最小转弯直径

最小转弯直径

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术语简介

最小转弯直径包括汽车前外轮、后内轮、最远点、最近点等分别形成的轨迹圆直径。

汽车转弯直径示意图汽车转弯直径示意图其中,前外轮最小转弯直径d1是汽车前轴离转向中心最远车轮的胎面中心在地面上形成的轨迹圆直径;后内轮最小转弯直径d2是汽车后轴离转向中心最近车轮的胎面中心在地面上形成的轨迹圆直径;最远点最小转弯直径d3是汽车车体上离转向中心最远点形成的轨迹圆直径;最近点最小转弯直径d4是汽车车体上离转弯中心最近点形成的轨迹圆直径。[1]

通常,汽车说明书中给出的转弯直径是指外转向轮的轨迹圆直径。它是指汽车的外转向轮的中心平面在车辆支承平面(一般就是地面)上的轨迹圆直径,即汽车前轮处于最大转角状态行驶时,汽车前轴离转向中心最远车轮胎面中心在地面上形成的轨迹圆直径。即图中d1的直径大小。

由于转向轮的左右极限转角一般有所不同,因此有左转弯直径和右转弯直径。

转弯直径直接影响汽车的机动性。转弯直径越小,汽车通过狭窄弯曲地带或绕开不可越过的障碍物的能力就越强,就越灵活。转弯直径与汽车的轴距、轮距及转向轮的极限转角直接有关。轴距、轮距越大,转弯直径也越大;转向轮的极限转角越大,转弯直径就越小。

测量方法

传统方法

汽车最小转弯直径汽车最小转弯直径国标《汽车最小转弯直径、最小转弯通道圆直径和外摆值测量方法》(GB/T12540-2009)中规定了对最小转弯直径的测量方式,在此简述如下:

车身上前车轮胎面中心上方安装行驶轨迹显示装置后,转向盘转到极限位置并保持不变,使车辆以较低车速稳定行驶一周,使测点在地面上形成封闭的轨迹圆。用钢卷尺测量外侧前转向轮的轨迹圆直径,测量时在相互垂直的2个方向测量出最大值,以此2个方向测值的算术平均值作为试验结果。车辆立向左转和向右转各测量1次,记录试验结果,这2个试验结果就是该车的左、右转弯直径。如果左、右转方向测得的试验结果之差在0.1m以内,则取左、右转试验结果的平均值作为该车最小转弯直经的最终结果,否则以左、右转试验结果的较大值作为最终结果。

需要注意的是,在测量最小转弯直径时如果不考虑左、右转弯直径差值是否超过0.1m,只是简单地取两者的均值作为最小转弯直径值,这是不严谨的。

智能测量

汽车最小转弯直径是汽车质量检验的一项重要指标该参数的传统测量方法是:汽车在平坦、硬实的地面比以低速行驶,方向盘转到极限位置,保持不动。设法使车轮在地面上留下轨迹。然后测量人员用钢卷尺在互相垂直的两个方向测量出轨迹圆直径,取算术平均值作为测量结果。

此法不仅需要较大场地而且准确度低费办费时,操作不便。不能适应汽车大规模生产对质量检验的需要。

因此,可以应用单片机配以精密传感器研制成功智能化汽车最小转弯直径测量仪,它具有自动测量、存储、计算显示数据、打印测量结果等多项功能。并具有操作方便、准确度高等特点。

由于采用了微机技术,克服了该项参数传统测量方法的缺点,可以较好地实现汽车最小转弯直径测量的自动化和智能化,这是未来发展的方向。

影响因素

最小转弯直径计算示意图最小转弯直径计算示意图为了解影响整车最小转弯直径的因素,必须在转弯直径计算公式上下手,分析哪些因素会对最小转弯直径的计算产生影响。如下表所示。

最小转弯直径计算
按外轮转角计算
按内轮转角计算
根据和的平均值取最小转弯直径 =average(,)

通过公式可知,影响整车转弯直径的主要参数为整车的轮距W、轴距L、主销距K(主销接地点之间]的距离)、主销偏距、外轮转角和内轮转角。

优化分析

最小转弯直径计算
按外轮转角计算
按内轮转角计算
根据和的平均值取最小转弯直径 =average(,)

车轴距大小

通过上述影响最小转弯直径的因素的分析,可以得到一些优化汽车最小转弯直径的方案。

轮距

通过更改整车轴距大小来改善转弯直径:

根据公式换算:

在现有车型参数下,轴距每减小100mm转弯直径可以降低0.3m左右,改善效果明显。但此方案涉及大量设计变更,整个车身造型都需进行改动。

主销偏移距

通过减小轮距来来改善转弯直径:

根据公式换算:在现有车型参数下,轮距每减小100mn转弯直径可以降低0.1m左右,改善效果不明显,而且此方案会导致悬架整体结构发生变化,更会对悬架KC特性产生不利影响。少量移动没有效果;大量移动将涉及大量设计变更。

车轮转角

主销偏移示意图主销偏移示意图通过更改主销偏移距来减小转弯直径:

现市场车型主销偏移距皆在30mm之内,而此量厂车型主销偏移距为-10mm对转弯直径影响较小,改动空主销偏移距单位为mm,间不大;而且此改动对悬架性能影响较大。

举例对比

通过更改车轮转角来减小转弯直径:

根据公式换算:

在现有车型参数下,车轮转角增大,都会对转弯直径造成较大影响。车轮内外轮转角没增大,转弯直径可以降低0.3m左右。而且此种方案对周边结构影响较小,是比较理想的改进手段。通常而言更改车轮转角的方案有两种:

  1. 增大齿条行程;
  2. 改变转向梯形结构。

其中更改齿条行程相对简单,只需考虑物理上的空间避让即可;而改变转向梯形结构需要考虑悬架KC特性,需要重点考虑悬架性能影响。

应用与意义

对于一般的轿车来说,它们的转弯直径大约在10到12米之间。例如,一辆轿车的转弯直径为10.5米,这就意味着它比其他转弯直径大于10.5米的车型在转向及躲避障碍物时更加灵活。如果一辆轿车转弯直径小于10米,那它的转弯灵活性就相当好了,如果大于12米,就稍显笨拙。

而一般的SUV车的转弯直径大约在11米到13米之间。如果一辆SUV的转弯直径小于11米,那它在SUV自身拥有的较强通过性基础上,还有着不错的灵活操控性。如果大于13米,就会稍显不便。

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