【正文】 與地面在側向和縱向的附著能力是不同的，故附著力有側向附著力和縱向附著力之分。與輪胎平面平行的附著力為縱向附著力，用Fjx表示；垂直于輪胎平面的附著力，稱橫向附著力，或稱側向附著力，用Fjy表示。與之相對應的附著系數分別是縱向附著系數jx和側向附著系數jy。關系式如下 （44） （45）（4）地面制動力、制動器制動力與輪胎—道路附著力之間的關系 汽車在制動過程中，車輪的運動有純滾動、抱死拖滑以及介于上述兩者之間的邊滾邊滑三種狀況。當制動踏板力較小且未達到附著極限值時，制動器摩擦轉矩不大，車輪處于邊滾邊滑狀態(tài)，地面制動力等于制動器制動力，且隨踏板力（或制動液壓力）的增長成正比地增長（圖417）。圖417 地面制動力、制動器制動力及輪胎—道路附著力的關系地面制動力Fx的最大值不能超過附著力Fj，即 （46） 或最大地面制動力Fxmax （47）假設汽車在制動過程中附著系數為一常數，則當制動踏板力或制動液壓力p上升到某一值（圖417中為pa），且地面制動力Fx達到附著力Fj時，車輪即抱死不轉而出現(xiàn)拖滑現(xiàn)象。當制動液壓力ppa時，制動器制動力Fx，由于制動器摩擦轉矩的增長而仍按直線關系繼續(xù)上升。但是若作用在車輪上的法向載荷為常值，地面制動力Fx達到附著力Fj的值后就不再增加。所以，要想提高地面制動力以使汽車具有更大的制動效能，只有提高附著系數j。綜上所述，汽車的地面制動力首先取決于制動器制動力，但同時又受地面附著條件的限制。只有汽車具有足夠的制動器制動力，同時地面又能提供高的附著力時，才能獲得足夠的地面制動力，而提高附著力就必須提高附著系數j。3．附著系數與滑動率的關系汽車車輪在路面上的縱向運動可以區(qū)分為純滾動、純滑動和邊滾邊滑的滑移三種形式。車輪滑移成分在車輪縱向運動中所占的比例可以用滑動率s來表示，其滑動率s的定義式如下 （48）式中 s—車輪的滑動率；v—車輪中心的縱向速度（m/s）；r—車輪的自由滾動半徑(m)；ω—車輪的轉動角速度（rad/s）。當車輪純滾動時，v=rω；s =0；當車輪抱死純滑動時，ω＝0，s=100%；當車輪滑移時，0s100%。由此可見，滑動率越大，滑移成分越多。當滑動率不同時，附著系數也不一樣。圖418是試驗所得的輪胎—道路附著系數曲線，即j—s曲線。如圖418所示，縱向附著系數jx隨滑動率的增大而迅速增大，過B點后上升率變小，在A點達到最大值之后，隨著s的增大，jx反而減小。對于側向附著系數，s越小，jy越大，即保持轉向和防止側滑的能力越強。當車輪抱死拖滑時，亦即s=100%時，縱向附著系數jx較小，地面制動力也較小，制動距離較長；此時側向附著系數jy幾乎為零，能承受的側向力很小，車輪很容易側滑，制動的方向穩(wěn)定性很差。理想狀態(tài)是使滑動率保持在10%~20%之間，這樣便可獲得較大的縱向、側向附著系數，地面所能提供的縱向附著力和側向附著力也就較大，制動效能最高。汽車制動防抱死系統(tǒng)（ABS）的主要作用就是把滑動率控制在10%~20%之間，使汽車獲得較高的制動效能，且可保持對汽車方向的控制能力。圖418 j—s曲線在汽車制動過程中，如果前輪先抱死，汽車將失去轉向能力，也有可能跑偏，但一般不會出現(xiàn)側滑；如果后輪先抱死，將會出現(xiàn)非常危險的側滑現(xiàn)象。為了防止后輪先抱死，有些汽車在制動系統(tǒng)中加了比例閥，以調節(jié)前、后車輪的制動液壓力。如果把汽車制動時的滑動率控制在10%~20%之間，前后車輪都不抱死拖滑，則汽車制動時跑偏、側滑和失去轉向能力等現(xiàn)象都不會出現(xiàn)。四、驅動與側滑1．汽車驅動分析按照汽車驅動附著條件，當汽車在起步或急加速時，如果發(fā)動機的輸出轉矩過大，則傳輸到輪胎上的轉矩會大于輪胎與路面間的附著力，此時輪胎與路面之間也會產生打滑。汽車驅動滑轉成分的大小用滑轉率表示，其定義式如下 （49）式中 ω—車輪的角速度；r—為車輪的半徑；υ—汽車的速度。當車速υ=0時，= 100%，即車輪在原地打滑；當υ=rω時，= 0，表明車輪作純滾動；當0100%時，車輪邊滾邊滑。不同的滑轉率，附著系數不同，圖419是（φx、φy）—曲線。由圖可以看出，當=100%時，縱向附著系數φx和橫向附著系數φy都較小，亦即縱向附著力較小和抵抗側滑的能力較差，而峰值附著系數出現(xiàn)在s=20%左右范圍內。圖419 驅動時的附著系數（φ—曲線）a)利用區(qū)域 b)有側偏角驅動防滑控制系統(tǒng)（ASR，Acceleration Slip Regulation）的作用就是通過減小發(fā)動機轉矩、對汽車實施制動等措施，把滑轉率控制在5％~15%之間，從而獲得較大的縱向和橫向附著力。