于增加不足转向量；反之，则趋于减少不足转向量，参见图5—26。
图5—26 利用横向稳定杆等改变前后悬架角刚度后，汽车稳态转向特性的变化
(3)轴转向
当车厢侧顿时，由于悬架导向机构的运动学关系，使车轴绕垂直轴线转动，这种现象称为轴转向。
下面以单纵臂非独立恳架为例进行说明，见图5—27。汽车转向时车厢侧倾，外侧的弹性元件受到压缩，铰接中心C将下移至C1点，相应的车轮中心O将左移至O1点。而内侧因弹性元件伸张，铰接中心将上移至C2点，相应的车轮中心O将右移至O2点。从俯视图可以看出，车轴线转动了?角，这就是轴转向现象。
轴转向的大小和方向与悬架的结构型式、布置和参数有关。如果轴转向的方向与离心力 方向一致，则从运动学的观点来看，相当于使车轮的侧偏角增加．对于后轴而言，将使汽车减小不足转向量；如果轴转向方向与离心力方向相反，则相当于使车轮的侧偏角减小，若为后轴，将使汽车增加不足转向量”
综上所述可知，汽车悬架的设计，不仅应满足汽车平顺性的要求，同时还应顾及对操纵稳定性的影响
4．轮胎弹性侧偏产生的回正力矩
当车轮在侧向力作用下，轮胎产生侧向弹性变形。其接地印迹将侧向偏离轮胎中心平面。
图5-27 单纵臂非独立悬架的轴转向 图5—28 轮胎弹性侧
偏产生的回正力矩
一旦车轮滚动，印迹的长轴线不仅要偏离，同时还要转动一个角度?，见图5-28。从而使印迹的前端离车轮平面较近，侧向变形较小；印迹的后端离车轮平面较远，侧向变形较大。可以认为，地面微元侧向反作用力的分布与轮胎的侧向变形成正比，如图5-28的俯视图所示，其合力FY的大小与侧向力Fy相等，但其作用点却后移了一段距离e。e称为轮胎拖距，FYe就是回正力矩Mr。汽车转向运动时，Mr是使车轮回正的主要恢复力矩之一。试验表明，侧偏角1所产生的回正力矩与主销后倾角5~6的效果相
当，因此为避免转向沉重，汽车的主销后倾角一般不宜 超过 3 0 。现代轿车由于轮胎的气压降低弹性增加， 2 0 ~主销后倾角可减小到接近于00，甚至为负值(如红旗牌 轿车)。
回正力矩Mr的大小与轮胎的型式、结构参数、气 压以及垂直载荷等团素有关。在侧偏角?较小，轮胎没 有侧滑之前，Mr随?的增大而增加，它们的关系可通过 试验求得。
下面从两方面说明回正力矩Mr对汽车稳态转向 特性的影响。
(1)由于轮胎的弹性侧偏，使前、后侧侗力的作用点 分别后移拖距e1，e2，见图5—29。此时的前、后侧偏力
FY'1,FY'2分别为 图5—29 考虑回正力矩后汽
的侧向受力情况
000FY'1?
Fy(b?e2)(a?e1)?(b?e2)Fy(a?e1)? Fy(b?e2)LF?'Y2(a?e1)?(b?e2)?Fy(a?e1)L''与前述的作用在车轮中心的侧偏力FY1，FY2相比，显然FY1?FY1,FY2?FY2,因此，前轴的
侧偏角增大，后轴的侧偏角减小，两者均使汽车的不足转向量增加。
(2)在问正力矩的作用下，悬架和车轮均发生扭转变形，其效果相当于使侧偏角增大。因此，回正力矩作用的结果，使前轴趋于增加不足转向量，使后轴趋于减少不足转向量。
四、三种稳态转向特性汽车的抗侧向干扰能力的比较
汽车直线行驶列，如突遇侧向干扰力Fy的作用，汽车的运动状态将会发生变化。下面对三种不同转向特性汽车在侧向力Fy作用下的运动状态作一分析比较。分析时，假设各种侧向干扰力Fy的作用点均与质心重合。
（1）中性转向特性汽车直线行驶时，在侧向力Fy的作用下，前、后轮均要发生侧偏，但因?1??2??，其转向中心在无穷远处。故汽车仍为直线行驶，而其行驶方向BB却偏
离了原方向AA一个?角，见图5-30(a)。欲使汽车仍按原方向行驶，驾驶者应向Fy的相反方向打方向盘，使汽车的纵轴线偏转?角，然后再将方向盘回正，见图5-30(b)。
5-30 中性转向特性汽车运动简图
