汽车理论复试必看

## 为什么汽车制动过程中，后轴侧滑是一种不稳定工况

1 实验条件：

实验简述：直线行驶制动试验

实验路面：一条一侧有2.5%横向坡的平直混凝土路面

划重点：

直线行驶、平直路面->不对转向盘做主动旋转一侧有坡->会有离心力和侧向力混凝土路面->附着系数良好

2 实验结论：

结论1：制动过程中，若是只有前轮抱死或前轮先抱死拖滑，汽车基本上沿直线向前行驶(减速停车)；汽车处于稳定状态，但丧失转向能力。

结论2：若后轮比前轮提前一定时间(如对试验中的汽车为0.5s以上)先抱死拖滑，且车速超过某一数值(如试验中的汽车车速超过48km/h)时，汽车在轻微的侧向力作用下就会发生侧滑。
路面越滑、制动距离和制动时间越长，后轴侧滑越剧烈。

3 简单总结

后轴早于前轴一段时间先抱死，汽车更容易发生侧滑

4 引申思考：

为什么是后轴而不是前轴？

5 引出经典问题

从力学角度分析，汽车前轮抱死托滑或后轮抱死托滑的两种运行情况，并解释两种情况下哪一种是不稳定工况（此题目常年出没于各大院校汽车理论期末考试、考研初试、考研复试）

6 关联知识：

侧向力、侧向力系数、滑动率、制动、抱死、制动时的方向稳定性、刚体运动学

先搞清楚两个概念：滑动率、抱死。
滑动率：（车轮中心速度 - 车轮圆周线速度）/车轮中心速度下100%。
不抱死：滑动率<20%，抱死：滑动率100%

侧向力系数的特性，在本题目中充当着解题重要角色，即滑动率越大，侧向力系数越小，侧向力系数越小则侧向力越小，则轮胎保持转向防止侧滑的能力越小

汽车侧滑时，将整个汽车看作是一个刚体，把本次研究的问题抽象为刚体平面运动问题，用刚体平面运动微分方程去分析该过程

7 问题分析：

力学分析的假设条件：前轴侧滑时，即前轮抱死而后轮滚动的运动情况。
设转向盘不动，汽车受到偶然并短暂的侧向外力作用后，前轴发生侧向滑动，前轴中点A的速度与汽车纵轴的夹角为α；后轴未有侧向滑动，后轴中点速度的方向与汽车纵轴方向一致。

此时汽车发生类似转弯的行驶运动，前后轴瞬时转动中心的交点在O处，把质心和O点相连，可以得到离心力的方向

（注意注意：此处我们是先假设了前轴偏转，后轴正常，假设出前后轴速度方向之后得到的离心力方向，而得到离心力方向便可得知轮胎得到的侧向力方向（侧向力与离心力相反））由以上分析可以得到在上图a图的下半部分，即两个侧向反作用力Fy1和Fy2

有了侧向反作用力之后，我们要把制动时的滑移率也就是抱死情况考虑进来，此部分也来源于假设：前轴抱死（滑移率100%）、后轴正常滚动（滑移率<20%），这时候我们联想到侧向力系数的性质，滑移率100%时，侧向力系数在0.1附近，即得到的侧向力很小（用上忽略大法，前轴的侧向力Fy1可以看作0）。

好了，我们现在来梳理一下目前的情况：此时前轴抱死后轴滚动，侧向反作用力Fy1可以忽略，Fy2正常，离心力和类似转弯的运动会带来惯性力Fj及转动惯量Iz

有了以上基本的力学量，我们便可从力学角度对其进行力学分析

通过刚体平面运动微分方程的转动方程（不清楚的小伙伴可自行百度），可以得到以下两个公式：

即地面侧向反作用力对质心C的力矩之和与惯性力矩平衡。

由力矩平衡方程式可知，前轮抱死后轮滚动时，后轮侧向反作用力对质心的矩Fy2b，使图a中的汽车角速度减小，汽车趋于恢复直线行驶而处于稳定状况。
图b所示为后轴侧滑，即后轮抱死而前轮滚动的运动情况。
这时Fy2几乎为0，前轮地面侧向反作用力Fy1对C点的力矩增大了汽车角速度，汽车在一定条件下可能出现难以控制的急剧转动。

因此，后轴侧滑是一种不稳定的、危险的工况。

8 重难点总结：

该题的假设过程，没有假设后面的推导没有意义

侧向力系数的概念抱死和滑动率的关系，深一层抱死与侧向力系数的关系为什么某一轴抱死时，该轴的侧向反作用力可以看作0如何列出的力矩平衡方程

9 小知识点：

以上分析也从侧方面小小的解释了：为什么后驱车更适合漂移

10 参考资料

《汽车理论》余志生，第六版