4.5汽车的纵翻和侧翻
汽车理论 汽车的侧翻
第三十八讲
主讲教师：
学时：48
第五章 汽车的操纵稳定性
第八节 汽车的侧翻
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第八节 汽车的侧翻
➢汽车侧翻是指汽车在行驶过程中绕其纵轴线转动90° 或更大的角度，以至车身与地面相接触的一种极其危险的 侧向运动。
汽车侧翻可 分为两类
曲线运动引起的侧翻
绊倒侧翻
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第八节 汽车的侧翻
一、刚性汽车的准静态侧翻
汽车操纵稳定性的概念及研究范围（评价） 车辆坐标系与轮胎坐标系 线性二自由度汽车模型的建立和微分方程 稳态横摆角速度增益和稳定性因数 稳态响应的表征 瞬态响应的品质和收敛（稳定）条件 侧倾问题（操稳性与悬架的关系） 操稳性与转向系和传动系的关系、电子稳定控制系统 侧翻问题
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第八节 汽车的侧翻 本节内容结束 下一节
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第八节 汽车的侧翻
表5-4 几种汽车侧翻阈值的范围
车辆类型
质心高度/cm 轮距/cm
跑车
46~51
127~154
微型轿车
51~58
127~154
豪华轿车
51~61
154~165
轻型客货两用车
76~89
165~178
客货两用车
76~102
165~178
中型货车
114~140
165~190
重型货车
154~216
16
178~183
侧翻阈值/g 1.2~1.7 1.1~1.5 1.2~1.6 0.9~1.1 0.8~1.1 0.6~0.8 0.4~0.6
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第八节 汽车的侧翻
几种微型轿车的侧翻阈值及侧翻事故率
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第八节 汽车的侧翻
几种轿车和多用途车的侧翻阈值及侧翻事故率
汽车的侧翻
假定 sin cos 1
may hg
mghg
FZi
B
1 2
mgB
0
ay g
1 2
B
hg
FZi mg
hg
B
1 2
FZi mg
B hg
3
第八节 汽车的侧翻
ay g
1 2
B
hg
FZi mg
hg
B
1
2
FZi mg
B hg
当汽车在水平路面直线行驶时， 0, ay 0, FZi mg / 2。
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第八节 汽车的侧翻
几种微型轿车的侧翻阈值及侧翻事故率
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第八节 汽车的侧翻
几种轿车和多用途车的侧翻阈值及侧翻事故率
➢随着侧翻阈值的增大，侧翻事故率降低。
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第八节 汽车的侧翻
二、带悬架汽车的准静态侧翻
注意观察， 该模型与刚 性汽车模型 有哪些区别？
M0 msayhg ms g B / 2 hg hr FZiB 0
第八节 汽车的侧翻
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第八节 汽车的侧翻
➢汽车侧翻是指汽车在行驶过程中绕其纵轴线转动90° 或更大的角度，以至车身与地面相接触的一种极其危险的 侧向运动。
汽车侧翻可 分为两类
曲线运动引起的侧翻
绊倒侧翻
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第八节 汽车的侧翻
