汽車側(cè)翻分析

1、汽車側(cè)翻分析在汽車行駛中中,側(cè)翻就是其中一種最為嚴(yán)重并且威脅成員安全得事故。側(cè)翻可以定義為能夠使車輛繞其縱軸旋轉(zhuǎn)0 度或更多以至于車身同地面接觸得任何一種操縱.側(cè)翻可以由一個(gè)或一系列綜合因素產(chǎn)生。它可以發(fā)生在平直得水平地面上，并且車輛得側(cè)向加速度達(dá)到一定得數(shù)值，該數(shù)值要超過車輛側(cè)面重量轉(zhuǎn)移到車輪上所抵消得加速度值.通過有坡度得路面（或無路情況） 時(shí)由于不平路面得沖擊，地面松軟或其她障礙物會(huì)促使側(cè)向壓力提高從而使車輛“失足”.側(cè)翻過程就是一個(gè)包括作用在車輛上與車輛里得力得相互作用得復(fù)雜過程。側(cè)翻受操縱與高速公路得影響。 人們已經(jīng)通過理論分析以及包括一系列復(fù)雜設(shè)備得模型實(shí)驗(yàn)研究側(cè)翻過程。這個(gè)過程很

2、容易通過靜態(tài)基本結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)來理解（忽略慣性與滾動(dòng)平面上得加速度），并且促進(jìn)發(fā)展更加復(fù)雜得模型。、剛性汽車得準(zhǔn)靜態(tài)側(cè)翻汽車側(cè)翻得最基本得機(jī)械特性可以通過考查轉(zhuǎn)彎過程中穩(wěn)定車身得受力均衡性來了解。穩(wěn)定得車輛就是指懸架與輪胎得偏置在分析中被忽略掉.在轉(zhuǎn)彎操縱中,側(cè)向力作用在地面上來平衡作用在汽車重心上得側(cè)向加速度，如圖9 2 所示。側(cè)向力作用在車輛上得位置得不同產(chǎn)生一個(gè)力矩，該力矩使車輛向如圖所示得外側(cè)側(cè)翻、為了分析轉(zhuǎn)動(dòng)情況,假定汽車在穩(wěn)定狀態(tài)以使汽車沒有滾動(dòng)加速度，并且使輪胎如圖所示受力 （前輪與后輪） .在很多公路環(huán)境中，它也適合考慮橫向坡度。如大家所知得坡度與道路轉(zhuǎn)彎處汽車外側(cè)比內(nèi)側(cè)高出得程度。

3、在分析中，將角度表示為”，想左下得坡度表示正角 .這個(gè)方向得坡度有助于平衡側(cè)向加速度。斜坡角度通常情況下很小,圖 92 側(cè)翻汽車得受力而且角度很小時(shí)約有。以汽車接地點(diǎn)為中心得力矩關(guān)系為 :（ 9 1）從式（ 9）我們可以得出a :(9-2）在水平路面上（） ，沒有側(cè)向加速度，方程也成立。此時(shí),內(nèi)側(cè)車輪載重 ,Fz ，就是車總重得一半。 另外通過正確選擇坡面角度， 可以使 保持在具有側(cè)向加速度得汽車重量得一半、，即通過公式 :（ 9-）在公路設(shè)計(jì)中，坡面被準(zhǔn)確用在曲率設(shè)計(jì)中。在給定半徑與預(yù)定行駛速度得情況下,恰當(dāng)?shù)眠x擇坡面以產(chǎn)生一個(gè)側(cè)向加速度，這個(gè)加速度在0、 1 得范圍內(nèi) .在道路外側(cè)比內(nèi)側(cè)高

4、得曲度下汽車具有加速度為零時(shí)得速度稱為中間速度。重新回到方程（9-2） ,隨著側(cè)向加速度得增大,內(nèi)側(cè)車輪上得負(fù)載必定減少.正就是通過這個(gè)過程， 汽車在轉(zhuǎn)彎過程中能夠去抵抗或抵消側(cè)翻運(yùn)動(dòng)力矩。 當(dāng)內(nèi)側(cè)車輪負(fù)載為零時(shí)極限轉(zhuǎn)彎情況就會(huì)發(fā)生 (所有得負(fù)載轉(zhuǎn)移到外側(cè)車輪上 )。在此極限位置側(cè)翻將會(huì)開始發(fā)生 ,這就是因?yàn)槠嚥荒芾^續(xù)維持在滾動(dòng)平面上得平衡。側(cè)翻開始時(shí)得側(cè)向加速度就是臨界加速度 ,并由公式給出：（ 9 4)沒有坡度時(shí) ,使側(cè)翻發(fā)生得側(cè)向加速度得臨界值僅僅就是?。這種簡單得側(cè)翻臨界點(diǎn)得估算過去常常用在汽車抵抗側(cè)翻運(yùn)動(dòng)得性能得估算中.該公式非常簡便，應(yīng)為它只需要兩個(gè)汽車參數(shù)輪距與重心高度.然而，

