侧滑;如果后轮先抱死,将会出现非常危险的侧滑现象。为了防止后轮先抱死,有些汽车在制动系 统中加了比例阀,以调节前、后车轮的制动液压力。如果把汽车制动时的滑动率控制在10%~20 间,前后车轮都不抱死拖滑,则汽车制动时跑偏、侧滑和失去转向能力等现象都不会出现。 7.1.2驱动与侧滑 1.汽车驱动分析 按照汽车驱动附着条件,当汽车在起步或急加速时,如果发动机的输出转矩过大,则传输到轮 胎上的转矩会大于轮胎与路面间的附着力,此时轮胎与路面之间也会产生打滑。 汽车驱动滑转成分的大小用滑转率表示,其定义式如下 -1 100% (1-9) ro 式中ω一车轮的角速度 一为车轮的半径 汽车的速度 当车速U=0时,s=100%,即车轮在原地打滑;当U=rω时,s=0,表明车轮作纯滚动;当 0<S<100%时,车轮边滚边滑。不同的滑转率,附着系数不同,图7.4是(φx、φy)一s'曲线。由 图可以看出,当s'=100%时,纵向附着系数φx和横向附着系数φy都较小,亦即纵向附着力较小和 抵抗侧滑的能力较差,而峰值附着系数出现在s=20%左右范围内。 子午线轮胎,湿混凝土路面,车速 483kmh,法向载荷4454N 希望利用的滑转率范围 横向 側偏角 ===3- 滑转率s(%) 708090 滑动率s(%) 图7.4驱动时的附着系数(φ—s'曲线) a)利用区域b)有侧偏角 驱动防滑控制系统(ASR, Acceleration Slip regulation)的作用就是通过减小发动机转矩、 对汽车实施制动等措施,把滑转率控制在5%~15%之间,从而获得较大的纵向和横向附着力。若通 过降低发动机转矩来控制驱动时的车轮滑转,又称为牵引力控制(TCS)。 制动状态时用轮速传感器来计算或估计参考车速,误差很大。但在驱动状态却不存在此问题, 由于非驱动车轮近于自由滚动,根据非驱动车轮转速所确定的参考车速就可以认为是实际车速,由
- 6 - 侧滑；如果后轮先抱死，将会出现非常危险的侧滑现象。为了防止后轮先抱死，有些汽车在制动系 统中加了比例阀，以调节前、后车轮的制动液压力。如果把汽车制动时的滑动率控制在 10%～20%之 间，前后车轮都不抱死拖滑，则汽车制动时跑偏、侧滑和失去转向能力等现象都不会出现。 7.1.2 驱动与侧滑 1．汽车驱动分析 按照汽车驱动附着条件，当汽车在起步或急加速时，如果发动机的输出转矩过大，则传输到轮 胎上的转矩会大于轮胎与路面间的附着力，此时轮胎与路面之间也会产生打滑。 汽车驱动滑转成分的大小用滑转率表示，其定义式如下 ' ×100% − = ω ω r r v s （1-9） 式中 ω—车轮的角速度； r—为车轮的半径； υ—汽车的速度。 当车速 υ=0 时， s' = 100%，即车轮在原地打滑；当 υ=rω 时， s' = 0，表明车轮作纯滚动；当 0< s' <100%时，车轮边滚边滑。不同的滑转率，附着系数不同，图 7.4 是（φx、φy）— s' 曲线。由 图可以看出，当 s' =100%时，纵向附着系数 φx 和横向附着系数 φy 都较小，亦即纵向附着力较小和 抵抗侧滑的能力较差，而峰值附着系数出现在 s=20%左右范围内。 图 7.4 驱动时的附着系数（φ— s' 曲线） a)利用区域 b)有侧偏角 驱动防滑控制系统（ASR，Acceleration Slip Regulation）的作用就是通过减小发动机转矩、 对汽车实施制动等措施，把滑转率控制在 5％～15%之间，从而获得较大的纵向和横向附着力。若通 过降低发动机转矩来控制驱动时的车轮滑转，又称为牵引力控制（TCS）。 制动状态时用轮速传感器来计算或估计参考车速，误差很大。但在驱动状态却不存在此问题， 由于非驱动车轮近于自由滚动，根据非驱动车轮转速所确定的参考车速就可以认为是实际车速，由
