刚性汽车准静态侧翻：发动机原理与汽车理论

这里，“刚性汽车”指忽略汽车悬架及轮胎的弹性变形，“准静态”指汽车的稳态转向。在侧翻平面内，刚性汽车的稳态转向模型如图8.24所示。假设道路的侧向坡道角β很小，即sinβ≈β，cosβ≈1，于是有：

图8.24　在侧翻平面内刚性汽车的稳态转向模型

汽车在水平路面上直线行驶（β=0、ay=0）时，内侧车轮的垂直反作用力FZi=mg/2；当ay≠0时，若仍要保持FZi=mg/2不变，则道路的侧向坡道角β=ay/g，高速公路拐弯处的坡道角就是根据此原理设计的。

由式（8-14）可知，随着侧向加速度ay的增大，FZi逐渐减小。当FZi减小到零时，汽车在侧翻平面内不能保持平衡，从而开始侧翻。汽车在开始侧翻时所受的侧向加速度（g）称为侧翻阈值（rollover threshold），可由下式给出：

显然，当坡道角β=0时，侧翻阈值为B/2hg，此值常用来预估汽车的抗侧翻能力，因为它只需要测量轮距B和质心高度hg两个结构参数，应用起来十分方便。但由于忽略了悬架及轮胎的弹性，且这里仅考虑汽车的准静态情况，所以预估值偏高。表8.2所示为几种汽车的侧翻阈值。(www.xing528.com)

表8.2　几种汽车的侧翻阈值

续表

在良好路面上，轮胎的附着系数可达到0.8，即当侧向加速度ay达到0.8g时，汽车开始侧滑。由表8.2可知，中、重型货车在尚未达到侧滑时，就已开始侧翻；而对轿车和轻型货车而言，似乎是尚未侧翻就已侧滑，然而事故统计表明，此两类汽车在侧翻时有时并未产生侧滑，这就需要对汽车侧翻问题作进一步探讨。