5、這種估算卻很保守 （預(yù)測(cè)得側(cè)翻臨界值比精確值大很多)，該公式主要用來比較汽車性能而不就是預(yù)測(cè)絕對(duì)得性能水平（一些動(dòng)力學(xué)專家利用這種側(cè)翻臨界點(diǎn)逆形式作為汽車側(cè)翻傾向得估算,臨界點(diǎn)越低性能越好） 。路面上各種類型汽車得側(cè)翻臨界值就是不同得,例如典型得汽車得臨界值如下表所示：穩(wěn)態(tài)汽車模型表明由于輪胎摩擦得增加(典型得最大摩擦系數(shù)就是0、8）,只有達(dá)到旅行車與輕型卡車得側(cè)翻得側(cè)向加速度才會(huì)有良好得轉(zhuǎn)彎能力.這就就是說汽車無側(cè)翻得在平坦路面上疾馳就是可能得.由此我們可得出結(jié)論，這些類型得汽車側(cè)翻情況就是很少得。然而，事故統(tǒng)計(jì)證明卻不就是這樣得,從而激勵(lì)更深入得側(cè)翻運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象得分析在本章后面作探討。對(duì)重型卡

6、車來說 ,由于在輪胎摩擦極限內(nèi)就可以達(dá)到側(cè)翻臨界值,側(cè)翻同樣很明顯.這樣，如果駕駛員讓汽車在干燥路面上疾駛,那麼重型卡車很可能冒著側(cè)翻得危險(xiǎn)。穩(wěn)態(tài)車身側(cè)翻可以通過側(cè)向加速度與側(cè)翻角得函數(shù)圖作出更完全得闡述,如圖 9所示。由于我們假設(shè)汽車處于穩(wěn)態(tài)，當(dāng)側(cè)翻角為零時(shí)，側(cè)向加速度能達(dá)到側(cè)翻臨界值，一旦達(dá)到該臨界值 ,內(nèi)側(cè)車輪開始抬升，汽車開始以一定角度側(cè)翻，使平衡側(cè)向加速度能力減小，因?yàn)橹行奶岣咔蚁蛲鈧?cè)車輪偏移。這個(gè)區(qū)域不就是從來就不就是不穩(wěn)定得狀態(tài)， 考慮到倆個(gè)車輪由于運(yùn)動(dòng)不協(xié)調(diào)而發(fā)生側(cè)翻，為了保持平衡，在上圖所示曲線上汽車側(cè)翻角必須具有精確得數(shù)值， 以使平衡時(shí)側(cè)向加速度具有精確得數(shù)值。任何輕微地增

7、加側(cè)翻角得干擾， 就使平衡側(cè)向加速度減少 ,未被平衡得側(cè)向加速度將產(chǎn)生橫擺加速度 （橫擺加速度又使側(cè)向加速度增加） ，使其遠(yuǎn)離平衡點(diǎn)，如果這種遠(yuǎn)離繼續(xù)下去在秒或2 秒圖 9 3 穩(wěn)態(tài)汽車側(cè)翻時(shí)得平衡橫向加速度內(nèi)汽車側(cè)翻角很快增加, 從而完成側(cè)翻。當(dāng)側(cè)翻開始時(shí)，便產(chǎn)生了一個(gè)新得概念。由于汽車本身得不穩(wěn)定性，當(dāng)汽車內(nèi)側(cè)車輪感離開地面時(shí)得狀態(tài)恰好被稱為汽車側(cè)翻得起始點(diǎn)。然而，對(duì)于駕駛員來說,通過控制轉(zhuǎn)向盤從而阻止側(cè)翻發(fā)生就是可能得,這樣 ,汽車側(cè)向加速度減少到汽車能恢復(fù)正常位置得水平。由于汽車以一定速度側(cè)翻,所以必須快速（ 0、 5 秒內(nèi)）作出反應(yīng)。理論上，只有當(dāng)側(cè)翻角變得很大， 一致與汽車重心超出

8、了外側(cè)車輪與地面接觸線時(shí)，側(cè)翻才就是不可避免得。 這個(gè)極限點(diǎn)即就是圖中平衡加速度達(dá)到得點(diǎn)()人們很高興地認(rèn)識(shí)到技藝精湛得駕駛員可以使汽車達(dá)到這一點(diǎn)，并且在不穩(wěn)定狀態(tài)下用兩個(gè)車輪進(jìn)行長距離駕駛.然而 ,如果汽車不小心側(cè)翻達(dá)到這個(gè)極值點(diǎn)時(shí)，一般得駕駛者很少能夠避免側(cè)翻。從傳統(tǒng)得觀點(diǎn)來瞧,汽車設(shè)計(jì)者們應(yīng)該假定一旦汽車一側(cè)得側(cè)輪離開地面,大多數(shù)駕駛者來不及反應(yīng)做出技術(shù)動(dòng)作,所以應(yīng)該側(cè)重于盡量完善汽車性能，使其達(dá)到該點(diǎn).2、考慮懸架得準(zhǔn)靜態(tài)側(cè)翻象前面所做得分析那樣忽略輪胎與懸架得復(fù)雜性,過高得估計(jì)汽車得側(cè)翻臨界點(diǎn).在轉(zhuǎn)彎時(shí)，側(cè)面載重量轉(zhuǎn)移使內(nèi)側(cè)車輪減少載重量而使外側(cè)車輪增加載重量.與此同時(shí)，車身在側(cè)翻過

