第 5 章 汽ft的操纵稳定性
第 5 章
性？
汽车的操纵稳定性
5.1 什么是汽车的操纵性？什么是汽车的稳定性？什么是汽车的操纵稳定
5.2 什么是汽车的稳态响应特性和瞬态响应特性？
5.3 什么是弹性轮胎的侧偏特性？什么是侧偏力和侧偏回正力矩？它们主
要与哪些因素有关？
5.4 一轿车（每个）前轮胎的侧偏刚度为－50176N/rad，外倾刚度为－7665 N/rad。若轿车向左转弯，将使两个前轮产生正的外倾角，其大小为 4°。设侧偏 刚度与外倾刚度均不受左、右轮载荷转移的影响，试求由外倾角引起的前轮侧偏 角。
5.5 分析汽车高速行驶变更车道对汽车转向轮回正力矩的影响（从侧偏力、 侧偏角和回正力矩等方面分析）。
5.6 6450N 轻型客车在试验中发现过多转向和中性转向现象，工程师们在前 悬架上加装前横向稳定杆以提高前悬架的侧偏角刚度，结果汽车的转向特性变为 不足转向。试分析其理论根据（要求有必要的公式和曲线）。
F F ?1 ???1 ? ? 2 Y 1 Y 2 5.7 写出由 K ? 导出 K ??? ? ? 的详细过程。
????ay L ay L k1 ?? k2 ?
?
u ?L 导出 R ??5.8 写出由 r ??的详细过程。
2 ??L ?1 ? Ku??? ? ??1 ? ? 2 ???RL 导出 ? 1? Ku 2 的详细过程(其中 5.9 写出由 ??R0 ??)。
??L ?1 ? Ku2 ? ??R 0
?r
u
5.10 汽车的稳态响应有哪几种类型？表征稳态响应的具体参数有哪些？它 们彼此之间的关系如何（要求有必要的公式和曲线）？
5.11 举出三种表示汽车稳态转向特性的方法，并说明汽车质心前后位置和 内、外轮负荷转移如何影响稳态转向特性。
5.12 汽车转弯时车轮行驶阻力是否与直线行驶时一样？ 5.13 主销内倾角和后倾角的功能有何不同？
5.14 横向稳定杆起什么作用？为什么有的车装在前悬架，有的装在后悬架， 有的前后都装？
19
汽车理论习题集
5.15 某种汽车的质心位置、轴距和前后轮胎的型号已定。其稳态转向特性 为过多转向，试找出五种改善其转向特性的方法。
5.16 汽车空载和满载是否具有相同的操纵稳定性？
5.17 试用有关计算公式说明汽车质心位置对主要描述和评价汽车操纵稳定 性、稳态响应指标的影响。
5.18 影响汽车横摆角速度增益的因素有哪些？
5.19 有一汽车的总重量为 20100N，L=3.2m，静态时前轴荷占 55%，后轴荷 占 45%，k1=-38920N/rad，k2=-38300 N/rad，求该车的稳态转向特性和特征（或 临界）车速。
5.20 何谓汽车的操纵稳定性？试分析说明为什么希望汽车的稳态转向特性 具有适度的不足转向特性为好？已知某 4×2 小客车前、后轮为单胎，总质量为 2010kg，轴距 L 为 3.2m，前轴荷为 53.5%，每个前轮胎的侧偏刚度为-38142N/ rad， 每个后轮胎的侧偏刚度为-37485N/ rad，试确定该车的稳态转向特性是那种性 质？如果该车以 36km/h 的速度、转向盘转角为 330°作定圆周等速行驶时，求 此时汽车的横摆角速度是多少？已知转向系统的总传动比 i=22，悬架系统的侧倾 影响不予考虑。
5.21 二自由度轿车模型的有关参数如表 5-1 所示。
表 5-1
某轿车模型的基本参数
参数值 1818.2 3885 3.048 1.463 1.585 －62618 －110185 20 轿车参数名称 总质量 m/ kg
绕 Oz 轴转动惯量 IZ /(kg·m)
轴距 L / m 质心距前轴距离 a / m 质心距后轴距离 b / m 前轮总侧偏刚度 k1/ (N·rad-1) 后轮总侧偏刚度 k2/(N·rad-1)
转向系统总传动比 i 试求：
（1） 稳定性因素 K、 特征车速 uch。
20
第 5 章 汽ft的操纵稳定性
（2）稳态横摆角速度增益曲线
?r 。? sw
u=22.35m/s 时的转向灵敏度 ??? ua 、车速
? ?s
?r ??