若通過降低發(fā)動機轉矩來控制驅動時的車輪滑轉，又稱為牽引力控制（TCS）。制動狀態(tài)時用輪速傳感器來計算或估計參考車速，誤差很大。但在驅動狀態(tài)卻不存在此問題，由于非驅動車輪近于自由滾動，根據非驅動車輪轉速所確定的參考車速就可以認為是實際車速，由此通過計算獲得的驅動車輪參考滑動率與實際滑動率就較為接近。因此，在驅動過程中確定驅動車輪的滑動率則較為方便和精確。五、轉向系、傳動系與操縱穩(wěn)定性汽車運動時的車輛坐標系與運動會描述如圖420所示，車輛坐標系是固連在運動著的汽車上的動坐標系。圖420 車輛坐標系與汽車的主要運動形式1．輪胎的側偏汽車在行駛過程中，受到因路面?zhèn)认騼A斜、側向風或轉彎行駛時的離心力等沿Y軸方向側向力F39。y的作用，側向力的路面反作用力為Fy，稱為側偏力。如果車輪具有側向彈性，且側偏力沒有超過附著極限，側向力和側偏力使輪胎中心線相對于車輪平面不重合，出現(xiàn)偏位Δ（圖421a），稱為輪胎的側偏現(xiàn)象。發(fā)生側偏的車輪轉動時，輪胎與地面的接觸印跡沿與輪胎平面成夾角α的方向滾動（圖421b），角度α稱為側偏角。側偏角與側偏力兩者的關系如圖422所示，曲線顯示，在α5176。時，兩者基本成線性關系。在α=0176。處的斜率為側偏剛度，用k表示，則Fy=kα。需要指出的是：最大側偏力受附著條件限制。圖421 輪胎的側偏現(xiàn)象圖422 側偏角與側偏力兩者的關系影響側偏特性的因素有: 垂直載荷、輪胎氣壓、切向力等。如圖423所示，在一定范圍內增加垂直載荷、提高輪胎氣壓可以提高輪胎的側偏剛度；在有切向力（如驅動力、制動力）存在時，同樣的側偏角，側偏力下降。圖423 影響側偏特性的因素a)、b)垂直載荷 c)輪胎氣壓 d)切向力車輪外傾角的傾斜方向與側偏力一致時，側偏角絕對值減??；反之則增大。外傾角增加，極限側向加速度減小，側向附著性能下降。2．轉向系與操縱穩(wěn)定性1）汽車的三種穩(wěn)態(tài)轉向特性為：不足轉向、中性轉向和過多轉向（圖424），而操縱穩(wěn)定性良好的車輛應具有適度的不足轉向，不應具有中性轉向，更不能為不足轉向。圖424 汽車的三種穩(wěn)態(tài)轉向特性（方向盤轉角固定不變）2）轉向系的功能：一是操縱車輪轉動來操縱汽車運動的方向；二是借方向盤的反作用力反饋輪胎運動、受力及整車狀況（通常稱為路感，Road Feeling）。3）汽車行駛時，受駕駛員的方向盤輸入與外界側向干擾輸入的影響。方向盤輸入有角輸入（給方向盤一個角位移）和力輸入（給方向盤一個轉矩）兩種形式，實際駕駛時是角輸入與力輸入同時加入的，但在低速時以角位移為主，而在高速時則以力輸入為主。外界側向干擾輸入主要指側向風與路面不平產生的側向力。4）不同工況對轉向系有不同要求：在低車速、低側向加速度下行駛，汽車應有適度的方向盤力與總回轉角，并有良好的回正性能；在高轉速、轉向角小、低側向加速度時，應具有一定的轉向操縱力，如圖為425 轉向器與操縱力的變化關系。圖425 電控轉向系統(tǒng)的方向盤操縱力特性5）變形轉向角。由于地面作用于車輪的回正轉矩，使輪胎發(fā)生變形，轉向輪出現(xiàn)變形轉向角。車輪的實際轉向角等于理論轉向角與變形轉向角之差。在一定的方向盤轉角范圍內，前輪的變形轉向角大，增加汽車的不足轉向量。3．側傾轉向汽車在曲線行駛時，由于離心力的作用，位于懸架上方的車廂出現(xiàn)側傾（側向傾斜），造成左右車輪上的垂直載荷重新分配。前軸左、右輪垂直載荷變動量較大，汽車趨于增加不足轉向量；而后軸左、右輪垂直載荷變動量較大，汽車趨于減少不足轉向量。另外，由于離心力產生了車廂的側傾，并引起了懸架和轉向桿系的變形，產生側傾運動干涉與變形轉向。4．傳動系與操縱穩(wěn)定性以前驅動加速轉彎為例說明：1）汽車在彎道上加速，前軸垂直載荷向后軸轉移，引起前軸側偏剛度下降，后軸側偏剛度減小。因此，汽車的不足轉向量有增加趨勢；2）前輪由于前驅動力的影響，同一側偏角下的側偏力下降。為了提供需要的側偏力，前輪的側偏角必須增大。在雨雪等低附著系數路面上，反應更為明顯。3）前輪受車軸驅動轉矩的影響，會產生不足變形轉向，增加不足轉向的趨勢；4）驅動力增加，輪胎回正轉矩增大，增加了不足轉向的趨勢?？偟恼f來：轉向行駛的前驅動車輛，急松節(jié)氣門（或制動），汽車有過多轉向的增量，車輛的不足轉向趨勢減弱，大功率發(fā)動機或制動力度過大還可能出現(xiàn)過多轉向，出現(xiàn)“卷入”現(xiàn)象。反之，在彎道上行駛的車輛急加速，則有不足轉向增量出現(xiàn)，易發(fā)生“駛出”現(xiàn)象。19 /