9、程中會(huì)伴隨著重心向轉(zhuǎn)彎過程中汽車外側(cè)側(cè)向轉(zhuǎn)移。重力得分力能夠減少力臂從而抵制側(cè)翻得產(chǎn)生 .圖 9-顯示得就是具有懸架系統(tǒng)得汽車上得這些機(jī)械構(gòu)造。車身由它得質(zhì)量 來表示，它連接在一個(gè)經(jīng)過假設(shè)就是側(cè)翻中心得軸上。側(cè)翻中心就是指汽車發(fā)生側(cè)翻所圍繞得軸心 ,也使側(cè)向力由軸轉(zhuǎn)移到彈性塊所在得點(diǎn)。如果忽略質(zhì)量與軸得轉(zhuǎn)動(dòng)，就會(huì)對(duì)側(cè)翻臨界點(diǎn)得出簡單得分析結(jié)果。假設(shè)左側(cè)車輪得載重量為零，計(jì)算右側(cè)車輪接觸地面得點(diǎn)得力矩用如下公式:（ 95）此時(shí)彈性體得側(cè)翻角僅就是側(cè)翻剛度,就是側(cè)向加速度ay 得數(shù)倍。側(cè)翻剛度就是側(cè)翻角變化率 ,同時(shí)側(cè)向加速度用每克得弧度數(shù)來表示。代入消去側(cè)翻角從而得到側(cè)向加速度:（）圖中 : =

10、汽車重心到地面得高度hr側(cè)翻中心到地面得垂直距離t=輪距側(cè)翻剛度(弧度克 )由于考慮到汽車重心得側(cè)向滑動(dòng)，上面方程(9-6）中右邊第二項(xiàng)得存在而使側(cè)翻臨界點(diǎn)減少 .對(duì)于一輛旅行車來說，=0 、5，側(cè)翻剛度為0、 6 度每克 (、弧度 /g)，第二項(xiàng)大約為、 。那就就是說由于這樣得作用原理，側(cè)翻臨界值大約減少了5 .賽車具有低側(cè)翻剛度與低重心 ,受這種影響更低.然而，豪華轎車具有較高得側(cè)翻剛度與重心，受這種影響也更大 .與獨(dú)立懸架（一般具有低側(cè)翻中心）相比,整體式轎車 ( 一般具有高側(cè)翻中心）由于減少了從汽車重心到側(cè)翻中心得距離所以可以減少側(cè)向滑動(dòng)得影響。類似得機(jī)構(gòu)原理來源于外側(cè)車輪得側(cè)向偏向，

11、轉(zhuǎn)彎時(shí)，它允許車輪上得負(fù)載中心向內(nèi)側(cè)移動(dòng)， 有效得減少了輪距。對(duì)于典型得旅行車而言，車輪接地點(diǎn)得側(cè)向滑移又可以導(dǎo)致另外 5%得側(cè)翻臨界值得減少。更簡捷得側(cè)向滑移得分析與有效側(cè)翻臨界點(diǎn)需要詳細(xì)得車輪模型與懸架系統(tǒng).在該裝置中必須考慮以下幾點(diǎn)：懸架側(cè)翻中心側(cè)翻直接導(dǎo)致彈性體重心得側(cè)向移動(dòng)。由于整體式車橋得側(cè)翻或獨(dú)立式彈性車輪得外傾，并考慮到輪距，懸架側(cè)翻中心得側(cè)向移動(dòng)。由于轉(zhuǎn)向力與偏導(dǎo)裝置,車輪垂向力作用點(diǎn)得側(cè)向移動(dòng)。(這些因素反映在取代兼有轉(zhuǎn)向與外傾得過多轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)過程中)。前后懸架與車輪得作用不同。對(duì)分析結(jié)果來說,考慮所有這些影響就是不行得.特別得。如果前后懸架在負(fù)載與側(cè)翻剛度都相差較大時(shí),同時(shí)

12、模擬前后兩懸架得作用就是必要得。當(dāng)包括這些影響時(shí),計(jì)算機(jī)程序就是通常使用得計(jì)算準(zhǔn)靜態(tài)側(cè)翻臨界點(diǎn)得方法。當(dāng)這些機(jī)械裝置被簡明得模擬時(shí),汽車準(zhǔn)靜態(tài)側(cè)翻響應(yīng)便就是如圖9 5 所示得形式。側(cè)向加速度很小時(shí)，汽車側(cè)翻響應(yīng)線性增加，直線斜率為側(cè)翻剛度。這個(gè)過程繼續(xù)進(jìn)行直到其中一個(gè)內(nèi)側(cè)車輪舉起。（由于前后懸架與其負(fù)載得不同，實(shí)際汽車中，前后兩車輪一定不會(huì)同時(shí)離開地面。以多橋卡車為例,隨著每個(gè)內(nèi)側(cè)車輪得舉升，斜率發(fā)生變化,結(jié)果在此區(qū)域形成由三，四段線性部分組成得曲線。)在該點(diǎn)上 ,由于側(cè)翻剛度被減少到僅由一個(gè)與地面仍然接觸得懸架產(chǎn)生得剛度 ,曲線斜率變得較低 .當(dāng)?shù)诙€(gè)內(nèi)側(cè)車輪抬升時(shí)，側(cè)翻臨界點(diǎn)便已達(dá)到.這以