一、刚性汽车的准静态侧翻
➢“刚性汽车”是指 忽略汽车悬架及轮胎弹 性变形；“准静态”是 指汽车的稳态转向。
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当ay 0，如果 FZi mg / 2不变，则 ay / g
当ay增加时，FZi 将减小；FZi =0时，汽车开始侧翻 。
侧翻时 ay g
B 2hg
，发生侧翻时的加速度ay称为侧翻阈值
车辆翻滚测试与安全性评价
车辆翻滚测试与安全性评价1. 引言在现代交通系统中，车辆翻滚事故常常引发严重的伤亡和财产损失。
因此，对车辆进行翻滚测试和安全性评价具有重要意义。
本文将介绍车辆翻滚测试的目的、测试方法和常用评价指标，并探讨安全性评价的重要性。
2. 车辆翻滚测试2.1 测试目的车辆翻滚测试的主要目的是评估车辆在发生翻滚事故时的安全性能。
通过模拟真实翻滚事故情况，可以了解车辆在不同条件下的翻滚稳定性和乘员保护能力，从而指导车辆设计和安全性改进。
2.2 测试方法车辆翻滚测试一般采用物理模型或计算机仿真的方式进行。
物理模型测试通常通过在实验室或测试场地搭建相应的测试装置，对车辆进行真实操作来模拟翻滚事故。
计算机仿真则通过数值模型和仿真软件来模拟车辆在各种条件下的翻滚行为。
2.3 测试指标车辆翻滚测试中的常用指标包括翻滚角度、翻滚速度、车身变形等方面。
翻滚角度是指车辆发生翻滚时车身离地面的角度，翻滚速度则是车辆在翻滚发生前的速度。
车身变形可以反映车辆在翻滚过程中所受到的力和压力，进而评估乘员保护能力。
3. 安全性评价3.1 安全性评价的意义安全性评价是对车辆安全性能进行综合评估的过程。
通过安全性评价，可以全面了解车辆在各种情况下的安全性能和潜在风险，为车辆设计和制造过程中的安全改进提供科学依据。
3.2 评价指标安全性评价中常用的指标包括碰撞试验、翻滚试验、侧翻试验等。
其中，碰撞试验用于评估车辆在正面、侧面和后面碰撞时的碰撞安全性能；翻滚试验用于评估车辆在发生翻滚事故时的翻滚稳定性和乘员保护能力；侧翻试验则用于评估车辆在发生侧翻事故时的稳定性和乘员保护性能。
3.3 安全性评价的重要性安全性评价对于车辆的设计和制造具有重要意义。
通过对车辆安全性能的评估，可以指导制造商改进车辆结构和安全设备，提高车辆在发生事故时的乘员保护能力。
同时，安全性评价还可以为消费者选择安全性能更好的车辆提供参考。
4. 结论车辆翻滚测试和安全性评价是保障道路交通安全的重要环节。
如何避免汽车侧翻
如何避免汽车侧翻近年来，汽车侧翻的事故频繁发生，给人们的生命财产安全带来了重大威胁。
汽车侧翻是指车辆因重心偏高、侧向冲击力大等因素导致车辆失去平衡，最终发生翻滚的情况。
所以，必须重视汽车侧翻事故的发生，并采取适当的措施避免风险。
在本文中，我们将共同探讨如何从不同角度避免汽车侧翻，保障人们的安全。
一、车辆结构设计从汽车结构设计的角度出发，可以采取一系列的措施来减少或避免汽车侧翻，如：1. 降低重心。
汽车重心越低，侧翻的概率就越小。
因此，可以适当降低发动机的高度，将发动机安装在车轴上。
2. 加强车身稳定性。
可以采用高强度材料，加强整车刚性。
在车门、车顶、底盘等部位加装加固材料和结构，以提高车身的抗压、抗挤能力。
此外，在车身下部加装护板，以降低车辆风阻，提高车辆稳定性。
3. 设计稳定性控制系统。
如ABS制动系统、车载稳定系统等，可以使车辆在发生侧向打滑后，能够及时通过自动刹车控制或扭力分配控制等方式进行纠正。
二、驾驶员教育与训练驾驶员的素质将直接影响车辆的稳定性和安全性。
所以，在驾驶员培训教育方面，可以采取以下策略：1. 加强安全驾驶教育。
教育驾驶员在行驶时要保持稳定，避免急转弯，减少紧急制动，提高安全防范。
2. 培训紧急避险技能。
教育驾驶员在行驶过程中，碰到紧急情况时的紧急避险技术，包括礼让行车、规避障碍物、安全制动等。
3. 加强车辆维护与检查。
