《越野車輛動(dòng)力學(xué)》系列文章：

越野車的性能——影響越野車性能的參數(shù) 已發(fā)布

越野車的性能——可變形路面上的車輛動(dòng)力學(xué) 已發(fā)布

越野車的性能——平順性 已發(fā)布

3.4 運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性和操縱穩(wěn)定性

3. 4. 1 車輛的操縱動(dòng)力學(xué)

在車輛的操縱動(dòng)力學(xué)中，我們更關(guān)注運(yùn)動(dòng)的橫向控制動(dòng)力學(xué)，它是對(duì)輪式車輛在運(yùn)動(dòng)方向上發(fā)生橫向移動(dòng)方法的描述，尤其是在轉(zhuǎn)向、加速以及制動(dòng)過(guò)程中，此外，還包括在穩(wěn)態(tài)條件下運(yùn)動(dòng)時(shí)的方向穩(wěn)定性，圖3.28給出了整車的二自由度操縱模型。

圖3.29是典型的在轉(zhuǎn)向過(guò)程中線性車輛模型的響應(yīng)， 可以推斷出非線性的輪胎力通過(guò)高g操作實(shí)現(xiàn)了車輛的穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)。當(dāng)采用線性車輛模型時(shí)， 無(wú)法在大滑移角、橫向載荷傳遞影響、低摩擦系數(shù)以及其他一些影響車輛穩(wěn)定性因素的條件下估算出力的豐度。

由汽車的操縱運(yùn)動(dòng)方程可以得出車輛的縱向力、橫向力、側(cè)傾和俯仰，如圖3.32 所示。

3.4. 2 越野車輛的穩(wěn)定性

本節(jié)主要是針對(duì)諸如農(nóng)用拖拉機(jī)之類的原型越野車輛，當(dāng)其在陡峭的山坡上作業(yè)或需要越過(guò)障礙時(shí)的穩(wěn)定性和傾覆問(wèn)題。

在不規(guī)則路面和斜坡上行駛的越野車輛的不穩(wěn)定性和傾覆問(wèn)題一直是工程師和設(shè)計(jì)師需要面對(duì)的問(wèn)題， 翻車狀況與操作條件和許多車輛設(shè)計(jì)參數(shù)密切相關(guān)。在不同類型的越野車輛中， 由于缺乏彈性設(shè)計(jì)且懸架系統(tǒng)不適當(dāng)，農(nóng)用拖拉機(jī)成為側(cè)翻事故的最大受害者， 而引進(jìn)的ROPS（翻車保護(hù)結(jié)構(gòu)）技術(shù)卻并不能防止此類事故的發(fā)生， 只是減少了事故的致死率。但是如果對(duì)拖拉機(jī)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)進(jìn)行客觀條件評(píng)估， 就可以保證它的安全性和穩(wěn)定性， 基于此， 人們已經(jīng)進(jìn)行了許多次嘗試，在理論方法的基礎(chǔ)上開發(fā)出一種封閉式系統(tǒng)，來(lái)對(duì)那些更容易發(fā)生橫向不穩(wěn)定 性問(wèn)題的車輛進(jìn)行優(yōu)化，值得注意的是，由于試驗(yàn)過(guò)程比較危險(xiǎn)，因此傾覆問(wèn)題和不穩(wěn)定性的試驗(yàn)工作是非常受限的。

在研究公路車輛的穩(wěn)定性問(wèn)題時(shí)，第一步是對(duì)車輛運(yùn)動(dòng)方程進(jìn)行合理的推導(dǎo)和逼近。圖3.33表示的是一輛在角度為0的斜坡上行駛的四輪拖拉機(jī)，如上所述，典型的拖拉機(jī)沒(méi)有本書所考慮的懸架系統(tǒng)。另外，人們假設(shè)輪胎是過(guò)度充氣的，因此可以看作是一個(gè)剛性體，輪胎下方的地面是緊實(shí)土，也不容易發(fā)生變形。通過(guò)這些假設(shè)，我們可以將拖拉機(jī)看作是一個(gè)沒(méi)有能量損失的保守系統(tǒng)，由于沒(méi)有能量損失，就可以根據(jù)能量守恒定律來(lái)建立模型。

本文摘編自《越野車輛動(dòng)力學(xué)——分析、建模與優(yōu)化》，機(jī)械工業(yè)出版社出版，經(jīng)出版方授權(quán)發(fā)布。

《越野車輛動(dòng)力學(xué)——分析、建模與優(yōu)化》基于機(jī)械概念和理論給出了越野車輛系統(tǒng)建模、數(shù)學(xué)描述和性能優(yōu)化分析等問(wèn)題的相關(guān)方法，主要目的是較為準(zhǔn)確地概述越野汽車的動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)。本書首先建立了與車輛的行駛參數(shù)能夠很好地吻合的數(shù)學(xué)模型，同時(shí)還介紹了高效地對(duì)在崎嶇不平路面上行駛的車輛進(jìn)行建模以獲得車輛很好性能的方法，以及更快地針對(duì)越野車輛進(jìn)行設(shè)計(jì)、開發(fā)、分析的基本原理。本書有助于讀者開發(fā)計(jì)算機(jī)程序，并使用一些最優(yōu)選的人工智能方法來(lái)對(duì)越野車輛動(dòng)力學(xué)進(jìn)行分析、建模和優(yōu)化。讀者可以根據(jù)需要選擇學(xué)習(xí)。本書可作為高等院校機(jī)械工程、車輛工程、交通運(yùn)輸及相關(guān)專業(yè)的本科生、研究生教材，也可供對(duì)越野車輛感興趣的研究人員和工程技術(shù)人員閱讀參考。