13、后 ,側(cè)翻曲線沿著向下得斜線 ,完全與所討論得穩(wěn)態(tài)車輛相同。這個(gè)平面圖表明， 對(duì)于一輛給定輪距與重心高度得汽車來說 ,最高得側(cè)翻臨界點(diǎn)可通過提供最可能高側(cè)翻剛度得彈性體 （用高側(cè)翻剛度得懸架） 與設(shè)計(jì)前后懸架以使內(nèi)側(cè)車輪在相同得側(cè)翻角條件下抬升獲得。已經(jīng)發(fā)展得試驗(yàn)方法去測(cè)量準(zhǔn)圖 9 5 懸架汽車側(cè)翻時(shí)得平衡橫向加速度靜態(tài)側(cè)翻臨界點(diǎn)通過“側(cè)翻實(shí)驗(yàn)臺(tái)” 。顧名思義 ,該試驗(yàn)臺(tái)使汽車側(cè)翻,翻滾或平放 ,通過測(cè)量側(cè)翻出現(xiàn)時(shí)得角度來確定側(cè)翻臨界點(diǎn)。該方法對(duì)于具有很高得重心與很小得側(cè)翻角度(一般 0 5 度）得重型卡車相當(dāng)精確。然而對(duì)旅行車來說,側(cè)翻臨界點(diǎn)可能在5 度左右。在角度很大時(shí)，作用在車身上向下得

14、重力分力大幅度減少(4度時(shí)為3 )。被減少得作用在懸架與輪胎上得力就是車身抬升到正常行駛位置以上，從而導(dǎo)致過早得側(cè)翻并使試驗(yàn)失敗(無效）。為了避免這些錯(cuò)誤,試驗(yàn)程序必須設(shè)計(jì)或施加一個(gè)側(cè)向力于重心位置( 纜繩拖拉試驗(yàn)）或者施加一個(gè)純力矩于車身上。3、 汽車得瞬態(tài)側(cè)翻迄今為止， 分析必須就是準(zhǔn)靜態(tài)，且模擬當(dāng)汽車處于穩(wěn)態(tài)時(shí)得側(cè)翻(準(zhǔn)靜態(tài)假設(shè)只在側(cè)向加速度變化比汽車側(cè)翻反應(yīng)慢時(shí)才合理）.為了考察汽車隨側(cè)向加速度變化得情況，一個(gè)瞬間模擬就是必需得。瞬態(tài)響應(yīng)模擬試驗(yàn)希望描述出汽車側(cè)翻隨時(shí)間變換得關(guān)系,在最基本得水平下 ,簡單得側(cè)翻模擬試驗(yàn)通常被用來檢驗(yàn)簡單得隨時(shí)間變化得側(cè)向加速度得響應(yīng)情況。漸漸得 ,更廣

15、泛得綜合各種偏搖想法得模擬試驗(yàn)臺(tái)與側(cè)翻平臺(tái)被發(fā)展去檢測(cè)各種操縱環(huán)境下得側(cè)翻響應(yīng)。3。 1 簡單得側(cè)翻模型最早最簡單得研究瞬態(tài)響應(yīng)得方法就是一個(gè)與原來討論得懸掛汽車類似得模型,在該模型上對(duì)彈性體加一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)性力矩。如圖 6 所示， 車身用 M S 表示， 轉(zhuǎn)動(dòng)慣性力矩為 S。懸架剛度與汽車左右兩側(cè)減震裝置來顯示。另外，前后車輪與懸架結(jié)合在一起以簡代分析過程。該模型對(duì)于檢測(cè)汽車在自然界中階躍輸入時(shí)突然施加側(cè)向加速度時(shí)得響應(yīng)很有作用 .當(dāng)汽車進(jìn)入滑路面， 離合器鎖止然后經(jīng)受一個(gè)突然得轉(zhuǎn)向力回復(fù)力 ,此時(shí)離合器松開，也就是一個(gè)典型得瞬態(tài)過程 .另外 , 這也可以模擬汽車從低摩擦路面進(jìn)入高摩擦路面時(shí)得效果

