏角在5b 以下,在侧偏角较小情况下,侧向力较大的轮胎,轮胎侧偏性能较优,汽车的操纵稳定性就越好。
本文借鉴有关轮胎侧偏特性理论对轮胎侧偏特性最重要的物理量之一侧向力进行试验研究,通过MTS860转鼓试验机测量轮胎动态下的侧向力特性,分析了轮胎的侧偏角、侧倾角、垂直载荷、充气压力、轮胎结构和材料、轮胎断面高宽比、轮辋直径等影响侧向力特性的因素,并相应的提出了改善轮胎侧向力特性的方法。
为轮胎性能的改进及轮胎设计提供了依据。
1 基本概念1.1 轮胎六分力示意图如图1所示,地面作用于轮胎接地印痕处有3个方向的力:F X (纵向力)、F Y (侧向力)、F Z (垂直载荷),它们和3个方向的力矩[T X (翻转力矩)、T Y (滚动阻力矩)、T Z (回正力矩)]称为六分力。
对汽车操纵稳定性的影响因素分析及对操稳性的研究评价
第!期
马涛锋等： 对汽车操纵稳定性的影响因素分析及对操稳性的研究评价
" #$% "
不足转向量有所增加。 前悬架中采用较硬的横向稳定杆有助于提 高汽车的不足转向性， 并能改善汽车的蛇行行驶性能。
#* 万公里，发现有高速摆头现象，踩下制动踏板后有左右打手 现象。检查轮辋不偏摆， 车轮动平衡也正常， 顶起前桥从检查孔 中发现制动鼓失圆， 更换制动鼓和制动蹄片后， 故障消失。
! 气动力影响及操稳性评价的研究过程
汽车在低速行驶时，往往只须考虑所受的地面阻力，而所 受的气动力常常可忽略。但在高速行驶时，气动力对操纵稳定 性的影响变得极为重要，特别是侧向气动力的影响。空气的侧 向推力与空气的横摆力矩作用于高速行驶的汽车车身上，使汽 车各轮的负荷、轮胎的侧偏特性和车身的侧偏角都发生了变 化， 从而对汽车的操纵稳定性产生不可忽视的影响。 操稳性评价的研究过程： -. 年代以前基本上都是用开环评 价方法；/. 年代初期，人们用系统工程学方法探索操纵性的评 价方法： 利用驾驶员对汽车直线行驶性能、 转 /. 年代中期以后， 弯行驶性能和转向轻便性等特性的感觉，进行主观评价：主观 评价不仅要考虑汽车本身的特性，还要考虑人的行为特性、对 从理论和实验两个方面着手， 重新 道路跟踪的要求。 0. 年代初， 开始深入地研究驾驶员一车辆—道路闭环系统；1. 年代以来， 郭孔辉教授提出了各个单项总方差评价指标及闭环系统主动 安全性的综合评价与优化设计方法。
! 行驶系的影响
后悬架结构参数及横向稳定杆的 !V ! 前轮定位参数、 影响
前轮定位参数包括： 前轮外倾角、 主销后倾角、 主销内倾角 和前轮前束。 前轮外倾角指前轮中心线与地面垂直线所成的夹角。前轮 它的作用主要是当汽车行驶时， 将轮毂 外倾角一般在 !W X (V )W。 压向内轴承， 而减轻外端较小的轴承载荷， 同时， 可以防止因前 轴变形和主销孔与主销间隙过大引起前轮内倾，减轻轮胎着地 与主销轴线与地面交点间的距离， 从而使转向轻便。 主销后倾角是指主销轴线与前轮中心的垂线之间形成的 夹角。主销后倾角对汽车操纵稳定性的影响主要通过“后倾拖 距 ”使地面侧向力对轮胎产生一个回正力矩，该力矩产生一个 与轮胎侧偏角相似的附加转向角，它与侧向力成正比，使汽车 趋于增加不足转向，有利于改善汽车的稳态转向特性。若主销 后倾角减小，使得回正力矩变小，当地面对转向轮的干扰力矩 大于转向轮的回正力矩时， 就会产生摆振。 主销内倾角是指主销轴线与地面垂线之间形成的夹角。主 销内倾角对操纵稳定性的影响，主要也是回正力矩，它是在前 轮转动时将车身抬高，由于系统位能的提高而产生的前轮回正 力矩， 它与侧向力无关。因此可以说， 主销内倾角主要在低速时
汽车操纵稳定性的基本内容及评价所用的物理参数
度、抗侧翻能力、发生侧滑时控制能力等
路径所需时间
车辆坐标系
X方向：前进、倒驶 绕X轴的转动：侧倾运动 Y方向：侧向运动 绕Y轴的转动：俯仰运动 Z方向：垂直运动 绕Z轴的转动：横摆运动
➢ 与操纵稳定性有关的主要运动参量：横摆角速度 r 、
侧向速度
、侧向加速度
a
等等。
y
稳态响应：汽车的时域响应不随时间变化；其特性通常 可分为：不足转向、中性转向、过多转向三种。
➢开环控制系统：只把汽车本身作为研究对象，不允许驾驶员 起任何反馈作用。
➢人—车闭环系统：把驾驶员与汽车作为统一的整体进行研 究，驾驶员可以根据需要进行反馈控制。
汽车操纵稳定性的两种评价方法
➢客观评价法
通过测试仪器测出表征性能的物理参量如横摆加速度、侧 向加速度、侧倾角及转向力等来评价操纵稳定性的方法。
wr (t)
B0 0
w02
Cew0t
sin(
w0
1 2 t )
令： 则： 或：
w w0 1 2
wr (t)
B0 0
w02
Cew0t
sin( wt )
wr (t)
B0 0
w02
A1e w0t
cos(wt)
A2 e w0t
sin( wt)
•
初始条件： t 0，wr 0 v 0 0 wr ak1 0 / I Z
➢ 常用稳态横摆角度速度与前轮转角之比来评价稳态响应。
这个比值称为稳态角速度增益，也称为转向灵敏度。
➢ 稳态时横摆角速度
r为定值，此时
•
v
•
0、wr
0,汽车的运动
微分方程变为：
(k1
k2 )
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轮胎的侧偏特性对汽车操纵稳定性的影响分析
江冰
【期刊名称】《太原大学学报》
【年(卷),期】2003(004)001
【摘要】汽车的操纵稳定性是表征汽车行驶安全的重要性能,汽车的动力性能的发挥也受到它的限制.弹性轮胎的侧偏特性作为操纵稳定性的理论基础直接影响着表征汽车操纵稳定性的车辆曲线行驶的时域响应特性.因此,对影响轮胎侧偏特性的各种因素进行研究就显得格外重要.
【总页数】3页(P45-47)
【作者】江冰
【作者单位】太原大学,机电系,山西,太原,030009
【正文语种】中文
【中图分类】U463.341
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5.轮胎力学特性对汽车操纵稳定性的影响分析 [J], 韦勇; 韦宝侣; 赵亮; 方华; 贾永辉
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