教育驾驶员加强车辆维护、检查，定期洗车、保养、更换零部件，以确保车辆属性正常，减少车辆在行驶过程中出现故障，减少侧翻事故的发生。
三、路况规划和行驶策略路况的因素也是导致汽车侧翻的重要原因之一。
因此，在行车过程中，应该采取以下措施：1. 精心规划行车路线，避免经过环境复杂、路况变化大、山路、急弯、陡坡、重载道路等复杂形势。
2. 提前研究和预判路面情况。
例如道路的坡度、弯道半径、路面坑洞等，使驾驶员能够根据情况合理选择车速，避免车辆侧翻。
3. 注意行车姿态。
驾驶员在行驶过程中，要保持车辆平稳，不要急转弯，行驶时要控制车速，以便更有效地预判路况、保持车辆平稳。
汽车侧翻加速度计算公式
汽车侧翻加速度计算公式汽车侧翻是指汽车在行驶过程中由于某种原因失去平衡，发生侧翻的现象。
汽车侧翻不仅会造成车辆损坏，还可能导致乘客受伤甚至死亡。
因此，对于汽车侧翻的研究和预防显得尤为重要。
在研究汽车侧翻的过程中，加速度是一个非常重要的参数。
本文将介绍汽车侧翻加速度的计算公式，并探讨其在汽车侧翻研究中的应用。
汽车侧翻加速度的计算公式如下：a = (v^2) / r。
其中，a表示汽车侧翻的加速度，v表示汽车的速度，r表示汽车的半径。
这个公式告诉我们，汽车的侧翻加速度与车速的平方成正比，与车辆的半径成反比。
这意味着，当汽车的速度增加时，汽车侧翻的危险性也会随之增加；而当汽车的半径增加时，汽车侧翻的危险性则会减小。
在实际的汽车侧翻研究中，我们可以利用这个公式来评估不同车辆在不同速度下的侧翻危险性。
通过测量车辆的速度和半径，我们可以计算出汽车侧翻的加速度，从而评估汽车在不同情况下的侧翻风险。
这有助于我们在设计和制造汽车时，更好地考虑汽车侧翻的安全性能，从而减少汽车侧翻事故的发生。
除了在汽车设计和制造中的应用外，汽车侧翻加速度的计算公式还可以在汽车驾驶和行驶过程中的安全评估中发挥作用。
通过测量车辆的速度和半径，驾驶员可以及时了解车辆的侧翻风险，从而采取相应的措施来减少侧翻的可能性。
比如，在高速行驶时，驾驶员可以适当减速或者选择更宽阔的道路来降低侧翻的风险；在转弯时，驾驶员可以选择更大的转弯半径来减小侧翻的危险性。
总的来说，汽车侧翻加速度的计算公式为我们提供了一个重要的工具，可以帮助我们评估汽车在不同情况下的侧翻风险，从而在汽车设计、制造和驾驶过程中更好地预防和减少汽车侧翻事故的发生。
通过进一步的研究和应用，我们可以更好地保障汽车驾驶和乘坐的安全，为汽车行业的发展和社会的进步做出贡献。
车辆侧倾梯度分解
车辆侧倾梯度分解车辆行驶中，特别是在转弯或遇到不平路面时，车辆的侧倾就会成为一个重要因素。
侧倾会给驾驶员带来不安全感，并且会影响车辆的稳定性和操控性。
为了更好地理解车辆侧倾的原因和影响，我们需要对车辆侧倾进行梯度分解。
车辆侧倾是由于车辆在转弯时产生的离心力和重力之间的平衡失调引起的。
离心力是由车辆转弯时的惯性产生的，而重力则是车辆自身的重量。
当车辆向内转弯时，离心力会向外推动车身，使车辆产生侧倾。
而重力则会使车辆向下坠落，增加侧倾的程度。
为了更好地理解车辆侧倾的梯度分解，我们可以将车辆的侧倾分解为横向侧倾和纵向侧倾。
首先是横向侧倾。
横向侧倾是车辆在横向方向上的侧倾程度。
它是由车辆的质量、重心高度、转弯半径和速度等因素决定的。
当车辆的质量较大、重心较高、转弯半径较小或速度较高时，横向侧倾会更大。
横向侧倾会使车辆的侧向稳定性降低，容易导致侧滑或翻车的危险。
其次是纵向侧倾。
纵向侧倾是车辆在纵向方向上的侧倾程度。
它主要受到车辆的重心高度和纵向加速度的影响。
当车辆的重心较高或纵向加速度较大时，纵向侧倾会增加。
纵向侧倾会影响车辆的悬挂系统和制动系统的性能，降低车辆的牵引力和制动能力。
车辆的侧倾梯度分解是为了更好地理解侧倾的原因和影响。
通过分解梯度，我们可以更准确地评估车辆的侧倾情况，并采取相应的措施来提高车辆的稳定性和操控性。