可见，中性转向汽车在侧向力的干扰下，仍能保持稳定行驶，具有一定的抗侧向干扰的能力。但因行驶方向的改变，使得驾驶者需及时处置，方能让汽车按原定方向继续行驶。
(2) 不足转向特性汽车直线行驶时,在侧向力Fy的作用下，前、后轮发生侧偏，且?1??2 ,汽车绕瞬时转向中心Ou转动，见图5-31。由此而产生的离心力Fc的侧向分力Fcy与Fy的方向相反，前、后侧偏角相应减小，抑制了汽车的转向，使汽车具有自动恢复直线行驶的倾向。
可见，不足转向汽车具有良好的抗侧向干扰的能力，使汽车能自动抵御侧向干扰，保持直线行驶的稳定。
(3) 过多转向特性汽车直线行驶时，在侧向力Fy的作用下，因 2 ? ? 1，汽车将绕瞬时?转向中心OO转动。由此产生的离心力侧向分力Fcy与侧向力Fy方向一致，见图5-32，加剧了汽车的转向运动，出现了恶性循环的现象。此时，驾驶者应及时使汽车减速，并朝侧向力方向打方向盘，人为地阻止汽车的急剧转向，防止发生交通事故。
可见，过多转向汽车缺乏抗侧向干扰的能力．在侧向力的干扰下，要保持汽车直线行驶稳定，依赖于驾驶者的反应速度和操作技术，显然不利于汽车的行驶安全
图 5-31 不足转向特性汽车运动简图 图5-32 过多转向特性汽车运动简图
第五节 汽车行驶时的翻倾和整车侧滑
一、汽车的纵向翻倾
当汽车等速上坡行驶时，其受力情况如图5-33所示。当前轮的法向反作用力FZ1=0时，汽车便开始绕A点向后翻帧，通常称为纵翻。下面来求出汽车不发生纵翻的极限坡度角
?max。
由受力平衡可得 FZ1? 令FZ1＝0，则有
Gbcos??Ghgsin??0 即
tg??Gbcos??Ghgsin?L
b hg图5-33 汽车在纵坡上的受力简图 可见，汽车不发生纵翻的极限坡角度为
?max?arctgb hg统计资料表明，正常装载的汽车，其 ? max 值远超过汽车的爬坡能力，因此不至于发生纵翻。但是，如果装载不合型，使汽车的质心过高，又过分靠后，则有可能发生纵翻。
二、汽车在弯道行驶时的侧翻和整车侧滑
为了提高汽车行驶的安全性，在公路的弯道处常筑有一定的横向坡度，下面就这种情况进行讨论。
1．汽车在离心力作用下的侧翻
汽车在具有横坡的弯道上，作等速转向运动时的受力简图如图5—34所示。
图5-34 汽车在横坡上转向时的受力简图
当内侧的法向反作用力Fzr=0时，汽车开始绕A点向外侧翻倾，通常称之为侧翻。下面来求出当横向坡度角为?，弯道曲率半径为Rr时，汽车不发生侧翻的极限车速umax。
由受力平衡可得
BBGhgsin??Gcos??Fcsin??Fchgcos?22 Fzr?B 式 G——汽车重力，G=mg；
Fc——汽车转向行使时离心力的侧向分力， 近似按离心力计算，故
令FZr=0，则有
B——汽车的轮距
mu2Fc?;RrGhgsin??GBBcos??Fchgcos??Fcsin? 222将G=mg,Fc=mu2/Rr代入上式，整理得
Rrg(2htg??B)?u(2hg?Btg?) 因此，汽车不发生侧翻的极限车速为 umax?3.6Rrg(2htg??B) （km/h） (5-28)
2hg?Btg?若汽车在水平路面上(??0)作等速转向运动时，不发生侧翻的极限车速则为 umax?3.6RrgB (km/h) (5-29) 2hg 比较上面两个公式，可以看出，公路弯道处筑有适当的横坡，可提高不发生侧翻的极限车
速，有利于行车安全。
从式(5-28)还可以得到，当tg??2hg/h时,umax可达无穷大。换言之，当
2hg??arct(g)时，不论车速为多大，都不会发生汽车向外侧翻倾。但?过大，汽车却有
B可能向内侧翻倾，车速越低，这种可能性就越大，对这个问题将在后面再作讨论。
2．汽车在离心力作用下的则滑
由图5—34，经受力分析可得，汽车在横向坡道上转弯行驶时，不发生向外侧滑的极条
件为：Fccos??Gsin??(Fcsin??Gcos?)?1 式中
?1——侧向附着系数。