前輪轉(zhuǎn)向車輛的早期開(kāi)發(fā)階段可以應(yīng)用線性二自由度模型，該模型到加速度達(dá)到0.4g時(shí)依然是有效的，進(jìn)而可以確定重點(diǎn)的轉(zhuǎn)向參數(shù)，如軸距、載荷以及側(cè)偏剛度在前后橋上的分配。

01穩(wěn)定性因子

根據(jù)車輛線性二自由度模型可得（參考公眾號(hào)文章：車輛二自由度動(dòng)力學(xué)模型建模及其離散化應(yīng)用、車輛動(dòng)力學(xué)與穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性分析），穩(wěn)定性因子為

其中，m和L分別為車重和軸距，lf和lr分別為質(zhì)心到前后軸的距離，Cf和Cr分別為前后軸側(cè)偏剛度，為前軸的有效側(cè)偏剛度，其具有特殊的意義，是由前橋結(jié)構(gòu)特性、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、彈性系統(tǒng)的側(cè)傾剛度和側(cè)傾轉(zhuǎn)向共同決定的，其近似計(jì)算表達(dá)式為

（1）

其中，r為輪胎總拖距，Cs為從下至上的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)總剛度，代表了轉(zhuǎn)向系統(tǒng)剛度對(duì)前軸側(cè)偏剛度的降低作用。因?yàn)檗D(zhuǎn)向系統(tǒng)剛度是由轉(zhuǎn)向管柱的扭轉(zhuǎn)剛度和拉桿、懸架的扭轉(zhuǎn)剛度串聯(lián)形成，因此，滿足如下關(guān)系式

（2）

其中，CR為轉(zhuǎn)向橫拉桿和彈性懸架的總體扭轉(zhuǎn)剛度，該值會(huì)影響傳遞到車輪上的轉(zhuǎn)向力矩和轉(zhuǎn)向角；CT為轉(zhuǎn)向管柱的扭轉(zhuǎn)剛度；is是轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比，As是轉(zhuǎn)向助力系數(shù)，可參考公眾號(hào)文章：方向盤(pán)力矩計(jì)算分析。由（2）可得，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)剛度受剛度較低部件的限制，此時(shí)可以通過(guò)提高轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比和轉(zhuǎn)向助力系數(shù)來(lái)提高轉(zhuǎn)向系統(tǒng)剛度，相當(dāng)于使轉(zhuǎn)向扭桿變硬。

根據(jù)（1）和（2），輪胎拖距、前軸側(cè)偏剛度以及“從下至上”的轉(zhuǎn)向彈性的作用就很清楚了，車輛轉(zhuǎn)向特性會(huì)降低前軸的有效側(cè)偏剛度，而對(duì)后軸側(cè)偏剛度的影響則可以忽略不計(jì)。

車輛對(duì)于方向盤(pán)轉(zhuǎn)角不應(yīng)該反應(yīng)劇烈，也不應(yīng)該反應(yīng)遲緩。常用橫擺角速度增益來(lái)表達(dá)這個(gè)車輛反應(yīng)：

其中，L是車輛軸距?？梢?jiàn)，減小轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比is和軸距L，都會(huì)讓車輛變得更靈活。

現(xiàn)代車輛的橫擺角速度增益的理想值一般設(shè)定為：當(dāng)車速為80km/h時(shí)，橫擺角速度增益為0.3左右。當(dāng)選定橫擺增益Gw后，進(jìn)而可以確定所希望的固有轉(zhuǎn)向特性在中間位置的轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比為

其中，計(jì)算車速選擇為v0=80km/h，可以獲得初步的轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比。

車輛在速度較低時(shí)產(chǎn)生靜態(tài)回正力矩，在高速時(shí)產(chǎn)生動(dòng)態(tài)回正力矩?；卣卦诜较虮P(pán)上產(chǎn)生的增量對(duì)于轉(zhuǎn)向感受具有特別重要的意義，即轉(zhuǎn)向手感，它不能太大也不能太小。

參考公眾號(hào)文章：方向盤(pán)力矩計(jì)算分析，穩(wěn)態(tài)的方向盤(pán)力矩-側(cè)向加速度增益可以按照下面的公式計(jì)算：

其中，理想的轉(zhuǎn)向助力系數(shù)和側(cè)向加速度呈線性關(guān)系，可以表示為：

聯(lián)合可以得出方向盤(pán)力矩與側(cè)向加速度的關(guān)系為：

其中，DA為梯度系數(shù)，KA為緩增系數(shù)。以DA=0.38，KA=0.12為例，方向盤(pán)力矩與側(cè)向加速度的關(guān)系如下圖所示。其在零位的理想梯度值為2~3Nm(m/s^2)，此外，還需考慮方向盤(pán)和轉(zhuǎn)向管柱上大約0.1~0.5Nm的摩擦力矩。

圖1 方向盤(pán)力矩與側(cè)向加速度的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)曲線