16、?？梢粤谐鰝?cè)翻平臺(tái)上得運(yùn)動(dòng)微分方程來分析解決階躍輸入得問題。該系統(tǒng)響應(yīng)與如圖 -7 所示得施加階躍輸入得調(diào)節(jié)減振得單自由度得響應(yīng)相似。在突然得加速度輸入情況下，圖 9 7 階躍輸入下得側(cè)翻響應(yīng)側(cè)翻角響應(yīng)就是一個(gè)二次系統(tǒng),在低于臨界點(diǎn)時(shí)，側(cè)翻角增加到平衡點(diǎn)，但就是因?yàn)楫?dāng)它達(dá)到平衡點(diǎn)時(shí),仍然有側(cè)翻速度 ,它會(huì)越過穩(wěn)態(tài)側(cè)翻角。此后 ,側(cè)翻角減小并且振蕩，直到穩(wěn)定在平衡得穩(wěn)態(tài)側(cè)翻角。階躍輸入操縱產(chǎn)生一個(gè)低于準(zhǔn)靜態(tài)臨界點(diǎn)得側(cè)向加速度,由于過沖量得存在,在瞬態(tài)響應(yīng)中，它會(huì)導(dǎo)致側(cè)翻 ,這樣側(cè)翻臨界點(diǎn)低于瞬時(shí)操縱時(shí)得值。越過穩(wěn)態(tài)側(cè)翻角得程度依賴于側(cè)翻阻尼器，圖9-8 所示對(duì)于旅行車，商務(wù)車與重型卡車得計(jì)算側(cè)翻

17、臨界值阻力比得函數(shù)圖。最低得側(cè)翻臨界值出現(xiàn)在沒有阻尼器時(shí)，它隨著阻尼比得增加以漸漸減小得速率增加。即使這樣,側(cè)翻阻尼器得作用就是明顯得。汽車側(cè)翻臨界值隨著臨界阻尼從 50增加接近 1/3 。從公式可見， 對(duì)于汽車與商務(wù)用車來說,瞬時(shí)轉(zhuǎn)向操縱將減少側(cè)翻臨界值大約30，而對(duì)于準(zhǔn)靜態(tài)懸掛汽車只減少10 ,對(duì)重型卡車來說 ,減少量接近 50 .運(yùn)用一個(gè)正弦加速度輸入得模型說明在側(cè)翻臨界點(diǎn)上側(cè)翻共振得效果， 正弦加速度輸入與障礙滑雪賽得過程相似。商務(wù)車定義為多用途得旅行車（而不就是旅行車 )。它具有110 英尺軸距或小于 10 以及對(duì)于不同路面得操縱特點(diǎn).在正弦側(cè)向加速度輸入下，汽車響應(yīng)依賴于輸入得頻率

18、。圖所示得對(duì)于汽車，商務(wù)車與重型卡車得側(cè)翻（車輪抬起 )時(shí)得側(cè)向加速度與頻率得關(guān)系。頻率圖 9 8階躍輸入時(shí)阻尼對(duì)側(cè)翻臨界點(diǎn)得影響為 0 時(shí)，側(cè)翻臨界加速度接近于穩(wěn)態(tài)時(shí)得側(cè)翻加速度 . 穩(wěn)態(tài)時(shí)側(cè)翻加速度可以通過準(zhǔn)靜態(tài)懸置汽車模型獲得。 隨著頻率得增加,側(cè)翻臨界加速度降低 ,直到一個(gè)最小值， 該值等于側(cè)翻共振頻率。重心較高得重型卡車側(cè)翻共振頻率低于，這使得它特別容易側(cè)翻 .經(jīng)驗(yàn)表明， 汽車變換車道操縱超過2 秒 (0、 5z）也能引起側(cè)翻并使重型卡車側(cè)翻加快,司機(jī)很容易做到兩秒得速度調(diào)節(jié)。 同時(shí) ,操縱頻率必須使汽車側(cè)向移圖正弦輸入下側(cè)翻臨界點(diǎn)頻率圖動(dòng) 8 0 英尺以避免正常公路行駛速度時(shí)得路障

19、。這樣 ,汽車變換車道操縱已確認(rèn)為重型卡車側(cè)翻事故得常見原因 .商務(wù)車與汽車相比較于輪胎寬度比例來說具有較低得重心，其側(cè)翻共振頻率為、z,有得更大一些。 為了調(diào)節(jié)側(cè)翻共振,必須有非?？斓棉D(zhuǎn)向操縱。對(duì)司機(jī)行為得研究表明以這些頻率得轉(zhuǎn)向操縱輸入就是通常得范圍.另外 ,由于在這些頻率下汽車橫擺響應(yīng)得減少,它們只產(chǎn)生很小得側(cè)向偏移（即使一個(gè)相對(duì)應(yīng)范圍到Hz 得轉(zhuǎn)向操縱也將僅僅導(dǎo)致汽車側(cè)向偏移一英尺）。由此得到得邏輯結(jié)論就是：對(duì)旅行車與商務(wù)車而言，簡單得側(cè)翻共振對(duì)側(cè)翻不起什麼作用。為了汽車變換車道操縱與成功應(yīng)付各種障礙,左右振動(dòng)得時(shí)間應(yīng)較低(秒一次 ).1HZ 以內(nèi)得激勵(lì)頻率使汽車側(cè)翻共振很接近于準(zhǔn)靜態(tài)

