汽车侧翻稳定性的仿真.pdf

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1、2011年3月滁州职业技术学院学报Mar.2011第十卷第1期JOURNALOFCHUZHOUVOCATIONAL＆TECHNICALCOLLEGEVol．10No．1汽车侧翻稳定性的仿真研究贾会星，江雪峰（滁州职业技术学院，安徽滁州239000）摘要：本文主要对汽车在斜坡纵向行驶和转向行驶时的侧翻稳定性进行了研究，建立了汽车在斜坡行驶和转向行驶时的侧翻模型，并利用MATLAB/SIMULINK仿真软件进行了仿真分析，其结论可为汽车在设计阶段通过改进汽车的结构提高汽车抗侧翻性能，在驾驶汽车过程中通过合理的驾驶操作提高汽车行驶稳定性提供

2、了理论依据。关键词：汽车侧翻；稳定性；仿真中图分类号：G416.6文献标识码：A文章编号：1671-5993（2011）01-0056-04一、引言致的侧向加速度过大引起的侧翻进行研究。汽车侧翻是指汽车在行驶过程中绕其纵轴线转（一）汽车侧翻模型的建立动90°或更大的角度，以至车身与地面相接触的一种1、汽车坡道行驶时的侧翻模型极其危险的侧向运动。很多因素可能引起汽车的侧汽车在坡道纵向行驶时，由于重力的原因其车翻，包括汽车结构、驾驶员和道路条件等。汽车侧翻身重心发生了偏移，同时由于车轮和悬架的弹性，车大体上可分为两类，一类是由于汽车曲线运

3、动引起身也发生了倾斜，其示意图如图1所示。的侧翻，另一类是绊倒侧翻。前者主要是由于汽车在图中，Gs为汽车车身的簧载质量所受的重力；道路上行驶时，由于汽车的侧向加速度超过一定限Gu为汽车的车桥车轮所受的重力；Fy1，Fy2分别为值，使得汽车内侧车轮的垂直反力为零而引起的侧地面给车轮的侧向附着力；Fz1，Fz2分别为地面给车翻；后者是指汽车行驶时产生侧向滑移，与路面上的轮的支撑反力；hg为汽车车身簧载质量的重心高度；障碍物侧向撞击而将其绊倒。[1]hr是汽车车桥车轮质量的重心高度；φ为由于悬架随着科技的发展，轿车中ABS、EBD、TCS、

4、ESP变形引起车身的侧倾角度；β为汽车行驶道路的坡等技术已经普及应用，并且轿车行驶的路况也较好，度夹角；B是轮距；e为汽车侧倾导致车身簧载质量故轿车因为自身结构方面的原因引起侧翻的可能性重心的偏移量。很小。而对于重型汽车、非公路车辆、农用运输车等，在建模过程中，考虑到车轮变形量相对较小，故一方面其悬架系统及车身部件技术水平较低，另一车轮变形引起汽车车身重心的偏移忽略不计，由图方面其行驶的路况较差，行驶过程中发生侧翻的可1所示的受力分析，可得：能性较大，故对重型汽车、非公路车辆、农用运输车等进行侧翻稳定性研究，对提高这些车辆工作的安Fy

5、1+Fy2=Gssinβ+Gusinβ（1）全性意义重大。本文主要以非独立悬架重型载货汽Fz1+Fz2=Gscosβ+Gucosβ（2）车为研究对象，对汽车在坡道行驶和转向行驶时导收稿日期：2011-03-16基金项目：安徽省高等学校优秀青年人才基金项目，项目编号：2010SQRL214作者简介：贾会星（1978－），男，安徽来安人，工学硕士，滁州职业技术学院机电系汽车教研室主任，讲师。·56·专业研究与技术实践汽车侧翻稳定性仿真研究2011年第1期由图1的几何关系可知，e=（hg-hr）sin准，由悬架的变形而产生的车身侧倾角相对较

6、小，这里可近似认为准≈sin准，则e≈（hg-hr）准，公式（7）可改写成：（hg-hr）准Guhr+GshgGscosβ+sinβBBLTR=（7）（Gu+Gs）cosβ2、汽车转向行驶时的侧翻模型汽车在转向行驶时，由于转向离心力和车轮、悬架的弹性变形，车身也会发生倾斜，使车身重心发生偏移，其示意图如图2所示。图中Fsy为汽车车身的簧载质量所受的转向离心力；Fuy为车桥车轮所受图1汽车坡道纵向行驶受力示意图的转向离心力。其中Fy1，Fy2还需满足地面附着条件的要求，即Fy1=φFz1，Fy2=φFz2，式中φ表示路面的附着系数，

7、结合公式（1）（2），可知φ=tanβ，这里若地面附着系数较小，即φ比tanβ小，则汽车将在坡道上产生侧滑。为了研究汽车侧翻稳定性与汽车行驶坡道之间的关系，这里假设地面附着系数足够，即φ比tanβ大的多。图1中，对力Fz1的作用点取矩可得：BBGusinβhr-Gucosβ+Gssinβhg-Gscosβ(-e)+Fz2B=0（3）22由公式（3），可求得：11eGuhr+Gshg图2汽车转向行驶受力示意图Fz2=Gucosβ+Gscosβ-Gscosβ+sinβ22BB由图2所示的受力分析，可得：（4）Fy1+Fy2=Fsy+F

8、uy（9）由公式（2），可知：Fz1+Fz2=Gs+Gu（10）11eGuhr+Gshg同理，这里也假设地面附着系数足够，汽车不会Fz1=Gucosβ+Gscosβ-Gscosβ+sinβ22BB发生侧滑。式（9）中