轮胎的侧偏特性(I)

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1、轮胎侧偏特性—侧偏力、回正力矩与侧偏角的关系；本节基本内容：1.轮胎坐标系；2.轮胎的侧偏现象、侧偏力-侧偏角关系；3.侧偏特性的影响因素（结构、工作条件）；4.轮胎回正力矩的产生、回正力矩-侧偏角关系；5.有外倾角时轮胎的侧偏特性；5.2轮胎的侧偏特性一、轮胎坐标系-ISO轮胎坐标系正TZ-回正力矩正TX正TYxzy车轮旋转轴线车轮平面正地面切向反作用力FX正地面法向反作用力FZ正地面侧向反作用力FY正外倾角γ车轮行驶方向正侧偏角α问题1：车轮行驶方向为什么会偏离X轴？侧偏角是否位于指向的一侧？车轮中心沿Ｙ轴作用有侧向力Fy，地面对轮胎的侧向反力FY称为侧偏力。侧偏

2、力FY因转向、路面倾斜、侧风等引起。转向引起的侧偏力总是指向汽车转弯的内侧。二、轮胎的侧偏现象１、侧偏力只有当侧向力大于（或等于）车轮与路面间的侧向附着极限时，车轮的运动方向才会改变。uccucca、刚性轮胎:1)当车轮静止不滚动，轮胎发生侧向变形，车轮印迹中心线a-a与车轮平面c-c平行，错开Δh。2)当车轮滚动时，车轮印迹中心连线a-a线不再平行于车轮平面c-c,而是呈一定夹角α,即侧偏角。b、弹性轮胎问题2：侧偏角如何产生？2、侧偏现象——因轮胎侧向弹性，车轮受侧偏力(即使没有达到附着极限)的作用使车轮行驶方向偏离车轮平面的现象，称为轮胎的侧偏现象。问题3：侧

3、偏力与侧偏角之间的因果关系？因果关系：侧偏力引起侧偏角，而非侧偏角的存在产生侧偏力。注意：侧偏角和侧偏力指向。注意：侧偏角总是位于和侧偏力指向相反的一侧。问题1：车轮行驶方向为什么会偏离X轴？侧偏角是否位于指向的一侧？三、侧偏力—侧偏角关系曲线在侧偏角<5°时，侧偏力和侧偏角近似成线性关系，此时，式中，称为侧偏刚度（N/rad或N/°）,为曲线在处的斜率。按轮胎坐标系，侧偏力和侧偏角总是反号，故侧偏刚度总是负值。FY一定时希望侧偏角越小越好，所以

4、k

5、越大越好。FY－α曲线在侧偏力FY作用下对应一侧偏角；随着侧偏力的增大，侧偏角也相应增大；在汽车加速度<0.4g，α不

6、超过4-5°时，FY与α近似呈线性关系,严格地讲，轮胎弹性是非线性的，只有在小侧偏角范围内，可认为是线性的。在较大侧偏力时，侧偏角继续以较大速率增加，即曲线的斜率减小，轮胎发生部分侧滑；最后侧偏力达到附着极限，此时整个轮胎轮会发生侧滑，也称轮胎特性进入非线性饱和状态。轮胎的最大侧偏力取决于附着条件（垂直载荷、轮胎结构、路面情况等），越大极限行驶性能越好！侧偏力-侧偏角关系曲线有以下特点：结论◆弹性轮胎在侧向力作用下滚动时存在侧偏现象；◆作用在车轮上的侧向力和侧偏力大小相等、方向相反，但力的作用点不同；◆弹性轮胎的侧偏特性在小侧偏角范围内可认为是线性变化的；◆正的侧偏力

7、产生负的侧偏角；◆明确因果关系：侧偏力引起侧偏角，而非侧偏角的存在产生侧偏力。四、轮胎结构、工作条件对侧偏特性的影响有助于后续学习中分析汽车稳态转向特性的变化1.轮胎形式和结构参数对侧偏特性的影响a.同尺寸的子午线轮胎比斜交轮胎侧偏刚度高；b.扁平率或高宽比（断面高/断面宽）小的轮胎侧偏刚度大；大尺寸轮胎子午线轮胎斜交轮胎钢丝子午线轮胎尼龙子午线轮胎侧偏刚度大侧偏刚度小车型轮胎型号扁平率(%)新雅阁普利斯通205/65R1565奔驰S320米其林225/60R16W60奔驰LORINSER米其林275/30ZR1930轮胎断面宽度(mm)一些车型轮胎的型号及扁平率轮辋

8、直径(inch)扁平率越小,侧偏刚度k越大垂直载荷越大，k越大，但垂直载荷过大，k反而有所减小。2.轮胎垂直载荷对侧偏特性的影响FY一定时，W大，α小。FY=，即k大。垂直载荷大，k大α一定时，W大，FY大。FY=，即k大。垂直载荷过大时，轮胎与地面接触区的压力分布不均匀，使k反而有所减小。垂直载荷大，k大胎压大，侧偏刚度大，但胎压太大侧偏刚度基本不变；3.轮胎胎压对侧偏特性的影响发飘现象—汽车行驶时方向不稳定,轮胎抓地能力显著下降的一种不稳定现象.汽车发飘的内因是轮胎的侧偏特性。在侧向力作用下，轮胎发生侧偏现象，汽车受到的侧向力越大、或轮胎的侧偏刚度越小，侧偏现象就

9、越严重。提高轮胎侧偏刚度有助于减小汽车发飘。解释发飘现象FY=超车时两车之间的气流通道变窄，流速增大。根据伯努利原理，这里的气压减小，两车之间就产生吸力。两车横向间距越小，吸力就越大。从右图可知，在超过大车车头的前后一段时间内，小车横摆力矩系数变化剧烈，气流的变化使这种吸力不稳定，小车会左右摇晃，方向易失稳。所以大风时高速超大车是相当危险的。超车时的发飘现象汽车从隧道、山谷驶出的瞬间，风速常达到周围风速的十倍以上。在山区、海边、河边也容易受到突如其来的强侧风袭击。急剧变化的气流容易使汽车方向不稳，甚至失控。侧向面积大的车，如面包车、大客车等容易受到侧