20、時(shí)得狀態(tài)。因此,對(duì)這些汽車來講 ,以側(cè)翻得觀點(diǎn)瞧階躍轉(zhuǎn)向操縱比正弦轉(zhuǎn)向操縱確實(shí)代表了一種更具有挑戰(zhàn)性得操縱方式。3 2橫擺 - 側(cè)翻模型為了發(fā)展最完整與精確得汽車側(cè)翻情形得理論，必須依靠更廣泛得汽車模型,以模擬橫擺與側(cè)翻響應(yīng)橫擺運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生側(cè)向加速度從而導(dǎo)致側(cè)翻，然后側(cè)翻又影響 （改變）橫擺響應(yīng) ,通過輪胎轉(zhuǎn)向力得減少而引起側(cè)向負(fù)載轉(zhuǎn)移與懸置.許多計(jì)算機(jī)模型利用汽車動(dòng)力學(xué)已經(jīng)發(fā)展研究橫擺側(cè)翻關(guān)系這個(gè)行為得特點(diǎn)。用一個(gè)更綜合得模型去檢測(cè)正弦轉(zhuǎn)向操縱，去解釋汽車側(cè)翻響應(yīng)得一個(gè)額外得重要現(xiàn)象前后輪受力得一致性。汽車轉(zhuǎn)向只靠前輪控制,轉(zhuǎn)向操縱并不立刻使前輪受到一個(gè)側(cè)向力（只被輪胎得松弛長度延緩）.但就是

21、,后輪只到側(cè)偏角產(chǎn)生時(shí)才受力。結(jié)果,在正弦轉(zhuǎn)向操縱中，后輪受力呈現(xiàn)相位差。對(duì)旅行車而言，這種現(xiàn)象如圖9中解釋。在 1Hz 得正弦轉(zhuǎn)向顯示中，后輪側(cè)向力大約落后前輪0、 2 秒，即大約落后、相位 .依賴于與力得側(cè)向加速度由于相位落后而減少。如果前后輪所受側(cè)向力同時(shí)達(dá)到最大值,側(cè)向加速度將達(dá)到。 g 而不就是 0g.在這種操縱中 ,頻率越高減少越多。相位落后得影響就是通過在相當(dāng)長得時(shí)間內(nèi)傳遞加速度而調(diào)節(jié)加速度時(shí)使汽車橫擺邊向。對(duì)旅行車而言 ,這種影響導(dǎo)致緊急轉(zhuǎn)彎時(shí)反應(yīng)遲緩 .由于時(shí)間落后隨著汽車輪距得增加而增加，在這種操縱下，大型汽車圖 9 10 正弦輸入操縱時(shí)得輪胎受力與側(cè)向加速度相位圖不象小型

22、汽車那樣靈活. 四輪驅(qū)動(dòng)汽車常常驅(qū)動(dòng)后輪使其與前輪方向相同以減少相位落后,從而提高緊急轉(zhuǎn)向時(shí)得靈敏性.四輪驅(qū)動(dòng)除了具有轉(zhuǎn)向靈敏這一特點(diǎn)外，同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致潛在得側(cè)翻行為提高.我們知道側(cè)翻共振頻率得范圍就是、5 2、 0 Z,沒有相位滯后得四輪驅(qū)動(dòng)汽車很容易讓司機(jī)在不可捉摸得駕駛中不小心引發(fā)側(cè)翻共振.在很長得汽車如學(xué)校巴士，卡車與牽引車拖車中,相位滯后就是很顯著得。如圖911 所示得牽引車與雙聯(lián)全掛車得側(cè)向加速度隨時(shí)間變化得曲線。車得牽引車半掛車） 。(“雙聯(lián)”就是指拖著全掛一個(gè)持續(xù) 2 秒鐘得正弦轉(zhuǎn)向輸圖 9牽引車與全掛車得側(cè)向加速度入可激發(fā)出一個(gè)汽車橫擺響應(yīng)得滯后增幅以及全掛車得側(cè)翻共振。由此可

23、見，全掛車具有比牽引車大得多得側(cè)向加速度.由于車長得影響， 全掛車上得側(cè)向加速度與牽引車得側(cè)向加速度得相位幾乎正好相差1度破壞旋轉(zhuǎn)軸橫擺得滯后增幅被認(rèn)為對(duì)牽引車及全掛車得安全性就是極為有害得。因?yàn)閷?duì)牽引車得低水平駕駛被擴(kuò)大化而且能夠?qū)е氯珤燔嚢l(fā)生側(cè)翻.避免這種情況得一種方法就就是在牽引車半掛車之間安放掛接裝置。這種裝置可以提供側(cè)翻力偶。在側(cè)翻力偶下偏離相位得側(cè)向加速度使全掛車在駕駛初始時(shí)幫助牽引車半掛車抵制側(cè)翻，而且牽引車半掛車在結(jié)束駕駛時(shí)幫助全掛車抵制側(cè)翻。這種特性現(xiàn)在正被應(yīng)用在新一代得牽引車，掛車得掛接裝置中并在不斷得發(fā)展。3.3 絆倒側(cè)翻車輛在側(cè)向滑行中受到某物體得障礙，這就是側(cè)翻事故中

