不同转向特性汽车运动特征揭秘

不同转向特性汽车的运动学特性见图6-13、图6-14和图6-15所示。

图6-14 稳态转向角速度增益曲线

1.具有中性转向特性汽车的行驶特点

在半径为R的弯道上转弯时，若汽车具有中性转向特性，其转向轮偏转角为，与汽车行驶速度V无关；当δ固定不变时，汽车沿给定半径R的圆周行驶，R与V亦无关。

直线行驶时，若侧向力F_y作用于汽车质心，则汽车将沿着与原直线成一定夹角的另一条直线行驶，见图6-15a。若欲维持原行驶方向，需将转向盘向侧向偏离的相反方向转动。

2.具有不足转向特性汽车的行驶特点

同样条件下，具有不足转向特性的汽车，其转向半径R大于装用刚性轮胎车辆的转向半径。若使转向轮转角δ不变，缓慢加速或以不同车速等速行驶，则随着车速V的提高，转向半径R增大，汽车沿更平缓的曲线行驶。沿给定半径R的圆周加速行驶时，应随V的提高不断增大δ。

直线行驶时，若F_y作用于重心，汽车将朝F_y的方向偏转，绕瞬时转向中心作曲线运动，所产生的离心力的分力F_jy的方向与F_y方向相反，削弱侧向力的作用，见图6-15b。侧向力消失后，汽车自动恢复直线行驶。

由图6-14可见，当K＞0，汽车具有不足转向时，则随着车速V的提高，稳态转向角速度增益起初增大，但达到最大值后，随着V的提高，反而减小。达到最大值时，所对应的V称为特征车速V_h。而且，不足转向性越大，即K＞0的值越多，则V_h（m/s）越低。

对式（6-11）求对于车速V的导数，并令其为零：

因此得到：

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图6-15 不同转向特性汽车的稳定性

a）α₁=α₂ b）α₁＞α₂ c）α₁＜α₂

若K值过大，特征车速过低，说明其不足转向性太大，汽车转向沉重，转向灵敏性差。现代轿车在侧向加速度为0.3g时，其K的平均值为0.0024s²/m²，在0.5g时K的平均值为0.0026s²/m²。

3.具有过度转向特性汽车的行驶特点

若汽车具有过度转向特性，其特性与具有不足转向特性的汽车相反。当转向轮转角δ固定不动时，随着车速V升高，转向半径R越来越小，汽车沿更弯曲的曲线行驶，V过高可能导致汽车侧滑。

沿给定半径R的圆周行驶时，其δ应随V的提高而减小，即应随车速的提高不断减小转向盘转角。当达到临界车速时，只要有微小的前轮转角也将产生极大的横摆角速度（汽车绕转向中心转动的角速度），即转向半径越来越小，汽车将发生急转。直线行驶时，若遇侧向力F_y作用于质心，汽车将朝与侧向力相反的方向偏转，绕瞬时转向中心作曲线运动。此时，所产生的离心力的分力F_jy的方向与F_y方向相同，有进一步加剧侧偏的作用，见图6-15c。因此，行驶过程中，当转弯或受到干扰时，过度转向特性的汽车具有失去方向稳定性的危险。

由图6-14可见，当K＜0，汽车具有过度转向时，则随着车速V的提高，汽车的稳态转向角速度增益迅速增大，当V达到V_r后，趋于无穷大。V_r称为临界车速。

由式（6-11）直接看出：

当K＜0时，若车速达到V_r，则有。意味着极其微小的前轮转角δ，都会产生极大的转向角速度ω，汽车将失去稳定性。显然，K越小，过度转向性越大，则V_r越低，汽车越易于失去稳定性。

把式（6-14）代入式（6-8）得到：当V=V_r时，其稳态转向半径R=0。这进一步说明，当K＜0，即汽车具有过度转向时，若车速达到V_r，直线行驶的车辆即使受到极小的F_y作用，使之产生很小的δ，也会失去控制，发生激转，直至R=0。

因此，具有过度转向的汽车是不稳定、不安全的。