汽车的转弯特性 --如何计算转弯半径

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汽车的操纵稳定性直接关系到汽车的行驶安全，已成为衡量现代汽车的主要性能之一。汽车操纵稳定性包含两个方面∶操纵性和稳定性。操纵性是指汽车及时准确地执行驾驶者指令的能力，反映了汽车与驾驶者配合的程度；稳定性是指汽车受到外界扰动后，维持或迅速恢复原运动状态的能力，反映了汽车运行状况的稳定程度。操纵性与稳定性有密切关系，操纵性不良往往会导致汽车侧滑、甩尾甚至翻车，稳定性不好常会造成汽车失控，因此，人们常将操纵性与稳定性联系在一起，称为汽车操纵稳定性。

汽车操纵稳定性最关键的问题是汽车的方向稳定性。任何汽车在转向时都有转弯半径，设R为汽车纵向对称面至瞬时转向中心O的距离。例如图示L为轴距，K为两前轮主销轴线的距离，β为外侧转向轮转角。则R近似为 L/sinβ。
如果转向轨迹圆偏离R，就发生不足转向或过度转向的现象。

谈到到不足转向和过度转向，会涉及侧偏角这个名词。汽车高速行驶开始转向时，因受汽车向前行驶的惯性作用，汽车会对转向产生瞬时抵抗，便产生了轮胎侧偏角，即汽车行驶方向与车轮朝向所成的夹角。车轮的侧偏角除了由轮胎的侧偏特性造成外，还由悬架的结构因素所造成，例如悬架的刚度和几何特性等。



汽车转弯时，前后轮都会产生侧偏角。如果前后轮侧偏角相等，则汽车实际转弯半径等于方向盘转角对应的转弯半径，称为"中性转向"；如果前轮侧偏比后轮大，汽车实际转弯半径大于方向盘转角对应的转弯半径，称为"不足转向"；如果后轮侧偏比前轮大，汽车实际转弯半径小于方向盘转角对应的转弯半径，称为"过度转向"。

中性转向虽然能较好地利用侧向力（与车轮前进方向垂直的分量），达到最大的转向速度，但却削弱了驾驶者对汽车稳定的主观感觉，无法预计汽车的制动甩尾。而过度转向当车速达到某一极限时，转向半径会急剧减少，汽车会发生激转，致使操纵困难或失去操纵，甚至导致事故。

不足转向产生相对较大的转向半径，侧向力减弱，汽车具有自动恢复直线行驶的良好稳定性，操纵容易。因此，绝大多数汽车制造厂家都将汽车做成具有轻微的不足转向，在这种情况下，制动甩偏的发生会使汽车回到原来直驶的路线。但是，具体情况具体分析，赛车就要采用过度转向的设计，以求获得最短的转弯时间。

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汽车的转弯特性是车辆性能的重要部分，而转弯半径的计算则是评估这一过程的关键指标。转弯半径主要依赖于车轮距、轮胎尺寸以及车辆的轴距等参数。具体计算方式为：首先测量车轮的最大横向偏移，再基于车辆中心到前轮轴线的垂直距离（轴距）进行修正。此外，还要考虑车辆载重、悬挂系统等因素对转弯半径的影响。实际操作中，通常通过试验场测试来确定车辆的转弯半径。理论上，转弯半径越小，车辆的转弯灵活性越高。总之，准确计算和评估汽车的转弯半径对于车辆设计和性能优化至关重要。