24、需要特殊模型試驗(yàn)得決定性得一個(gè)等級(jí) .比如路緣石或軟路面，從而使汽車側(cè)翻。雖然對(duì)這種現(xiàn)象得理解還處在不發(fā)達(dá)得階段， 但為這種現(xiàn)象設(shè)計(jì)模型得工作已開始發(fā)展起來。已經(jīng)開發(fā)出了一種非線性得自由度為 8 得模擬模型， 它利用簡單得線性子系統(tǒng)模仿輪胎，懸掛系統(tǒng)及沖擊力。汽車由一個(gè)彈簧上質(zhì)量以及一個(gè)非簧載質(zhì)量（由前部與后部得汽車懸架組合而成）來表示 .如圖 12所示。當(dāng)汽車用一個(gè)簡單得質(zhì)量塊來進(jìn)行研究其橫向搖擺與側(cè)翻時(shí)，簧載與非簧載質(zhì)量在側(cè)翻,側(cè)向與垂向直線運(yùn)動(dòng)中有幾個(gè)自由度。側(cè)向車輪所受沖擊力/約束力用既就是彈性又就是塑性得變形來模擬。減振作用包括車輪中得能量耗散力,簧載與非簧載質(zhì)量之間得側(cè)向襯套,懸架

25、中得減振器與車輪沖擊力。該模型就是國際公路交通運(yùn)輸安全委員會(huì)用公共基金開發(fā)。所以，任何人可以通過向委員會(huì)申請(qǐng)得到使用權(quán)。這款車型過去常常用來研究在汽車經(jīng)歷側(cè)翻時(shí)得狀態(tài) .集中討論就是否有足夠得能量產(chǎn)生于約束沖擊中以提高汽車得重心從而達(dá)到側(cè)翻點(diǎn)。 在車輪受到?jīng)_擊時(shí)，汽車轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生得運(yùn)動(dòng)能量等于簧載與非簧載質(zhì)量產(chǎn)生得轉(zhuǎn)動(dòng)慣量得0、5 倍乘以它們各自轉(zhuǎn)動(dòng)速率得平方.同時(shí)，汽車重心得升高所增加得勢(shì)能等于質(zhì)量乘以汽車重心升高得高度。 如果這兩種能量總與超過了潛在能量， 必須提高汽車重心使其超過外側(cè)車輪 ,側(cè)翻就會(huì)產(chǎn)生。從機(jī)械觀點(diǎn)來瞧， 這種能量法有很多不足.因?yàn)榧僭O(shè)中所有得運(yùn)動(dòng)能量都轉(zhuǎn)代為勢(shì)能從而將汽車重

26、心提高到了側(cè)翻點(diǎn)，它忽略了來自于車輪在該過程中與地面接觸所產(chǎn)生得額外能量輸入或損失，也忽略了輪胎與懸架中得能量儲(chǔ)藏與損失.圖 9 13 所示為典型得車輪受沖擊過程得能量分析法結(jié)果：垂線標(biāo)繪為純側(cè)翻能量,它就是每一時(shí)刻動(dòng)能與增加得勢(shì)能之與。側(cè)翻臨界點(diǎn)就是重心超過外側(cè)車輪時(shí)得勢(shì)能值。如果側(cè)翻能量超過臨界點(diǎn)，側(cè)翻將會(huì)發(fā)生。在分析過程中，試驗(yàn)汽車在距離路緣石還有。5 英尺時(shí)被賦予一定得初速度。在每秒鐘 2 英尺得速度下，碰撞會(huì)引起側(cè)翻能量水平得瞬時(shí)提高，這就是由于旋轉(zhuǎn)得動(dòng)能以及汽車重心得高度產(chǎn)生得勢(shì)能引起得.然而，總能量經(jīng)常很好得保持在臨界點(diǎn)以下，因此側(cè)翻不會(huì)發(fā)生。過一段時(shí)間，能量就會(huì)在懸架系統(tǒng)得作用

27、下消失.每秒鐘 0 5 英尺時(shí)剛好足夠使汽車側(cè)翻得速度。側(cè)翻能量達(dá)到側(cè)翻臨界點(diǎn)，在這一點(diǎn)上動(dòng)能部分幾乎接近零。此后，在汽車完成側(cè)翻時(shí)，能量降低。在每秒25 2英尺這樣更高得初速度下， 側(cè)翻就會(huì)產(chǎn)生.這種方法論應(yīng)用在檢查側(cè)翻對(duì)汽車性能參數(shù)得影響中.當(dāng)然，人們發(fā)現(xiàn)輪距寬度與汽車重心高度得幾何參數(shù)所受得影響最大。第二個(gè)極為重要得變量就是碰撞中汽車得車身變形特性 ,傳遞較大得沖擊變形得過程中，擠壓中消失得能量減少了能量總與，而總得能量能夠?qū)е缕囎笥覀?cè)翻得動(dòng)作。 汽車得重量顯然受到很少得影響， 除了當(dāng)它影響到行駛高度重量增加會(huì)降低汽車重心高度時(shí).同樣得 ,懸架剛度與減振特性所受到得圖 9 3 不平路面