例如，通过降低车辆的重心高度、增加车辆的悬挂刚度、调整车辆的转弯半径和减速度等方式来减小车辆的侧倾。
车辆侧倾是车辆行驶中的一个重要问题。
通过对车辆侧倾的梯度分解，我们可以更好地理解侧倾的原因和影响，并采取相应的措施来提高车辆的稳定性和操控性。
只有在加强对车辆侧倾的认识和理解的基础上，我们才能更好地应对侧倾带来的安全隐患，确保车辆行驶的稳定和安全。
如何防止车辆侧翻
如何防止车辆侧翻车辆侧翻是一种严重的交通事故，往往造成严重的人员伤亡和财产损失。
为了保障行车安全，我们需要采取一系列措施来防止车辆侧翻。
本文将从驾驶技巧、车辆维护和道路条件三个方面探讨如何防止车辆侧翻。
一、驾驶技巧1.合理控制车速车速是导致车辆侧翻的主要因素之一。
过高的车速会增加车辆侧翻的风险，特别是在弯道或者道路不平整的情况下。
因此，驾驶员应该根据道路条件和自身驾驶技术选择合适的车速，避免过快驾驶。
2.稳定转向操作在转弯时，驾驶员应该保持稳定的转向操作。
过于急促或者剧烈的转向操作会导致车辆重心不稳，增加侧翻的风险。
适度用力、平稳转向是防止车辆侧翻的关键。
3.注意荷载均衡合理分配车辆的荷载是防止车辆侧翻的重要因素。
在装载货物时，应该注意将货物均匀分布在车辆的前后左右四个角落，保持车辆的平衡状态。
过度集中负载在一侧会增加车辆侧翻的风险。
二、车辆维护1.保持车辆稳定性车辆的稳定性是防止车辆侧翻的关键。
驾驶员应定期检查车辆的悬挂系统、轮胎磨损情况和制动系统等，确保车辆的稳定性。
如果发现异常情况，及时进行维修和更换。
2.安装稳定控制系统现代车辆通常配备了稳定控制系统，如电子稳定程序（ESP）等。
这些系统可以通过感应车辆的动态参数，及时调整制动力和引擎动力分配，提高车辆的稳定性。
驾驶员应该了解和正确使用这些系统，以增加车辆的稳定性。
三、道路条件1.避免行驶在陡坡上陡坡是车辆侧翻的高风险区域。
在行驶过程中，尽量避免行驶在陡坡上，特别是在下坡时要减速慢行，避免急刹车或者急转弯。
2.注意行驶在不平整的道路上不平整的道路会增加车辆侧翻的风险。
在行驶过程中，驾驶员应特别注意避免行驶在坑洼、凹凸不平的道路上，以免车辆受到颠簸而失去平衡。
3.避免行驶在弯道上弯道是车辆侧翻事故的高发地带。
在行驶过程中，驾驶员应注意减速慢行，合理控制转向操作，并保持车辆的稳定状态。
避免急转弯和高速行驶，以降低车辆侧翻的风险。
综上所述，防止车辆侧翻需要综合考虑驾驶技巧、车辆维护和道路条件等多个方面。
车辆倾覆性计算公式
车辆倾覆性计算公式车辆倾覆性是指车辆在行驶过程中发生侧翻或翻滚的可能性，是评价车辆稳定性和安全性的重要指标。
在设计和制造车辆时，需要对车辆的倾覆性进行计算和评估，以确保车辆在各种路况和工况下都能够保持稳定性和安全性。
下面将介绍车辆倾覆性的计算公式及其相关内容。
车辆倾覆性计算公式可以分为静态稳定性计算和动态稳定性计算两种情况。
静态稳定性计算是指在车辆静止状态下对车辆的稳定性进行评估，动态稳定性计算是指在车辆运动状态下对车辆的稳定性进行评估。
下面将分别介绍这两种情况下的计算公式。
静态稳定性计算公式：在静态稳定性计算中，车辆的倾覆性可以通过车辆的重心高度、重心位置和轴距等参数来进行计算。
一般来说，车辆的重心高度越低、重心位置越靠近车辆中心线、轴距越大，车辆的倾覆性就越低。
静态稳定性计算公式可以表示为：F = (W h) / (b g)。
其中，F表示车辆的倾覆系数，W表示车辆的重量，h表示车辆的重心高度，b 表示车辆的轴距，g表示重力加速度。
通过这个公式，可以看出车辆的倾覆系数与车辆的重量、重心高度和轴距有关。
在设计和制造车辆时，可以通过调整车辆的重心位置和轴距来降低车辆的倾覆系数，从而提高车辆的稳定性和安全性。
动态稳定性计算公式：在动态稳定性计算中，车辆的倾覆性可以通过车辆的侧向加速度、转向角速度、横摆角等参数来进行计算。
一般来说，车辆的侧向加速度越大、转向角速度越大、横摆角越大，车辆的倾覆性就越高。
