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1 # 大頭陳丹
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2 # 汽車工程研究生
弄清楚轉向不足,得先了解另一個概念—前輪角階躍輸入下的穩態響應。意思是,汽車等速行駛時,在前輪角階躍輸入下進入的穩態響應就是等速圓周行駛。這裡的前輪角階躍輸入可簡單理解為:快速給轉向盤一定轉角並保持不變,按照一般的認識,汽車將進行等速圓周行駛。
而實際情況並非如此,前輪角階躍輸入情況下,汽車可能會出現三種情況,即為不足轉向,中性轉向和過多轉向。
為了評價上述穩態響應,常用橫擺角速度與前輪轉角之比來評價穩態響應,這個比值被稱為穩態角速度增益。注意,這裡橫擺角速度汽車繞垂直軸的偏轉的變化率,角速度越大,橫擺角變化越快,就會導致側滑或者甩尾。
從圖中的公式可以看,穩定性因數和汽車質量,軸距,汽車到質心到前後軸的距離,前後輪側偏剛度等引數有關係。對於前驅汽車,重心靠前,比較容易出現轉向不足。
從下圖可以看出,當汽車在前輪角階躍輸入下做等速圓周行駛時,轉向靈敏度為u/L。也就是上圖中K=0的時候。
轉向不足對應的是K>0。此時,橫擺角速度增益表示式為,橫擺角速度增益比中性轉向時小。
目前的汽車多為不足轉向,最主要的原因便是為了獲得更穩定的操作,試想如果汽車是過度轉向,當駕駛員給方向盤一個轉角,汽車的橫擺角速度將急劇增加,最終汽車將失去平衡,導致側滑或者甩尾。而且,相比過度轉向,不足轉向更容易被修正,通常只須駕駛員收小油門幅度,即可減輕轉向不足程度。相反,轉向過度的情況要修正起來則比較困難。
一臺穩定的車輛前後輪側偏角都是一樣的,如果其中一側的角度比另外一處大的話,就會導致轉向不足或轉向過度。
從車輛的操控性和安全性方面考慮,前驅車的發動機和驅動軸中心在車輛前部,驅動輪也在兩個前輪,所以在過彎時前部重心因慣性而往前,容易突破前輪的地面附著力,發生轉向不足,俗稱“推頭”。後驅車在車輛中心分配上比前驅車平均,一般可以達到50∶50的最佳比例,過彎的極限值更高,但是,由於汽車前輪直接受轉向系統支配已經改變了行駛方向,而後面的驅動輪仍有往前的慣性,所以容易出現轉向過度,俗稱“甩尾”。四輪驅動則是更平衡的驅動方式,能有效避免轉向不足和轉向過度等狀況,但是,由於發動機扭矩被分配到前後輪,因此,犧牲了一部分動力性,而且比較費油。