第九章 侧翻2.docVIP

侧翻 图9－1 侧翻的测试试验 在汽车行驶中中，侧翻是其中一种最为严重并且威胁成员安全的事故。侧翻可以定义为能够使车辆绕其纵轴旋转90度或更多以至于车身同地面接触的任何一种操纵。侧翻可以由一个或一系列综合因素产生。它可以发生在平直的水平地面上，并且车辆的侧向加速度达到一定的数值，该数值要超过车辆侧面重量转移到车轮上所抵消的加速度值。 通过有坡度的路面（或无路情况）时由于不平路面的冲击，地面松软或其他障碍物会促使侧向压力提高从而使车辆“失足”。 侧翻过程是一个包括作用在车辆上和车辆里的力的相互作用的复杂过程。侧翻受操纵和高速公路的影响。人们已经通过理论分析以及包括一系列复杂设备的模型实验研究侧翻过程。这个过程很容易通过静态基本结构实验来理解（忽略惯性和滚动平面上的加速度），并且促进发展更加复杂的模型。 9．1 刚性汽车的准静态侧翻 汽车侧翻的最基本的机械特性可以通过考查转弯过程中稳定车身的受力均衡性来了解。稳定的车辆是指悬架和轮胎的偏置在分析中被忽略掉。在转弯操纵中，侧向力作用在地面上来平衡作用在汽车重心上的侧向加速度，如图9－2所示。侧向力作用在车辆上的位置的不同产生一个力矩，该力矩使车辆向如图所示的外侧侧翻. 图9－2 侧翻汽车的受力 为了分析转动情况，假定汽车在稳定状态以使汽车没有滚动加速度，并且使轮胎如图所示受力（前轮和后轮）。在很多公路环境中，它也适合考虑横向坡度。如大家所知的坡度和道路转弯处汽车外侧比内侧高出的程度。在分析中，将角度表示为””，想左下的坡度表示正角。这个方向的坡度有助于平衡侧向加速度。斜坡角度通常情况下很小，而且角度很小时约有。以汽车接地点为中心的力矩关系为： （9－1） 从式（9－1）我们可以得出ay： （9－2） 在水平路面上（），没有侧向加速度，方程也成立。此时，内侧车轮载重，Fzi，是车总重的一半。另外通过正确选择坡面角度，可以使Fzi保持在具有侧向加速度的汽车重量的一半.，即通过公式： （9－3） 在公路设计中，坡面被准确用在曲率设计中。在给定半径和预定行驶速度的情况下，恰当的选择坡面以产生一个侧向加速度，这个加速度在0～0.1的范围内。在道路外侧比内侧高的曲度下汽车具有加速度为零时的速度称为中间速度。 重新回到方程（9－2），随着侧向加速度的增大，内侧车轮上的负载必定减少。正是通过这个过程，汽车在转弯过程中能够去抵抗或抵消侧翻运动力矩。当内侧车轮负载为零时极限转弯情况就会发生（所有的负载转移到外侧车轮上）。在此极限位置侧翻将会开始发生，这是因为汽车不能继续维持在滚动平面上的平衡。侧翻开始时的侧向加速度是临界加速度，并由公式给出： （9－4） 没有坡度时，使侧翻发生的侧向加速度的临界值仅仅是??。这种简单的侧翻临界点的估算过去常常用在汽车抵抗侧翻运动的性能的估算中。该公式非常简便，应为它只需要两个汽车参数—轮距和重心高度。然而，这种估算却很保守（预测的侧翻临界值比精确值大很多），该公式主要用来比较汽车性能而不是预测绝对的性能水平（一些动力学专家利用这种侧翻临界点逆形式作为汽车侧翻倾向的估算，临界点越低性能越好）。 路面上各种类型汽车的侧翻临界值是不同的，例如典型的汽车的临界值如下表所示： 汽车类型 重心高度 轮距 侧翻临界点 赛车 18-20 50-60 1.2-1.7 微型车 20-23 50-60 1.1-1.5 高级小轿车 20-24 60-65 1.2-1.6 轻便客货两用车 30-35 65-70 0.9-1.1 旅行车 30-40 65-70 0.8-1.1 载货汽车 45-55 65-75 0.6-0.8 重型卡车