此通过计算获得的驱动车轮参考滑动率与实际滑动率就较为接近。因此,在驱动过程中确定驱动车 轮的滑动率则较为方便和精确 7.1.3转向系、传动系与操纵稳定性 汽车运动时的车辆坐标系与运动会描述如图7.5所示,车辆坐标系是固连在运动着的汽车上的 动坐标系。 横摆角速度r 垂直速度w 俯仰角速度a 側向速度 加速度a 侧倾角速度e 图7.5车辆坐标系与汽车的主要运动形式 1.轮胎的侧偏 汽车在行驶过程中,受到因路面侧向倾斜、侧向风或转弯行驶时的离心力等沿Y轴方向侧向力 Fy的作用,侧向力的路面反作用力为Fy,称为侧偏力。如果车轮具有侧向弹性,且侧偏力没有超 过附着极限,侧向力和侧偏力使轮胎中心线相对于车轮平面不重合,出现偏位Δ(图7.6a),称为 轮胎的侧偏现象。发生侧偏的车轮转动时,轮胎与地面的接触印迹沿与轮胎平面成夹角α的方向滚 动(图7.6b),角度α称为侧偏角。侧偏角与侧偏力两者的关系如图7.7所示,曲线显示,在α<5 °时,两者基本成线性关系。在a=0°处的斜率为侧偏刚度,用k表示,则Fy=ka。需要指出的是 最大侧偏力受附着条件限制。 影响侧偏特性的因素有:垂直载荷、轮胎气压、切向力等。如图7.8所示,在一定范围内增加 垂直载荷、提高轮胎气压可以提高轮胎的侧偏刚度:在有切向力(如驱动力、制动力)存在时,同 样的侧偏角,侧偏力下降。 车轮外倾角的倾斜方向与侧偏力一致时,侧偏角绝对值减小:反之则增大。外倾角增加,极限 侧向加速度减小,侧向附着性能下降 2.转向系与操纵稳定性 1)汽车的三种稳态转向特性为:不足转向、中性转向和过多转向(图7.9),而操纵稳定性良 好的车辆应具有适度的不足转向,不应具有中性转向,更不能为不足转向 2)转向系的功能:一是操纵车轮转动来操纵汽车运动的方向;二是借方向盘的反作用力反馈
- 7 - 此通过计算获得的驱动车轮参考滑动率与实际滑动率就较为接近。因此，在驱动过程中确定驱动车 轮的滑动率则较为方便和精确。 7.1.3 转向系、传动系与操纵稳定性 汽车运动时的车辆坐标系与运动会描述如图 7.5 所示，车辆坐标系是固连在运动着的汽车上的 动坐标系。 图 7.5 车辆坐标系与汽车的主要运动形式 1．轮胎的侧偏 汽车在行驶过程中，受到因路面侧向倾斜、侧向风或转弯行驶时的离心力等沿 Y 轴方向侧向力 F'y 的作用，侧向力的路面反作用力为 Fy，称为侧偏力。如果车轮具有侧向弹性，且侧偏力没有超 过附着极限，侧向力和侧偏力使轮胎中心线相对于车轮平面不重合，出现偏位Δ（图 7.6a），称为 轮胎的侧偏现象。发生侧偏的车轮转动时，轮胎与地面的接触印迹沿与轮胎平面成夹角α的方向滚 动（图 7.6b），角度α称为侧偏角。侧偏角与侧偏力两者的关系如图 7.7 所示，曲线显示，在α<5 °时，两者基本成线性关系。在α=0°处的斜率为侧偏刚度，用 k 表示，则 Fy=kα。需要指出的是： 最大侧偏力受附着条件限制。 