汽车外倾角与前束值的合理匹配研究.doc

Ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００３－５０６０．２０１２．０１．００７ 汽车外倾角与前束值的合理匹配研究 马 骏， 钱立军 （合肥工业大学 机械与汽车工程学院，安徽 合肥 ２３０００９） 摘 要：汽车前轮外倾角与前束值是前轮定位中２ 个非常重要的参数。 文章基于前轮侧滑机理，综合考 虑 轮 胎特性和车辆结构参数，对外倾角与前束值之间合理匹配的关系进行了详细的解析研究，并推导出计算公 式；参照标准要求，通过试验的方法验证了计算公式的正确性，为汽车开发过程中外倾角与前束 值 的 合 理 匹 配提供了理论参考依据。 关键词：外倾角；前束值；轮胎；磨损 中图分类号：Ｕ４６１．６ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００３－５０６０（２０１２）０１－００２５－０４ Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｏｐｔｉｍｕｍ ｍａｔｃｈｉｎｇｏｆｖｅｈｉｃｌｅ’ｓｃａｍｂｅｒａｎｄｔｏｅ－ｉｎ ＭＡＪｕｎ， ＱＩＡＮ Ｌｉ－ｊｕｎ （ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｃｈｉｎｅｒｙａｎｄＡｕｔｏｍｏｂｉｌｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｅｆｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈｅｆｅｉ２３０００９，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｃａｍｂｅｒａｎｄｔｏｅ－ｉｎａｒｅｔｈｅｔｗｏｉｍｐｏｒｔａｎｔｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｖｅｈｉｃｌｅ’ｓｆｒｏｎｔｗｈｅｅｌａｌｉｇｎｍｅｎｔ． Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｆｒｏｎｔｗｈｅｅｌｓｉｄｅｓｌｉｐａｎｄｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｔｈｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｉｒｅｓａｎｄｔｈｅｓｔｒｕｃ－ ｔｕｒａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｖｅｈｉｃｌｅ，ａｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｏｐｔｉｍｕｍ ｍａｔｃｈｉｎｇｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｃａｍｂｅｒａｎｄｔｈｅｔｏｅ－ｉｎｉｓ ｍａｄｅ，ａｎｄａｎｅｗ ｍａｔｃｈｉｎｇｆｏｒｍｕｌａｉｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄ．ＢａｓｅｄｏｎｔｈｅＧＢ７２５８－２００４ｃｒｉｔｅｒｉｏｎ，ｔｈｅｃｏｒｒｅｃｔｎｅｓｓ ｏｆｔｈｅｆｏｒｍｕｌａｉｓｖｅｒｉｆｉｅｄｂｙｔｅｓｔｓ．Ｔｈｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄｓｔｕｄｙｐｒｏｖｉｄｅｓａｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｔｈｅｆｕｔｕｒｅｄｅｓｉｇｎｏｆ ｏｐｔｉｍｕｍ ｍａｔｃｈｉｎｇｏｆｖｅｈｉｃｌｅ’ｓｃａｍｂｅｒａｎｄｔｏｅ－ｉｎ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃａｍｂｅｒ；ｔｏｅ－ｉｎ；ｔｉｒｅ；ａｂｒａｓｉｏｎ 汽车前轮外倾角与前束值是前轮定位中２ 个 非常重要的参数。 目前，大部分文献资料认为前 束值的设定是用来平衡和协调外倾角，以便克服 由车轮外倾角带来的不 利 影响［１－１０］。 关 于 外 倾 角和前束值的匹配关系许多学者已经做过广泛深 入的研究。 文献［３，９－１０］分析了前轮在外倾和 前束共同作用下的运动轨迹几何关系，推导出了 外倾角和前束值的匹配公式。 文献［８］在假设外 倾和前束产生的侧向力相互抵消的前提下，推导 出了外倾角和前束值的匹配公式。 外倾角和前束 值不合理的匹配，将会增加汽车前轮侧滑量。 前 轮侧滑量过大会使汽车的行驶阻力增加，对汽车 的动力性、燃油经济性及制动性能均有不利影响。 前轮侧滑量与轮胎使用寿命呈降幂函数关系，其 值增大将使轮胎磨损加剧，同时还会引起偏磨，导 致轮胎使用寿命下降。 合理的前轮外倾角和前束 值匹配可以平衡前轮所受的侧向力；保证汽车的 操纵和行驶的稳定性；避免轮胎横向滑移的产生， 减少由此引起的轮胎磨耗［４－６］。 本文通过分析前轮运动轨迹，综合考 虑 轮 胎 特性和车辆结构参数，根据前轮外倾角和前束的 侧滑机理推导外倾角与前束值的合理匹配关系， 并通过样车侧滑试验来验证其正确性。 前轮外倾角和前束值合理匹配 １ 只考虑外倾时前轮横向滑移 根据车轮定位参数与轮胎运动关系的理论分 析可知，当轮 胎 只 有 外 倾 角γ，而 前 束 值 为 零 时， １．１ 收稿日期：２０１１－０５－１６；修回日期：２０１１－０７－１８ 基金项目：工业信息部２００９ 年科技资助项目（２００９４５３） 作者简介：马 骏（１９８２－），男，安徽铜陵人，合肥工业大学硕士生； 钱立军（１９６２－），男，安徽桐城人，博士，合肥工业大学教授，博士生导师．  合肥工业大学学报（自然科学版） 第３５ 卷 ２６ 轮胎横向滑移量为： δ１ ＝ Ｒ１ － 槡Ｒ２ －Ｓ２ （１） １ １ 如图１ 所示［３，９］，由几何关系可得： ｒ （２） Ｒ１ ＝ ｓｉｎγ 由轮胎机械特性［２］可得： ｒ ＝ Ｄ － Ｇ１ （３） ２ ６ＫＺ 图２ 左前轮仅有前束时运动示意图 其中 δ１ 为仅有外倾角前轮横 向 滑 移 量；Ｒ１ 为 仅 有外倾角时前轮纯滚动时转向半径；Ｓ１ 为仅有外 倾角前轮 Δｔ瞬间纵向行驶距离；ｒ 为前轮的滚动 半径；Ｄ 为前 轮