（3）静态储备系数 S.M.，侧向加速度为 0.4g 时的前、后轮侧偏角绝对值 之差?1 ? ? 2 与转弯半径的比值 R/R0（R0=15m）。
（4）车速 u=30.56m/s 时，瞬态响应的横摆角速度波动的固有（圆）频率 ?0 、 阻尼比 δ、反应时间 τ 与峰值反应时间 ε。
5.22 稳态响应中横摆角速度增益达到最大值时的车速称为特征车速 uch。说
明特征车速 uch ??1 K ，且在特征车速时的稳态横摆角速度增益为具有相等轴距 L
的中性转向汽车横摆角速度增益的一半。
5.23＊ 一辆轿车，其前轴载荷是 8459N，后轴载荷是 6906N，轴距是 2555mm， 轮胎的侧偏刚度如表 5-2 所示。
表 5-2
某轿车轮胎的侧偏刚度
侧偏系数 0.298 0.269 0.253 0.250 0.228 0.222 载荷/N 1001 2002 3003 4005 5006 6007 侧偏刚度/[N·（°）-1] 298 538 761 1001 1144 1335 试确定该车辆如下的转向特性：
（1） 转向半径为 152m、61m、30.5m、15m 时的阿克曼转向角（即 ? ? L / R ）。 （2） 特征车速；
（3） 在车速为 96.6km/h 时的横摆角速度增益； （4） 质心侧偏角。
5.24＊已知某特种车辆满载质量为 1653kg，轴距 2700mm，其中前轮载荷为 4884N，前、后轮胎型号均为 215/80R16，轮胎侧偏刚度的近似计算公式为 kδ ?
?780?drim ? 2b?b ? pn ? 98? ，式中, kδ 为轮胎侧偏刚度[N/(°)]；drim 为轮辋直径 (m)；b
为轮胎宽度(m)；pn 为轮胎充气压力(kPa)。试求:
21
汽车理论习题集
（1）该车的稳定性因数 K； （2）该车的特征车速或临界车速；
（3）其他参数不变，把前轮更换为 6.50R16 型号的轮胎，试确定此时的转 向特性。
5.25 某一具有不足转向特性的双轴汽车在直线行驶时，突然受到侧向外力 的作用，请画简图分析该车的操纵稳定性。
5.26 测定汽车稳态转向特性常用两种方法，一为固定转向盘转角法，并以 R/R0—ay 曲线来表示汽车的转向特性；另一为固定圆周法。试验时在场地上画一 圆圈，驾驶员以低速沿圆周行驶，记录转向盘转角 δsw0，然后驾驶员控制转向盘 使汽车始终在圆周上行驶，但车速由低速持续加速至某一高速。随着车速的提高，
?转向盘转角 δ sw 一般将随之加大。记录下 δ sw 角，并以 sw ? a y 曲线来评价汽车的
??sw0
转向特性。试证
?sw
? sw0
? 1 ? Ku 2 ，说明如何根据
?sw
?sw0
? u 2 曲线来判断汽车的转向特
性。
5.27 汽车转向瞬态响应的评价指标是什么？
5.28 图 5-1 是滑柱连杆式独立悬架（常称为 Me Pherson suspension）的示意
图。试证：
（1）R.C.为侧倾中心；
2 ? mp ??
，式中，ks 为一个弹簧的线刚度。 （2）悬架的侧偏角刚度为 K? r ? 2ks ??????n ??
?
5.29 某轿车具有双横臂独立悬架系统，如图 5-2 所示。当轿车转向行驶时， 因悬架的弹性变形会引起车身的侧倾，侧倾对汽车操纵稳定性有重要影响。
22