行驶状态主要与路面与轮胎的之间的作用力有关,故驾驶员操纵汽车的本质就是控制路面和轮胎的作用力5。一般来说,保持汽车横向稳定性的方法有四种:在道路设计上,可以增大弯道半径、增大转弯外侧高度、提高路面的附着性能;对于装载的物品,要尽量均匀分布,质心位置要低;对于驾驶员来说,要注意控制转弯时的车速,转弯时要缓打方向;对于汽车本身,可安装汽车制动防抱死装置和汽车驱动防滑控制装置等6。该文从汽车本身的角度考虑如何提高汽车的侧倾稳定性。
从汽车本身的角度提高行车侧倾稳定性需要从提高汽车自身的安全性能着手。根据汽车侧倾稳定性的分析可知,汽车的侧倾稳定性主要与方向盘转角、转弯半径、行驶速度和质心的高度有关。因此,提高汽车侧倾稳定性的主动安全性应分以下几种情况考虑:
一是汽车转弯半径一定、质心高度确定的情况下,如何确定临界不侧倾行驶速度;二是在行驶速度、转弯半径一定,质心高度确定的条件下,如何确定临界路面倾角;三是在行驶速度、转弯半径一定,路面倾角确定的条件下,如何确定汽车安全行驶的质心高度。从这三点出发考虑,可以有效的提高车辆的安全控制,减少交通事故的发生。
汽车在起伏波动为定值的路面上行驶时,左前轮和右前轮主销内倾角变化趋势一致,并且十分对称,且主销内倾角基本在5°以内变化;同时汽车各结构参数对外倾角等转向系统方面的影响很小。因此在对模型建立的结果影响不大的情况下,为了建模简单方便,本文做如下假设:
1忽略悬挂系统导致定位参数(主销内倾角、主销后倾角、前轮外倾角、前轮前束等)变化而对侧倾的影响。
2忽略转向系统导致定位参数变化而对侧倾的影响。
3本文针对汽车在起伏波动为定值的路面上行驶的情况进行研究。
汽车侧倾的实质是:在弯道行驶过程中,汽车向外的倾倾力矩大于向里的稳定力矩,当重心高度一定时,侧倾力矩由侧倾力(向外的侧向力)决定7。根据物理学知识,侧倾力转弯时所受向心力共同作用所产生,由牛顿第二定律知:
根据牛顿第三运动定律,转弯时汽车在受到向心力作用的同时,产生与向心力大小相等、方向相反的离心力,因为汽车质量m是一定的,当向心力不能满足v2R的增大时,侧倾力矩大于稳定力矩,就会发生侧倾。因此,应降低车速或增大转弯半径,进而减小侧倾力矩。
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3汽车运行稳定性研究
31汽车在平路不侧倾的稳定条件
图1是汽车平地转向时的受力情况。图中,H为汽车质心高度(m),B为汽车r