影响侧偏特性的因素有: 垂直载荷、轮胎气压、切向力等。如图 7.8 所示，在一定范围内增加 垂直载荷、提高轮胎气压可以提高轮胎的侧偏刚度；在有切向力（如驱动力、制动力）存在时，同 样的侧偏角，侧偏力下降。 车轮外倾角的倾斜方向与侧偏力一致时，侧偏角绝对值减小；反之则增大。外倾角增加，极限 侧向加速度减小，侧向附着性能下降。 2．转向系与操纵稳定性 1）汽车的三种稳态转向特性为：不足转向、中性转向和过多转向（图 7.9），而操纵稳定性良 好的车辆应具有适度的不足转向，不应具有中性转向，更不能为不足转向。 2）转向系的功能：一是操纵车轮转动来操纵汽车运动的方向；二是借方向盘的反作用力反馈
轮胎运动、受力及整车状况(通常称为路感, Road Feeling) 3)汽车行驶时,受驾驶员的方向盘输入与外界侧向干扰输入的影响。方向盘输入有角输入(给 方向盘一个角位移)和力输入(给方向盘一个转矩)两种形式,实际驾驶时是角输入与力输入同时 加入的,但在低速时以角位移为主,而在高速时则以力输入为主。外界侧向干扰输入主要指侧向风 与路面不平产生的侧向力。 4)不同工况对转向系有不同要求 在低车速、低侧向加速度下行驶,汽车应有适度的方向盘力与总回转角,并有良好的回正性能; 在高转速、转向角小、低侧向加速度时,应具有一定的转向操纵力,如图7.10为转向器与操纵力 的变化关系。 图7.6轮胎的侧偏现象
- 8 - 轮胎运动、受力及整车状况（通常称为路感，Road Feeling）。 3）汽车行驶时，受驾驶员的方向盘输入与外界侧向干扰输入的影响。方向盘输入有角输入（给 方向盘一个角位移）和力输入（给方向盘一个转矩）两种形式，实际驾驶时是角输入与力输入同时 加入的，但在低速时以角位移为主，而在高速时则以力输入为主。外界侧向干扰输入主要指侧向风 与路面不平产生的侧向力。 4）不同工况对转向系有不同要求： 在低车速、低侧向加速度下行驶，汽车应有适度的方向盘力与总回转角，并有良好的回正性能； 在高转速、转向角小、低侧向加速度时，应具有一定的转向操纵力，如图 7.10 为转向器与操纵力 的变化关系。 图 7.6 轮胎的侧偏现象
6000 -400 2000 6810位 图7.7侧偏角与侧偏力两者的关系 2000 垂直载荷W=3000 z-1 1200 侧偏角a/(°) 垂直载荷W/N 側偏角 胎压:206kPa 驱动力/N 制动力/N 胎压PkPa 图7.8影响侧偏特性的因素 a)、b)垂直载荷c)轮胎气压d切向力 不足转向 w角不变 过多转向 图7.9汽车的三种稳态转向特性(方向盘转角δ固定不变)
- 9 - 图 7.7 侧偏角与侧偏力两者的关系 图 7.8 影响侧偏特性的因素 a)、b)垂直载荷 c)轮胎气压 d)切向力 图 7.9 汽车的三种稳态转向特性（方向盘转角δ sw 固定不变）
停车或低速时 当集出 大转角范围 大转角范围 普通转角范围 普通转角范围 转向盘(操作)力 右 7.10电控转向系统的方向盘操纵力特性 5)变形转向角。由于地面作用于车轮的回正转矩,使轮胎发生变形,转向轮出现变形转向角 车轮的实际转向角等于理论转向角与变形转向角之差。在一定的方向盘转角范围内,前轮的变形转 向角大,增加汽车的不足转向量 3.侧倾转向 汽车在曲线行驶时,由于离心力的作用,位于悬架上方的车厢出现侧倾(侧向倾斜),造成左 右车轮上的垂直载荷重新分配。