为什么汽车会选择前轮转向

生活中，我们见到的汽车普遍都是前轮转向，有没有想过为什么？今天我们站在汽车操作稳定性的角度去简单理解一下。

汽车的操纵稳定性是指在驾驶者不感到过分紧张、疲劳的情况下，汽车能遵循驾驶者通过转向系统及转向车轮给定的方向行驶，且当遭遇外界干扰时，汽车能抵抗干扰而保持稳定行驶的能力。

先说结论，前轮转向操稳性更好。

进行汽车操作稳定性分析时，一般忽略若干因素影响，把汽车简化为二自由度的汽车模型，即沿Y轴方向的侧向运动和绕Z轴的横摆运动。可参考下图的车辆坐标系。

将车辆坐标系远点与汽车质心重合，二自由度车辆模型可简化为两轮车模型，如下图。

此处忽略繁琐推导（具体内容可参考汽车理论专业书籍），直接给出二自由度车辆运动微分方程式：

一般用稳态横摆角速度增益（横摆角速度与前轮转角）来评价稳态特性。

稳态时，车速和横摆角速度恒定：

带入车辆运动微分方程可以算出稳态横摆角速度增益：

其中，u可近似理解为车速，L为轴距，K为稳定性因数，与车辆参数有关。

如下图，当车速非常小时，侧向加速度接近于0。

此时的转弯半径有：

所以可由横摆角速度增益公式和R=u/wr计算车辆转弯半径为：

1）当K=0时，R=R0，车辆转弯半径不随车速变化，车辆稳定，此种稳态称为中性转向；

2）当K>0时，R>R0，车辆转弯半径随车速增大而增大，车辆稳定，此种特性称为不足转向；

3）当K

通过上面的理论分析，我们知道了车辆操稳性与稳定性因数直接相关，不过这个稳定性因素与车辆质量、轴距、前后轮侧偏刚度、质心位置等都有关系，但是这些参数之间存在耦合关系，不便于定性分析。所以我们对上述公式继续优化。

结合侧偏力计算公式：

对稳定性因数计算公式进一步处理：

式中，α1、α2分别代表前后轮侧偏角。很容易看出，当α1>α2时，车辆趋于不足转向，稳定性较好。

如下图，对于一般的乘用车，一般前重后轻，即质心靠前（a

当车辆转弯时，在离心力的作用下，前后轮都会产生侧偏力来克服离心力。有：

Fy1*a*cosδ=Fy2*b

所以

Fy1=Fy2*b/( a*cosδ)

由于aFy2。一般情况下，前轮与后轮侧偏刚度差别不大（k1≈K2），所以α1>α2，车辆具有不足转向特性。

假如后轮为转向轮，则有：

Fy1*a=Fy2*b*cosδ

所以

Fy1=Fy2*b*cosδ/a

虽然a