动态稳定性计算公式可以表示为：F = (m a) / (h g)。
其中，F表示车辆的倾覆系数，m表示车辆的质量，a表示车辆的侧向加速度，h表示车辆的重心高度，g表示重力加速度。
通过这个公式，可以看出车辆的倾覆系数与车辆的质量、侧向加速度和重心高度有关。
在设计和制造车辆时，可以通过减轻车辆的质量、降低车辆的侧向加速度和降低车辆的重心高度来降低车辆的倾覆系数，从而提高车辆的稳定性和安全性。
综上所述，车辆倾覆性的计算公式可以帮助设计和制造车辆时对车辆的稳定性和安全性进行评估和优化。
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L 2 L hg hg
L2 hg
整理得
即，后轮驱动型汽车的纵向稳定性条件。
对于前轮驱动型汽车，其纵向稳定性条件为
L0
对于全轮驱动型汽车，其纵向稳定性条件为件均能满足。 但对于越野车，轴距L较小，质心较高（hg较大），轮胎 又具有纵向防滑花纹，因而附着系数较大，故其丧失纵向 稳定性的危险增加。因此经常行驶于坎坷不平路面的越野 车，应尽可能降低质心位置。
汽车在纵坡上等速行驶时，前、后轮的法向反作用力表达式 为 L2 G cos a hg G sin a
Fz1 Fz 2 L L1 G cos a hg G sin a L
当FZ1=0时，汽车发生绕后轴的纵翻，此时
L2 G cosa hg G sin a 0
φ ,max—汽车后轮不发生滑转所能克服的最大道路坡度角。
将式 代入，整理得
Fz 2
L1 G cosa hg G sin a L
tana ,max L hg
当汽车遇到坡度角为α max时，驱动轮因受附着条件的限制 而滑转，地面不能提供足够的驱动力以克服坡度阻力，因 而无法上坡，也就避免了汽车的纵向翻倒。 汽车滑转先于翻倒的条件是： a ,max amax 即
整理得汽车纵翻的临界条件： L
tanamax
2
hg
当道路的坡度角α ≧α 后轴翻倒。
max时，汽车即失去操纵并可能绕
汽车质心至后轴的距离L2越大，质心高度hg越小，则汽车 越不容易绕后轴翻倒，汽车的纵向稳定性越好。
后轮驱动的汽车，以较低速度等速上坡时，驱动轮不发生 滑转的临界状态为 Ft ,max G sin a ,max Fz 2 α
若使侧滑发生在侧翻之前，Vah应小于Vaf ，须满足：
B s 2 hg
B 2 hg
称为侧向稳定性系数。
为了保证高速行驶的横向稳定性：保持一定轮距，尽量降 低质心高度，以增大侧向稳定性系数。
F j hg G B 2
侧翻对应的车速：
V af
（km/h）
6 . 48 g B R hg
在惯性力Fj（N）作用下，也可能发生侧滑，此时有：
Va G Fj G s g 12 . 96 R
2
对应的车速： Vah 12.96 R g s 3.6 R g s
tg h s
若使侧滑发生在侧翻之前，β h应小于β f应满足：
B s 2 hg
2.侧向惯性力引起的侧翻
高速曲线行驶时，惯性力可能导致侧翻。若车速为va （km/h），圆周半径R（m），汽车总重为G（N），产生的惯性 力Fj（N）为： 2 Va G Fj g 12 . 96 R 侧翻时，有：
第五节 汽车的纵翻和侧翻
一、汽车不发生纵翻的条件
汽车在纵向坡道上行驶时，如等速上坡，随着道路坡度的 增大，前轮的地面法向作用力不断减小。当道路坡度增大 到一定程度时，前轮的地面法向反作用力为零，汽车将失 去操纵，并可能纵向翻倒。 汽车上坡时，坡度阻力随坡度的增大而增加，在坡度大到 一定程度时，为克服坡度阻力所需的驱动力超过附着力时， 驱动轮将滑转，使汽车的行驶稳定性遭到破坏。
二、汽车的侧翻
1.侧坡引起的侧翻
在侧坡上直线行驶时，侧翻时有：
B G hg sin G cos 2
侧翻时，侧向坡度角β f满足：
tg
f
B 2 hg
在侧向力作用下也可能发生侧滑，此时有：
G sin h G cosh s
侧滑对应的侧向坡度角β h满足：