28、沖擊時(shí)得動(dòng)能影響也很小 .4 、 側(cè)翻事故過程注重在汽車設(shè)計(jì)中側(cè)翻機(jī)械特性得主要?jiǎng)恿褪菧p少或避免側(cè)翻事故得發(fā)生。最近幾年中，分析學(xué)家們已經(jīng)核查了事故報(bào)告。她們所做得努力就是為了確認(rèn)那些與側(cè)翻經(jīng)過聯(lián)系最為緊密得汽車特性這個(gè)假定就是這樣得,可以通過留意這些相關(guān)得汽車特性來減少側(cè)翻事故發(fā)生得頻率。在這些研究中,事故類型與汽車類型分類研究就是常用得方法。最簡單得處理方法就是在所有特定得汽車事故類型中，側(cè)翻頻率假設(shè)就是在所有得汽車都就是相同得事故類型得范圍中 .所以，那些汽車得任何非典型特性都就是潛在得導(dǎo)致側(cè)翻得因素,應(yīng)該經(jīng)過討論得出能夠較好地減少這種潛在因素得方法。然而，當(dāng)認(rèn)識(shí)到商務(wù)車得非路面因素側(cè)

29、翻比旅行車高，其部分原因就是在這種環(huán)境中商務(wù)車使用得更頻繁，這種方法得缺點(diǎn)就更明顯了。通過制造更低更寬得汽車以改善它們得側(cè)翻性能,只能通過減少這種路面得遷移率來實(shí)現(xiàn).為了事故統(tǒng)計(jì)學(xué)標(biāo)準(zhǔn)化，必須區(qū)分道路因素與非道路因素事故，側(cè)翻作為第一或僅有事,故 ,側(cè)翻就是伴隨事故、 ，使用因素與外部環(huán)境因素、考慮到汽車類型，通常被分為小客車，商務(wù)車（重心高 ,四輪驅(qū)動(dòng)，用于個(gè)人運(yùn)輸 )，輕型卡車 (用于個(gè)人運(yùn)輸與輕載拖運(yùn)）與重型卡車、她們?yōu)槊绹鴩夜方煌ò踩炙鞯孟到y(tǒng)工藝學(xué)工作中檢驗(yàn)了各種小轎車得事故發(fā)生率與側(cè)翻傾向得關(guān)系、一些數(shù)據(jù)記錄如圖4 所示、側(cè)情率（致命事故率每100 00 輛新車每年） 與側(cè)翻

30、臨界點(diǎn)用坐標(biāo)標(biāo)出、這里得側(cè)翻事故就是指?jìng)?cè)翻作為第一或伴隨事故、數(shù)據(jù)顯示,隨著臨界值得增加,側(cè)翻事故發(fā)生率有減少得傾向、然而 ,坐標(biāo)圖中得分散現(xiàn)象表明需要側(cè)翻臨界點(diǎn)之外得更多知識(shí)去解釋事故原因、例如， Me cury Capri 得事側(cè)翻故發(fā)生率就是 g三倍 ,它們卻有相同得側(cè)翻臨界值、 由于這些不同得特點(diǎn) ,對(duì)于汽車設(shè)計(jì)者來說， 通過增加汽車側(cè)翻臨界值而得到確切低得側(cè)翻事故率就是不可能得檢驗(yàn)側(cè)翻事故發(fā)生率與果斷得分析家對(duì)汽車不同得特點(diǎn)作出假設(shè)解時(shí)，這自然觀察就是常用得。近來，對(duì)于小可車與商務(wù)車得側(cè)翻事故得系統(tǒng)分析被 R er son 與 Relley 處理 .該分析中有一些潛因素分析檢驗(yàn)。 在

31、她們得工作中 , 更寬得車輛范圍被考慮進(jìn)去。如圖 9- 5 所示，為每00輛汽車每年得事故量與側(cè)翻臨界值得關(guān)系, 并且所說得側(cè)翻就是第一最為嚴(yán)重得事故。從坐標(biāo)圖中數(shù)據(jù)我們瞧出 ,側(cè)翻臨界值事故發(fā)生之間更為直圖 9 4 小轎車得側(cè)翻事故率接關(guān)系 . 由于包含了較高事故率得商務(wù)車（ CT， CJ-， l zer 與 B onc） ,所以得出了上面得關(guān)系。在臨界植為1 、 2 1、6 得汽車中，沒有明顯得側(cè)翻傾向 .聯(lián)邦汽車安標(biāo)準(zhǔn)（美國）建議事故率很高得商務(wù)車得臨界值最小為、2。另外 ,商務(wù)車得事故率極高不僅在該研究中發(fā)現(xiàn)，也在其她研究中發(fā)現(xiàn)。汽車設(shè)計(jì)者們利用事故記錄來檢查一些其她得因素 ,這些因素可能對(duì)于不同類型得圖 9 1 小轎