前轴左、右轮垂直载荷变动量较大,汽车趋于增加不足转向量;而 后轴左、右轮垂直载荷变动量较大,汽车趋于减少不足转向量。 另外,由于离心力产生了车厢的侧倾,并引起了悬架和转向杆系的变形,产生侧倾运动干涉与 变形转向。 4.传动系与操纵稳定性 以前驱动加速转弯为例说明: 1)汽车在弯道上加速,前轴垂直载荷向后轴转移,引起前轴侧偏刚度下降,后轴侧偏刚度减 小。因此,汽车的不足转向量有增加趋势; 2)前轮由于前驱动力的影响,同一侧偏角下的侧偏力下降。为了提供需要的侧偏力,前轮的 侧偏角必须增大。在雨雪等低附着系数路面上,反应更为明显。 3)前轮受车轴驱动转矩的影响,会产生不足变形转向,增加不足转向的趋势 4)驱动力增加,轮胎回正转矩增大,增加了不足转向的趋势 总的说来:转向行驶的前驱动车辆,急松节气门(或制动),汽车有过多转向的增量,车辆的 不足转向趋势减弱,大功率发动机或制动力度过大还可能出现过多转向,出现“卷入”现象。反之, 在弯道上行驶的车辆急加速,则有不足转向增量出现,易发生“驶出”现象。 7.2汽车防滑控制系统概述 汽车防滑控制系统包括制动防抱死装置(ABS)和驱动防滑装置(ASR)。汽车制动防抱死装置(Auti - Lock BrakeSystem),简称ABS,能够提高汽车在制动过程中的方向稳定性和转向操纵能力,缩短 制动距离,减轻轮胎磨损,降低交通事故发生。因此,ABS装置在国内外受到了普遍关注
- 10 - 图 7.10 电控转向系统的方向盘操纵力特性 5）变形转向角。由于地面作用于车轮的回正转矩，使轮胎发生变形，转向轮出现变形转向角。 车轮的实际转向角等于理论转向角与变形转向角之差。在一定的方向盘转角范围内，前轮的变形转 向角大，增加汽车的不足转向量。 3．侧倾转向 汽车在曲线行驶时，由于离心力的作用，位于悬架上方的车厢出现侧倾（侧向倾斜），造成左 右车轮上的垂直载荷重新分配。前轴左、右轮垂直载荷变动量较大，汽车趋于增加不足转向量；而 后轴左、右轮垂直载荷变动量较大，汽车趋于减少不足转向量。 另外，由于离心力产生了车厢的侧倾，并引起了悬架和转向杆系的变形，产生侧倾运动干涉与 变形转向。 4．传动系与操纵稳定性 以前驱动加速转弯为例说明： 1）汽车在弯道上加速，前轴垂直载荷向后轴转移，引起前轴侧偏刚度下降，后轴侧偏刚度减 小。因此，汽车的不足转向量有增加趋势； 2）前轮由于前驱动力的影响，同一侧偏角下的侧偏力下降。为了提供需要的侧偏力，前轮的 侧偏角必须增大。在雨雪等低附着系数路面上，反应更为明显。 3）前轮受车轴驱动转矩的影响，会产生不足变形转向，增加不足转向的趋势； 4）驱动力增加，轮胎回正转矩增大，增加了不足转向的趋势。 总的说来：转向行驶的前驱动车辆，急松节气门（或制动），汽车有过多转向的增量，车辆的 不足转向趋势减弱，大功率发动机或制动力度过大还可能出现过多转向，出现“卷入”现象。反之， 在弯道上行驶的车辆急加速，则有不足转向增量出现，易发生“驶出”现象。 7.2 汽车防滑控制系统概述 汽车防滑控制系统包括制动防抱死装置(ABS)和驱动防滑装置(ASR)。汽车制动防抱死装置(Auti —LockBrakeSystem)，简称 ABS，能够提高汽车在制动过程中的方向稳定性和转向操纵能力，缩短 制动距离，减轻轮胎磨损，降低交通事故发生。因此，ABS 装置在国内外受到了普遍关注