汽车原地转向阻力矩经验公式的计算比较

赵玉霞，朱永存

（河南机电职业学院，河南 新郑 451191）

汽车原地转向阻力矩经验公式的计算比较

赵玉霞，朱永存

（河南机电职业学院，河南 新郑 451191）

本文通过对汽车静止转向状态下汽车转向阻力矩常用经验公式的分析，介绍了常用的转向系统设计时选用的转向阻力矩公式，并引入汽车在实际测量转向阻力矩的计算。在此基础上，将两者进行计算比较，画图，最后得出实际测量的原地转向阻力矩小于原地转向阻力矩经验公式，应该提出新的方法进行汽车静态下转向阻力矩的计算公式，指出了原地转向阻力矩计算方向。

原地转向；经验公式；转向阻力矩

CLC NO.:U467.4Document Code:AArticle ID:1671-7988(2015)07-102-02

1、汽车原地转向阻力矩经验公式

汽车的转向阻力矩是由地面和汽车转向轮之间的力及力矩作用以及转向系统本身的力矩构成的[1]。地面对转向轮的作用力为侧向力、牵引力与垂直力三组力，地面对转向轮的作用力矩为翻转力矩，滚动阻力矩，回正力矩三组力矩构成[2]。汽车原地转向时的阻力矩是汽车最大的转向阻力矩[3]。国内外学者对汽车原地转向阻力矩的研究主要集中在利用MATLAB进行模拟仿真[4]；目前，计算原地转向阻力矩主要采用经验公式，原地转向阻力矩经验公式计算的数值是最大值，不能确切反应汽车转向时各个时段的受力,若采用经验公式中经验系数进行汽车转向时力矩计算，经验公式中含有经验系数，其取值不同，所得阻力矩也不相同，因此经验公式应用具有不够准确性。但是原地转向阻力矩的计算在汽车转向系统设计时是必要的，而且是常用的，因而完善转向阻力矩计算公式是本论文的的出发点。

在进行汽车操纵稳定性试验时，在试验场地上，用明显颜色画出半径为15m或20m的圆周。接通仪器电源，使之预热到正常工作温度。试验开始之前，汽车应以侧向加速度为3m/s2的相应车速沿画定的圆周行驶500m以使轮胎升温。驾驶员操纵汽车以最低稳定速度沿所画圆周行驶，待安装于汽车纵向对称面上的车速传感器在半圈内都能对准地面所画圆周时，固定转向盘不动，停车并开始记录，记下各变量的零线，然后，汽车起步，缓缓连续而均匀地加速（纵向加速度不超过0.25m/s2），直至汽车的侧向加速度达到6.5m/s2（或受发动机功率限制而所能达到的最大侧向加速度、或汽车出现不稳定状态）为止。记录整个过程。试验按向左转和向右转两个方向进行，每个方向试验三次。每次试验开始时车身应处于正中位置。影响汽车转向阻力矩的因素有汽车前轴负荷、轮胎与地面之间的摩擦系数，轮胎气压。目前常用经验计算公式[4]，如下:

p-- 汽车轮胎气压，KPa。

若f=0.7,压力为250KPa， 前轴重量取值范围为300Kg-800 Kg，由式（1.1）得到如图1中曲线。

图1中横坐标是汽车前半部分重量，单位为N，纵坐标是静态下的转向阻力矩，图中静态下的转向阻力矩在汽车轮胎气压相同、路面相同的情况下，随着汽车前轴重的增大也逐渐变大。

2、汽车原地转向的实测转向力矩计算

汽车在测量时得到的原地转向力矩[5]中

n--修正因子

图2中中横坐标是汽车前半部分重量，单位为N，纵坐标是静态下的转向阻力矩，单位为Nm，图中测量的原地转向阻力矩在轮胎气压相同、相同路面的情况下，汽车前轴越重，转向阻力矩越大，与图1相比可以看出实测公式计算的转向阻力矩比经验公式计算的转向阻力矩小。

3、结论

本文将原地转向阻力矩经验公式计算数值和实测原地转向阻力矩计算数值，得出原地转向阻力矩经验公式计算的数值普遍偏大，因此应提出新的计算方法和计算模型，利用新方法为电动助力转向系统的助力计算提供了更加精确地数据，并为转向特性的研究奠定了基础。

[1] M米奇克.汽车动力学[M].北京:人民交通出版社，1997.

[2] Thomas D.Gillespie. Fundamentals of Vehicle Dynamics .2000 So -ciety of Automotive Engineers,Inc.400 Commonwealth Drive Warrendale. PA 15096-0001.

[3] 汽车工程手册.设计篇.北京:人民交通出版社，2001，6.

[4] 刘喜东.马建等.基于MATLAB的汽车转向力矩实时计算方法.设计.计算.研究

[5] R.S.Sharp and R.Granger. On car steering torques at parking speeds. SAE.

The steering resistance torque of the Car under the static calculation

Zhao Yuxia, Zhu Yongcun
( Henan mechanical and electrical vocational college, Henan Xinzheng 451191 )

This article through the car analysis of the automobile steering resistance moment of the commonly used empirical formula, this paper introduces the commonly used at the beginning of design for the steering system of steering resisting moment formula, and the introduction of automobile steering resisting moment calculation in actual measurement. On this basis, the two compare calculation, drawing, finally it is concluded that the actual measurement in situ steering resistance moment is less than the in situ steering resisting moment empirical formula, should put forward a new method for vehicle under the static steering resisting moment calculation formula, points out the direction and methods.

spin; Empirical formula; Steering resisting moment

U467.4

A

1671-7988(2015)07-102-02

赵玉霞，就职于河南机电职业学院。