摩托車操縱穩定性以及表現形式

劉忠偉

摘 要：摩托車的動態特性采用操縱性（maneuverability）、操控性（handling）和穩定性（stability）等術語進行描述。操縱性利操控性這兩個名詞用于描述摩托車執行復雜操縱的能力;以及從駕駛員的角度衡量，對摩托車實施操作指令的難易程度。另一方面，穩定性這個名詞，則指摩托車對諸如不平坦路面或陣風風力所引起的外部擾動的響應，是指摩托車在外部因素干擾下保持平衡的能力。

關鍵詞： 操縱性;穩定性;平衡能力

1 ?操縱穩定性定義

操縱穩定性簡稱操安性，綜合表達“操縱性”和“穩定性”這兩種不同的性能。實際上，摩托車的動態表現中這兩種性能具有錯綜復雜的關系，對整車的操縱穩定性評價產生影響。那么，操縱性和穩定性究竟是什么呢？

操縱性是摩托車對駕駛員轉向操作意圖的響應性能、車輛本身具有的轉向特性的統稱，通常用“容易駕馭程度”、“騎乘感”、“運動特性”等來表現。操縱性屬于相對評價的性能，性能要求因車型、概念而異，在這種意義上對性能要求而言可以說是足夠即可的條件。

穩定性是指遭受突發性外界干擾的影響、發生搖擺等自激振動、以及收斂的難易程度。也可以說是保持穩定行駛能力的強弱程度，作為性能要求的必要條件，與車型、概念無關，是用絕對值來評價的性能。車輛制造只有保證了穩定性，方能評價操縱性。

2 ?操縱性的分類

操縱性可分為車輛被動型和車輛主動型兩個部分。車輛被動型是指車輛對駕駛員的輸入忠實反應的特性，比如“響應性”、“轉彎性”、“轉向操作輕重”等。車輛主動型是指車輛為保持平衡對駕駛員要求的特性，“車把轉動角度自行增大”、“側傾角自行增大”等就相當于這種特性。

那么，如何將摩托車的操安性逐步提高到符合企劃目標并保證合理的穩定性是摩托車的設計部門的重要課題。除了一部分負載狀態下的穩定性之外，總體布置（L/O）（圖1）階段就基本能夠確保穩定性已經成為理所當然的事情。取而代之，如何實現符合車型概念的操縱性成為課題，逐步開始要求選定總體布置時，能夠高精度預測出目標操縱性。

3 ?操縱穩定性的表現形式

3.1側傾、縱傾、橫擺

如圖2所示，通過摩托車重心的前后軸為X軸，橫軸為Y，垂直軸為Z軸。圍繞X軸的運動為側傾，圍繞Y軸的為縱傾，圍繞Z軸的為橫擺。

3.2抖動

高速行駛時發生的車體擺動，有時為相對比較快、比較敏銳的擺動。轉向也會擺動，但振動源始終為摩托車后部周圍的橫擺和側傾結合在一起的運動。這會導致行進線路發生紊亂。直行和回轉時都會發生，但是出彎時發生的較多。從輪胎的受力來看，橫向力量相對于離心力發生失衡，前后方向的共振狀態。輪胎、定位、減震、分布荷重的影響較大，車架剛性不良的影響較多。

抖動經常表現在車體上下（前后）方向的振動，駕駛員通過車把最能感受到的一種現象;主要發生在車輛轉彎時，對摩托車速度和側傾角的依賴性比較大，振動頻率多為11Hz（次/秒），該現象發生時的輸出較小，程度沒有超過駕駛員的可控范圍，但會妨礙車輛的控制性。

3.3搖擺（weave）

搖擺是指車體以及轉向系統在某個相位出現的周期性振動現象，與抖動相同，例如摩托車后部周圍的橫擺和側傾結合在一起的運動，振動頻率為1～3Hz相對比較緩慢的擺動。普通路況直行或者穩態轉彎時，以及高速道路的緩彎上容易顯現，行進路線不易確定;其中轉彎過程中的搖擺也被成為車位顛簸（tail walking）.此外，有時也會將搖擺表達為抖動。另外一個特點，搖擺對速度的依存性大，有時會在告訴（大概在140km/h以上）下顯現，振動狀況因轉彎半徑和車速而異。

3.4車把擺動（shimmy）

車體及轉向系統的振動現象，與搖擺相比，車體振幅小，車把振幅大抖動、搖擺是來自摩托車后部的擺動，而車把擺動是轉向系統左右方向的小擺動。一般發生在100km/h以下，有速度依存性;收油門滑行時容易發生，振動頻率為3～5Hz。通常在駕駛員的手和身體的衰減性會穩定下來。100～120km/h直行時出現的車把敏銳的擺動有時也稱為車把擺動，這種情況下，前者為低速車把擺動，后者為高速車把擺動，以便區別。

3.5卡胎

卡胎是指橫穿縱向溝槽時，輪胎上的溝槽與路面上的溝槽之間發生卡滯，失穩形成的瞬間擺動，對道路環境的依賴性較強。

3.6反沖

原本是指越野車連續通過溝槽時，減震過阻尼導致壓縮蓄積，然后一鼓作氣回彈的現象。突然從路面踢回來的意思。另外就是由于路面不平或者側偏力出現明顯滯后時發生的轉向的敏銳的擺動。猶如轉向從路面被突然踢回來一樣的沖擊傳導現象也使用該詞語來表達。它是一種轉向系統為主體的振動，但并非車輛的自激振動，而是外部輸入引發的現象，直行和轉彎都可能出現。對速度有依存性，高速下容易出現，現象發生時的輸出較大，有時會超出駕駛員的可控范圍。

3.7震顫

前輪胎的小幅度彈跳振動。呈斷續失去抓地力的狀態。原因大多出自輪胎、減震、底盤剛性。以前是賽車特有的問題，但隨著高抓地力輪胎的出現，街車也有發生。

3.8車把失控

轉彎過程中，前輪胎的內向性與復原力失去平衡，突然車把轉到極限的現象。但是，在表達通常的內向性范圍內不會使用此術語。

像每個人所了解的那樣，運動中的摩托車，即便車輪進行了良好的平衡，其前后端仍會繞轉向軸振動。通過試驗易于觀察到這樣的現象，例如：對于一臺以相當高的車速行駛的摩托車，逐漸降低其車速的過程。當車速到達某一車速時，可以觀察到摩托車的振動，特別是當前輪不平衡時。振動達到其最大量級后，隨著車速的下降逐步降低，直至完全消失。在通過一個橫向的障礙或駕駛員軀體的脈沖運動（例如突然移動）對后車架產生激勵時，均可觀察到后端的振動。低速時，也易觀察到：無論駕駛員如何操控，摩托車總有向一側側翻的傾向。從這些摩托車動態的試驗中可觀察出另外兩個模式：傾覆和擺顫。